Nadzemni daljnovodi Električni daljnovodi: zasnova, vrste, parametri. Nadzemni daljnovod Po načinu delovanja glede na mehansko stanje

Kolegij YouTube

1 / 5

✪ Kako deluje daljnovod. Prenos moči na dolge razdalje. Animirani vadbeni video. / Lekcija 3

✪ Lekcija 261. Izgube energije v daljnovodih. Pogoj za uskladitev tokovnega vira z obremenitvijo

✪ Metode vgradnje nosilcev daljnovodov (predavanje)

✪ ✅Kako napolniti telefon pod visokonapetostnim daljnovodom z induciranimi tokovi

✪ Ples žic nadzemnega daljnovoda 110 kV

Podnapisi

Nadzemni električni vodi

Nadzemni daljnovod(VL) - naprava, zasnovana za prenos ali distribucijo električne energije po žicah na prostem in pritrjena s pomočjo traverzov (nosilcev), izolatorjev in armatur na nosilce ali druge konstrukcije (mostove, nadvoze).

VL sestava

Prehodi
Naprave za sekcijo
Optični komunikacijski vodi (v obliki ločenih samonosnih kablov ali vgrajeni v strelovodni kabel, napajalni kabel)
Pomožna oprema za potrebe delovanja (visokofrekvenčna komunikacijska oprema, kapacitivni odjem moči itd.)
Elementi za označevanje visokonapetostnih žic in nosilcev daljnovoda za zagotavljanje varnosti letov letal. Palice so označene s kombinacijo barv določenih barv, žice so označene z zračnimi baloni za označevanje podnevi. Za prikaz podnevi in ponoči se uporabljajo luči strešnega okna.

Dokumenti, ki urejajo nadzemne vodove

VL klasifikacija

Po naravi toka

V bistvu se nadzemni vodi uporabljajo za prenos izmeničnega toka in le v nekaterih primerih (na primer za komunikacijo elektroenergetskih sistemov, napajanje kontaktnega omrežja in drugo) se uporabljajo enosmerni vodi. Vodi DC imajo manjše izgube za kapacitivne in induktivne komponente. V ZSSR je bilo zgrajenih več enosmernih daljnovodov:

Visokonapetostni enosmerni vod Moskva-Kašira - Projekt "Elba",
Visokonapetostni enosmerni vod Volgograd-Donbas,
Visokonapetostni vod DC Ekibastuz-Center itd.

Takšne linije niso bile široko uporabljene.

Po dogovoru

Nadzemni vodi na ultra velike razdalje z napetostjo 500 kV in več (namenjeni za povezavo posameznih elektroenergetskih sistemov).
Magnetni nadzemni vodi z napetostjo 220 in 330 kV (zasnovani za prenos energije iz močnih elektrarn, pa tudi za povezovanje elektroenergetskih sistemov in združevanje elektrarn znotraj elektroenergetskih sistemov - na primer povezujejo elektrarne z distribucijskimi točkami).
Distribucijski nadzemni vodi z napetostjo 35, 110 in 150 kV (namenjeni za napajanje podjetij in naselij velikih regij - povezujejo distribucijske točke s potrošniki)
Nadzemni vodi 20 kV in manj, ki oskrbujejo potrošnike z električno energijo.

Po napetosti

VL do 1000 V (VL najnižjega napetostnega razreda)
VL nad 1000 V
- DV 1-35 kV (DV srednje napetostnega razreda)
- Nadzemni vodi 35-330 kV (DV visokonapetostnega razreda)
- Nadzemni vodi 500-750 kV (zračni vodi ultravisokonapetostnega razreda)
- Nadzemni vodi nad 750 kV (zračni vodi ultravisokonapetostnega razreda)

Te skupine se bistveno razlikujejo predvsem po zahtevah glede pogojev projektiranja in konstrukcij.

V omrežjih CIS glavni namen izmenični tok 50 Hz, v skladu z GOST 721-77 je treba uporabiti naslednje nazivne napetosti med fazo: 380; (6), 10, 20, 35, 110, 220, 330, 500, 750 in 1150 kV. Obstajajo lahko tudi omrežja, zgrajena po zastarelih standardih z nazivnimi medfaznimi napetostmi: 220, 3 in 150 kV.

Najvišji daljnovod na svetu je daljnovod Ekibastuz-Kokchetav z nazivno napetostjo 1150 kV. Vendar trenutno vod deluje pri polovični napetosti - 500 kV.

Nazivna napetost za vodove DC ni regulirana, najpogosteje uporabljene napetosti so: 150, 400 (TP Vyborg - Finska) in 800 kV.

V posebnih omrežjih se lahko uporabljajo tudi drugi napetostni razredi, to gre predvsem za vlečna omrežja železnic (27,5 kV, 50 Hz AC in 3,3 kV DC), metroja (825 V DC), tramvajev in trolejbusov (600 V DC).

Po načinu delovanja nevtralov v električnih napeljavah

Trifazna omrežja z neutemeljen (izolirani) nevtralni (nevtralni element ni povezan z ozemljitveno napravo ali je nanjo povezan prek naprav z visokim uporom). V CIS se ta nevtralni način uporablja v omrežjih z napetostjo 3-35 kV z nizkimi tokovi enofaznih zemeljskih napak.
Trifazna omrežja z resonančno utemeljeno (kompenzirano) nevtralne (nevtralno vodilo je povezano z zemljo preko induktivnosti). V CIS se uporablja v omrežjih z napetostjo 3-35 kV z visokimi tokovi enofaznih zemeljskih napak.
Trifazna omrežja z učinkovito ozemljena nevtralne enote (visoko in izredno visokonapetostna omrežja, katerih nevtralni elementi so povezani z zemljo neposredno ali preko majhnega aktivnega upora). V Rusiji so to omrežja z napetostjo 110, 150 in delno 220 kV, v katerih se uporabljajo transformatorji (avtotransformatorji zahtevajo obvezno trdno ozemljitev nevtralnega).
Omrežja z gluho prizemljena nevtralni (nevtralni element transformatorja ali generatorja je priključen na ozemljitveno napravo neposredno ali prek nizkega upora). Sem spadajo omrežja z napetostjo manj kot 1 kV, pa tudi omrežja z napetostjo 220 kV in več.

Glede na način delovanja glede na mehansko stanje

Nadzemni vodi normalnega delovanja (žice in kabli niso pretrgani).
Nadzemni vodi za delovanje v sili (s popolnim ali delnim prelomom žic in kablov).
Nadzemni vodi inštalacijskega načina delovanja (med montažo nosilcev, žic in kablov).

Osnovni elementi nadzemnih vodov

Sled- položaj osi daljnovoda na zemeljski površini.
Piketi(PC) - segmenti, na katere je pot razdeljena, dolžina PC je odvisna od nazivne napetosti daljnovoda in vrste terena.
Ničelna oznaka označuje začetek proge.
Oznaka središča na trasi daljnovoda v gradnji označuje središče podporne lokacije.
Proizvodni piketaž- postavitev piketov in središčnih oznak na progi v skladu s seznamom postavitev podpor.
Podporna fundacija- konstrukcija, vgrajena v zemljo ali nanjo naslonjena in nanjo prenaša obremenitev nosilca, izolatorjev, žic (kabli) in zunanjih vplivov (led, veter).
Osnova temeljev- tla spodnjega dela izkopa, prevzemanje obremenitve.
Razpon(dolžina razpona) - razdalja med središčema dveh nosilcev, na katerih so obešene žice. Razlikovati vmesno razpon (med dvema sosednjima vmesnima podporama) in sidro razpon (med sidrnimi podporami). Prehodni razpon- razpon, ki prečka katero koli strukturo ali naravno oviro (reka, grapa).
Kot vrtenja črte- kot α med smerema trase daljnovoda v sosednjih razponih (pred in po zavoju).
Sag- navpična razdalja med najnižjo točko žice v razponu in ravno črto, ki povezuje točke njene pritrditve na nosilce.
Velikost žice- navpična razdalja od žice v razponu do inženirskih objektov, ki jih prečka trasa, površina zemlje ali vode.
Plume (zanka) - kos žice, ki povezuje napete žice sosednjih sidrnih razponov na nosilcu sidra.

Montaža nadzemnih električnih vodov

Namestitev daljnovodov se izvaja po metodi namestitve "Pod napetostjo". To še posebej velja v primeru težkega terena. Pri izbiri opreme za vgradnjo daljnovodov je treba upoštevati število žic v fazi, njihov premer in največjo razdaljo med nosilci daljnovoda.

Kabelski daljnovodi

Kabelski daljnovod(CL) - vod za prenos električne energije ali njenih posameznih impulzov, sestavljen iz enega ali več vzporednih kablov s povezovalnimi, zapornimi in končnimi spojkami (konci) in pritrdilnimi elementi ter za vodo napolnjene z oljem, poleg tega z napajalnimi napravami in alarmni sistem za tlak olja...

Razvrstitev

Kabelski vodi so razvrščeni podobno kot nadzemni vodi. Poleg tega kabelske linije delijo:

glede na pogoje prehoda:
- podzemlje;
- po strukturah;
- pod vodo.
po vrsti izolacije:
- tekoča (prepojena s kabelskim oljem);
- trdna:
  - oljni papir;
  - polivinilklorid (PVC);
  - gumijasti papir (RIP);
  - etilen propilen kavčuk (EPR).

Izolacija s plinastimi snovmi ter nekatere vrste tekočih in trdnih izolacij tukaj niso navedene zaradi njihove relativno redke uporabe v času pisanja tega pisanja [ kdaj?] .

Kabelske konstrukcije

Kabelske strukture vključujejo:

Kabelski tunel- zaprta konstrukcija (hodnik) z nameščenimi nosilnimi konstrukcijami za polaganje kablov in kabelskih tulcev na njih, s prostim prehodom po celotni dolžini, ki omogoča polaganje kablov, popravilo in pregled kabelskih vodov.
Kabelski kanal- neprehodna konstrukcija, zaprta in delno ali v celoti vkopana v tla, tla, strop ipd., namenjena za polaganje kablov vanjo, katere polaganje, pregled in popravilo se lahko izvaja le z odstranjenim podom.
Kabelska gred- navpična kabelska konstrukcija (običajno pravokotnega preseka), katere višina je nekajkrat večja od stranice prečnega prereza, opremljena z nosilci ali lestvijo za premikanje ljudi po njej (prehodne jaške) ali v celoti ali delno odstranljiva stena (neprehodni jaški).
Kabelska tla- del stavbe, omejen s tlemi in stropom oziroma oblogo, z razdaljo med tlemi in štrlečimi deli tal ali obloge najmanj 1,8 m.
Dvojna tla- votlina, omejena s stenami prostora, medetažnim prekrivanjem in tlemi prostora z odstranljivimi ploščami (na celotnem območju ali delu).
Kabelski blok- kabelska konstrukcija s cevmi (kanali) za polaganje kablov v njih s pripadajočimi vodnjaki.
Kabelska kamera- podzemna kabelska konstrukcija, zaprta z gluho odstranljivo betonsko ploščo, namenjena za polaganje kabelskih tulcev ali za vlečenje kablov v bloke. Komora, ki ima loputo za vstop vanjo, se imenuje kabelski vodnjak.
Kabelski nosilec- nadzemna ali talna odprta vodoravna ali nagnjena dolga kabelska konstrukcija. Kabelski nosilec je lahko prehoden ali neprehoden.
Galerija kablov- nadzemno ali nadzemno zaprto (v celoti ali delno, na primer brez stranskih sten) vodoravno ali nagnjeno povlečen kabel skozi prehod.

Požarna varnost

Notranja temperatura kabelskih kanalov(tuneli) poleti ne sme biti več kot 10 °C nad zunanjo temperaturo.

V primeru požarov v kabelskih prostorih se v začetnem obdobju izgorevanje razvija počasi in šele čez nekaj časa se hitrost širjenja izgorevanja močno poveča. Praksa kaže, da se pri resničnih požarih v kabelskih predorih opazijo temperature do 600 ° C in višje. To je posledica dejstva, da v realnih pogojih gorijo kabli, ki so dolgo časa pod tokovno obremenitvijo in katerih izolacija se od znotraj segreje na temperaturo 80 ° C in več. Do hkratnega vžiga kablov lahko pride na več mestih in na precejšnjih dolžinah. To je posledica dejstva, da je kabel pod obremenitvijo in se njegova izolacija segreje na temperaturo, ki je blizu temperaturi samovžiga.

Kabel je sestavljen iz številnih strukturnih elementov, za izdelavo katerih se uporablja široka paleta gorljivih materialov, vključno z materiali z nizko temperaturo vžiga, materiali, ki so nagnjeni k tlenju. Tudi kovinski elementi so vključeni v konstrukcijo kablov in kabelskih konstrukcij. V primeru požara ali tokovne preobremenitve se ti elementi segrejejo na temperaturo reda 500-600 ˚C, kar presega temperaturo vžiga (250-350 ˚C) številnih polimernih materialov, vključenih v strukturo kabla, in zato njihov ponovni vžig zaradi segretih kovinskih elementov po prenehanju dovajanja gasilnega sredstva. V zvezi s tem je treba izbrati standardne kazalnike za dobavo sredstev za gašenje požara, da se zagotovi odprava gorenja plamena in izključi možnost ponovnega vžiga.

V kabelskih sobah so dolgo časa uporabljali gasilne naprave s peno. Vendar so izkušnje delovanja pokazale številne pomanjkljivosti:

omejen rok uporabnosti penilnega sredstva in nedopustnost shranjevanja njihovih vodnih raztopin;
nestabilnost pri delu;
zapletenost namestitve;
potreba po posebni negi dozirne naprave za koncentrat pene;
hitro uničenje pene pri visoki (približno 800 ° C) temperaturi okolice v požaru.

Študije so pokazale, da ima razpršena voda večjo gasilnost v primerjavi z zračno-mehansko peno, saj dobro zmoči in ohladi goreče kable in gradbene konstrukcije.

Linearna hitrost širjenja plamena za kabelske konstrukcije (goreči kabli) je 1,1 m/min.

Visokotemperaturni superprevodniki

HTSC žica

Izgube v daljnovodih

Izguba električne energije v žicah je odvisna od jakosti toka, zato se pri prenosu na dolge razdalje napetost večkrat poveča (z istočasnim zmanjšanjem jakosti toka) s pomočjo transformatorja, ki lahko pri prenosu enake moči bistveno zmanjšajo izgube. Vendar pa se s povečanjem napetosti začnejo pojavljati različni pojavi praznjenja.

EHV nadzemni vodi imajo aktivne koronske izgube (koronsko razelektritev). Koronska razelektritev se pojavi, ko je moč električnega polja E (\ displaystyle E) na površini žice bo presegla prag E k (\ displaystyle E_ (k)), ki ga je mogoče izračunati z uporabo Peakove empirične formule:
E k = 30,3 β (1 + 0,298 r β) (\ displaystyle E_ (k) = 30 (,) 3 \ beta \ levo ((1 + (\ frac (0 (,)) 298) (\ sqrt (r \ beta) )))) \ prav)) kV / cm,
kje r (\ displaystyle r)- polmer žice v metrih, β (\ displaystyle \ beta)- razmerje med gostoto zraka in normalno.

Moč električnega polja je neposredno sorazmerna napetosti na žici in je obratno sorazmerna njenemu polmeru, zato je mogoče zmanjšati izgube korone s povečanjem polmera žic in tudi (v manjši meri) s z uporabo faznega cepljenja, to je z uporabo več žic v vsaki fazi, ki jih držijo posebni distančniki na razdalji 40-50 cm. Izgube krošnje so približno sorazmerne z izdelkom U (U - U cr) (\ displaystyle U (U-U _ (\ text (cr)))).

Izgube v daljnovodih AC

Pomembna količina, ki vpliva na učinkovitost AC prenosnih vodov, je vrednost, ki označuje razmerje med aktivno in jalovno močjo v vodi - cos φ... Aktivna moč - del celotne moči, ki se prenaša po žicah in se prenese na obremenitev; Jalova moč je moč, ki jo proizvede vod, njena polnilna moč (zmogljivost med vodo in zemljo), pa tudi sam generator, porablja pa jo reaktivna obremenitev (induktivna obremenitev). Izgube aktivne moči v vodi so odvisne tudi od prenesene jalove moči. Večji kot je pretok jalove moči, večja je izguba aktivne moči.

Pri dolžini AC prenosnih vodov več kot nekaj tisoč kilometrov opazimo še eno vrsto izgube - radijsko oddajanje. Ker je ta dolžina že primerljiva z dolžino elektromagnetnega valovanja s frekvenco 50 Hz ( λ = c / ν = (\ displaystyle \ lambda = c / \ nu =) 6.000 km, dolžina četrtvalovnega vibratorja λ / 4 = (\ slog prikaza \ lambda / 4 =) 1500 km), žica deluje kot sevalna antena.

Naravna moč in prenosna zmogljivost daljnovodov

Naravna moč

Prenosni vod ima induktivnost in zmogljivost. Kapacitivna moč je sorazmerna s kvadratom napetosti in je neodvisna od moči, ki se prenaša skozi vod. Induktivna moč linije je sorazmerna s kvadratom toka in s tem močjo linije. Pri določeni obremenitvi se induktivna in kapacitivna moč linije izenačita in se medsebojno izničita. Linija postane "idealna", saj porabi toliko jalove moči, kot jo ustvari. Ta moč se imenuje naravna moč. Določena je le z linearno induktivnostjo in kapacitivnostjo in ni odvisna od dolžine linije. Po količini naravne moči lahko približno ocenimo prenosno zmogljivost daljnovoda. Pri prenosu takšne moči na liniji je izguba moči minimalna, njen način delovanja je optimalen. Z delitvijo faze se zaradi zmanjšanja induktivnega upora in povečanja kapacitivne prevodnosti linije naravna moč poveča. S povečanjem razdalje med žicami se naravna moč zmanjša in obratno, da bi povečali naravno moč, je treba zmanjšati razdaljo med žicami. Največjo naravno moč imajo kabelski vodi z visoko kapacitivno prevodnostjo in nizko induktivnostjo.

Pasovna širina

Pod prenosno zmogljivostjo razumemo največjo aktivno moč treh faz prenosa, ki jo je mogoče prenašati v dolgem ustaljenem stanju ob upoštevanju obratovalnih in tehničnih omejitev. Največjo oddano aktivno moč prenosa moči omejujejo pogoji statične stabilnosti generatorjev elektrarn, oddajnih in sprejemnih delov elektroenergetskega sistema ter dovoljena moč za ogrevanje žic daljnovoda z dovoljenim tokom. Iz prakse obratovanja elektroenergetskih sistemov izhaja, da je prenosna zmogljivost prenosnikov moči 500 kV in več običajno določena s faktorjem statične stabilnosti, pri prenosih električne energije 220-330 kV se lahko pojavijo omejitve tako glede stabilnosti kot dopustne ogrevanje, 110 kV in nižje - samo v smislu ogrevanja.

Značilnosti prepustnosti nadzemnih daljnovodov

Prevoz električne energije na srednje in dolge razdalje se najpogosteje izvaja preko daljnovodov, ki se nahajajo na prostem. Njihova zasnova mora vedno izpolnjevati dve osnovni zahtevi:

1. Zanesljivost prenosa visoke moči;

2. Zagotavljanje varnosti za ljudi, živali in opremo.

Pri delovanju pod vplivom različnih naravnih pojavov, povezanih z orkanskimi sunki vetra, ledu, zmrzali, so daljnovodi občasno izpostavljeni povečani mehanski obremenitvi.

Za celovito rešitev problemov varnega transporta električne energije morajo energetiki napete žice dvigniti na veliko višino, jih razporediti po prostoru, jih izolirati od gradbenih elementov in namestiti s tokovnimi vodniki povečanih prerezov na visoko opore za moč.

Splošna ureditev in postavitev nadzemnih daljnovodov

Shematično je lahko predstavljen kateri koli daljnovod:

podpore, nameščene v tleh;

žice, skozi katere poteka tok;

linearne armature, nameščene na nosilce;

izolatorji, pritrjeni na armature in ohranjanje orientacije žic v zračnem prostoru.

Poleg elementov nadzemnih vodov je treba vključiti:

podlage za podpore;

sistem za zaščito pred strelo;

ozemljitvene naprave.

Podpore so:

1. sidranje, ki je zasnovano tako, da prenese sile napetih žic in opremljeno z napenjalnimi napravami na okovje;

2. vmesni, ki se uporablja za pritrditev žic skozi nosilne sponke.

Razdalja vzdolž tal med dvema sidrnima nosilcema se imenuje sidrni odsek ali razpon, za vmesne podpore med sabo ali s sidrom pa vmesni.

Ko nadzemni daljnovod prehaja čez vodne ovire, inženirske konstrukcije ali druge kritične objekte, so na koncih takšnega odseka nameščene nosilce z napenjalci žice, razdalja med njimi pa se imenuje vmesni sidrni razpon.

Žice med nosilci se nikoli ne vlečejo kot vrvica – v ravni črti. Vedno se nekoliko povesijo, saj se nahajajo v zraku, ob upoštevanju podnebnih razmer. Toda hkrati je treba upoštevati varnost njihove razdalje do zemeljskih predmetov:

tirne površine;

kontaktne žice;

prometne avtoceste;

žice komunikacijskih vodov ali drugih nadzemnih vodov;

industrijskih in drugih objektih.

Imenuje se povešanje žice iz napetega stanja. Ocenjuje se na različne načine med podporami, ker se njihovi vrhovi lahko nahajajo na isti ravni ali z višinami.

Nagib glede na najvišjo vrtilno točko je vedno večji kot pri spodnji.

Dimenzije, dolžina in zasnova posamezne vrste daljnovoda so odvisne od vrste toka (izmeničnega ali enosmernega) električne energije, ki se prenaša po njem, in velikosti njene napetosti, ki je lahko manjša od 0,4 kV ali doseže 1150 kV.

Razporeditev žic nadzemnih vodov

Ker električni tok teče samo v zaprti zanki, se porabnike napajata vsaj dva prevodnika. Po tem načelu se ustvarijo preprosti enofazni zračni daljnovodi izmeničnega toka z napetostjo 220 voltov. Kompleksnejši električni tokokrogi prenašajo energijo v tri- ali štirižičnem vezju s trdno izolirano ali ozemljeno ničlo.

Premer in kovina za žico sta izbrana za konstrukcijsko obremenitev vsake linije. Najpogostejša materiala sta aluminij in jeklo. Lahko so izdelani kot en monolitni vodnik za nizkonapetostna vezja ali tkani iz večžičnih struktur za visokonapetostne daljnovode.

Notranji medžični prostor je mogoče napolniti z nevtralno mastjo, ki poveča toplotno odpornost ali ne.

Večžilne strukture iz aluminijastih žic, ki so zelo prevodne, so ustvarjene z jeklenimi jedri, ki so zasnovana tako, da absorbirajo mehanske napetostne obremenitve in preprečujejo lom.

GOST daje klasifikacijo odprtih žic za nadzemne daljnovode in opredeljuje njihovo označevanje: M, A, AC, PSO, PS, ACKC, ASKP, ACS, ACO, ACS. V tem primeru so enožilne žice označene z velikostjo premera. Na primer, kratica PSO-5 se glasi »jeklena žica. izdelan z enim jedrom s premerom 5 mm." Napredne žice za daljnovode uporabljajo drugačno oznako, vključno z oznako z dvema številkama, napisanima skozi ulomek:

prvi je skupna površina prečnega prereza aluminijastih prevodnikov v mm kvadratnih;

drugi je površina prečnega prereza jeklenega vložka (mm sq).

Poleg odprtih kovinskih vodnikov se v sodobnih nadzemnih vodih vse pogosteje uporabljajo žice:

samonosna izolacija;

zaščiten z ekstrudiranim polimerom, ki ščiti pred kratkim stikom, ko veter odnaša faze ali ko tujke mečejo s tal.

Nadzemni vodi postopoma nadomeščajo stare neizolirane strukture. Vse pogosteje se uporabljajo v notranjih omrežjih, izdelani so iz bakrenih ali aluminijastih vodnikov, prevlečenih z gumo z zaščitno plastjo iz dielektričnih vlaknenih materialov ali PVC zmesi brez dodatne zunanje zaščite.

Da bi izključili pojav koronskega razelektritve velike dolžine, so žice VL-330 kV in višje napetosti razdeljene na dodatne tokove.

Na VL-330 sta dve žici nameščeni vodoravno, na 500 kV liniji se povečata na tri in postavita na vrhove enakostraničnega trikotnika. Za nadzemne vodove 750 in 1150 kV se uporablja razdelitev na 4, 5 ali 8 tokov, ki se nahajajo na vogalih lastnih enakostraničnih poligonov.

Oblikovanje "krone" ne vodi le do izgub energije, ampak tudi izkrivlja obliko sinusnega nihanja. Zato se proti njej borijo s konstruktivnimi metodami.

Podporna naprava

Običajno so podpore ustvarjene za pritrditev žic enega električni tokokrog... Toda na vzporednih odsekih dveh linij se lahko uporabi ena skupna podpora, ki je namenjena njihovi skupni namestitvi. Takšni modeli se imenujejo dvokrožni.

Material za izdelavo nosilcev je lahko:

1. profilirani vogali različnih vrst jekla;

2. hlodi gradbenega lesa, impregniranega s spojinami proti razpadanju;

3. armiranobetonske konstrukcije z armiranimi palicami.

Podporne konstrukcije iz lesa so najcenejše, vendar tudi z dobro impregnacijo in ustreznim vzdrževanjem ne služijo več kot 50 ÷ 60 let.

Po tehnični zasnovi se nosilci nadzemnih vodov nad 1 kV razlikujejo od nizkonapetostnih po zahtevnosti in višini žic.

Izdelane so v obliki podolgovatih prizm ali stožcev s široko podlago na dnu.

Vsaka podporna konstrukcija je izračunana na mehansko trdnost in stabilnost, ima zadostno konstrukcijsko rezervo za obstoječe obremenitve. Vendar je treba upoštevati, da so med delovanjem možne kršitve njegovih različnih elementov zaradi korozije, udarcev, neskladnosti s tehnologijo namestitve.

To vodi do oslabitve togosti ene same konstrukcije, deformacij in včasih padcev nosilcev. Pogosto se takšni primeri pojavijo v tistih trenutkih, ko ljudje delajo na nosilcih, razstavljajo ali vlečejo žice in ustvarjajo spremenljive osne sile.

Iz tega razloga se sprejem monterske ekipe na delo na višini od nosilne konstrukcije izvede po preverjanju njihovega tehničnega stanja z oceno kakovosti njegovega vkopanega dela v zemljo.

Izolacijska naprava

Na nadzemnih daljnovodih se za ločevanje tokovnih delov električnega tokokroga drug od drugega in od mehanskih elementov nosilne konstrukcije uporabljajo izdelki iz materialov z visokimi dielektričnimi lastnostmi z ÷ Ohm. Imenujejo se izolatorji in so izdelani iz:

porcelan (keramika);

steklo;

polimernih materialov.

Izvedbe in dimenzije izolatorjev so odvisne od:

o velikosti dinamičnih in statičnih obremenitev, ki se nanašajo nanje;

vrednosti efektivne napetosti električne napeljave;

pogoji delovanja.

Zapletena oblika površine, ki deluje pod vplivom različnih atmosferskih pojavov, ustvarja povečano pot za pretok možnega električnega razelektritve.

Izolatorji, nameščeni na nadzemnih vodih za pritrditev žic, so razdeljeni v dve skupini:

1. zatič;

2. suspendiran.

Keramični modeli

Enojni izolatorji iz porcelana ali keramike so našli večjo uporabo na nadzemnih vodih do 1 kV, čeprav delujejo na vodi do vključno 35 kV. Uporabljajo pa se pod pogojem za pritrditev žic nizkih prerezov, ki ustvarjajo majhne vlečne sile.

Venci iz visečih porcelanskih izolatorjev se vgrajujejo na vodove od 35 kV.

Komplet enojnega porcelanskega visečega izolatorja vključuje dielektrično telo in pokrovček iz nodularnega železa. Oba dela sta povezana s posebno jekleno palico. Skupno število takšnih elementov v girlandi je določeno z:

vrednost napetosti nadzemnega voda;

podporne strukture;

posebnosti delovanja opreme.

Ko se omrežna napetost poveča, se doda število izolatorjev v nizu. Na primer, za 35 kV nadzemne vodove je dovolj namestiti 2 ali 3, za 110 kV pa bo potrebno 6 ÷ 7.

Stekleni izolatorji

Ti modeli imajo številne prednosti pred porcelanskimi:

odsotnost notranjih napak v izolacijskem materialu, ki vplivajo na nastanek tokov puščanja;

povečana trdnost na zavojne sile;

preglednost strukture, ki vam omogoča vizualno oceno stanja in nadzor kota polarizacije svetlobnega toka;

pomanjkanje znakov staranja;

avtomatizacija proizvodnje in taljenja.

Slabosti steklenih izolatorjev so:

šibka protivandalna odpornost;

nizka udarna trdnost;

možnost poškodb med transportom in montažo zaradi mehanskih sil.

Polimerni izolatorji

Imajo povečano mehansko trdnost in manjšo težo do 90 % v primerjavi s keramičnimi in steklenimi kolegi. Dodatne ugodnosti vključujejo:

enostavnost namestitve;

večja odpornost na onesnaževanje iz ozračja, kar pa ne izključuje potrebe po občasnem čiščenju njihove površine;

hidrofobnost;

dobra dovzetnost za prenapetost;

povečana odpornost na vandal.

Obstojnost polimernih materialov je odvisna tudi od pogojev delovanja. V zračnem okolju s povečanim onesnaževanjem iz industrijskih podjetij lahko polimeri kažejo pojav "krhkega loma", ki sestoji iz postopne spremembe lastnosti notranje strukture pod vplivom kemičnih reakcij iz onesnaževal in atmosferske vlage v kombinaciji z električnimi procesi.

Ko vandali streljajo polimerne izolatorje s strelom ali kroglami, običajno ni popolnega uničenja materiala, kot je steklo. Najpogosteje kroglica ali krogla prileti naravnost skozi ali se zatakne v telo krila. Toda dielektrične lastnosti so še vedno podcenjene in poškodovani elementi v girlandi zahtevajo zamenjavo.

Zato je treba takšno opremo redno pregledovati z metodami vizualnega pregleda. In takšne poškodbe je skoraj nemogoče odkriti brez optičnih instrumentov.

Oprema za nadzemne vodove

Za pritrditev izolatorjev na nosilec nadzemnega voda, njihovo sestavljanje v girlande in pritrditev tokovnih žic nanje se proizvajajo posebni pritrdilni elementi, ki jih običajno imenujemo linijski priključki.

Glede na opravljene naloge so armature razvrščene v naslednje skupine:

priklop, namenjen povezovanju elementov vzmetenja različne poti;

napetost, ki služi za pritrditev nateznih sponk na žice in girlande sidrnih nosilcev;

Podpora, izvajanje zadrževanja pritrdilnih elementov žic, zank in sklopov zaslonov;

zaščitna, zasnovana za ohranjanje zmogljivosti opreme nadzemnih vodov, ko je izpostavljena atmosferskim izpustom in mehanskim vibracijam;

povezovalni, sestavljen iz ovalnih konektorjev in termitnih kartuš;

stik;

spirala;

namestitev zatičnih izolatorjev;

namestitev samonosnih izoliranih žic.

Vsaka od naštetih skupin ima širok nabor podrobnosti in zahteva natančnejšo študijo. Na primer, samo zaščitna oprema vključuje:

zaščitni rogovi;

obroči in zasloni;

odvodniki;

dušilci vibracij.

Zaščitne hupe ustvarijo iskriško režo, preusmerijo nastajajoči električni lok, ko pride do prekrivanja izolacije in na ta način zaščitijo opremo nadzemnega voda.

Obroči in zasloni preusmerijo lok s površine izolatorja, izboljšajo porazdelitev napetosti po celotnem območju strune.

Odvodniki ščitijo opremo pred prenapetostnimi valovi, ki nastanejo zaradi udarov strele. Uporabljajo se lahko na osnovi cevastih konstrukcij iz vinilne plastike ali vlakno-bakelitnih cevi z elektrodami, lahko pa so izdelane iz ventilskih elementov.

Dušilniki vibracij delujejo na vrvi in žicah, preprečujejo poškodbe zaradi utrujenosti zaradi tresljajev in tresljajev.

Ozemljitvene naprave nadzemnih vodov

Potreba po ponovni ozemljitvi nosilcev daljnovoda je posledica zahtev po varnem delovanju v primeru izrednih načinov in prenapetosti strele. Upor zanke ozemljitvene naprave ne sme presegati 30 ohmov.

Pri kovinskih nosilcih morajo biti vsi pritrdilni elementi in ojačitve povezani s vodnikom PEN, za armirani beton pa kombinirana ničla povezuje vse opornike in ojačitev opornikov.

Na nosilcih iz lesa, kovine in armiranega betona se zatiči in kljuke pri vgradnji samonosne izolirane izolirane žice ne ozemljijo, razen v primerih, ko je za prenapetostno zaščito potrebno ponovno ozemljiti.

Kavlji in zatiči, nameščeni na nosilcu, so povezani z ozemljitveno zanko z varjenjem z jekleno žico ali palico, ki ni tanjša od 6 mm v premeru z obvezno prisotnostjo protikorozijske prevleke.

Na armiranobetonskih nosilcih za ozemljitveni spust se uporabljajo kovinske armature. Vsi kontaktni priključki ozemljitvenih vodnikov so varjeni ali vpeti v posebnem vijaku.

Podporniki daljnovodov z napetostjo 330 kV in več niso ozemljeni zaradi zahtevnosti izvedbe tehnične rešitve za zagotovitev varne napetosti dotika in koraka. V tem primeru so funkcije zaščitne ozemljitve dodeljene zaščitam vodov za visoke hitrosti.

Glavni elementi nadzemnih vodov so žice, izolatorji, linearne armature, nosilci in temelji. Na nadzemnih vodih izmeničnega trifaznega toka so obešene vsaj tri žice, ki sestavljajo en tokokrog; na nadzemnih vodih enosmernega toka - vsaj dve žici.

Po številu tokokrogov so nadzemni vodi razdeljeni na enega, dva in več vezja. Število vezij je določeno s shemo napajanja in potrebo po njeni redundanci. Če shema oskrbe z električno energijo zahteva dva tokokroga, potem lahko ta vezja obesite na dva ločena enokrožna nadzemna voda z enoveznimi nosilci ali na en dvokrožni nadzemni vod z dvokrožnimi nosilci. Razdalja / med sosednjimi nosilci se imenuje razpon, razdalja med nosilci sidrnega tipa pa sidrni odsek.

Žice, obešene na izolatorjih (A, - dolžina venca) na nosilce (slika 5.1, a), se povesijo vzdolž kontaktne mreže. Razdalja od točke obešanja do najnižje točke žice se imenuje sag /. Določa velikost približevanja žice zemlji A, ki je za naseljeno območje enaka: površini zemlje do 35 in PO kV - 7 m; 220 kV - 8 m; do zgradb ali objektov do 35 kV - 3 m; 110 kV - 4 m; 220 kV - 5 m Dolžina razpona / je določena z gospodarskimi razmerami. Dolžina razpona do 1 kV je običajno 30 ... 75 m; PO kV - 150 ... 200 m; 220 kV - do 400 m.

Različne podpore za prenos moči

Glede na način obešanja žic so nosilci:

vmesna, na katero so žice pritrjene v nosilnih sponkah;
tip sidra, ki se uporablja za napenjanje žic; na teh nosilcih so žice pritrjene v nateznih sponkah;
kotne, ki so nameščene pod koti vrtenja nadzemnih vodov z obešanjem žic v podpornih sponkah; lahko so vmesna, veja in kotna, končna, vogalna sidra.

V povečanem obsegu so nosilci nadzemnih vodov nad 1 kV razdeljeni na dve vrsti sidrnih, ki v celoti zaznavajo napetost žic in kablov v sosednjih razponih; vmesno, ne zaznava napetosti žic ali delno zaznava.

Na zračnih vodih se uporabljajo leseni nosilci (sl. 5L, b, c), leseni nosilci nove generacije (slika 5.1, d), jekleni (sl. 5.1, e) in armiranobetonski nosilci.

Leseni drogovi nadzemnih vodov

Leseni drogovi nadzemnih vodov so še vedno pogosti v državah z gozdnimi rezervati. Prednosti lesa kot materiala za nosilce so: nizka specifična teža, visoka mehanska trdnost, dobre električne izolacijske lastnosti, naravni okrogel sortiment. Pomanjkljivost lesa je njegovo gnitje, za zmanjšanje katerega se uporabljajo antiseptiki.

Učinkovita metoda boj proti gnitju je impregnacija lesa z oljnimi antiseptiki. V ZDA poteka prehod na lepljene lesene drogove.

Za nadzemne vodove z napetostjo 20 in 35 kV, na katerih se uporabljajo izolatorji zatičev, je priporočljivo uporabiti enostebrne podpore v obliki sveč s trikotno razporeditvijo žic. Na daljnovodih 6 -35 kV z izolatorji zatičev za kakršno koli razporeditev žic razdalja med njimi D, m ne sme biti manjša od vrednosti, določenih s formulo

kjer je U - proge, kV; - največja nagibna puščica, ki ustreza celotnemu razponu, m; B - debelina ledene stene, mm (ne več kot 20 mm).

Za nadzemne vodove 35 kV in več z visečimi izolatorji z vodoravno razporeditvijo žic je najmanjša razdalja med žicami, m, določena s formulo

Stojalo nosilca je izdelano iz kompozita: zgornji del (samo stojalo) je izdelan iz hlodov dolžine 6,5 ... 8,5 m, spodnji del (tako imenovani pastorek) pa je izdelan iz armiranega betona s prerezom Dolžine 20 x 20 cm, 4,25 in 6,25 m ali iz hlodov dolžine 4,5 ... 6,5 m. Kompozitni nosilci z armiranobetonskim pastorkom združujejo prednosti armiranobetonskih in lesenih nosilcev: odpornost proti streli in gnilobe na mestu stika s tlemi. Povezava stojala s pastorkom se izvede z žičnimi vezicami iz jeklene žice s premerom 4 ... 6 mm, napetimi z zasukom ali nateznim vijakom.

Sidrne in vmesne vogalne podpore za nadzemne vodove 6-10 kV so izdelane v obliki A-oblike s sestavljenimi stebri.

Jekleni drogovi za prenos moči

Široko se uporabljajo na nadzemnih vodih z napetostjo 35 kV in več.

Po zasnovi so jekleni nosilci lahko dveh vrst:

stolp ali enostebrni (glej sliko 5.1, d);
portal, ki se glede na način pritrditve delijo na samostoječe nosilce in opore na tipke.

Prednost jeklenih nosilcev je njihova visoka trdnost, pomanjkljivost pa njihova dovzetnost za korozijo, ki zahteva občasno barvanje ali nanašanje protikorozijske prevleke med delovanjem.

Nosilci so izdelani iz valjanega jekla (večinoma se uporablja enakokraki vogal); visoke prehodne podpore so lahko izdelane iz jeklenih cevi. V spojih elementov se uporablja jeklena pločevina različnih debelin. Ne glede na zasnovo so jekleni nosilci izdelani v obliki prostorskih rešetkastih struktur.

Prenosni stolpi iz armiranega betona

V primerjavi s kovinskimi so pri delovanju bolj vzdržljivi in ekonomični, saj zahtevajo manj vzdrževanja in popravil (če vzamemo življenjski cikel, so armiranobetonski energetsko bolj potratni). Glavna prednost armiranobetonskih nosilcev je zmanjšanje porabe jekla za 40 ... 75%, pomanjkljivost je velika masa. Po načinu izdelave se armiranobetonske nosilce delijo na betonirane na mestu vgradnje (večinoma se takšni nosilci uporabljajo v tujini) in tovarniško izdelane.

Pritrditev traverzov na deblo armiranobetonskega nosilca se izvede s pomočjo vijakov, ki so vpete skozi posebne luknje v regalu, ali s pomočjo jeklenih sponk, ki pokrivajo deblo in imajo nastavke za pritrditev koncev prečnih tetiv nanje. Kovinske traverze so vroče pocinkane, zato ne zahtevajo posebne nege in nadzora med delovanjem dlje časa.

Žice nadzemnih vodov so izdelane neizolirane, sestavljene iz ene ali več zvitih žic. Enožične žice, imenovane enožilne (izdelane so s prečnim prerezom od 1 do 10 mm2), imajo nižjo trdnost in se uporabljajo samo na nadzemnih vodih z napetostjo do 1 kV. Napredne žice, zvite iz več žic, se uporabljajo na nadzemnih vodih vseh napetosti.

Materiali žic in kablov morajo imeti visoko električno prevodnost, zadostno trdnost, vzdržati atmosferske vplive (v tem pogledu imajo bakrene in bronaste žice največjo odpornost; aluminijaste žice so podvržene koroziji, zlasti na morski obali, kjer je zrak soli; jeklene žice se uničijo tudi v normalnih atmosferskih razmerah).

Za nadzemne vodove se uporabljajo enožilne jeklene žice s premerom 3,5; 4 in 5 mm ter bakrene žice premera do 10 mm. Omejitev spodnje meje je posledica dejstva, da imajo žice manjšega premera premajhno mehansko trdnost. Zgornja meja je omejena zaradi dejstva, da lahko upogibi enožilne žice večjega premera povzročijo takšne trajne deformacije v njenih zunanjih plasteh, ki zmanjšajo njeno mehansko trdnost.

Napredne žice, zvite iz več žic, so zelo prožne; takšne žice je mogoče izdelati s katerim koli prečnim prerezom (izdelane so s presekom od 1,0 do 500 mm2).

Premeri posameznih žic in njihovo število so izbrani tako, da vsota presekov posameznih žic da zahtevani skupni prerez žice.

Napredne žice so praviloma izdelane iz okroglih žic, pri čemer je v sredini nameščena ena ali več žic enakega premera. Dolžina zvite žice je nekoliko daljša od dolžine žice, merjene vzdolž njene osi. To povzroči povečanje dejanske teže žice za 1 ... 2% v primerjavi s teoretično težo, ki jo dobimo z množenjem preseka žice z dolžino in gostoto. Vsi izračuni temeljijo na dejanski teži žice, določeni v ustreznih standardih.

Znamke gole žice pomenijo:

črke M, A, AC, PS - material žice;
številke - prerez v kvadratnih milimetrih.

Aluminijasta žica A je lahko:

AT stopnja (trdno ne staranje)
AM (mehko žarjene) zlitine АН, АЖ;
АС, АСХС - iz jeklenega jedra in aluminijastih žic;
PS - iz jeklenih žic;
PST - iz pocinkane jeklene žice.

Na primer, A50 označuje aluminijasto žico s presekom 50 mm2;

AC50 / 8 - jekleno-aluminijasta žica s prečnim prerezom aluminijastega dela 50 mm2, jekleno jedro 8 mm2 (električni izračuni upoštevajo prevodnost samo aluminijastega dela žice);
PSTZ, 5, PST4, PST5 - enožilne jeklene žice, kjer številke ustrezajo premeru žice v milimetrih.

Jekleni kabli, ki se uporabljajo na nadzemnih vodih kot strelovodni kabli, so izdelani iz pocinkane žice; njihov prerez mora biti najmanj 25 mm2. Na nadzemnih vodih z napetostjo 35 kV se uporabljajo kabli s presekom 35 mm2; na PO vodi kV - 50 mm2; na vodih 220 kV in nad -70 mm2.

Prerez navojnih žic različnih znamk je določen za nadzemne vodove z napetostjo do 35 kV glede na pogoje mehanske trdnosti, za nadzemne vodove z napetostjo PO kV in več - glede na pogoje korone. izgube. Na zračnih vodih je treba pri prečkanju različnih inženirskih objektov (komunikacijskih vodov, železnic in avtocest itd.) zagotoviti večjo zanesljivost, zato je treba povečati minimalne prereze žic v razponih križišč (tabela 5.2) .

Ko je zračni tok okoli žic usmerjen čez os zračnega voda ali pod kotom na to os, nastanejo vrtinci z zavetrne strani žice. Ko frekvenca nastanka in gibanja vrtincev sovpada z eno od frekvenc naravnih vibracij, začne žica vibrirati v navpični ravnini.

Takšne vibracije žice z amplitudo 2 ... 35 mm, valovno dolžino 1 ... 20 m in frekvenco 5 ... 60 Hz se imenujejo vibracije.

Običajno opazimo vibracije žic pri hitrosti vetra 0,6 ... 12,0 m / s;

Jeklene žice niso dovoljene v razponih čez cevovode in železnice.

Vibracije se običajno pojavijo v razponih, daljših od 120 m, in na odprtih območjih. Nevarnost tresljajev je v zlomu posameznih žic žice na območjih njihovega izstopa iz sponk zaradi povečanja mehanske obremenitve. Spremenljivke nastanejo zaradi periodičnega upogibanja žic kot posledica vibracij in glavne natezne napetosti ostanejo v obešeni žici.

Zaščita pred vibracijami ni potrebna v razponih do 120 m; odseki vseh nadzemnih vodov, zaščiteni pred bočnim vetrom, niso predmet zaščite; na velikih prečkah rek in vodnih območij je potrebna zaščita, ne glede na v žicah. Na daljnovodih z napetostjo 35 ... 220 kV in več se zaščita pred vibracijami izvaja z namestitvijo dušilcev vibracij, obešenih na jekleni kabel, ki absorbirajo energijo vibracijskih žic z zmanjšanjem amplitude vibracij okoli sponk.

Pri ledu opazimo tako imenovani ples žic, ki ga tako kot vibracije vzbuja veter, vendar se od vibracij razlikuje po večji amplitudi, ki doseže 12 ... 14 m, in daljši valovni dolžini (z eno in dvema). polvalov med letom). V ravnini, pravokotni na os daljnovoda, žica Pri napetosti 35 - 220 kV so žice izolirane od nosilcev z venci visečih izolatorjev. Pin izolatorji se uporabljajo za izolacijo nadzemnih vodov 6-35 kV.

Prehaja skozi žice nadzemnega voda, sprošča toploto in segreva žico. Pod vplivom segrevanja se žice pojavijo:

podaljšanje žice, povečanje nagiba, spreminjanje razdalje do tal;
spreminjanje napetosti žice in njene sposobnosti prenašanja mehanskih obremenitev;
sprememba upora žice, to je sprememba izgube električne energije in energije.

Vsi pogoji se lahko spremenijo v prisotnosti konstantnosti okoljskih parametrov ali pa se spremenijo skupaj, kar vpliva na delovanje daljnovoda. Med delovanjem nadzemnega voda se domneva, da je pri nazivnem toku obremenitve temperatura žice 60 ... 70 ″ C. Temperatura žice bo določena s hkratnimi učinki nastajanja toplote in hlajenja oziroma odvajanja toplote. Odvajanje toplote nadzemnih vodov se poveča s povečanjem hitrosti vetra in znižanjem temperature okolice.

Z znižanjem temperature zraka od +40 do 40 ° C in povečanjem hitrosti vetra od 1 do 20 m / s se toplotne izgube gibljejo od 50 do 1000 W / m. Pri pozitivnih temperaturah okolice (0 ... 40 ° C) in nizki hitrosti vetra (1 ... 5 m / s) so toplotne izgube 75 ... 200 W / m.

Za določitev učinka preobremenitve na povečanje izgub najprej določite

kjer je RQ upor žice pri temperaturi 02, Ohm; R0] - upor žice pri temperaturi, ki ustreza projektni obremenitvi v delovnih pogojih, Ohm; А / .у.с - koeficient temperaturnega povečanja upora, Ohm / ° С.

Povečanje upornosti žice v primerjavi z uporom, ki ustreza projektni obremenitvi, je možno s preobremenitvijo 30% za 12% in s preobremenitvijo 50% - za 16%

Pričakujemo lahko povečanje izgube AU pri preobremenitvi do 30 %:

pri izračunu nadzemnih vodov za AU = 5 % A? / 30 = 5,6 %;
pri izračunu nadzemnih vodov za A17 = 10% D? / 30 = 11,2%.

Ko je zračni vod preobremenjen do 50 %, se bodo izgube povečale za 5,8 oziroma 11,6 %. Ob upoštevanju razporeda obremenitve je mogoče opozoriti, da ko je zračni vod preobremenjen do 50%, izgube za kratek čas presegajo dovoljene standardne vrednosti za 0,8 ... 1,6%, kar ne vpliva bistveno na kakovost električne energije.

Uporaba SIP žice

Od začetka stoletja so postala zelo razširjena nizkonapetostna nadzemna omrežja, izdelana kot samonosilni sistem izoliranih žic (SIP).

Samonosna izolirana žica se uporablja v mestih kot obvezno polaganje, kot avtocesta na podeželju z nizko gostoto prebivalstva, odcepi do potrošnikov. Načini polaganja samonosne izolirane žice so različni: vlečenje nosilcev; raztezanje vzdolž fasad stavb; polaganje ob fasadah.

Konstrukcija samonosne izolirane žice (enopolarna oklepna in neoklepna, tripolarna z izolirano ali golo nosilno nevtralno) je praviloma sestavljena iz bakrenega ali aluminijastega vodnika, ki je napeta, obdana z notranjim polprevodniškim ekstrudiranim zaslonom, nato - izolacije iz šivanega polietilena, polietilen ali PVC. Tesnost je zagotovljena s praškastim in mešanim trakom, na vrhu katerega je kovinski ščit iz bakra ali aluminija v obliki spiralno položenih niti ali traku z uporabo ekstrudiranega svinca.

Na vrhu blazine kabelskega oklepa iz papirja, PVC, polietilena, oklep je izdelan iz aluminija v obliki mreže trakov in niti. Zunanja zaščita je iz PVC, polietilena brez helogena. Razponi tesnila, izračunani ob upoštevanju njegove temperature in preseka žic (najmanj 25 mm2 za avtoceste in 16 mm2 za veje do vhodov za porabnike, 10 mm2 za jekleno-aluminijasto žico) so od 40 do 90 m .

Z rahlim povečanjem stroškov (približno 20%) v primerjavi z golimi žicami se zanesljivost in varnost linije, opremljene s samonosno izolirano žico, poveča na raven zanesljivosti in varnosti kabelskih vodov. Ena od prednosti nadzemnih vodov z izoliranimi VLI žicami pred običajnimi daljnovodi je zmanjšanje izgub in moči zaradi zmanjšanja reaktance. Parametri neposrednega zaporedja:

ASB95 - R = 0,31 Ohm / km; X = 0,078 Ohm / km;
SIP495 - 0,33 in 0,078 Ohm / km;
SIP4120 - 0,26 in 0,078 Ohm / km;
AC120 - 0,27 in 0,29 Ohm / km.

Učinek zmanjšanja izgub pri uporabi samonosne izolirane žice in konstantnega toka obremenitve je lahko od 9 do 47%, izgube moči - 18%.

Nadzemni daljnovodi se razlikujejo po številnih merilih. Tukaj je splošna klasifikacija.

I. Po naravi toka

Risanje. 800 kV DC nadzemni vod

Trenutno se prenos električne energije izvaja predvsem na izmenični tok. To je posledica dejstva, da se proizvaja velika večina virov električne energije AC napetost(izjema so nekateri nekonvencionalni viri električne energije, kot so sončne elektrarne), glavni porabniki pa so AC stroji.

V nekaterih primerih je prednosten enosmerni prenos električne energije. Razporeditev enosmernega prenosa je prikazana na spodnji sliki. Za zmanjšanje obremenitvenih izgub v vodi med prenosom električne energije na enosmerni in izmenični tok se prenosna napetost poveča s pomočjo transformatorjev. Poleg tega je pri organizaciji prenosa enosmernega toka od vira do porabnika potrebno pretvoriti električno energijo iz izmeničnega toka v enosmerni (z uporabo usmernika) in obratno (z uporabo pretvornika).

Risanje. Sheme za organizacijo prenosa električne energije na izmenični (a) in enosmerni (b) tok: G - generator (vir energije), T1 - pospeševalni transformator, T2 - padajoči transformator, V - usmernik, I - inverter, N - obremenitev (potrošnik).

Prednosti enosmernega prenosa električne energije preko zračnih vodov so naslednje:

Gradnja daljnovoda je cenejša, saj se prenos enosmerne električne energije lahko izvaja z eno (monopolarno vezje) ali dvema (bipolarno vezje) žicami.
Prenos moči se lahko izvaja med elektroenergetskimi sistemi, ki niso sinhronizirani po frekvenci in fazi.
Pri prenosu velikih količin električne energije na dolge razdalje postanejo izgube v enosmernih daljnovodih manjše kot pri prenosu na izmenični tok.
Meja oddane moči v smislu stabilnosti elektroenergetskega sistema je višja kot pri AC vodih.

Glavna pomanjkljivost enosmernega prenosa moči je potreba po uporabi pretvornikov AC v DC (usmerniki) in obratno, DC v AC (pretvorniki) ter s tem povezani dodatni kapitalski stroški in dodatne izgube za pretvorbo električne energije.

Nadzemni vodi DC trenutno niso v široki uporabi, zato bomo v prihodnosti razmislili o namestitvi in delovanju AC nadzemnih vodov.

II. Po dogovoru

Nadzemni vodi na ultra velike razdalje z napetostjo 500 kV in več (namenjeni za povezavo posameznih elektroenergetskih sistemov).
Magnetni nadzemni vodi z napetostjo 220 in 330 kV (zasnovani za prenos energije iz močnih elektrarn, pa tudi za povezovanje elektroenergetskih sistemov in združevanje elektrarn znotraj elektroenergetskih sistemov - na primer povezujejo elektrarne z distribucijskimi točkami).
Distribucijski nadzemni vodi z napetostjo 35 in 110 kV (namenjeni za napajanje podjetij in naselij velikih regij - povezujejo distribucijske točke s potrošniki)
Nadzemni vodi 20 kV in manj, ki oskrbujejo potrošnike z električno energijo.

III. Po napetosti

Nadzemni vodi do 1000 V (nizkonapetostni nadzemni vodi).
Nadzemni vodi nad 1000 V (visokonapetostni nadzemni vodi):

Zračni vodi se imenujejo vodi, zasnovani za prenos in distribucijo EE po žicah, ki se nahajajo na prostem in so podprte z nosilci in izolatorji. Nadzemni daljnovodi se gradijo in obratujejo v najrazličnejših podnebnih razmerah in geografskih območjih, ki so izpostavljeni atmosferskim vplivom (veter, led, dež, temperaturne spremembe).

V zvezi s tem je treba nadzemne vodove graditi ob upoštevanju atmosferskih pojavov, onesnaženosti zraka, pogojev polaganja (redko poseljena območja, mestno ozemlje, podjetja) itd. Iz analize stanja nadzemnih vodov izhaja, da so materiali in konstrukcije Vod mora izpolnjevati številne zahteve: ekonomsko sprejemljive stroške, dobro električno prevodnost in zadostno mehansko trdnost materialov žic in kablov, njihovo odpornost proti koroziji, kemičnim vplivom; Vodi morajo biti električno in okoljsko varni, zavzemati minimalno površino.

Konstruktivna zasnova nadzemnih vodov. Glavni konstrukcijski elementi nadzemnih vodov so nosilci, žice, strelovodni kabli, izolatorji in linearna armatura.

Glede na zasnovo nosilcev so najpogostejši eno- in dvokrožni nadzemni vodi. Na progi je mogoče zgraditi do štiri vezja. Trasa proge - pas zemljišča, na katerem se proga gradi. Eno vezje visokonapetostnega nadzemnega voda združuje tri žice (skupine žic) trifaznega voda, v nizkonapetostnem vodu - od treh do petih žic. Na splošno je konstrukcijski del daljnovoda (slika 3.1) značilen po vrsti nosilcev, dolžini razponov, skupnih dimenzijah, fazni izvedbi in številu izolatorjev.

Dolžine razponov nadzemnih vodov l so izbrane iz ekonomskih razlogov, saj se s povečanjem dolžine razpona povešanje žic poveča, je treba povečati višino nosilcev H, da ne bi kršili dovoljene dimenzije črto h (slika 3.1, b), medtem ko število nosilcev in izolatorjev na črti. Dimenzija proge - najmanjša razdalja od najnižje točke žice do tal (voda, cesta) mora biti takšna, da zagotavlja varnost gibanja ljudi in vozil pod progo.

Ta razdalja je odvisna od nazivne omrežne napetosti in lokalnih razmer (naseljeno, nenaseljeno). Razdalja med sosednjimi fazami linije je odvisna predvsem od njene nazivne napetosti. Zasnova faze nadzemnega voda je v glavnem določena s številom žic v fazi. Če se faza izvede z več žicami, se imenuje split. Faze visokonapetostnih in ultravisokonapetostnih daljnovodov so razdeljene. V tem primeru se uporabljata dve žici v eni fazi pri 330 (220) kV, tri pri 500 kV, štiri do pet pri 750 kV, osem, enajst pri 1150 kV.

Nosilci nadzemnih vodov. Nosilci nadzemnih vodov so konstrukcije, zasnovane za podporo žic na zahtevani višini nad tlemi, vodo ali kakšno inženirsko konstrukcijo. Poleg tega so po potrebi na nosilce obešeni jekleni ozemljeni kabli za zaščito žic pred neposrednimi udari strele in s tem povezanimi prenapetostmi.

Vrste in izvedbe podpor so raznolike. Glede na namen in lokacijo nadzemnih vodov na trasi se delijo na vmesne in sidrne vodove. Nosilci se razlikujejo po materialu, izvedbi in načinu pritrditve, žičnem snopu. Glede na material so izdelani iz lesa, armiranega betona in kovine.

Vmesne podpore najpreprostejši služijo za podporo žic v ravnih odsekih linije. So najpogostejši; njihov delež je v povprečju 80-90 % skupnega števila nosilcev daljnovodov. Žice nanje so pritrjene s pomočjo nosilnih (visečih) strun izolatorjev ali zatičnih izolatorjev. Pri normalnem delovanju so vmesni nosilci obremenjeni predvsem zaradi lastne teže žic, kablov in izolatorjev, obesne strune izolatorjev visijo navpično.

Oporniki za sidra nameščen na mestih toge pritrditve žic; delimo jih na končne, kotne, vmesne in posebne. Sidrni nosilci, zasnovani za vzdolžne in prečne komponente napetosti žic (natezne strune izolatorjev so nameščene vodoravno), doživljajo največje obremenitve, zato so veliko bolj zapletene in dražje od vmesnih; njihovo število v vsaki vrstici mora biti minimalno.

Zlasti končni in vogalni nosilci, nameščeni na koncu ali na prelomu proge, doživljajo stalno napetost na žicah in kablih: enostransko ali vzdolž nastalega kota vrtenja; vmesno sidro, nameščeno na dolgih ravnih odsekih, se izračuna tudi za enostransko napetost, ki se lahko pojavi, ko se del žic zlomi v razponu ob nosilcu.

Posebni nosilci so naslednjih vrst: prehodni - za velike razpone prečkanja rek, sotesk; odcepne proge - za izdelavo vej iz glavne proge; transpozicijski - za spremembo vrstnega reda razporeditve žic na nosilcu.

Poleg namena (vrste) je zasnova nosilca določena s številom nadzemnih vodov in medsebojno razporeditvijo žic (faz). Nosilci (in linije) so izdelani v eno- ali dvokrožni izvedbi, medtem ko so žice na nosilcih lahko postavljene v trikotnik, vodoravno, obrnjeno "drevo" in šesterokotnik ali "sod" (slika 3.2).

Asimetrična razporeditev faznih žic med seboj (slika 3.2) povzroča neskladnost induktivnosti in kapacitet različnih faz. Za zagotovitev simetrije trifaznega sistema in fazne poravnave reaktivnih parametrov na dolgih vodovih (več kot 100 km) z napetostjo 110 kV in več se žice v tokokrogu prerazporedijo (transponirajo) z uporabo ustreznih nosilcev.

S polnim ciklom transpozicije vsaka žica (faza) enakomerno vzdolž dolžine linije zaporedno zavzame položaj vseh treh faz na nosilcu (slika 3.3).

Leseni nosilci(slika 3.4) so izdelane iz bora ali macesna in se uporabljajo na vodovih z napetostjo do 110 kV v gozdnih območjih, dandanes je vedno manj. Glavni elementi nosilcev so pastorki (pristavki) 1, stebri 2, traverze 3, oporniki 4, podprečni nosilci 6 in prečke 5. Opore so enostavne za izdelavo, poceni in enostavne za transport. Njihova glavna pomanjkljivost je krhkost zaradi gnilobe lesa, kljub obdelavi z antiseptikom. Uporaba armiranobetonskih pastorkov (nastavkov) podaljša življenjsko dobo nosilcev do 20-25 let.

Armiranobetonski nosilci (slika 3.5) se najbolj uporabljajo na progah z napetostjo do 750 kV. Lahko so samostoječi (vmesni) in s tipi (sidro). Stebri iz armiranega betona so bolj trpežni od lesenih, enostavni za upravljanje, cenejši od kovinskih.

Kovinski (jekleni) nosilci (slika 3.6) se uporabljajo na progah z napetostjo 35 kV in več. Glavni elementi vključujejo stojala 1, traverze 2, kabelsko odporne 3, tipke 4 in temelj 5. So močni in zanesljivi, vendar dovolj porabijo kovino, zasedajo veliko površino, zahtevajo gradnjo posebnih armiranobetonskih temeljev za namestitev in med delovanje mora biti pobarvano za zaščito pred korozijo.

Kovinski nosilci se uporabljajo v primerih, ko je izvedba nadzemnih vodov na lesenih in armiranobetonskih nosilcih tehnično zahtevna in neekonomična (prehodi čez reke, soteske, izdelava pip iz nadzemnih vodov ipd.).

V Rusiji so razvili enotne kovinske in armiranobetonske podpore različni tipi za nadzemne vodove vseh napetosti, kar omogoča njihovo serijsko proizvodnjo, pospešitev in znižanje stroškov gradnje vodov.

Žice nadzemnih vodov.

Žice so zasnovane za prenos električne energije. Poleg dobre električne prevodnosti (morda tudi nižje električne upornosti) morata zadostna mehanska trdnost in odpornost proti koroziji zadostiti pogojem varčnosti. V ta namen se uporabljajo žice iz najcenejših kovin - aluminija, jekla, posebnih aluminijevih zlitin. Čeprav ima baker najvišjo prevodnost, se bakrene žice v novih progah ne uporabljajo zaradi znatnih stroškov in potrebe za druge namene.

Njihova uporaba je dovoljena v kontaktnih omrežjih, v omrežjih rudarskih podjetij.

Na nadzemnih vodih se uporabljajo predvsem neizolirane (gole) žice. Po zasnovi so žice lahko eno- in večžične, votle (slika 3.7). V nizkonapetostnih omrežjih se v omejenem obsegu uporabljajo enožilne, predvsem jeklene žice. Da bi zagotovili fleksibilnost in večjo mehansko trdnost, so žice izdelane iz več žic iz ene kovine (aluminij ali jeklo) in iz dveh kovin (kombinirane) - aluminija in jekla. Jeklo v žici poveča mehansko trdnost.

Glede na pogoje mehanske trdnosti se na nadzemnih vodih z napetostjo do 35 kV uporabljajo aluminijaste žice razredov A in AKP (slika 3.7). Nadzemne vodove 6-35 kV lahko izvedemo tudi z jekleno-aluminijastimi žicami, nad 35 kV pa se vodi montira izključno z jekleno-aluminijevimi žicami.

Jekleno-aluminijaste žice imajo pletenico iz aluminijastih žic okoli jeklenega jedra. Površina prereza jeklenega dela je običajno 4-8 krat manjša od aluminija, vendar jeklo prevzame približno 30-40% celotne mehanske obremenitve; takšne žice se uporabljajo na progah z dolgimi razponi in na območjih s težjimi podnebnimi razmerami (z debelejšo ledeno steno).

Znamka jekleno-aluminijevih žic označuje presek aluminijastih in jeklenih delov, na primer AC 70/11, pa tudi podatke o protikorozijski zaščiti, na primer ASKS, ASKP - enake žice kot AC, vendar z polnilom jedra (C) ali vsemi žicami (P) z antikorozijsko mastjo; ACK - enaka žica kot AC, vendar z jedrom, prekritim s plastično folijo. Korozijsko odporne žice se uporabljajo na območjih, kjer je zrak onesnažen z nečistočami, ki uničujoče vplivajo na aluminij in jeklo. Površine prečnega prereza žic so normalizirane z državnim standardom.

Povečanje premera žic, medtem ko poraba prevodnega materiala ostane nespremenjena, se lahko izvede z uporabo žic z dielektričnim polnilom in votlimi žicami (slika 3.7, d, e). Ta uporaba zmanjša izgube korone (glejte poglavje 2.2). Votle žice se uporabljajo predvsem za zbiralke stikalnih naprav 220 kV in več.

Žice iz aluminijevih zlitin (AN - toplotno neobdelane, AZ - toplotno obdelane) imajo večjo mehansko trdnost kot aluminijeve žice in praktično enako električno prevodnost. Uporabljajo se na daljnovodih z napetostjo nad 1 kV na območjih z debelino ledene stene do 20 mm.

Vse pogosteje se uporabljajo nadzemni vodi s samonosnimi izoliranimi žicami z napetostjo 0,38-10 kV. V vodih z napetostjo 380/220 V so žice sestavljene iz neizolirane nosilne žice, ki je nič, treh izoliranih faznih žic, ene izolirane žice (kakršna koli faza) zunanje razsvetljave. Fazno izolirane žice so navite okoli nosilne nevtralne žice (slika 3.8).

Nosilna žica je izdelana iz jeklo-aluminij, fazne žice pa iz aluminija. Slednji so prekriti s svetlobno odpornim toplotno stabiliziranim (premreženim) polietilenom (žica tipa APV). Prednosti nadzemnih vodov z izoliranimi žicami pred vodovi z golimi žicami vključujejo odsotnost izolatorjev na nosilcih, največjo uporabo višine nosilca za obešanje žic; ni treba obrezovati dreves na območju črte.

Strelovarni kabli skupaj z iskrišči, odvodniki, omejevalniki napetosti in ozemljitvenimi napravami služijo za zaščito vod pred atmosfersko prenapetostjo (razelektritve strele). Kabli so obešeni nad faznimi žicami (slika 3.5) na nadzemnih vodih z napetostjo 35 kV in več, odvisno od območja za nevihtno aktivnost in materiala nosilcev, kar je urejeno s Pravilnikom o električnih inštalacijah (PUE). ).

Kot strelovodne žice se običajno uporabljajo pocinkane jeklene vrvi razredov C 35, C 50 in C 70, pri kablih za visokofrekvenčno komunikacijo pa jekleno-aluminijaste žice. Pritrjevanje kablov na vse nosilce nadzemnih vodov z napetostjo 220-750 kV je treba izvesti z uporabo izolatorja, ki je raniziran z iskriško režo. Na daljnovodih 35-110 kV so kabli pritrjeni na kovinske in armiranobetonske vmesne nosilce brez kabelske izolacije.

Izolatorji nadzemnih vodov. Izolatorji so namenjeni za izolacijo in pritrditev žic. Izdelane so iz porcelana in kaljenega stekla - materialov z visoko mehansko in električno trdnostjo ter odpornostjo na vremenske vplive. Bistvena prednost steklenih izolatorjev je, da se kaljeno steklo ob poškodbi drobi. Tako je lažje locirati poškodovane izolatorje na liniji.

Po zasnovi, načinu pritrditve na nosilec, so izolatorji razdeljeni na zatične in obešene. Pin izolatorji (slika 3.9, a, b) se uporabljajo za vodove z napetostjo do 10 kV in redko (za majhne prereze) 35 kV. Na nosilce so pritrjeni s kavlji ali zatiči. Viseči izolatorji (slika 3.9, v) se uporabljajo na nadzemnih vodih z napetostjo 35 kV in več. Sestavljeni so iz porcelanskega ali steklenega izolacijskega dela 1, kape iz nodularnega železa 2, kovinske palice 3 in cementne vezi 4.

Izolatorji so sestavljeni v strune (slika 3.9, G): podpora na vmesnih nosilcih in napetost - na sidrnih. Število izolatorjev v girlandi je odvisno od napetosti, vrste in materiala nosilcev ter onesnaženosti ozračja. Na primer, v 35 kV liniji - 3-4 izolatorji, 220 kV - 12-14; na progah z lesenimi nosilci s povečano zaščito pred strelo je število izolatorjev v girlandi za eno manj kot na progah s kovinskimi nosilci; v nateznih girlandah, ki delujejo v najtežjih pogojih, je nameščenih 1-2 izolatorja več kot v podpornih.

Izolatorji, ki uporabljajo polimerne materiale, so bili razviti in so v eksperimentalnem industrijskem testiranju. So paličasti element iz steklenih vlaken, zaščiten s prevleko z rebri iz fluoroplastike ali silikonske gume. Palični izolatorji imajo v primerjavi z visečimi manjšo težo in ceno, večjo mehansko trdnost kot kaljeno steklo. Glavna težava je zagotoviti možnost njihovega dolgoročnega (več kot 30 let) delovanja.

Linearne armature je namenjen pritrditvi žic na izolatorje in kablov na nosilce in vsebuje naslednje glavne elemente: sponke, konektorje, distančnike itd. (slika 3.10).

Podporne sponke se uporabljajo za obešanje in pritrditev žic nadzemnih vodov na vmesnih nosilcih z omejeno togostjo zaključka (slika 3.10, a). Na sidrnih nosilcih za togo pritrditev žic se uporabljajo napenjalni venci in napenjalne sponke - napetost in klin (slika 3.10, b, c). Priključki (uhani, ušesa, sponke, nihajne roke) so namenjeni za obešanje girland na nosilce. Nosilni venec (slika 3.10, d) je pritrjen na prečnico vmesne podpore z uhanom 1, ki je z drugo stranjo vstavljen v pokrov izolatorja zgornjega obešanja 2. Uho 3 se uporablja za pritrditev girlande podporno sponko 4 na spodnji izolator.

Distančniki (slika 3.10, e), nameščeni v razponih 330 kV in višjih vodov z razcepljenimi fazami, preprečujejo trke, trke in zvijanje posameznih faznih žic. Konektorji se uporabljajo za povezavo posameznih delov žice z ovalnimi ali stiskalnimi konektorji (slika 3.10, f, g). V ovalnih konektorjih so žice bodisi zvite ali stisnjene; v stisnjenih konektorjih, ki se uporabljajo za povezovanje jekleno-aluminijskih žic velikih prerezov, so jekleni in aluminijasti deli stisnjeni ločeno.

Rezultat razvoja prenosne tehnologije EE na dolge razdalje so različne možnosti kompaktnih daljnovodov, za katere je značilna manjša razdalja med fazami in posledično nižja induktivna upornost in širina poti (slika 3.11). Pri uporabi nosilcev "vrsta pokrivanja" (slika 3.11, a) zmanjšanje razdalje je doseženo zaradi lokacije vseh faznih razdeljenih struktur znotraj "ograjenega portala" ali na eni strani stebra nosilcev (slika 3.11, b). Fazna konvergenca je zagotovljena s pomočjo medfaznega izolacijskega razmika. Predlagane so različne različice kompaktnih vodov z nekonvencionalno razporeditvijo žic razdeljenih faz (slika 3.11, v in).

Poleg zmanjšanja širine poti na enoto oddane moči je mogoče ustvariti kompaktne linije za prenos povečane moči (do 8-10 GW); takšne linije povzročajo nižjo jakost električnega polja pri tleh in imajo številne druge tehnične prednosti.

Kompaktne linije vključujejo tudi krmiljene samokompenzacijske napeljave in krmiljene napeljave z nekonvencionalno konfiguracijo deljene faze. So dvokrožni vodi, v katerih so istoimenske faze različnih tokokrogov premaknjene v parih. V tem primeru se napetosti nanesejo na vezja, premaknjene za določen kot. Zaradi spremembe načina s pomočjo posebnih naprav kota faznega premika se izvaja nadzor parametrov vodov.