Проводници и кабели на въздушни електропроводи

На въздушни линии предаване на мощност напрежение над 1000 V, се използват голи проводници и кабели. Като са на открито, те са изложени на атмосфера (вятър, лед, температурни промени) и вредни примеси от околния въздух (серни газове от химически заводи, морска сол) и следователно трябва да имат достатъчна механична якост и да са устойчиви на корозия (ръжда).

Понастоящем стомано-алуминиевите проводници са намерили най-голямо приложение на въздушните линии.

Преди това медни проводници са били използвани по въздушни линии, а сега се използват алуминий, стомана -алуминий и стомана, а в някои случаи и проводници от специални алуминиеви сплави — елдрий и др. Кабелите за мълниезащита обикновено са изработени от стомана.

По дизайн те се отличават:

а) многожилни проводници от един метал, състоящи се (в зависимост от напречното сечение на проводника) от 7; 19 и 37 отделни жици, усукани заедно (фиг. 1, б);

б) едножични проводници, състоящи се от една плътна жица (фиг. 1, а);

в) многожилни проводници от два метала — стомана и алуминий или стомана и бронз. Стоманено-алуминиевите проводници с конвенционален дизайн (клас AC) се състоят от поцинкована стоманена сърцевина (едножична или усукана от 7 или 19 проводника), около която е разположена алуминиева част, състояща се от 6, 24 или повече жици (фиг. 1 , ° С).

Ориз. 1. Изграждане на проводници на въздушни линии: а — едножични проводници; б — многожилни проводници; в — стоманено -алуминиеви проводници.

Конструктивните проектни данни на голи алуминиеви и стоманено-алуминиеви проводници са в ГОСТ 839-80.

Вижте също: Голи жични конструкции за въздушни електропроводи

Изборът на въздушни линии включва отчитане на няколко фактора, сред които един от най -значимите е продължителното нагряване с електрически ток. Нагряването на проводниците ограничава капацитета на предаване на въздушната линия, води до корозия на проводниците, тяхната загуба на механична якост, нарастване на провисването и др. Температурата на проводниците зависи от текущото натоварване и метеорологичните условия на трасе на въздушна линия.

Товароносимостта на проводниците се влияе значително от метеорологичните условия — скоростта на вятъра, температурата на околната среда и слънчевата радиация, които варират в доста широк диапазон през цялата година.

Твърди се, че промяната в скоростта на вятъра има по -голямо въздействие от промяната в температурата на въздуха. Слабият вятър със скорост 0,6 m / s увеличава пропускателната способност на проводниците със 140% в сравнение със статичните условия на въздуха, докато увеличението на температурата на околната среда с 10 ° C я намалява с 10-15%.

Медни проводници

Моите проводници, изработени от плътно изтеглена медна тел, имат ниско съпротивление (r = 18,0 Ohm x mm2/ км) и добра механична якост: максимална якост на опън sп = 36 … 40 kgf / mm2, успешно се противопоставят на атмосферните влияния и корозията от вредни примеси във въздуха.

Медните проводници са маркирани с буквата М с добавяне на номиналното напречно сечение на проводника. И така, медна тел с номинално напречно сечение 50 мм2 означени с М — 50.

Понастоящем медта е оскъден скъп материал, поради което практически не се използва като проводници за въздушни електропроводи.За да се спестят мед, медните, бронзовите и стоманено-бронзовите проводници бяха прекратени през 60-те години на миналия век.

Алуминиеви проводници

Алуминиевите проводници се различават от медните проводници с много по -ниска маса, малко по -високо специфично съпротивление (r = 28,7 … 28,8 Ohm x mm2/ km) и по -малко механична якост: sp = 15,6 kgf / mm2 — за проводници от проводници от клас AT и sp = 16 … 18 kgf / mm2 от тел Atp.

Алуминиевите проводници се използват главно в локални мрежи. Ниската механична якост на тези проводници не позволява високо напрежение. За да избегнете големи стрели и да осигурите необходимите ПУЕ минималния размер на линията към земята, е необходимо да се намали разстоянието между опорите и това увеличава цената на линията.

За да се увеличи механичната якост на алуминиевите проводници, те са изработени от многожични, от твърдо изтеглени проводници. Добре понасящи атмосферните влияния, алуминиевите проводници не издържат на въздействието на вредни примеси от въздуха.

Ето защо за въздушни линии, изградени в близост до морски брегове, солени езера и химически заводи, се препоръчват алуминиеви проводници от марката AKP, защитени от корозия (алуминиева корозионноустойчива, с запълване на пространството между проводниците с неутрална грес). Алуминиевите проводници са маркирани с буквата А с добавяне на номиналното напречно сечение на проводника.

Стоманени проводници

Стоманените проводници имат висока механична якост: максимална устойчивост при скъсване sп = 55 … 70 kgf / mm2… Стоманените проводници са едножични или многожични.

Електрическото съпротивление на стоманените проводници е много по -високо от това на алуминиевите, а в мрежите с променлив ток зависи от количеството ток, протичащ през проводника. Стоманените проводници се използват в локални мрежи с напрежение до 10 kV при предаване на относително ниска мощност, когато изграждането на линии с алуминиеви проводници е по -малко изгодно.

Значителен недостатък на стоманените проводници и кабели е тяхната податливост на корозия. За да се намали корозията, проводниците са поцинковани. Налични са две марки нажимени стоманени проводници: PS (стоманена тел) и PMS (медна стоманена тел). PS проводниците имат добавка към мед до 0,2%, а проводниците PSO са направени с диаметър 3; 3,5; 5 мм. Стоманени многожични кабелни мълниезащитни кабели се произвеждат в марки S-35, S-50 и S-70.

Стоманено-алуминиеви проводници

Стоманено-алуминиевите проводници имат същото съпротивление като алуминиевите проводници с еднакво напречно сечение, тъй като при електрическите изчисления на стоманено-алуминиевите проводници проводимостта на стоманената част не се взема предвид поради нейната незначителност в сравнение с проводимостта на алуминиевата част от проводниците.

Структурно стоманените проводници съставляват вътрешността на стоманената алуминиева тел, а алуминиевите проводници съставляват външната страна. Стоманата е проектирана да повишава механичната якост, алуминият е проводима част.

При стоманено-алуминиевите проводници възникват допълнителни вътрешни напрежения в алуминиевата част на жицата, поради различните коефициенти на термично разширение на алуминия и стоманата.

Задължително ограничаване на напрежението в проводника при средногодишната температура за всички проводници е необходимо, за да се предотврати бързото износване на проводниците от умора поради вибрации.

Експериментално е установено, че алуминият започва да губи якостните си свойства при температури над 65 ° C. Като се има предвид това, при избора на максималната работна температура на стоманено -алуминиевите проводници се препоръчва да се планира намаляване на якостта на алуминия с 12 — 15% (което е 7 — 8% загуба на якост на телта като цяло) ) през целия им експлоатационен живот, което приблизително съответства на непрекъсната работа на проводника в продължение на 50 години при температура 90 ° C. Трябва да се отбележи, че общата загуба на механична якост поради краткотрайни аварийни претоварвания на проводниците не надвишава 1%.

Произвеждат се следните марки стоманено-алуминиеви проводници (ГОСТ 839-80):

АС — тел, състоящ се от сърцевина — поцинковани стоманени проводници и един или повече външни слоеве от алуминиеви проводници. Телта е предназначена за полагане на сушата, с изключение на райони със замърсен въздух с вредни химични съединения;

ЗАПИТВА, АСКП — подобно на проводника с марка AC, но с пълнене на стоманената сърцевина (C) или целия проводник (P) с грес, който противодейства на появата на корозия на телта. Проектиран за полагане по крайбрежието на морета, солени езера и в промишлени зони със замърсен въздух;

ASK — същото като проводника ASK, но със стоманена сърцевина, изолирана с пластмасова обвивка. В маркировката на проводника след буквата А може да има буквата Р, която показва, че проводникът има повишена механична якост (например APSK).

Стоманено-алуминиевите проводници от всички марки се произвеждат с различно съотношение на напречното сечение на алуминиевата част на жицата към напречното сечение на стоманената сърцевина: в рамките на 6,0 … 6,16-за работа на телта в средна механична условия на натоварване; 4,29 … 4,39 — подсилена якост; 0,65 … 1,46 — особено подсилена якост: 7,71 … 8,03 — лека конструкция и 12,22 … 18,09 — особено лека.

Леките проводници се използват на новоизградени и реконструирани линии в области, където дебелината на ледената стена не надвишава 20 мм. Подсилените стомано-алуминиеви проводници се препоръчват за използване в райони с дебелина на ледената стена над 20 мм. За изпълнението на големи разстояния при пресичания през водни пространства и инженерни конструкции се използват специални здрави проводници.

За по-пълна характеристика на стоманено-алуминиевите проводници номиналното напречно сечение на проводника и напречното сечение на стоманената сърцевина се въвеждат в обозначението на марката тел, например: AC-150/24 или ASKS-150 /34.

Aldrei проводници

Проводниците на Олдри имат приблизително същото електрическо съпротивление като алуминиевите проводници, но имат по -голяма механична якост. Олдри е сплав от алуминий с незначителни количества желязо («0,2%), магнезий (» 0,7%) и силиций («0,8%); по отношение на устойчивост на корозия, той е равен на алуминия. Недостатъкът на проводниците на Aldrey е тяхната ниска устойчивост на вибрации.

Разположение на проводниците на въздушната линия

Проводниците върху опорите на въздушни линии могат да бъдат поставени по различни начини: по едноконтурни линии — в триъгълник или хоризонтално; на линии с двойна верига — обратно дърво или шестоъгълник (под формата на «бъчва»).

Подреждане на проводници в триъгълник (фиг. 2, а) се използва на линии с напрежение до 20 kV включително и на линии с напрежение 35 … 330 kV с метални и стоманобетонни опори.

Хоризонталното разположение на проводниците (фиг. 2, б) ще се използва на линии 35 … 220 kV с дървени опори. Това подреждане на проводниците е най -доброто от гледна точка на условията на работа, тъй като позволява използването на по -ниски опори и изключва заплитането на проводниците при спускане на лед и танцуване на проводници.

На линии с две стойности проводниците се поставят или с обратно дърво (фиг. 2, в), което е удобно за условията на монтаж, но увеличава масата на опорите и изисква окачване на два защитни кабела или шестоъгълник (фиг. 2, Ж).

Последният метод е за предпочитане. Препоръчва се за използване на линии с две стойности с напрежение 35 … 330 kV.

Всички тези опции се характеризират с асиметрично разположение на проводниците един спрямо друг, което води до разлика в електрическите параметри на фазите. За уравнението на тези параметри се използва транспониране на проводници, т.е. взаимното разположение на проводниците един спрямо друг на различни участъци от линията се променя последователно върху опорите. В този случай проводникът на всяка фаза преминава една трета от дължината на линията на едно място, втората на другото и третата на третото място (фиг. 3.).

Ориз. 2. Подреждане на проводници и защитни кабели върху опорите: а — с триъгълник; б — хоризонтално; в — обратно дърво; d — шестоъгълник (цев).

Ориз. 3… Схема на транспониране на еднопроводна линия.

Изчисляването на механичната част на въздушната линия се извършва въз основа на повторяемостта на скоростта на вятъра и дебелината на ледената стена върху проводниците, което отговаря на изискванията за надеждност и капитализъм на определен клас въздушни линии.

Въздушните линии от различни класове, когато преминават през един и същ терен, по -специално по общ маршрут, трябва да бъдат проектирани за различни натоварвания от вятър и лед.

Мълниезащитни кабели на въздушни електропроводи

Кабелите за мълниезащита са окачени над проводниците, за да ги предпазят от атмосферно пренапрежение. На линии с напрежение под 220 kV кабелите се окачват само на подстъпите към подстанции. Това намалява вероятността от припокриване на проводници в близост до подстанцията. На линии с напрежение 220 kV и повече кабелите са окачени по цялата линия. Обикновено се използват стоманени въжета.

Преди това кабелите на линии с всички номинални напрежения бяха заземени плътно върху всяка опора. Опитът от експлоатацията показва, че в затворените вериги на заземяващата система се появяват токове — кабели — опори. Те са възникнали в резултат на действието на ЕМП, индуцирана в кабелите от електромагнитна индукция. В същото време в редица случаи се получават значителни загуби на електроенергия в многократно заземени кабели, особено в линии с ултрависоко напрежение.

Проучванията показват, че при окачване на кабели с повишена проводимост (стомана-алуминий) върху изолатори, кабелите могат да се използват като комуникационни проводници и като проводници с ток за захранване на потребители с ниска мощност.

За да се осигури подходящо ниво на мълниезащита на линиите, кабелите трябва да бъдат свързани към заземените чрез искрови пролуки.