Механические характеристики проводов

Марка провода	Приведенная нагрузка, кг/ М·ММ2	Модуль упругости, кг/мм2	Временное сопротивление, кг/мм2
1. Алюминиевые	2,75·10-2	6,3103
2. Стальные: ПСО	7,85·10-2	20·103
ПСиПМС	8,0·10-2	20·103
тросы	8,0·10-2	20103
3. Сталеалюминиевые АС	3,2·10-2	7,65·103
АС	3,410-2	7,85·103
АС	3,7·10-2	8,9·103

Степень прочности этих проводов определяет отношение алюминиевого сечения к стальному — А1/СТ. Сталеалюминиевые провода предназначены для районов с небольшими внешними воздействиями. Их иногда называют типа АСО (облегченные). При отношении Al/СТ равном 4-м, применяют провода, пред- назначенные для районов усиленного воздействия внешних нагрузок, обозначают АСУ (усиленные). Провода со средним соотношением Al/СТ, равным 6-ти, применяются в районах с умеренным воздействием атмосферных нагрузок. Кроме того, выпускаются сталеалюминиевые провода особой прочности, с отношением Al/СТ менее 4-х (даже около единицы). Их приме­няют на больших пролетах, а также в качестве грозозащитных тросов на ВЛ сверхвысокого напряжения.

В 80-е годы выпускались провода из термически обработанно­го алюминия с добавлением некоторых металлов (типа АН и АЖ) без стального сердечника. Притом провода типа АЖ обладали прочностью, близкой к прочности сталеалюминиевого провода, и могли бы заменять его в определенных случаях. Но этот тип проводов широкого применения не нашел из-за повышенной хрупкости (тем более, в голедных районах). Стальные провода в последние десятилетия не монтировались, а те, которые ис­пользовались в качестве грозозащитных тросов, из-за большой повреждаемости были заменены на сталеалюминиевые.

Изоляторы. На линиях электропередачи применяются в ос­новном три вида изоляторов: штыревые (до 35 кВ включительно), подвесные (составляющие гирлянды) и стержневые. Количество изоляторов зависит от уровня напряжения. Первые два вида вы­полняются из фарфора и стекла, последний — из полимерного материала.

До 70-х годов применялись в основном фарфоровые изолято­ры, но в 70-х годах был освоен массовый выпуск стеклянных изо­ляторов. Началась повальная замена фарфоровых на стеклянные, так как они имели ряд преимуществ: дешевые, легче, меньший процент отбраковки. Главное же преимущество — не требуется контроль электрической прочности с помощью измерительной штанги, поскольку при появлении трещины тарелка изолятора разрушается и легко выявляется при осмотре. В 1985 г. Ленин­градским политехническим институтом были разработаны и в опытном порядке установлены на ВЛ 110 кВ полимерные стерж­невые изоляторы из кремнеорганического материала. До сих пор не было ни одного случая их перекрытия. Они обладают более хо­рошими характеристиками по сравнению с другими изоляторами. В частности гирлянды изоляторов легче в 7-10 раз, более высока электрическая прочность и работоспособность в загрязненных условиях, высока стойкость к хулиганским расстрелам, удобны при транспортировке, хранении и монтаже. По стоимости такие изоляторы не намного отличаются от фарфоровых и стеклянных. В настоящее время освоен выпуск подобных изоляторов на на­пряжение до 500 кВ. С середины 90-х годов освоен их массовый выпуск и началось их ускоренное внедрение на ВЛ 35-110 кВ, как при строительстве, так и при эксплуатации. Они выпускаются двух видов (по материалу изготовления): кремнеорганические типа ЛК и полиалефиновые типа ЛП. Хотя по характеристикам оба типа практически не отличаются друг от друга, но тем не менее последние оказались менее надежные, так как были случаи перекрытий.

Одной из объемных работ при ремонте ВЛ является расчистка трасс линий, проходящих по лесным массивам. Прежде эта работа производилась ручным и механическим способами. С 1996 г. в ряде сетевых предприятий начали применять химический ме­тод расчистки трасс от растительности с помощью препарата «Раундан», который оказался многократно эффективнее ранее применяемых и вошел в список разрешенных гербицидов для применения в лесном и сельском хозяйствах (как не имеющий вредных экологических последствий).

За последнее время в связи с общим потеплением климата увеличилось количество регионов, подверженных гололедообра-зованию на линиях электропередачи всех напряжений. Отложе­ния гололеда, изморози и мокрого снега представляют большую опасность для нормальной эксплуатации воздушных линий.

Отложения гололеда могут вызвать:

• разрегулировку проводов и тросов, их опасное сближение между собой;

• «пляску» проводов;

• обрыв провода и троса;

• разрушение опор и траверс;

• короткие замыкания на ВЛ.

Наиболее эффективным средством борьбы с этой стихией является плавка гололеда. Для своевременного предупреждения опасности возникновения гололеда должен проводиться посто­янный мониторинг ВЛ, подверженных образованию гололеда. С этой целью заранее должны быть определены контрольные точки на ВЛ, подверженные сильному обледенению. Этот мониторинг может осуществляться автоматически с помощью сигнализато­ров, устанавливаемых на ответственных участках линии. Плавка гололеда, как правило, осуществляется током искусственного короткого замыкания в конце ВЛ, на которой осуществляется плавка. Существуют различные схемы плавки гололеда, в том числе:

• с применением специального трансформатора для плавки гололеда (рис. 9.2);

• с применением вольтодобавочного трансформатора;

• способом встречного включения под нагрузкой и др.

При плавке гололеда коротким замыканием обогреваемую ли­нию следует закорачивать с одного конца, а с другого к ней необ­ходимо подвести напряжение достаточное, чтобы обеспечить про­текание по проводам требуемого для плавки тока (рис. 9.3).

Плавка гололеда может проводиться путем:

• трехфазного короткого замыкания;

• двухфазного короткого замыкания;

• однофазного короткого замыкания (при последовательном соединении проводов всех фаз).

Ток плавки для вышеперечисленных схем соответственно оп­ределяется по формулам (11.1-11.3):

 

I_н = U_н / (Z+ Z_с) (9.1)

 

I_н = U_н / 2Z + Z_с (9.2)

 

Рис.9.2. Схема источника питания для плавки гололеда переменным

током с перемычкой между ячейкой плавки гололеда (2В) и обогреваемой ВЛ. Пунктиром показано подключение ячейки плавки при наличии обходной системы шин (OCIII)

 

 

Рис.9.3. Схема плавки гололеда способом короткого замыкания:

а - трехфазное короткое замыкание; б - двухфазное короткое замыкание;

в — схема «змейка»

 

I _н =U_н / (Z_о+Z _с+R_заз) (9.3)

где — линейное напряжение, кВ;

— сопротивление фазы линии, Ом/км;

— сопротивление системы, приведенное к шинам низкого напряжения питающего трансформатора;

— сопротивление обогреваемой линии по схеме «змейка», Ом/км;

— сопротивление заземления, Ом.

 

Для определения времени плавки гололеда используются специальные графики зависимости времени плавки от тока и диаметра провода.

Кабельные муфты. Соединение отдельных отрезков кабеля между собой и сочленение кабеля с ВЛ осуществляется с помо­щью кабельных муфт. Они бывают металлические и эпоксидные (табл.9.6).

Таблица 9.6

Кабельные муфты

Тип муфты	Напряжение 1 кВ	Напряжение 6/10 кВ	Напряжение 10/20 кВ
	тип	Сечение жил, мм2	тип	сечение жил, мм2	тип	сечение жил, мм2
1. Стальные	СЧм-40	до 35	СС-60		ССО-20
	СЧм-50		СС-80		ССО-35
	СЧм-60		СС-100		—	—
	СЧм-70		СС-110		—	—
2. Эпоксидные	Сэс-2		Сэпу-5		—	—
	Сэс-4		Сэпу-7		—	—
			Сэпу-8		-	-

 

Эксплуатационное обслуживание электрических сетей осу­ществляет та организация, на балансе которой они находятся. Обслуживание заключается в обеспечении нормального пере­тока энергии независимо от погодных и иных факторов. В этих целях производится систематический обход и осмотр ЛЭП и подстанций. Выявленные дефекты, а также возникающие пов­реждения оперативно устраняются специализированными выездными бригадами. В случаях опасного гололедообразования на проводах включаются схемы плавки гололеда. При крупных и серьезных авариях с повреждением нескольких пролетов опор привлекаются к работам электросетевые строительно-монтажные организации.

Электроподстанция является основным элементом электри­ческих систем, где сходятся воедино генерирующие, передающие и потребительские сети разных напряжений от 0,4 до 750 кВ. В состав крупной электроподстанции входят следующие виды оборудования и помещений:

• силовые трансформаторы (повышающие или понижаю­щие - отсюда и название самой подстанции);

• распределительные устройства (РУ) на соответствующее напряжение, представляющие собой систему токоведущих шин, к которым подается мощность и от которых отходят линии к другим электрообъектам;

• коммуникационные аппараты: выключатели тока (воздуш­ные, масляные, вакуумные, элегазовые и др.), разъедините­ли, отделители, короткозамыкатели, разрядники, автоматы, рубильники, контакторы, плавкие предохоанители и др.;

• элекгропреобразовательные установки (инверторы, выпря­мители, преобразователи частоты тока и др.);

• аккумуляторные батареи с зарядными устройствами;

• щиты дистанционного и диспетчерского управления;

• устройства внутренней и внешней связи и телемеханики;

• маслохозяйство с маслоочистительными устройствами;

• системы противопожарной сигнализации, водоснабжения и пожаротушения, охранная сигнализация, сеть рабочего и аварийного освещения;

• бытовые помещения для персонала и хознужд, автогараж, мастерская.

Территория подстанции обязательно должна ограждаться плотным забором, иметь запирающиеся ворота для въезда боль­шегрузных автомашин, автокранов, тракторов и других спецме­ханизмов. Для персонала используется самозапирающаяся ка­литка. Вход на территорию подстанции посторонних лиц (равно как попадание туда каких-либо животных) недопустим, так как это чревато серьезными нарушениями в режиме работы линий, трансформаторов и другой аппаратуры, не говоря уже о смертель­ной опасности для самого попавшего туда. Для отпугивания птиц, вьющих гнезда на электрооборудовании, все чаще используют разные технические средства, имитирующие антагонистические для них сигналы и звуки.

По инженерно-строительной компоновке подстанции могут быть открытого типа, когда распределительные устройства (шины и коммутационные аппараты с ячейками присоединений) нахо­дятся на открытой площадке (ОРУ), и закрытого типа (ЗРУ), ког­да распредустройство со всеми вспомогательными устройствами размещается в специальном здании. На рис. 11.4 показана схема крупной (узловой) подстанции.

 

Рис. 9.4. Принципиальная схема узловой подстанции

 

Из схемы 9.4. видно, что современная узловая подстанция является огромной электрораспределительной базой, куда пос­тупают потоки электричества от ГЭС, ТЭС, АЭС и других генерирующих источников, а от нее вся энергия распределяется ко всем категориям потребителей.

В последние годы в связи с возрастанием внешней опаснос­ти для работы оборудования подстанции под крышу заводят и трансформаторы. ОРУ обходятся в 1,5-2,0 раза дешевле, чем ЗРУ. Однако, в случаях особой загрязненности атмосферы или по­вышенной категорированности потребителей дополнительные затраты на сооружение закрытых устройств окупаются радикаль­ным повышением надежности электроснабжения.