 |
Конструктивные элементы ВЛ
|
|
|
|
Основными конструктивными элементами ВЛ являются провода, тросы, опоры, изоляторы и линейная арматура.
Провода служат для передачи электроэнергии. В верхней части опор над проводами для защиты ВЛ от грозовых перенапряжений монтируют грозозащитные тросы.
Опоры поддерживают провода и тросы на определенной высоте над уровнем земли или воды.
Изоляторы изолируют провода от опоры. С помощью линейной арматуры провода закрепляются на изоляторах, а изоляторы на опорах.
На ВЛ применяются неизолированные провода. Наиболее распространены провода алюминиевые и сталеалюминиевые, а также из сплавов алюминия – АН и АЖ. Медные провода без специального технико-экономического обоснования на ВЛ не используются. Обычно не рекомендуется применять на ВЛ и стальные провода (рис. 1).
Рис. 1. Конструкции проводов ВЛ: а – однопроволочный;
б – многопроволочный; в – многопроволочный из двух металлов
Однопроволочные провода имеют меньшую гибкость и механическую прочность. Многопроволочные провода из одного металла состоят из нескольких свитых между собой проволок. В сталеалюминиевых проводах внутренние проволоки (сердечник) выполняются из стали, а наружные из алюминия. Стальной сердечник увеличивает механическую прочность провода. В обозначения марок проводов входят номинальные сечения, например
А 35, АЖ 150. Для сталеалюминиевых проводов записываются номинальное сечение алюминиевой части и через дробную черту сечение стального сердечника, например АС 70/11, АС 240/32. Выбор сечений проводов производят по [5].
ВЛ выполняются на одноцепных и двухцепных опорах: соответственно одно- и двухцепные ЛЭП. Одна цепь ВЛ состоит из проводов разных фаз. Иногда фаза ВЛ расщеплена на несколько проводов (2, 3, 4,...). Это делается для повышения пропускной способности ЛЭП и снижения потерь на корону в ВЛ напряжением 330 кВ и выше. Области применения основных видов проводов приведены в табл. 2.
|
|
|
Таблица 2
Марки и преимущественные области применения
неизолированных проводов
Грозозащитные тросы предназначены для защиты проводов ЛЭП от прямых попаданий молнии. Тросы представляют собой стальные провода или специальные стальные канаты.
Конструкция КЛ
Кабельные линии состоят из силовых кабелей, кабельной арматуры (соединительные и концевые муфты и аппаратура для поддержания давления масла в маслонаполненных кабелях) и прокладываются в траншеях, коллекторах, туннелях, каналах, блоках, в трубах, лотках, на тросах, открыто и т.д.
Силовые кабели состоят из одной или нескольких токопроводящих жил, отделенных друг от друга и от земли изоляцией. Поверх изоляции для ее предохранения от влаги, кислот и механических повреждений накладывают защитную оболочку и стальную ленточную броню с защитными покровами. Токопроводящие жилы, как правило, изготавливаются из алюминия однопроволочными (сечением до 16 мм2) и многопроволочными. Применение кабелей с медными жилами не рекомендуется без технико-экономических обоснований. На переменном токе до
1 кВ применяют четырехжильные или пятижильные кабели. Кабели в сетях переменного тока до 35 кВ – трехжильные, кабели 110 кВ и выше – одножильные (рис. 2).
Рис. 2. Силовые кабели: а – четырехжильный; б – с бумажной пропитанной изоляцией 1-10 кВ
Марки кабелей состоят из начальных букв слов, характеризующих их конструкцию. Первая буква А соответствует алюминиевым жилам, отсутствие обозначения – медным. Оболочки кабелей обозначаются буквами: А – алюминиевая; С – свинцовая; В – поливинилхлоридная; Н – резиновая, наиритовая; П – полиэтиленовая; кабели с отдельно освинцованными жилами маркируются буквой О.
|
|
|
Буква Ц в начале марки кабелей с бумажной изоляцией означает пропитку нестекающим составом.
Марки бронированных кабелей отличаются следующими буквами: Б – стальные ленты, П – плоские стальные оцинкованные проволоки, К – такие же проволоки, но круглые. Отсутствие защитного слоя обозначается буквой Г.
Маслонаполненные кабели низкого давления маркируются буквами МН в начале названия кабеля, кабели высокого давления – буквами МВД; буква Т в конце марки – прокладка в трубопроводе. Буква У в конце марки означает – усовершенствованный.
Рядом с маркой кабеля обычно указываются количество и сечение токоведущих жил кабеля.
Примеры:
СПУ 3х240 – кабель в свинцовой оболочке и броне из плоских стальных оцинкованных проволок с тремя медными жилами, сечением 240 мм2, усовершенствованный;
ААГУ 3х120 – кабель в алюминиевой оболочке, голый с тремя алюминиевыми жилами, сечением 120 мм2, усовершенствованный;
АОСБ 150 – в свинцовой оболочке и броне из стальных лент с одной алюминиевой жилой сечением 150 мм2.
Сопротивления проводов ВЛ
Активное сопротивление проводов больше омического сопротивления из-за поверхностного эффекта. Однако для проводов из цветных металлов при частоте f= 50 Гц это отличие незначительно.
Удельное сопротивление алюминиевых (сталеалюминиевых) проводов равно 28,8 Ом·мм2/км (для медных 18,0 Ом·мм2/км) и в таблице расчетных данных проводов для каждого сечения приведены сопротивления на 1 км длины ВЛ: ro – погонное активное сопротивление (Ом/км). Эти сопротивления даны для температуры 20 ºС.
При других температурах эксплуатации, отличных от 20 ºС, погонное сопротивление проводов уточняется по формуле
,, Ом/км.
Активное сопротивление провода на всей длине линии
,
где l – длина линии в км.
Если фаза имеет расщепление на n проводов одного сечения, то для этого случая активное сопротивление линии определяется по формуле:
.
Реактивное (индуктивное) сопротивление провода фазы ВЛ зависит не только от размеров провода, но и от взаимного расположения проводов всех трех фаз на опорах ВЛ. Индуктивные сопротивления фаз ВЛ в общем случае различны.
|
|
|
Расположение проводов фаз зависит от вида ВЛ и может быть по вершинам треугольника и горизонтальное (рис. 3).
Рис. 3. Расположение проводов фаз ВЛ на опорах
Для двухцепных ВЛ погрешность от не учета влияния соседней цепи не превышает 5¸6 % и в большинстве расчетов влиянием фаз второй (соседней) цепи можно пренебречь.
Погонное реактивное сопротивление одной фазы ВЛ вычисляется как среднее значение сопротивления фаз по формуле
, Ом/км,
где 
– среднегеометрическое расстояние между проводами фаз (рис. 3); 
– расстояния между соответствующими фазами; 
– радиус провода. Усредненные среднегеометрические расстояния между фазами воздушных линий электропередачи представлены в приложении, табл. 2.
Реактивное сопротивление фазы всей ВЛ:
.
Погонные индуктивные сопротивления различных ВЛ отличаются между собой незначительно вследствие наличия в формуле для их определения логарифма большого числа и для ВЛ высокого напряжения находятся в пределах 0,38¸0,4 Ом/км.
В электротехнических расчетах индуктивное сопротивление ВЛ принимается равным 0,4 Ом/км.
При расщеплении фаз ВЛ на n проводов индуктивность определяется по формуле
,
где 
– эквивалентный радиус провода; 
– среднегеометрическое расстояние между проводами в фазе. Диаметр и электрические сопротивления сталеалюминевых проводов представлены в приложении, табл. 3.
Проводимости ВЛ
Активная проводимость между фазами ВЛ обусловлена токами утечки через изоляторы и эффектом короны. Она в большей степени зависит от погодных условий и является случайной величиной. В электротехнических расчетах используется не сама активная проводимость, а потери мощности на корону.
Для ВЛ 200 кВ потери на корону равны 2,4 кВт/км, а для ВЛ 500 кВ – 6 кВт/км.
Ёмкостная проводимость ВЛ обусловлена ёмкостями между проводами разных фаз и ёмкостью провод-земля.
Погонная ёмкостная проводимость вычисляется по формуле:
.
Емкостные связи различных фаз воздушных линий представлены на рис. 4.
|
|
|
Рис. 4. Ёмкостные связи фаз ВЛ
Среднее значение bо для ВЛ составляет 2,7×10-6 См/км, а для ВЛ с расщепленными фазами на несколько проводов –
3,8×10-6 См/км.
Величина bо используется для получения ёмкостной проводимости всей ВЛ:
.
По ВЛ определяется так называемая зарядная мощность ВЛ:
,
где Uном – номинальное напряжение линии.
|
|
|
