Воздушной линией электропередачи (ВЛ) называют устройство для передачи и распределения электроэнергии по проводам, находящимся на открытом воздухе c прикрепленным при помощи изоляторов и арматуры в опорам или кронштейнам инженерных сооружений (мостов, путепроводов и т. д.). Устройство ВЛ, ее проектирование и строительство должны соответствовать «Правилам устройства электроустановок» (ПУЭ), являющимся обязательными для всех линий электропередачи, кроме специальных (например, контактных сетей трамвая, троллейбуса, железной дороги и др.)
Изоляторы и арматура
Полупроводниковое покрытие может состоять из ленты бумажной бумаги, насыщенной коллоидным углеродом, намотанной непосредственно на проводник. Такая компоновка используется, например, в кабелях, изолированных пропитанной бумагой. В кабелях с изоляцией, извлеченной из современной конструкции, полупроводниковое покрытие наносят экструзией с использованием подходящего полупроводникового материала.
Его основные характеристики заключаются в следующем: высокая диэлектрическая прочность, низкие диэлектрические потери, высокая устойчивость к частичным разрядам, хорошие тепловые характеристики. Его большой недостаток заключается в том, что он очень гигроскопичен и что поглощение влаги значительно ухудшает его диэлектрические свойства, по этой причине изоляция бумаги должна быть полностью высушена во время процесса изготовления кабеля и защищена воздухонепроницаемым вкладышем.
Классификация и режимы работы ВЛ. Воздушные линии электропередачи, как правило, предназначены для передачи переменного трехфазного тока и по назначению делятся на:
– сверхдальние напряжением 500 кВ и выше, служащие в основном для связи между отдельными энергосистемами;
– магистральные напряжением 220 и 330 кВ, служащие для передачи энергии от мощных электростанций, а также для связи между энергосистемами и объединения электростанций внутри энергосистем (обычно соединяют электростанции с распределительными пунктами);
– распределительные напряжением 35, ПО и 150 кВ, служащие для электроснабжения предприятий и населенных пунктов крупных районов (соединяют распределительные пункты с потребителями и представляют собой разветвленные сети с трансформаторными подстанциями);
– линии электропередачи 20 кВ и ниже, служащие для подвода электроэнергии к потребителям.
Потребители электроэнергии по надежности электроснабжения делятся на три категории:
– к первой относят потребителей, нарушение электроснабжения которых может привести к опасности для жизни людей, повреждению оборудования, массовому браку продукции, нарушению важных элементов городского хозяйства;
– ко второй - потребителей, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, простою оборудования и рабочих, нарушению нормальной деятельности значительной части городского населения;
– к третьей - остальных потребителей.
Это минеральное масло для импрегнирования смешивается с растительной смолой для увеличения ее вязкости и, таким образом, предотвращает миграцию изолирующего масла под действием силы тяжести в нижние части установки. В кабелях для более высоких напряжений изоляция поддерживается под давлением различными способами.
Опоры для проводов
Он становится пластиковым, увеличивая температуру, которая позволяет наносить горячим экструзией на проводники, а затем затвердевать, пропуская кабель через ванну с холодной водой. Наиболее часто используемыми термопластами в качестве изоляции электрических проводов являются поливинилхлорид и полиэтилен. Он имеет недостаток в наличии высокой диэлектрической постоянной и, следовательно, высоких электрических потерь, что ограничивает его использование при более высоких напряжениях. Полиэтилен, полученный полимеризацией этиленового газа, имеет превосходные характеристики в качестве электрической изоляции: диэлектрическая прочность, сравнимая с пропитанной бумагой и более низкими диэлектрическими потерями. Они также имеют более высокую теплопроводность, чем пропитанная бумага, что облегчает рассеивание тепла. Недостатки полиэтилена состоят в том, что ухудшение изоляции может происходить из-за частичных разрядов, создаваемых ионизацией, его температура плавления довольно низкая в 110 ° С, что ограничивает рабочую температуру изолированных кабелей полиэтиленом при 75 ° С. улучшения тепловых характеристик были разработаны полиэтилен высокой плотности и вулканизированный или сшитый полиэтилен. Они обычно применяются путем экструзии и подвергаются процессу вулканизации путем повышения температуры до требуемых значений. Наиболее используемыми являются натуральный каучук и синтетический каучук, известный под общим названием эластомеров, а в последнее время некоторые производные полиэтилена. Термопласты: синтетические органические материалы, полученные полимеризацией. . Экран также служит для экранирования кабеля от потенциала, вызванного внешними электрическими полями, и в качестве защиты персонала посредством их эффективного заземления.
По напряжению воздушные линии электропередачи «Правилами устройства электроустановок» делятся на две группы: ВЛ напряжением до 1000 В (низковольтные) и ВЛ напряжением выше 1000 В (высоковольтные). Для каждой группы линий установлены технические требования их устройства. Номинальное линейное напряжение линий трехфазного тока регламентировано ГОСТ 721-62 и может иметь следующие значения: 750, 500, 330, 220, 150, 110, 35, 20, 10, 6 и 3 кВ, а также 660, 380 и 220 В.
Это можно сделать с помощью ленты из металлизированной бумаги или ленты из немагнитного металла толщиной порядка 8 мм, проката по изоляции. В кабелях с высоким напряжением, в которых электрические градиенты, нанесенные на изоляцию, являются низкими, управление распределением электрического поля не требуется, и поэтому можно отказаться от металлического экрана; однако это иногда используется в кабелях низкого напряжения, чтобы избежать индукции потенциала в проводниках из-за внешних электрических полей.
Документы, регулирующие ВЛ
Он может быть металлическим, термопластичным, эластомерным или текстильным, в зависимости от применения кабеля. В кабелях, используемых в распределительных сетях, все также покрыто стальной лентой для механической защиты, и в этом случае кабель называется «вооруженным».
По электрическому режиму работы линии делятся на. линии с изолированной нейтралью, когда общая точка обмоток (нейтраль) не присоединена к заземляющему устройству или присоединена к нему через аппараты, имеющие большое сопротивление, и с глухозаземленной нейтралью, когда нейтраль генератора или трансформатора наглухо соединена с землей.
Калибр означает площадь поперечного сечения или любой другой параметр, который определяет его. Принимаются две международные системы, чтобы определить калибр драйверов. Милс - это единица английской длины, которая определяется как тысячная часть дюйма.
В зависимости от этой единицы длина может определять площадь поперечного сечения, указанную проводниками, поэтому она принимает круглую тысячу, что соответствует площади окружности, диаметр которой составляет тысячу. Тогда должно быть хорошо понятно, что тысяча кругов представляет собой единицу площади, которая связывает калибр водителя с его площадью. Он используется для указания сплошных проводов и плетеных проводников, если требуется знать площадь проводника, его диаметр известен в дюймах, он должен управляться только.
В сетях с изолированной нейтралью изоляция линии должна быть не менее величины линейного напряжения, так как при замыкании одной фазы на землю напряжение двух других фаз относительно земли становится равным линейному. В сетях с глухозаземленной нейтралью при повреждении одной фазы происходит короткое замыкание через землю и защита линии отключает поврежденный участок. При этом перенапряжения фаз не происходит и изоляцию линии выбирают по фазному напряжению. Недостатком этих сетей является большая величина тока замыкания на землю и отключение линии при однофазном замыкании на землю. В нашей стране сети с глухозаземленной нейтралью применяют в системах напряжением до 1000 В и от 110 кВ и выше.
Вы можете сделать эквивалент между английскими и американскими единицами. Эта статья является частью дипломной работы для получения степени инженера-электрика. Разработано Бачиллерами: Бустильос Рамирес, Алида Каролин Перес Лиссабон, Университет Иисуса Христа Карабобо.
Обоснование высокого напряжения
Линии электропередач знакомы, потому что они являются частью нашей повседневной жизни. Но вы когда-нибудь задумывались, почему они не имеют одинаковой высоты или что является целью этого зеленого цветного пластинчатого оборудования, установленного на вершине пилонов? Вот 3 клавиши для распознавания различных типов линий в мгновение ока.
В зависимости от механического состояния различают следующие режимы работы ВЛ:
– нормальный - провода и тросы не оборваны;
– аварийный - провода и тросы оборваны полностью или частично;
– монтажный - в условиях монтажа опор, проводов и тросов.
Механические нагрузки на элементы ВЛ в большой степени зависят от климатических условий района и характера местности, по которой проходит линия. При проектировании ВЛ за основу берут наибольшее значение величины скорости ветра и толщины стенки гололеда, образующегося на проводах, наблюдаемые в данном районе 1 раз в 15 лет для ВЛ напряжением 500 кВ и 1 раз в 10 лет для ВЛ напряжением 6-330 кВ.
Сеть передачи содержит линии высокого напряжения и очень высокого напряжения. Увеличение напряжения ограничивает потери электроэнергии из-за эффекта Джоуля. Таким образом, высокое и очень высокое напряжение позволяет транспортировать электроэнергию на большие расстояния. Эти пилоны имеют высоту от 10 до 90 м и расположены на расстоянии нескольких сотен метров друг от друга. Чем выше они, тем выше напряжение.
Электрические распределительные сети низкого и среднего напряжения обычно размещаются на деревянных или бетонных столбах. С высоты от 10 до 14 м они находятся на расстоянии сто метров друг от друга. На каждом пилоне электрические кабели прикреплены к цепям изоляторов. Это пластинчатое оборудование часто зеленого цвета. Их роль: поддерживать кабель проводника и обеспечивать электрическую изоляцию металлического каркаса. Эти цепочки, как правило, сделаны из стеклянных или фарфоровых пирожков, «уложенных» друг над другом.
Местность, по которой проходит ВЛ, в зависимости от доступности для людей, транспорта и сельскохозяйственных машин, делится согласно ПУЭ на три категории:
– к населенной местности относят территорию городов, поселков, дере-вень, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, портов, пристаней, железнодорожных станций, парков, бульваров, пляжей с учетом границ их развития на ближайшие 10 лет;
По режиму работы в зависимости от механического состояния
Количество этих пластин изменяется в зависимости от линейного напряжения. Линии дистрибьютора имеют три или меньше. Что говорит «номерной знак»? Чтобы проверить, соответствует ли найденный вами пилон нашей сети, есть верный способ: проверить табличку на каждом из них. Это позволяет точно определять каждое оборудование. Он всегда включает в себя номер пилона, название линии и уровень напряжения.
Подстанции представляют собой комплексный электрический комплекс, который является частью передачи и распределения электрической энергии, предназначенной для приема, преобразования и распределения электрической энергии. Существует два основных типа: распределение и трансформатор. Их сложная структура предполагает существование многих основных и дополнительных элементов.
– к ненаселенной - незастроенную территорию, частично посещаемую людьми и доступную для транспорта и сельскохозяйственных машин (ненаселенной местностью считают также огороды, сады и местности с отдельными, редко стоящими строениями и временными сооружениями) ;
– к труднодоступной - территорию, недоступную для транспорта и сельскохозяйственных машин.
Устройство и основные элементы ВЛ. Воздушные линии электропередачи состоят из опорных конструкций (опоры и основания), проводов, изоляторов и линейной арматуры. Кроме того, в состав ВЛ входят устройства, необходимые для обеспечения бесперебойного электроснабжения потребителей и нормальной работы линии: грозозащитные тросы, разрядники, заземления, а также вспомогательное оборудование для нужд эксплуатации (устройства высокочастотной связи, емкостного отбора мощности и др.)
Основными из них являются силовой трансформатор или автоматический трансформатор, электрические провода, кабельные и воздушные линии, распределительные устройства низкого и высокого напряжения, системы шин и т.д. другим важным элементом является система электропитания для собственных нужд подстанции, которая включает в себя трансформаторы, панели переменного тока и постоянного тока, аккумуляторные батареи.
Основные устройства также включают системы защиты и управления, систему автоматизации и заземления, систему защиты от молнии, устройства для считывания электроэнергии и систему компенсации реактивной мощности. Осветительные приборы, системы вентиляции, кондиционирования и противопожарной защиты могут использоваться для вспомогательных устройств.
Опоры воздушной линии электропередачи поддерживают провода на заданном расстоянии между собой и от поверхности земли Горизонтальные расстояния между центрами двух опор, на которых подвешены провода, называют пролетом, или длиной пролета. Различают переходной, промежуточный и анкерный пролеты. Анкерный пролет обычно состоит из нескольких промежуточных.
Подсистемы системы Подсистемы системы питаются от высоковольтных и сверхвысоковольтных линий электропередач и используются для транзитной передачи путем импорта и экспорта электроэнергии на большие расстояния, трансформации напряжения и трансформации больших мощностей. Они построены для двух или трех напряжений.
Системные подстанции построены на больших объектах и имеют постоянный высококвалифицированный дежурный персонал. Система для дистанционной и телеметрической информации также очень развита. Они состоят из двух или трех высоковольтных и сверхвысоких распределительных устройств. Высокие уровни напряжения в них требуют использования мощного высоковольтного распределительного устройства для переключения их электрических цепей. Для уменьшения показателей системы распределительные устройства используются для переключения в изолированной среде с очень хорошими тепловыми свойствами - маслом, эластичным.
Углом поворота линии называют угол между направлениями линии в смежных пролетах.
Вертикальное расстояние hг (рисунок 1, а) между низшей точкой провода в пролете до пересекаемых инженерных сооружений или до поверхности земли или воды называют габаритом провода.
Рисунок 1 – Габарит (а) и стрела провеса (б) проводов:
F, f - стрела провеса проводов; hг-габарит провода от земли, А, В - точки подвеса провода
Эта схема позволяет одновременно отключать все соединения, не нарушая подачи питания других линий. Это дает системе максимальную безопасность. Районные подстанции. Они питаются от электростанций или системных подстанций по воздушным или кабельным линиям и обеспечивают электроэнергию в районах с большим количеством пользователей. Их первичное напряжение 220 кВ или 110 кВ, а вторичное напряжение - 6 кВ, 10 кВ или 20 кВ. Их первичное высокое напряжение позволяет строить их как открытые, так и в жилых и сильно загрязненных районах - например, закрытые распределительные устройства.
Стрелой провеса f провода называют вертикальное расстояние между низшей точкой провода в пролете и горизонтальной прямой, соединяющей точки подвеса провода на опорах. Если высота точек крепления разная, стрела провеса рассматривается относительно высшей и низшей точек крепления провода (F и f на рисунке 1,б).
Тяжением называют усилие, с которым натягивают и закрепляют на опорах провод или трос. Тяжение изменяется в зависимости от силы ветра, температуры окружающего воздуха, толщины гололеда на проводах и может быть нормальным или ослабленным.
Для среднего напряжения установки строятся как закрытые распределительные устройства, причем электрическая энергия экспортируется из воздушных или кабельных линий. Их схема такова, что они питаются от трех выходов 110 кВ. Обычно напряжение преобразуется двумя двунаправленными силовыми трансформаторами, а распределительное устройство 110 кВ построено с двумя сборными втулками. Количество коллекторных шин в распределительном устройстве 20 кВ определяется количеством, характером и характеристиками поставляемых потребителей.
Функционально подстанции далее подразделяются на. Транзит - они используются не только для питания пользователей, но и для питания их смешанных и соседних энергосистем; Преобразователи - Подстанции, предназначенные для преобразования тока с другой частотой или выпрямлением тока; Тяга - для нужд электротранспорта.
Запасом прочности, или коэффициентом запаса элементов воздушной линии электропередачи, называют отношение минимальной расчетной нагрузки, разрушающей данный элемент, к величине фактической нагрузки в наиболее тяжелых условиях.
Механическим напряжением материала, называют нагрузку на элементы ВЛ, отнесенную к единице площади их рабочего сечения. Например, тяжение провода, отнесенное к его поперечному сечению, определяет механическое напряжение материала провода.
Временным сопротивлением называют максимально допустимое механическое напряжение материала, после превышения которого начинается разрушение изделия.
Воздушными называются линии, предназначенные для передачи и распределения ЭЭ по проводам, расположенным на открытом воздухе и поддерживаемым с помощью опор и изоляторов. Воздушные ЛЭП сооружаются и эксплуатируются в самых разнообразных климатических условиях и географических районах, подвержены атмосферному воздействию (ветер, гололед, дождь, изменение температуры). В связи с этим ВЛ должны сооружаться с учетом атмосферных явлений, загрязнения воздуха, условий прокладки (слабозаселенная местность, территория города, предприятия) и др. Из анализа условий ВЛ следует, что материалы и конструкции линий должны удовлетворять ряду требований: экономически приемлемой стоимостью, хорошей электропроводностью и достаточной механической прочностью материалов проводов и тросов, стойкостью их к коррозии, химическим воздействиям; линии должны быть электрически и экологически безопасны, занимать минимальную территорию.
Конструктивное исполнение воздушных линий. Основными конструктивными элементами ВЛ являются опоры, провода, грозозащитные тросы, изоляторы и линейная арматура.
По конструктивному исполнению опор наиболее распространены одно-и двухцепные ВЛ. На трассе линии могут сооружаться до четырех цепей. Трасса линии - полоса земли, на которой сооружается линия. Одна цепь высоковольтной ВЛ объединяет три провода (комплекта проводов) трехфазной линии, в низковольтной - от трех до пяти проводов. В целом конструктивная часть ВЛ (рис. 3.1) характеризуется типом опор, длинами пролетов, габаритными размерами, конструкцией фаз, количеством изоляторов.
Длины пролетов ВЛ l выбирают по экономическим соображениям, т. к. с увеличением длины пролета возрастает провис проводов, необходимо увеличить высоту опор H, чтобы не нарушить допустимый габарит линии h (рис. 3.1, б), при этом уменьшится количество опор и изоляторов на линии. Габарит линии - наименьшее расстояние от нижней точки провода до земли (воды, полотна дороги) должно быть таким, чтобы обеспечить безопасность движения людей и транспорта под линией. Это расстояние зависит от номинального напряжения линии и условий местности (населенная, ненаселенная). Расстояние между соседними фазами линии зависит главным образом от ее номинального напряжения. Конструкция фазы ВЛ в основном определяется количеством проводов в фазе. Если фаза выполнена несколькими проводами, она называется расщепленной. Расщепленными выполняют фазы ВЛ высокого и сверхвысокого напряжения. При этом в одной фазе используют два провода при 330 (220) кВ, три - при 500 кВ, четыре-пять - при 750 кВ, восемь, одиннадцать - при 1150 кВ.
Опоры воздушных линий. Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой, или каким-то инженерным сооружением. Кроме того, на опорах в необходимых случаях подвешивают стальные заземленные тросы для защиты проводов от прямых ударов молнии и связанных с этим перенапряжений.
Типы и конструкции опор разнообразны. В зависимости от назначения и размещения на трассе ВЛ они подразделяются на промежуточные и анкерные. Отличаются опоры материалом, исполнением и способом крепления, подвязки проводов. В зависимости от материала они бывают деревянные, железобетонные и металлические.
Промежуточные опоры наиболее простые, служат для поддерживания проводов на прямых участках линии. Они встречаются наиболее часто; доля их в среднем составляет 80-90 % общего числа опор ВЛ. Провода к ним крепят с помощью поддерживающих (подвесных) гирлянд изоляторов или штыревых изоляторов. Промежуточные опоры в нормальном режиме испытывают нагрузку в основном от собственного веса проводов, тросов и изоляторов, подвесные гирлянды изоляторов свисают вертикально.
Анкерные опоры устанавливают в местах жесткого крепления проводов; они делятся на концевые, угловые, промежуточные и специальные. Анкерные опоры, рассчитанные на продольные и поперечные составляющие тяжения проводов (натяжные гирлянды изоляторов расположены горизонтально), испытывают наибольшие нагрузки, поэтому они значительно сложнее и дороже промежуточных; число их на каждой линии должно быть минимальным.
В частности, концевые и угловые опоры, устанавливаемые в конце или на повороте линии, испытывают постоянное тяжение проводов и тросов: одностороннее или по равнодействующей угла поворота; промежуточные анкерные, устанавливаемые на протяженных прямых участках, также рассчитываются на одностороннее тяжение, которое может возникнуть при обрыве части проводов в примыкающем к опоре пролете.
Специальные опоры бывают следующих типов: переходные - для больших пролетов пересечения рек, ущелий; ответвительные - для выполнения ответвлений от основной линии; транспозиционные - для изменения порядка расположения проводов на опоре.
Наряду с назначением (типом) конструкция опоры определяется количеством цепей ВЛ и взаимным расположением проводов (фаз). Опоры (и линии) выполняются в одно- или двухцепном варианте, при этом провода на опорах могут размещаться треугольником, горизонтально, обратной «елкой» и шестиугольником или «бочкой» (рис. 3.2 ).
Несимметричное расположение фазных проводов по отношению друг к другу (рис. 3.2) обусловливает неодинаковость индуктивностей и емкостей разных фаз. Для обеспечения симметрии трехфазной системы и выравнивания по фазам реактивных параметров на длинных линиях (более 100 км) напряжением 110 кВ и выше осуществляют перестановку (транспозицию) проводов в цепи с помощью соответствующих опор.
При полном цикле транспозиции каждый провод (фаза) равномерно по длине линии занимает последовательно положение всех трех фаз на опоре (рис. 3.3).
Деревянные опоры (рис. 3.4 ) изготавливают из сосны или лиственницы и применяют на линиях напряжением до 110 кВ в лесных районах, в настоящее время все меньше. Основными элементами опор являются пасынки (приставки) 1, стойки 2, траверсы 3, раскосы 4, подтраверсные брусья 6 и ригели 5. Опоры просты в изготовлении, дешевы, удобны в транспортировке. Основной их недостаток - недолговечность из-за гниения древесины, несмотря на ее обработку антисептиком. Применение железобетонных пасынков (приставок) увеличивает срок службы опор до 20-25 лет.
Железобетонные опоры (рис. 3.5) наиболее широко применяются на линиях напряжением до 750 кВ. Они могут быть свободностоящие (промежуточные) и с оттяжками (анкерные). Железобетонные опоры долговечнее деревянных, просты в эксплуатации, дешевле металлических.
Металлические (стальные) опоры (рис. 3.6 ) применяют на линиях напряжением 35 кВ и выше. К основным элементам относятся стойки 1, траверсы 2, тросостойки 3, оттяжки 4 и фундамент 5. Они прочны и надежны, но достаточно металлоемкие, занимают большую площадь, требуют для установки сооружения специальных железобетонных фундаментов и в процессе эксплуатации должны окрашиваться для предохранения от коррозии.
