Воздушные линии электропередачи

Воздушные линии электропередачи (ВЛ, ВЛЭП) - конструкции для передачи электроэнергии на расстояние по проводам. 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. В некоторых случаях провода ВЛ с помощью изоляторов и линейной арматуры прикрепляются к кронштейнам инженерных сооружений.

Основным достоинством воздушных линий электропередачи является их относительная дешевизна по сравнению с кабельными. Также гораздо лучше ремонтопригодность (особенно в сравнении с бесколлекторными КЛ): не требуется проводить земляные работы для замены провода, ничем не затруднён визуальный осмотр состояния линии. Однако, у воздушных ЛЭП имеется ряд недостатков:

1. широкая полоса отчуждения: в окрестности ЛЭП запрещено ставить какие-либо сооружения и сажать деревья; при прохождении линии через лес, деревья по всей ширине полосы отчуждения вырубаются;

2. незащищённость от внешнего воздействия, например, падения деревьев на линию и воровства проводов; несмотря на устройства грозо-защиты, воздушные линии также страдают от ударов молнии. По причине уязвимости, на одной воздушной линии часто оборудуют две цепи: основную и резервную;

3. эстетическая непривлекательность; это одна из причин практически повсеместного перехода на кабельный способ электропередачи в городской черте.

В зависимости от конструкций, назначения и места установки различают промежуточные, угловые, анкерные, ответвительные и концевые опоры.

Промежуточные опоры служат для поддержания проводов на определенной высоте от земли и не рассчитаны на усилия от проводов в продольном направлении или под углом; их устанавливают на прямых участках трассы на расстоянии 35—45 м при напряжении ВЛ до 1 кВ, 50—60 м — при 6, 10 кВ. Промежуточные опоры составляют более 80 % общего количества опор ВЛ.

Угловые опоры рассчитаны натяжения проводов с усилиями, действующими по биссектрисе внутреннего угла, образуемого проводами в смежных пролетах; их устанавливают в местах изменения направления трассы ВЛ.

Анкерные опоры воспринимают усилия от разности тяжения проводов, направленных вдоль ВЛ; их устанавливают на прямых участках трассы в ее опорных точках, а также на пересечении с различными сооружениями. Анкерный пролет — это расстояние между двумя анкерными опорами, на которых жестко закреплены провода. Анкерные опоры могут быть промежуточными, угловыми, ответвительными или концевыми.

Ответвительные опоры предназначены для ответвлений от проводов магистральных ВЛ при необходимости электроснабжения потребителей, находящихся на некотором расстоянии от трассы.

Концевые опоры воспринимают направленные вдоль линии усилия, создаваемые нормальным односторонним тяжением проводов; их устанавливают в начале и конце ВЛ.

Количество и типы опор, необходимых для сооружения ВЛ, а также расстояния между ними (шаг опор) определяются: сложностью и конфигурацией трассы; количеством, материалами и сечением подвешиваемых проводов; климатическими условиями района; степенью населенности территории, по которой проходит трасса ВЛ; требованиями, обеспечивающими надежность и безопасность эксплуатации ВЛ.

Высота опор зависит от количества проводов, их взаимного расположения и высоты подвеса, которая складывается из габарита нижнего провода над землей, стрелы провеса этого провода и глубины зарытая опор в грунт (рис.1).

Воздушные линии электропередачи - student2.ru

Рис.1. Основные данные для определения высоты опоры

Расстояние по вертикали от точки наибольшего провеса провода до земли называют габаритом провода ВЛ над землей. Кратчайшее расстояние по вертикали от провода до пересекаемого объекта называют габаритом пересечения проводов ВЛ.

Допускаемое кратчайшее расстояние от проводов линии до объектов (зданий, эстакад, надземных сооружений и т. п.), называют габаритом сближения проводов ВЛ.

Расстояние по вертикали от наинизшей точки провода в пролете до прямой, соединяющей точки крепления провода на двух смежных опорах, называют стрелой провеса провода. Габариты провода над землей в зависимости от напряжения ВЛ и местности, по которой проходит трасса линии, устанавливаются Правилами устройства электроустановок (ПУЭ).

Опоры для ВЛ изготовляют из дерева, металла или железобетона. Деревянные опоры широко применяют в районах, богатых лесами, но они недолговечны и поэтому их постепенно заменяют железобетонными, срок службы которых составляет 50—60 лет. Железобетонные опоры ВЛ напряжением до 1 кВ имеют коническую форму и прямоугольное или круглое сечение. Они снабжены жестким металлическим каркасом из арматурной стали, повышающим механическую прочность опоры. К арматуре каркаса железобетонных опор приварен вывод дл присоединения нулевого провода линии с заземленной нейтралью.

Железобетонную опору устанавливают в блочных фундаментах и непосредственно в земле с подкладкой под нее железобетонной плиты. Работы по оснастке опор (установка траверс, штырей и изоляторов) выполняют, как правило, до их подъема и установки, что значительно облегчает труд монтажников.

По условиям механической прочности для ВЛ напряжением до 1000 В применяют одно-проволочные и многопроволочные провода различных сечений: алюминиевые А — 16 мм2 (не менее); стале-алюминиевые АС и биметаллические ПМС — 10 мм2 (не менее); стальные многопроволочные ПС — 25 мм2 (не менее); стальные одно-проволочные ПСО — диаметром 4 мм.

Провода ВЛ соединяют различными способами: скруткой (рис. 2,а); бандажированием (рис. 2,6); с помощью овального соединителя (гильзы) с последующей опрессовкой и сваркой концов проводов в петле (рис. 2,в); сваркой встык и последующей опрессовкой проводов вместе с шунтом в двух соединительных гильзах (рис. 2,г); сваркой встык и опрессовкой проводов с шунтом в овальной соединительной гильзе (рис. 2, д), внахлестку с опрессовкой в соединительной гильзе (рис. 2,е);болтовым сжимом (рис. 2,ж). Выбор способа соединения проводов ВЛ определяется их конструкцией и сечением, районом гололедности, напряжением, механическими нагрузками.

Воздушные линии электропередачи - student2.ru

Рис. 2. Соединение проводов ВЛ:

а — скруткой; 6 — бандажированием; е — опрессовкой в гильзе и сваркой в петле; г - сваркой встык и опрессовкой провода в двух соединительных гильзах; д — опрессовкой провода вместе с шунтом; е — опрессовкой внахлестку в гильзе; ж — болтовым сжимом.

Изоляторы для крепления проводов на ВЛ выбираю с учетом расчетных нагрузок от тяжения проводов, района гололедности, давления ветра на провода и других факторов.

Для ВЛ напряжением до 1000 В применяют изоляторы ТФ (телефонный фарфоровый), РФО (радиотрансляционный фарфоровый ответвительный) и ШФН (штыревой фарфоровый низковольтный), для ВЛ напряжением 6 кВ — Ш-6 и Ш-10, а в местах анкерных креплений — подвесные П. Способы крепления проводов на штыревых изоляторах показаны на рис. 3.

Воздушные линии электропередачи - student2.ru

Рис. 3. Способы крепления проводов ВЛ напряжением до 1000 В на изоляторах:

а — вязкой па головке; в - вязкой на шейке; в — заглушкой; г — двойное.

Присоединение кабелей к ВЛ вызвано необходимостью: электроснабжения потребителей от проходящей ВЛ и выполнения в этом случае кабельного ввода в ТП или РП; сооружения смешанных линий с кабельными вставками (чаще всего это бывает на участках населенной местности или при пересечении различных сооружений).

При выводе кабеля на опору ВЛ на расстоянии не менее 2 м от земли кабель защищают от механических повреждений металлической трубой, которую после установки тщательно уплотняют во избежание попадания влаги.

Минимальное расстояние от земли до концевой муфты ВЛ напряжением до 1000В. составляет 3 м, а ВЛ 6, 10 кВ — 4,5 м. Кабельные вставки на ВЛ при длине их менее 1,5 км защищают от грозовых перенапряжений трубчатыми и вентильными разрядниками, устанавливаемыми на обоих концах кабеля (рис. 4).

Воздушные линии электропередачи - student2.ru