Монтаж и эксплуатация воздушных линий электропередачи. Изготовим опоры линий электропередач Что такое опора лэп

С полным перечнем опор ВЛ, представленных на нашем сайте, можно ознакомиться на вкладках, представленных ниже. Выберите сначала материал, из которого изготовлена опора, а затем номинал напряжения линии. После этого перейдите на страницу с перечнем опор ВЛ. Обратите внимание, что список опор постоянно обновляется.

Опоры линий электропередачи являются, пожалуй, одним из самых сложных элементов ЛЭП. При проектировании и строительстве этих сооружений необходимо принимать во внимание как климатические, так и грунтовые характеристики местности. В настоящее время производители опор стремятся к удешевлению производства и повышению прочностных характеристик изделий.

В виду этого разрабатываются различные конструкции, позволяющие снизить нагрузки на фундамент и обеспечить устойчивую эксплуатацию в различных режимах работы.

На нашем сайте Вы можете ознакомиться как со старыми, так и с новыми разработками российских инженеров.

Классификация по назначению

Каждая марка опор предназначен для выполнения своей конкретной функции. Именно поэтому конструкции делят на основные типы в зависимости от назначения:

1. промежуточные опоры — самый распространенный тип опор, рассчитаны на вертикальные нагрузки от веса проводов, устанавливаются только на прямых участках линии;
2. анкерные опоры — также устанавливаются на прямых участках трассы, однако провода на них крепятся анкерно. Таким образом опоры рассчитаны на продольные нагрузки от тяжения проводов;
3. угловые опоры — устанавливаются на углах трассы. Крепление проводов на них также в большинстве случаев анкерное, однако бывают исключения в виде промежуточных угловых опор;
4. концевые опоры — монтируются обычно перед подстанциями. Нагрузки воздействуют на них, в основном, с одной стороны линии;
5. транспозиционные — предназначены для выполнения транспозиции проводов ВЛ;
6. ответвительные — устанавливаются в местах ответвлений линии на смежное направление;
7. переходные — для обеспечения габарита над инженерным сооружением или естественной преградой.

Классификация по материалам изготовления

Конструкции устанавливаются в различных климатических, геосейсмических условиях. При этом стоит обратить внимание, что многие типы опор предназначены для эксплуатации в условиях городской застройки. Таким образом в каждом из случаев требуется использовать подходящий материал для изготовления стоек.

Деревянные опоры

Деревянные опоры ЛЭП широко распространены в условиях сельской местности, однако не стоит забывать, что соответствующие деревянные конструкции также применяются и на линиях вплоть до 220кВ.

Конструкции из дерева применяются чаще всего на линиях низшего напряжения, при этом они имеют ряд преимуществ:

1. относительная долговечность (до 50 лет при соответствующей пропитке);
2. небольшой вес;
3. простота строительства и транспортировки;
4. невысокая стоимость.

Железобетонные опоры

Железобетонные опоры устанавливаются на линиях напряжением менее 500 кВ. В основном это промежуточные опоры, не воспринимающие на себя нагрузку от тяжения проводов и тросов. В случае использования железобетонных стоек в качестве анкерных опор, их укрепляют укосами или оттяжками.

ЖБ опоры производятся из предварительно напряженного железобетона и имеют ряд преимуществ:

1. несложные конструктивные особенности;
2. не требуют сложной дополнительной сборки;
3. не подвержены гниению, как деревянные опоры;
4. в некоторых случаях возможна установка непосредственно в грунт;
5. относительно несложное строительство линии.

Стальные опоры

Стальные опоры на линиях 0,4-10 кВ ставятся крайне редко. Их прерогатива это линии среднего напряжения и выше. Опоры из металла в основном используются в качестве анкерных, однако при напряжении сети более 110 кВ применяются и промежуточные стальные опоры.

Конструкции могут быть изготовлены как из профиля и уголков, так и методом проката, так как в освещении зачастую используются металлические опоры на основе труб. Среди преимуществ опор такого типа можно отметить их износостойкость и долговечность, а также возможность изготовления очень высоких конструкция для обеспечения безопасного перехода через инженерные сооружения и естественные преграды.

Типовые проекты представлены для каждого из типов опор. В результате Вы будете уверены в своем выборе, так как ознакомитесь со всей необходимой документацией.

Зависимо от метода подвески проводов, опоры воздушных линий (ВЛ) делятся на две главные группы:

а) опоры промежуточные , на которых провода закрепляются в поддерживающих зажимах;

б) опоры анкерного типа , служащие для натяжения проводов. На этих опорах провода закрепляются в натяжных зажимах.

Расстояние между опорами воздушных линий электропередачи (ЛЭП) именуется просветом (пролётом), а расстояние между опорами анкерного типа - анкерованным участком (рис. 1).

В согласовании с требованиями ПУЭ скрещения некоторых инженерных сооружений, к примеру железных дорог общего использования, нужно делать на опорах анкерного типа. На углах поворота полосы устанавливаются угловые опоры, на которых провода могут быть подвешены в поддерживающих либо натяжных зажимах. Таким образом, две главные группы опор — промежуточные и анкерные — разбиваются на типы, имеющие особое предназначение.

Рис. 1. Схема анкерованного участка воздушной полосы

Промежуточные прямые опоры устанавливаются на прямых участках линий. На промежуточных опорах с навесными изоляторами провода закрепляются в поддерживающих гирляндах, висячих вертикально, на промежуточных опорах со штыревыми изоляторами закрепление проводов делается проволочной вязкой. В обоих случаях промежуточные опоры получают горизонтальные нагрузки от давления ветра на провода и на опору и вертикальные - от веса проводов, изоляторов и собственного веса опоры.

При необорванных проводах и тросах промежуточные опоры, обычно, не воспринимают горизонтальной нагрузки от тяжения проводов и тросов в направлении полосы и потому могут быть выполнены более легкой конструкции, чем опоры других типов, к примеру концевые, воспринимающие тяжение проводов и тросов. Но для обеспечения надежной работы линии, промежуточные опоры должны выдерживать любые нагрузки в направлении линии.

Промежуточные угловые опоры устанавливаются на углах поворота линии с подвеской проводов в поддерживающих гирляндах. Кроме нагрузок, действующих на промежуточные прямые опоры, промежуточные и анкерные угловые опоры получают также нагрузки от поперечных составляющих тяжения проводов и тросов.

При углах поворота линии электропередачи более 20°, вес промежуточных угловых опор существенно растет. Потому промежуточные угловые опоры используются для углов до 10 — 20°. При огромных углах поворота устанавливаются анкерные угловые опоры.

Рис. 2. Промежуточные опоры ВЛ

Анкерные опоры . На линиях с навесными изоляторами провода закрепляются в зажимах натяжных гирлянд. Эти гирлянды являются вроде бы продолжением провода и передают его тяжение на опору. На линиях со штыревыми изоляторами провода закрепляются на анкерных опорах усиленной вязкой либо особыми зажимами, обеспечивающими передачу полного тяжения провода на опору через штыревые изоляторы.

При установке анкерных опор на прямых участках трассы и подвеске проводов с обеих сторон от опоры с схожими тяжениями горизонтальные продольные нагрузки от проводов уравновешиваются и анкерная опора работает так же, как и промежуточная, т. е. принимает только горизонтальные поперечные и вертикальные нагрузки.

Рис. 3. Опоры ВЛ анкерного типа

В случае необходимости, провода с одной и с другой стороны от анкерной опоры можно натягивать с разным тяжением, тогда анкерная опора будет принимать разность тяжения проводов. В данном случае, не считая горизонтальных поперечных и вертикальных нагрузок, на опору будет также влиять горизонтальная продольная нагрузка. При установке анкерных опор на углах (в точках поворота полосы линии) анкерные угловые опоры воспринимают нагрузку также от поперечных составляющих тяжения проводов и тросов.

Концевые опоры устанавливаются на концах полосы линии. От этих опор отходят провода, подвешиваемые на вводах подстанций. При подвеске проводов на линии до окончания сооружения подстанции, концевые опоры воспринимают полное одностороннее тяжение проводов и тросов ВЛ.

Кроме перечисленных типов опор, на линиях используются также особые опоры: транспозиционные, служащие для конфигурации порядка расположения проводов на опорах; ответвительные — для выполнения ответвлений от основной линии; опоры больших переходов через реки и водные места и др.

Главным типом опор на воздушных линиях являются промежуточные, число которых обычно составляет 85 -90% общего числа опор.

По конструктивному выполнению опоры можно поделить на свободностоящие и опоры на оттяжках. Оттяжки обычно производятся из железных тросов. На воздушных линиях используются древесные, железные и железобетонные опоры. Разработаны также конструкции опор из дюралевых сплавов.

Основные элементы воздушных линий. Опоры.

Опоры

Опоры являются одним из главных конструктивных элементов линий электропередач, отвечающим за подвеску электрических проводов на определённом уровне.

Классификация опор.

Классифицировать опоры можно по различным признакам: по назначению (по характеру воспринимаемых нагрузок), по особенностям их конструкции, по материалу из которого изготовлена опора, по способу закрепления в грунте, по количеству цепей передачи электрической энергии и т.д.

В зависимости от назначения опоры, она должна выдерживать определенные нагрузки. По характеру воспринимаемых нагрузок опоры разделяются на два вида: воспринимающие усилие натяжение от проводов и тросов и не воспринимающие такого тяжения. В зависимости от этого применяют следующие типы опор:

• Промежуточные - устанавливаемые на прямых участках трассы, воспринимают вертикальные усилия от веса проводов, изоляторов, арматуры и горизонтальные нагрузки от давления ветра на опору и провода. Промежуточные опоры также могут устанавливаться в местах изменения направления трассы при углах поворота менее 20-30 градусов, в этом случае они воспринимают и поперечные нагрузки от тяжения проводов. В аварийном режиме (при обрыве одного или нескольких проводов) промежуточные опоры воспринимают нагрузку от тяжения оставшихся проводов, подвергаются кручению и изгибу. Поэтому их рассчитывают с определенным запасом прочности. Промежуточные опоры на линиях составляют 80-90%.
• Анкерные - устанавливаются в местах изменения направления трассы, числа, марок и сечения проводов, а также на пересечении ВЛ с различными сооружениями, воспринимают усилия натяжения проводов ВЛ.

а	б

Рисунок. Опоры воздушных линий: а – промежуточная опора; б – анкерная опора.

На базе анкерных опор могут выполняться:

• концевые опоры - устанавливаются в начале и конце ВЛ, воспринимают односторонние усилия тяжения проводов,
• угловые опоры - устанавливаются в местах изменения направления трассы,
• ответвительные опоры - предназначены для выполнения ответвлений,
• перекрестные опоры - устанавливаются в местах пересечения трасс воздушных линий,
• переходные - устанавливаются в местах перехода трассы линии через различные препятствия (железные и автомобильные дороги, реки и водоемы и т.п.),
• транспозиционные опоры - предназначены для изменения расположения фаз на опоре.

Рисунок. Анкерные опоры: а – угловая; б – ответвительная; в - транспозиционная.

В разделе ГАЛЕРЕЯ размещен фотоальбом "Классификация опор ВЛ по назначению".

По материалу, из которого изготавливаются , опоры могут быть:

1. Низкая стоимость. Деревянные опоры дешевле железобетонных и металлических опор;
2. Деревянная опора значительно легче железобетонной (примерно в 3 раза), что снижает затраты на их транспортировку к месту монтажа, кроме того для установки деревянных опор не требуется применение крановых механизмов большой грузоподъемности. При необходимости, деревянную опору можно установить в грунт вручную;
3. Хорошие диэлектрические свойства, что приводит к снижению токов утечки на ВЛ;
4. Деревянные опоры лучше выдерживают изгибающие нагрузки, чем железобетонные (примерно в 1,5-2 раза), поэтому они лучше противостоят гололедным и ветровым нагрузкам;
5. Снижается вероятность «эффекта домино». Так как железобетонная опора значительно тяжелее деревянной то, падая она может увлечь за собой соседние опоры по всему анкерному пролету, более легкая деревянная опора будет удерживаться на натянутых проводах, что сокращает количество аварийных отключений на линиях;
6. «Условно» высокий срок службы. В соответствии с ГОСТ 20022.0-93 средний срок службы деревянных опор может достигать 45-50 лет.

Недостатки деревянных опор:

В настоящее время деревянные опоры применяются, как правило, на ВЛ до 1 кВ.

Рисунок. Металлические опоры: а - решетчатого типа; б - из многогранных гнутых стоек.

Многогранные металлические опоры выполняются из стоек в виде полых усечённых пирамид из стального листа с поперечным сечением в форме правильного многогранника. Секции стоек соединяются между собой телескопическим или фланцевым соединениями. Траверсы таких опор выполняются многогранными, решётчатыми или изолирующими.

Преимущества многогранных опор ЛЭП:

1. Меньше сроки строительства. Сроки строительства ВЛ на многогранных опорах меньше чем у ВЛ выполненных железобетонными и металлическими решетчатыми опорами. Это обусловлено снижением трудозатрат за счет увеличенных пролетных расстояний, простоты установки многогранных опор, а также малого количества сборочных элементов.
2. Ниже затраты на транспортировку. Многогранные опоры отличает низкая стоимость транспортировки: в 1,5-2 раза дешевле решетчатых, и в 3-4 раза дешевле железобетонных опор. Длина секций 12 м позволяет использовать для перевозок стандартный габаритный транспорт. Телескопическая конструкция опор позволяет при транспортировке размещать одни секции внутри других.
3. Малый землеотвод. При применении многогранных опор затраты на постоянный землеотвод снижаются. По сравнению с железобетонными опорами выигрыш обеспечивается за счет меньшего количества опор при равном отводе на одну опору, а по сравнению с решетчатыми, за счет меньшего отвода под одну опору при примерно равном количестве опор.
4. Экономическая эффективность. С учетом выше приведенных преимуществ, использование при строительстве ВЛЭП стальных многогранных опор позволяет сэкономить до 10% денежных средств по сравнению с железобетонными и до 40% по сравнению с металлическими решетчатыми опорами.

Стойки железобетонных опор выполняют из бетона, армированного металлом.

Рисунок. Конструкция железобетонной опоры.

Сопротивление бетона растяжению на порядок ниже сопротивления сжатию, поэтому для увеличения прочности опор при растяжении в бетон закладывается стальная арматура. Примерно одинаковые коэффициенты температурного расширения стали и бетона исключают появление в железобетоне внутренних напряжений при изменениях температуры.

В настоящее время доля ВЛ с железобетонными опорами составляет около 80% протяженности всех строящихся линий.

Широкое распространение железобетонных опор ВЛ обусловлено относительной дешевизной конструкций, высоким уровнем унификации и типизации стоек опор, и наличием широкой производственной базы. Железобетонные опоры обладают высокой механической прочностью, долговечны (срок службы около 40 лет) и не требуют больших расходов при эксплуатации. Затраты труда на их сборку значительно ниже, чем на сборку деревянных и металлических опор решетчатого типа. Положительным качеством железобетона является также надежная защита металлической арматуры от коррозии. С целью предохранения арматуры от коррозии опоры на заводе-изготовителе покрываются гидроизоляцией – асфальтобитумным лаком.

Недостатком железобетонных опор является большая масса, что удорожает транспортные расходы и вызывает необходимость применения при сборке и монтаже кранов большой грузоподъемности. Железобетонные опоры ВЛ способны выдерживать в 2-3 раза меньшие аварийные нагрузки, чем металлические, и для строительства линий требуется вдвое больше опор. Кроме того, при растяжении сталь может удлиняться в 5-6 раз больше, чем бетон, вследствие чего в бетоне могут появляться трещины. Для повышения трещиностойкости железобетонных конструкций применяют предварительное напряжение арматуры, которое создает дополнительное обжатие бетона.

Железобетонные стойки кольцевого сечения (конические и цилиндрические) изготовляют на специальных центробежных машинах (центрифугах), формующих и уплотняющих бетон путем вращения формы вокруг ее оси. Стойки прямоугольного сечения изготовляют способом вибрирования, при котором уплотнение бетона в формах производят вибраторами. Для линий электропередачи напряжением 110 кВ и выше используют только центрифугированные стойки, а для опор ВЛ до 35 кВ – как центрифугированные, так и вибрированные.

Рисунок. Железобетонные стойки опор воздушных линий: а – прямоугольного сечения; б – кольцевого сечения.

Траверсы железобетонных опор изготавливаются металлическими. Также проводятся работы по созданию стеклопластбетонных траверс, в которых бетон армирован стекловолокном. Отдельные участки ВЛ с такими траверсами и опорами находятся в опытно-промышленной эксплуатации.

По способу закрепления в грунте:

По количеству цепей:

Опоры ВЛ различают также по конструкции , которая зависит от назначения ВЛ, ее напряжения, количества проводов и тросов, подвешиваемых на опоре, их расположения, климатических и других условий. Простейшая конструкция опоры - одиночный столб («свечка»). Кроме «свечки» применяют более сложные опоры: А-образные, треноги, П-образные (портальные), АП-образные и т.д.

Рисунок. Опоры воздушных линий: а – V-образная опора (типа «набла»); б – Y-образная опора; в – опора типа «тренога».

В разделе ГАЛЕРЕЯ размещен фотоальбом "Классификация опор ВЛ по конструкции".

Кроме типовых конструкций опор ВЛ, на практике также можно встретить и уникальные опоры.

В разделе ГАЛЕРЕЯ размещен фотоальбом "Уникальные опоры воздушных линий".

По способу установки:

Железобетонные опоры - это основной несущий элемент в системе электропередач. На них приходятся повышенные нагрузки от окружающей среды, потому одновременное применение металла и бетона вполне целесообразно. Есть различные виды опор, каждый из них имеет определенное предназначение. Технология установки осложняется тем, что даже в обычном исполнении конструкция имеет значительный вес и для монтажа нуждается в использовании спецтехники.

Общее описание

В основе опоры находится бетон, который армирован железным каркасом. С учетом предназначения могут использоваться различные цементные составы. К примеру, обслуживание ЛЭП бетонной опоры 40−100 кВ выполняется при помощи конструкций из центрифугированных цементных растворов.

К основным достоинствам, которые имеют ЖБ опоры, относится стойкость к коррозии, а также к действию химических элементов и веществ, содержащиеся в воздухе.

Однако у этих конструкций существуют и определенные недостатки. Для начала это значительный вес, из-за которого осложняются и рабочие манипуляции по их доставке и монтажу. При этом железобетонные опоры СВ имеют значительную чувствительность к механическим повреждениям. К примеру, во время транспортировки эти конструкции нередко деформируются - на поверхности можно увидеть сколы и трещины.

Принцип устройства

Опоры могут оборудоваться стальным каркасом, который формируется с помощью металлической арматуры. За счет этого конструкция получает высокую прочность, а также защиту от агрессивных факторов внешней среды.

При этом арматура используется для крепления проводов на траверсах либо крюках. Во втором варианте применяются опоры, где еще на заводе выполняются необходимые отверстия для установки крюков.

Необходимо заметить, что оснащение функциональными элементами может производиться еще до того, как был выполнен монтаж этих конструкций на требуемом участке. Такая особенность отличает железобетонные опоры от деревянных, оснащение которых может производиться лишь после установки.

Классификация по способу монтажа

Есть различные варианты монтажа ж б опор. В этом случае речь идет о способах установки в грунте - с монтажом на фундаментной основе и с погружением в землю. При этом опоры, крепящиеся на фундаменте, тоже могут быть двух видов: традиционные и узкобазовые. Последний тип - это конструкция, устанавливающаяся на железобетонные или металлические сваи:

1. Первый вид подразумевает погружение в грунт с дальнейшей заливкой цементным раствором. Эта опора еще называется каркасной или рамной. Ее применяют в роли элемента для обустройства фундаментов.
2. Конструкции, напрямую фиксирующиеся в земле, как правило, используют в роли несущих элементов линий электропередач, осветительных систем и т. п.

Сферы использования

По большому счету, надежная и простая железобетонная опора обусловила огромную сферу использования этой конструкции. Сегодня можно выделить следующие разновидности железобетонных опор с учетом их предназначения:

Особенности ЛЭП конструкций

Ж/Б опоры считаются наилучшим решением для организации поддержки высоковольтных линий электропередач. Деревянные и железные аналоги тоже используются в этих целях, однако у них есть ряд значительных ограничений. Но и железобетонные конструкции имеют ограничения по нагрузкам на электросетях, с которыми у них есть возможность работать.

При этом могут производиться опоры для электролиний с показателем 15−1200 кВ. В таком большом диапазоне существуют конструкции с различными характеристиками. Чем больше подаваемое напряжение, тем больший размер и вес траверсов у железобетонной опоры.

Если линии электропередач расположены приблизительно на одном удалении от поверхности земли и нагрузка на опоры одинаковая, то чем обусловлена необходимость изменения показателей конструкции? Это вполне логично с учетом технологических требований, которые регламентируются различными нормативными актами по расстояниям от электропередачи до опоры и поверхности грунта в зависимости от подаваемого тока.

Технология установки

К процессу установки приступают лишь после окончания подготовки строительной площадки и доставки всех комплектующих для монтажа. Затем производится анализ грунта, разрабатывается схема и проводится заземление. Лишь после этого производят сборку конструкции и основных частей:

Начинать завершающий этап засыпки грунта можно лишь после того, как произведена проверка уровня конструкции.

Проведение ремонтных работ

Выполнение ремонтных работ на ж/б опорах по исправлению сколов и расщелин выполняют полимерцементными составами и лакокрасочными материалами. Небольшие поверхностные расщелины обрабатывают слоем лакокрасочного состава, а сколы покрывают полимерцементными веществами. В определенных ситуациях опоры могут усилить стальными либо железобетонными бандажами.

Ремонт провода включает: установку новых зажимов, замену определенных частей гирлянд, разрядников, штырей, крючков, изоляторов, сварку троса и т. д. Чаще всего процесс монтажа во время ремонта производится такими же способами, как и при установке тросов. Потому далее описана лишь технология работ, которая определяется особенностью ремонта высоковольтных линий и установкой их на токоведущих частях, расположенных в труднодоступных местах под напряжением.

Замену тросов проводят, как правило, полностью на анкерном участке. Из-за большой сложности этих работ при нехватке времени линию могут подключить к напряжению, оставляя вытянутый трос на промежуточных столбах на гирляндах, при этом его соединяют временно на петли анкерных опор специальными зажимами. При последующем отключении выполняют перекладку троса, монтаж зажимов и установку вибрационных гасителей. Во время значительного объема работ производят пофазную замену кабеля. Перекладку троса в зажимы зачастую выполняют без отключения напряжения.

Ремонт отдельных участков

Ремонт отдельных участков выполняют разными способами, они определяются масштабностью деформации. Во время обрыва нескольких проводов может устанавливаться специальная муфта либо бандаж. Если необходимо, то поврежденный участок обрезают и меняют на новый.

Ремонт троса в пролете производят чаще всего без его опускания. Размер вставки обязан четко подходить по длине обрезанной части - иначе может случиться разрегулировка провесной стрелы. Провод вставки обязан быть такой же марки и иметь такое же направление витков, как и заменяемый.

Перед обрезкой провода с двух сторон от участка повреждения вставляются монтажные зажимные клинья (на тросе сечением больше 350 мм2 - по три) и провод затягивается с помощью лебедок, затяжных гаек или полиспастов. После затяжки обрезают поврежденное место и подготавливают вставку такого же размера с допуском на крепление соединителей. После соединяют вставку с заменяемым участком соединителями и попускают затяжное устройство, передавая этим самым натяжку троса на вставку.

Работы по ремонту проводов проводят чаще всего на отключенных электролиниях. Если ремонт обусловлен обрезанием троса, то его с двух сторон необходимо заземлить. При наличии напряжения участок намечаемого разрезания предварительно нужно шунтировать куском троса, подсоединяя его с двух сторон разреза ремонтируемой части провода.

Замену арматуры и изоляторов производят, как правило, с отключением электролинии. На отключенных от пинания опорах в 30−120 кВ замену цельных гирлянд производят с телескопической вышки или с траверса. Во время работы с траверса трос подтягивают лебедкой таким образом, чтобы была возможность свободно рассоединить гирлянду. На место поврежденного изолятора ставится новый.

Во время использовании вышки ее размещают под гирляндой, после выдвигают телескоп так, чтобы масса троса была принята корзиной и можно было ее рассоединить. Передача массы провода на телескоп вышки допустима с учетом грузоподъемности последней более 450 кг. Во время превышения максимального веса вышку применяют лишь для удобства монтажа.

Замена изоляторов

Замену изоляторов выполняют с предварительной разгрузкой от тяжения троса. Для удобства работ применяют телескопическую вышку. На тросе крепится монтажный зажим со шнуром, который подтягивают с помощью лебедки через установленный блок. После снижения тяжения в гирлянде в последней меняют сломанные изоляторы. Замену значительных подвесных конструкций выполняют, как правило, с опусканием проводов.

Замена изоляторов без отключения напряжения является трудоемкой задачей, которая требует особых правил безопасности. Для выполнения работ используют разные приспособления: изолирующие прижимы и тяги, а также средства безопасности - вышки и площадки, изготовленные из изоляционного материала, а также поворотные краны, которые крепятся на траверсах.

Системы распределения и передачи электроэнергии охватывают города, деревни и иные объекты, расположенные на отдельных участках. Помимо транспортировки электроэнергии на значительные расстояния, железобетонные опоры эффективно используются во время передачи электричеств а с подстанций к потребителям, а также для обустройства освещения дорожных покрытий и улиц.

Основными элементами воздушных линий являются провода, изоляторы, линейная арматура, опоры и фундаменты. На воздушных линиях переменного трехфазного тока подвешивают не менее трех проводов, составляющих одну цепь; на воздушных линиях постоянного тока - не менее двух проводов.

По количеству цепей ВЛ подразделяются на одно, двух и многоцепные. Количество цепей определяется схемой электроснабжения и необходимостью ее резервирования. Если по схеме электроснабжения требуются две цепи, то эти цепи могут быть подвешены на двух отдельных одноцепных ВЛ с одноцепными опорами или на одной двухцепной ВЛ с двухцепными опорами. Расстояние / между соседними опорами называют пролетом, а расстояние между опорами анкерного типа - анкерным участком.

Провода, подвешиваемые на изоляторах (А, - длина гирлянды) к опорам (рис. 5.1, а), провисают по цепной линии. Расстояние от точки подвеса до низшей точки провода называется стрелой провеса /. Она определяет габарит приближения провода к земле А, который для населенной местности равен: до поверхности земли до 35 и ПО кВ - 7 м; 220 кВ - 8 м; до зданий или сооружений до 35 кВ - 3 м; 110 кВ - 4 м; 220 кВ - 5 м. Длина пролета / определяется экономическими условиями. Длина пролета до 1 кВ обычно составляет 30…75 м; ПО кВ - 150…200 м; 220 кВ - до 400 м.

Разновидности опор электропередач

В зависимости от способа подвески проводов опоры бывают:

1. промежуточные, на которых провода закрепляют в поддерживающих зажимах;
2. анкерного типа, служащие для натяжения проводов; на этихопорах провода закрепляют в натяжных зажимах;
3. угловые, которые устанавливают на углах поворота ВЛ с подвеской проводов в поддерживающих зажимах; они могут быть промежуточные, ответвительные и угловые, концевые, анкерные угловые.

Укрупнено же опоры ВЛ выше 1 кВ подразделяются на два вида анкерные, полностью воспринимающие тяжение проводов и тросов в смежных пролетах; промежуточные, не воспринимающие тяжение проводов или воспринимающие частично.

На ВЛ применяют деревянные опоры (рис. 5Л, б, в), деревянные опоры нового поколения (рис. 5.1, г), стальные (рис. 5.1, д) и железобетонные опоры.

Деревянные опоры ВЛ

Деревянные опоры ВЛ все еще имеют распространение в странах, располагающих лесными запасами. Достоинствами дерева как материала для опор являются: небольшой удельный вес, высокая механическая прочность, хорошие электроизоляционные свойства, природный круглый сортамент. Недостатком древесины является ее гниение, для уменьшения которого применяют антисептики.

Эффективным методом борьбы с гниением является пропитка древесины маслянистыми антисептиками. В США осуществляется переход к деревянным клееным опорам.

Для ВЛ напряжением 20 и 35 кВ, на которых применяют штыревые изоляторы, целесообразно применение одностоечных свечеобразных опор с треугольным расположением проводов. На воздушных ЛЭП 6 -35 кВ со штыревыми изоляторами при любом расположении проводов расстояние между ними D, м, должно быть не меньше значений, определяемых по формуле

где U - линии, кВ; - наибольшая стрела провеса, соответствующая габаритному пролету, м; Ь - толщина стенки гололеда, мм (не более 20 мм).

Для ВЛ 35 кВ и выше с подвесными изоляторами при горизонтальном расположении проводов минимальное расстояние между проводами, м, определяется по формуле

Стойку опоры выполняют составной: верхнюю часть (собственно стойку) - из бревен длиной 6,5…8,5 м, а нижнюю часть (так называемый пасынок) - из железобетона сечением 20 х 20 см, длиной 4,25 и 6,25 м или из бревен длиной 4,5…6,5 м. Составные опоры с железобетонным пасынком сочетают в себе преимущества железобетонных и деревянных опор: грозоустойчивость и сопротивляемость гниению в месте касания с грунтом. Соединение стойки с пасынком выполняют проволочными бандажами из стальной проволоки диаметром 4…6 мм, натягиваемой при помощи скрутки или натяжным болтом.

Анкерные и промежуточные угловые опоры для ВЛ 6 - 10 кВ выполняют в виде Аобразной конструкции с составными стойками.

Стальные опоры электропередачи

Широко применяют на ВЛ напряжением 35 кВ и выше.

По конструктивному исполнению стальные опоры могут быть двух видов:

1. башенные или одностоечные (см. рис. 5.1, д);
2. портальные, которые по способу закрепления подразделяютсяна свободностоящие опоры и опоры на оттяжках.

Достоинством стальных опор является их высокая прочность, недостатком - подверженность коррозии, что требует при эксплуатации проведения периодической окраски или нанесения антикоррозийного покрытия.

Опоры изготавливают из стального углового проката (в основном применяют равнобокий уголок); высокие переходные опоры могут быть изготовлены из стальных труб. В узлах соединения элементов применяют стальной лист различной толщины. Независимо от конструктивного исполнения стальные опоры выполняют в виде пространственных решетчатых конструкций.

Железобетонные опоры электропередачи

По сравнению с металлическими более долговечны и экономичны в эксплуатации, так как требуют меньше ухода и ремонта (если брать жизненный цикл, то железобетонные - более энергозатратны). Основное преимущество железобетонных опор - уменьшение расхода стали на 40…75%, недостаток - большая масса. По способу изготовления железобетонные опоры подразделяются на бетонируемые на месте установки (большей частью такие опоры применяют зарубежом) и заводского изготовления.

Крепление траверс к стволу стойки железобетонной опоры выполняют с помощью болтов, пропущенных через специальные отверстия в стойке, или с помощью стальных хомутов, охватывающих ствол и имеющих цапфы для крепления на них концов поясов траверс. Металлические траверсы предварительно подвергают горячей оцинковке, поэтому они долгое время не требуют при эксплуатации специального ухода и наблюдения.

Провода воздушных линий выполняют неизолированными, состоящими из одной или нескольких свитых проволок. Провода из одной проволоки, называемые однопроволочными (их изготавливают сечением от 1 до 10 мм2), имеют меньшую прочность и применяются только на ВЛ напряжением до 1 кВ. Многопроволочные провода, свитые из нескольких проволок, применяются на ВЛ всех напряжений.

Материалы проводов и тросов должны иметь высокую электрическую проводимость, обладать достаточной прочностью, выдерживать атмосферные воздействия (в этом отношении наибольшей стойкостью обладают медные и бронзовые провода; провода из алюминия подвержены коррозии, особенно на морских побережьях, где в воздухе содержатся соли; стальные провода разрушаются даже в нормальных атмосферных условиях).

Для ВЛ применяют однопроволочные стальные провода диаметром 3,5; 4 и 5 мм и медные провода диаметром до 10 мм. Ограничение нижнего предела обусловлено тем, что провода меньшего диаметра имеют недостаточную механическую прочность. Верхний предел ограничен из-за того, что изгибы однопроволочного провода большего диаметра могут вызвать в его внешних слоях такие остаточные деформации, которые будут снижать его механическую прочность.

Многопроволочные провода, скрученные из нескольких проволок, обладают большой гибкостью; такие провода могут выполняться любым сечением (их изготавливают сечением от 1,0 до 500 мм2).

Диаметры отдельных проволок и их количество подбирают так, чтобы сумма поперечных сечений отдельных проволок дала требуемое общее сечение провода.

Как правило, многопроволочные провода изготавливают из круглых проволок, причем в центре помещается одна или несколько проволок одинакового диаметра. Длина скрученной проволоки немного больше длины провода, измеренной по его оси. Это вызывает увеличение фактической массы провода на 1 …2 % по сравнению с теоретической массой, которая получается при умножении сечения провода на длину и плотность. Во всех расчетах принимается фактическая масса провода, указанная в соответствующих стандартах.

Марки неизолированных проводов обозначают:

• буквами М, А, АС, ПС - материал провода;
• цифрами - сечение в квадратных миллиметрах.

Алюминиевая проволока А может быть:

• марки AT (твердой неоттоженной)
• AM (отожженной мягкой) сплавов АН, АЖ;
• АС, АСХС - из стального сердечника и алюминиевых проволок;
• ПС - из стальных проволок;
• ПСТ - из стальной оцинкованной проволоки.

Например, А50 обозначает алюминиевый провод, сечение которого равно 50 мм2;

• АС50/8 - сталеалюминевый провод сечением алюминиевой части 50 мм2, стального сердечника 8 мм2 (в электрических расчетах учитывается проводимость только алюминиевой части провода);
• ПСТЗ,5, ПСТ4, ПСТ5 - однопроволочные стальные провода, где цифры соответствуют диаметру провода в миллиметрах.

Стальные тросы, применяемые на ВЛ в качестве грозозащитных, изготавливают из оцинкованной проволоки; их сечение должно быть не менее 25 мм2. На ВЛ напряжением 35 кВ применяют тросы сечением 35 мм2; на линиях ПО кВ - 50 мм2; на линиях 220 кВ и выше -70 мм2.

Сечение многопроволочных проводов различных марок определяется для ВЛ напряжением до 35 кВ по условиям механической прочности, а для ВЛ напряжением ПО кВ и выше - по условиям потерь на корону. На ВЛ при пересечении различных инженерных сооружений (линий связи, железных и шоссейных дорог и т.д.) необходимо обеспечивать более высокую надежность, поэтому минимальные сечения проводов в пролетах пересечений должны быть увеличены (табл. 5.2).

При обтекании проводов потоком воздуха, направленным поперек оси ВЛ или под некоторым углом к этой оси, с подветренной стороны провода возникают завихрения. При совпадении частоты образования и перемещения вихрей с одной из частот собственных колебаний провод начинает колебаться в вертикальной плоскости.

Такие колебания провода с амплитудой 2…35 мм, длиной волны 1…20 м и частотой 5…60 Гц называются вибрацией.

Обычно вибрация проводов наблюдается при скорости ветра 0,6… 12,0 м/с;

Стальные провода не допускаются в пролетах над трубопроводами и железными дорогами.

Вибрация, как правило, имеет место в пролетах длиной более 120 м и на открытой местности. Опасность вибрации заключается в обрыве отдельных проволок провода на участках их выхода из зажимов изза повышения механического напряжения. Возникают переменные от периодических изгибов проволок в результате вибрации и сохраняются в подвешенном проводе основные растягивающие напряжения.

В пролетах длиной до 120 м защиты от вибрации не требуется; не подлежат защите и участки любых ВЛ, защищенных от поперечных ветров; на больших переходах рек и водных пространств требуется защита независимо от в проводах. На ВЛ напряжением 35 …220 кВ и выше защиту от вибрации выполняют путем установки виброгасителей, подвешенных на стальном тросе, поглощающих энергию вибрирующих проводов с уменьшением амплитуды вибрации около зажимов.

При гололеде наблюдается так называемая пляска проводов, которая, так же как и вибрация, возбуждается ветром, но отличается от вибрации большей амплитудой, достигающей 12… 14 м, и большей длиной волны (с одной и двумя полуволнами в пролете). В плоскости, перпендикулярной оси ВЛ, провод На напряжении 35 - 220 кВ провода изолируют от опор гирляндами подвесных изоляторов. Для изоляции ВЛ 6 -35 кВ применяют штыревые изоляторы.

Проходя по проводам ВЛ, выделяет теплоту и нагревает провод. Под влиянием нагрева провода происходят:

1. удлинение провода, увеличение стрелы провеса, изменение расстояния до земли;
2. изменение натяжения провода и его способности нести механическую нагрузку;
3. изменение сопротивления провода, т. е. изменение потерь электрической мощности и энергии.

Все условия могут изменяться при наличии постоянства параметров окружающей среды или изменяться совместно, воздействуя на работу провода ВЛ. При эксплуатации ВЛ считают, что при номинальном токе нагрузки температура провода составляет 60…70″С. Температура провода будет определяться одновременным воздействием тепловыделения и охлаждения или теплоотвода. Теплоотвод проводов ВЛ возрастает с увеличением скорости ветра и понижением температуры окружающего воздуха.

При уменьшении температуры воздуха от +40 до 40 °С и увеличении скорости ветра от 1 до 20 м/с тепловые потери изменяются от 50 до 1000 Вт/м. При положительных температурах окружающего воздуха (0…40 °С) и незначительных скоростях ветра (1 …5 м/с) тепловые потери составляют 75…200 Вт/м.

Для определения воздействия перегрузки на увеличение потерь сначала определяется

где RQ - сопротивление провода при температуре 02, Ом; R0] - сопротивление провода при температуре, соответствующей расчетной нагрузке в условиях эксплуатации, Ом; А/.у.с - коэффициент температурного увеличения сопротивления, Ом/°С.

Увеличение сопротивления провода по сравнению с сопротивлением, соответствующим расчетной нагрузке, возможно при перегрузке 30 % на 12 %, а при перегрузке 50 % - на 16 %

Увеличения потери AUпри перегрузке до 30 % можно ожидать:

1. при расчете ВЛ на AU =5% А?/30 = 5,6%;
2. при расчете ВЛ на А17= 10 % Д?/30 = 11,2 %.

При перегрузке ВЛ до 50 % увеличение потери будет равно соответственно 5,8 и 11,6 %. Учитывая график нагрузки, можно отметить, что при перегрузке ВЛ до 50 % потери кратковременно превышают допустимые нормативные значения на 0,8… 1,6 %, что существенно не влияет на качество электроэнергии.

Применение провода СИП

С начала века получили распространение низковольтные воздушные сети, выполненные как самонесущая система изолированных проводов (СИП).

Используется СИП в городах как обязательнаяпрокладка, как магистраль в сельских зонах со слабой плотностью населения, ответвления к потребителям. Способы прокладки СИП различны: натягивание на опорах; натягивание по фасадам зданий; прокладка вдоль фасадов.

Конструкция СИП (униполярных бронированных и небронированных, триполярных с изолированной или голой несущей нейтралью) в общем случае состоит из медной или алюминиевой проводниковой многопроволочной жилы, окруженной внутренним полупроводниковым экструдированным экраном, затем - изоляцией из шитого полиэтилена, полиэтилена или ПВХ. Герметичность обеспечивается порошком и компаундированной лентой, поверх которых расположен металлический экран из меди или алюминия в виде спирально уложенных нитей или ленты, с использованием экструдированного свинца.

Поверх подушки кабельной брони, выполненной из бумаги, ПВХ, полиэтилена, делают броню из алюминия в виде сетки из полосок и нитей. Внешняя защита выполнена из ПВХ, полиэтилена без гелогена. Пролеты прокладки, рассчитанные с учетом ее температуры и сечения проводов (не менее 25 мм2 для магистралей и 16 мм2 на ответвлениях к вводам для потребителей, 10 мм2 для сталеалюминиевого провода) составляют от 40 до 90 м.

При небольшом повышении затрат (около 20 %) по сравнению с неизолированными проводами надежность и безопасность линии, оснащенной СИП, повышается до уровня надежности и безопасности кабельных линий. Одним из преимуществ воздушных линий с изолированными проводами ВЛИ перед обычными ЛЭП является снижение потерь и мощности за счет уменьшения реактивного сопротивления. Параметры прямой последовательности линий:

• АСБ95 - R = 0,31 Ом/км; Х= 0,078 Ом/км;
• СИП495 - соответственно 0,33 и 0,078 Ом/км;
• СИП4120 - 0,26 и 0,078 Ом/км;
• АС120 - 0,27 и 0,29 Ом/км.

Эффект от снижения потерь при применении СИП и неизменности тока нагрузки может составлять от 9 до 47 %, потерь мощности - 18 %.