Провода.
На ВЛ до 1 кВ могут применяться одно- и многопроволочные провода; применение расплетенных проводов не допускается. Воздушные линии выше 1 кВ могут выполняться с одним или несколькими проводами в фазе: во втором случае фаза называется расщепленной. По условиям механической прочности на BЛ выше 1 кВ, как правило, должны применяться многопроволочные провода и тросы [3].
Ha BЛ применяют неизолированные провода, изготовляемые из алюминия марки А и АКП, из алюминиевого сплава марок АЖ и АН, а также комбинированные сталеалюминиевые провода марки АС, а в районах с загрязненным воздухом — АСКС, АСКП и АСК и стальные провода марок ПС, ПСО и ПМС.
Однопроволочные провода бывают монометаллическими (стальные, алюминиевые) и биметаллическими (сталемедные, сталеалюминиевые). Многопроволочные провода также могут быть монометаллическими (алюминиевые, стальные) и комбинированными (сталеалюминиевые, сталебронзовые). Конструкции проводов показаны на рис. 13.7 и 13.8.
Рис. 13.8. Сталеалюминиевые комбинированные провода, выпускаемые по ГОСТ 839—80Е. Конструкция проводов — АС 120—АС 300
Рис. 13.7. Однопроволочные и многопроволочные провода (монометаллические, биметаллические) :
а — однопроволочные (ПСО); б — биметаллические (БСА, сталеалюминиевые однопроволочные); в — 19-проволочные (А 120—А 240), стальные канаты по ГОСТ 3063—80*
На ВЛ до 1 кВ по условиям механической прочности сечение проводов должно быть не менее: алюминиевых —
мм2; сталеалюминиевых и биметаллических — 10 мм2; стальных многопроволочных — 25 мм2; для стальных однопроволочных диаметр должен быть не менее 4 мм.
Для ответвлений от ВЛ до 1 кВ к вводам в здания допускаются провода из алюминия и его сплавов при пролетах до 25 м сечением не менее 16 мм2; стальные и биметаллические при пролетах до 10 м — диаметром не менее 3 мм; при пролетах до 25 м — не менее 4 мм; медные, самонесущие (АВТ-1, АВТ-2 и др.) при пролетах до 10 м — 4 мм2, более 10 м до 25 м — 6 мм2. На ВЛ выше 1 кВ минимально допустимые сечения проводов выбирают в зависимости от характеристики ВЛ. Например, на ВЛ без пересечений, в районах с толщиной стенки гололеда до 10 мм минимально допустимое сечение алюминиевых и из алюминиевого сплава АН проводов — 35 мм2, а сталеалюминиевых, из алюминиевого сплава АЖ и стальных — 25 мм2 и т.д.
Ha BЛ 110 кВ и выше наименьший допустимый диаметр проводов устанавливается по условиям потерь на корону. Для ВЛ 110 кВ минимальный диаметр одиночного провода в фазе по условиям короны составляет 11,4 мм (АС 70/11), 150 кВ — 15,2 мм (АС 120/19) и т. д.
Стальные грозозащитные тросы (канаты) для подвески на ВЛ имеют наружный диаметр не менее 7,6 мм; маркируются буквами ТК (ГОСТ 3063—80*). Согласно [3] сечение стального каната, используемого в качестве грозозащитного троса, должно быть не менее 35 мм2.
Провода и тросы во время монтажа подвергаются большим тяжениям, а в эксплуатации — действию ветра, гололеда, дождя, колебаниям температуры. Кроме того, во время эксплуатации на них действуют химические вещества, находящиеся в воздухе. В связи с этим провода ВЛ при хорошей электрической проводимости должны отличаться большой механической прочностью и достаточной стойкостью к химическим воздействиям. Этому требованию удовлетворяют полностью только алюминиевые провода с антикоррозионным покрытием поверхности. Сталеалюминиевые провода имеют наиболее высокую механическую прочность.
Стальные провода и тросы обладают высокой механической прочностью, но малостойки к химическим воздействиям, и поэтому их выполняют из оцинкованных проволок. В связи с тем что стальные провода обладают меньшей электрической проводимостью, их применяют на менее ответственных линиях при небольших токах в проводах. Такие провода применяют также при пересечении линиями широких оврагов, ущелий, рек, каналов и водоемов.
Для переходов через большие водные пространства применяют сталебронзовые провода БС и сталеалюминиевые особо усиленные.
Провода поставляют на барабанах или в бухтах. Для защиты от механических повреждений при транспортировке барабаны с проводом сплошь обшивают досками по периметру барабана, а провода, поставляемые в бухтах, зашивают в мешковину.
Допустимые токовые нагрузки на неизолированные провода ВЛ, прокладываемые на открытом воздухе, выше, чем на такие же провода, прокладываемые в зданиях, а также на изолированные, так как условия охлаждения проводов на открытом воздухе значительно лучше.
В настоящее время в нашей стране ведутся подготовительные работы по внедрению на ВЛ до 1 кВ самонесущих изолированных проводов. За рубежом скрученные изолированные провода и кабели впервые стали применять при строительстве ВЛ до 1 кВ в начале 60-х годов (во Франции, затем в Бельгии, Италии, Финляндии и других европейских странах). Во Франции и Финляндии изолированные провода практически полностью вытеснили неизолированные провода при сооружении ВЛ до 1 кВ.
Основными преимуществами применения на ВЛ изолированных самонесущих проводов являются: существенное повышение электробезопасности, эксплуатационной надежности; уменьшение гололедно-ветровых нагрузок на опоры; снижение реактивного сопротивления ВЛ (примерно в 3 раза); упрощение технологии СМР; возможность прокладки проводов на стенах зданий и инженерных сооружений, а также на опорах ВЛ средних напряжений; упрощение конструктивных решений многоцепных линий. Расчеты показывают, что применение изолированных самонесущих проводов позволит снизить расход металлопроката не менее чем на 450 кг на 1 км ВЛ, цемента — на 200 кг. Рост производительности труда при строительстве ВЛ составит около 20 %. Экономическая эффективность должна составить около 170 руб. на 1 км ВЛ.
Украинское отделение Сельэнергопроекта разработало технические требования к изолированным самонесущим проводам и соответствующей линейной арматуре. НПО ВНИИКП Минэлектротехпрома проводит работы по созданию отечественной конструкции самонесущих изолированных проводов для ВЛ до 1 кВ. ВПО «Союзэлектросетьизоляция» Минэнерго ведет разработку линейной арматуры и монтажных приспособлений.
Изоляторы.
Изоляторы и линейная арматура должны отвечать требованиям соответствующих государственных стандартов и технических условий. При их приемке следует проверять: наличие паспорта предприятия-изготовителя на каждую партию изоляторов и линейной арматуры, удостоверяющего их качество; отсутствие на поверхности изоляторов трещин, деформаций, раковин, сколов, повреждений глазури, а также покачивания и поворота стальной арматуры относительно цементной заделки или фарфора; отсутствие у линейной арматуры трещин, деформаций, раковин и повреждений оцинковки и резьбы. Места повреждения оцинковки допускается закрашивать [2].
Штыревые изоляторы. На рис. 13.9 приведены штыревые фарфоровые изоляторы, на рис. 13.10 — подвесные.
а — ТФ для ВЛ 0,38; 6 — ШС-6 или ШС-10 для ВЛ 6—10 кВ; в — ШД-20 или ШД-35 для ВЛ 20—35 кВ; г—ШФ10-В с длиной пути утечки 330 мм для ВЛ 10 кВ; д — ШФ10-Г с длиной пути утечки 265 мм для ВЛ 10 кВ
Рис. 13.10. Подвесные изоляторы:
а — с заделкой клинового типа; б — с заделкой арочного типа; 1 —тарелка; 2 - шапка изолятора; 3 — стержень
Рис. 13.9. Штыревые изоляторы:
Штыревые изоляторы применяют на BЛ до 35 кВ включительно, подвесные (гирлянды из них — рис. 13.11)—на ВЛ 35 кВ и выше. Изоляторы доставляют на монтаж в решетчатых ящиках. Отбраковку изоляторов производят визуально перед отправкой их на трассу. Предприятие- изготовитель снабжает каждую партию изоляторов документом, удостоверяющим их качество.
Изоляторы должны отличаться высокой электрической и механической прочностью, а также теплостойкостью, поскольку они подвергаются влиянию изменений температуры воздуха.
Широкое распространение получили малогабаритные подвесные фарфоровые изоляторы типа ПМ-4,5 высотой 140 мм (высота изоляторов типа П-4,5 170 мм). Применение малогабаритных изоляторов позволяет уменьшить длину гирлянд (рис. 13.11), а следовательно, во многих случаях высоту и массу опоры.
Рис. 13.11. Гирлянды изоляторов:
а — одиночная натяжная с зажимом типа клин-коуш; б — поддерживающая гирлянда с глухим поддерживающим зажимом
На рис. 13.12 показан длинностержневой подвесной стеклянный изолятор. В местностях с повышенным загрязнением воздуха уносами промышленных предприятий и вблизи морских побережий применяют грязестойкие подвесные изоляторы.
Перед монтажом изоляторы тщательно осматривают.
Рис 13 12 Подвесной длинностержневой стеклянный изолятор
Изоляторы, имеющие трещины, отколы, повреждение глазури, погнутые и поврежденные пестики, бракуют. Очистку изоляторов от грязи, краски, цемента производят с помощью тряпки, смоченной в бензине, и деревянной лопаточки Металлический инструмент применять нельзя во избежание повреждения глазури.
Несмотря на многолетний опыт применения на ВЛ фарфоровой и стеклянной изоляции в настоящее время становится все более очевидным, что традиционные способы изоляции проводов ВЛ с применением гирлянд из фарфоровых или стеклянных тарельчатых изоляторов уже не удовлетворяют современным требованиям технологичности монтажа и надежности эксплуатации. По данным эксплуатации более 40% всех отключений ВЛ 110 кВ происходит из-за повреждения изоляции.
В связи с этим все более широкое применение получают новые конструктивные решения с использованием полимерной изоляции: изолирующих траверс с полимерными изоляторами, изолирующих траверс из электроизоляционного бетона, пропитанного полимером (ЭИБ), и из электроизоляционного бетонполимера (ЭБП) Изолирующие траверсы ЭИБ успешно применяются на ВЛ 0,38—35 кВ В ряде энергосистем они эксплуатируются уже более 15 лет Анализ электромеханических показателей траверс подтверждает их достаточно высокую стабильность при длительной работе в условиях атмосферных воздействий Имеется опыт применения электроизолирующих траверс ЭБП на ВЛ 110 кВ [74] Прочностные и электроизоляционные свойства бетонполимера ЭБП значительно выше, чем стеклопластбетона ЭИБ, и это позволило снизить материалоемкость траверс, повысить их надежность и долговечность.
Широкое применение при строительстве новых и реконструкции действующих ВЛ 35 кВ и при переводе ВЛ 10 кВ на напряжение 35 кВ нашли полимерные изолирующие траверсы [79]. Траверсы ТИЛ-35 монтируются на железобетонных стойках опор СНВ-7-1. Траверса состоит из трех опсрно-стержневых полимерных изоляторов, расположенных по отношению друг к другу под углом 120° (трехлучевая звезда). Длина луча 835 мм. Траверса устанавливается с помощью металлического хомута на оголовнике железобетонной опоры. При этом благодаря расположению одного изолятора (луча) траверсы вертикально вверх достигается: уменьшение длины стойки опоры на 3,4 м (по сравнению со стойкой СВ-164-11,9), массы стойки — на 2 т, сокращение расхода металла — на 150—160 кг. Упрощается технология и сокращаются сроки сооружения ВЛ 35 кВ, повышается грозоупорность и облегчается эксплуатация ВЛ. Опорно-стержневые изоляторы траверсы изготовляются из стеклопластиковых стержней диаметром 36 мм с трещиностойким покрытием из силиконовой резины К-69. Траверсы ТИЛ-35 рассчитаны на применение во II и III ветровых районах на ВЛ с проводами АС 50 — АС 95 при длине пролета не более 125 м.
Воздушные линии 35 кВ с траверсами ТИЛ-35 эксплуатируются в системе Мосэнерго с 1979—1980 гг. и в системе Ростовэнерго. Результаты обследования этих ВЛ, проведенного в 1982 г. (Мосэнерго) и в 1985 г. (Ростовэнерго), подтвердили эксплуатационную надежность траверс. За время эксплуатации не было отмечено ни одного случая повреждения траверс. Экономия материалов при строительстве ВЛ 35 кВ с траверсами ТИЛ-35 составляет на 1 км линии (восемь опор): железобетона — 360 м3, металла — 26 т. При переводе ВЛ 10 кВ на напряжение 35 кВ сокращение расхода материалов составляет соответственно 630 м3 и 40 т, а при реконструкции ВЛ 35 кВ с заменой штыревых изоляторов траверсами ТИЛ 35—630 м3 и 60 т.
Разработанные Сельэнергопроектом Минэнерго конструктивные решения с применением полимерных и комбинированных материалов проходили и проходят эксплуатационную проверку на опытных участках ВЛ: полимерные изоляторы — на ВЛ 10 кВ (Мосэнерго), изолирующие траверсы из полимербетона и стеклопластиковые комбинированные опоры — на ВЛ 10 кВ (Батумские электросети).
В энергосистемах имеется положительный опыт повышения надежности ВЛ 6—10 кВ при применении полимерных изолирующих распорок, предотвращающих схлестывание проводов. Опыт эксплуатации показывает, что более 40 % отключений ВЛ происходит из-за схлестывания проводов под воздействием порывистого ветра и сброса гололеда. По данным наблюдений, проведенных в десяти энергосистемах, схлестывание проводов происходит только на отдельных участках BЛ, составляющих 1—2 % общей протяженности BЛ. Установка полимерных распорок между проводами на этих участках ВЛ является эффективным средством повышения надежности BЛ 6—10 кВ.
В промышленно развитых зарубежных странах с 60-х годов ведутся работы по выявлению возможности оптимальной замены традиционной фарфоровой и стеклянной изоляции ВЛ изоляцией из разных полимерных композиций. Этой проблеме было уделено большое внимание на сессии СИГРЭ-80. Наиболее перспективными считаются конструкции стержневых изоляторов с нанесением на стеклопластиковый стержень бесшовной оболочки методом экструзии, имеющей химическую связь со стержнем, и посадкой на стержень способом вулканизации отдельно изготовленных изоляционных ребер. Для оболочки и ребер используется кремнийорганическая резина, вулканизируемая при высокой температуре [76].
Применение на ВЛ полимерных изоляторов является весьма перспективным. Внедрение полимерной изоляции рассматривается как новый этап в развитии энергетического строительства. Полимерные изолирующие конструкции обеспечивают возможность сооружения компактных ВЛ (КВЛ), повышают класс напряжения и надежность действующих ВЛ без их существенной реконструкции. Применение полимерной изоляции взамен традиционной стеклянной и фарфоровой обеспечивает снижение стоимости, сокращение трудоемкости и сроков строительства ВЛ. Опыт эксплуатации полимерных изоляторов подтвердил их высокую надежность и эффективность. Технические данные о линейных полимерных изоляторах для ВЛ 110 — 750 кВ серии ЛК приведены в [29].
Полимерные изоляторы серии ЛК из стеклопластика с защитной оболочкой из кремнийорганической резины разработаны СПКБ ВПО «Союзэлектросетьизоляция». Исследования и опыт эксплуатации подтверждают их высокую дугостойкость. Изоляторы, перекрытые дугой, сохраняют все основные характеристики (механические, трекингоэрозионную стойкость, разрядные напряжения, электрическую прочность границы между стержнем и оболочкой, гидрофобность и др.) и могут эксплуатироваться до очередного планового ремонта ВЛ.
Эксплуатация изоляторов ЛК-70/110 в южных районах
Таджикистана в условиях III степени загрязненности атмосферы показала их высокую надежность. В течение двух лет не было ни одного отключения ВЛ по причине электрического или механического повреждения, в то время как из-за повреждения гирлянд из фарфоровых и стеклянных изоляторов (ПФ6-В и ПС6-Б) производилась полная замена изоляторов на трехкилометровом участке до 5 раз в год.
У нас в стране разработана новая конструкция полимерных длинностержневых изоляторов на основе недефицитных полимерных материалов и промышленная технология их изготовления. Изоляторы состоят из стеклопластикового стержня с защитным покрытием литьевым фторопластом Ф-32 ЛВ, обладающим высокой трекингоэрозионной стойкостью, низкой влагопроницаемостыо и хорошими адгезионными свойствами по отношению к стеклопластику. По данным испытаний срок службы таких изоляторов при толщине фторопластового покрытия 1 мм — около 20 лет, при 2,5 мм — до 30 лет.
Результаты исследований и эксплуатации опытной партии полимерных изоляторов с фторопластовым покрытием подтверждают, что они имеют значительные преимущества перед фарфоровыми и стеклянными тарельчатыми изоляторами.
Арматура
Арматура служит для крепления изоляторов и тросов к опорам, прикрепления проводов к подвесным изоляторам, а также соединения между собой изоляторов, проводов и тросов.
Крепление проводов к подвесным изоляторам и крепление тросов следует производить при помощи поддерживающих или натяжных зажимов. Из натяжных зажимов предпочтение следует отдавать зажимам, не требующим разрезания проводов. Крепление проводов к штыревым изоляторам следует производить проволочными вязками или специальными зажимами [3].
Натяжная арматура предназначена для закрепления проводов на анкерных опорах и выполняется в виде зажимов (рис. 13.13). Для крепления стальных тросов к анкерным опорам применяют коуши. В клиновых зажимах провод закрепляется в зажиме при помощи клиньев, в болтовых— при помощи болтов, в прессуемых — путем опрессования трубки зажима вокруг провода. Коуш предохраняет трос от механических повреждений в местах перегиба и прикрепления.
Рис. 13 13 Натяжные зажимы:
а — клиновой НК. б — клин коуш НКК для стальных проводов и тросов; в болтовой г — прессуемый д — прессуемый ие требующий разрезания провода; е~ прессуемый для стальных тросов, 1 — корпус. 2 — стальной анкер
Подвесная арматура предназначена для прикрепления проводов к подвесным изоляторам на промежуточных опорах и выполняется в виде зажимов (рис. 13 14). Поддерживающие зажимы для подвески проводов могут быть глухими или с заделкой ограниченной прочности По условию надежности рекомендуется применение глухих зажимов Подвеску грозозащитных тросов на опорах следует осуществлять только в глухих зажимах. На больших переходах могут применяться многороликовые подвесы и специальные зажимы [3].
Рис. 13.14. Поддерживающие зажимы:
а — глухой; б — выпускающий; в — выпускающий качающийся
В глухих зажимах провода закрепляют наглухо, а в выпускающих их закрепляют также жестко, но они выскальзывают из зажима при обрыве провода или отклонении гирлянды от вертикали на 40—150 °С; в качающемся зажиме провод закрепляется в лодочке, которая имеет возможность качаться в зажиме.
Сцепная арматура предназначена для сцепления подвесных изоляторов в гирлянду и подвески ее к опоре (рис. 13.15) и должна обладать механической прочностью, свободным скольжением в шарнирах при малых зазорах, стойкостью к коррозии.
Контактная арматура предназначена для соединения и ответвления проводов, а также для присоединения их к зажимам электроприемников и аппаратов.
Соединения проводов и тросов BЛ выше 1 кВ следует производить при помощи соединительных зажимов, сварки, а также при помощи зажимов и сварки в совокупности. В одном пролете BЛ допускается не более одного соединения на каждый провод или трос. Прочность заделки проводов и тросов в соединительных и натяжных зажимах должна составлять не менее 90 % предела прочности провода или троса [3]. Электрическая проводимость соединений должна быть не менее 100 % проводимости провода такой же длины.
Соединения проводов BЛ напряжением до 1 кВ выполняют прессуемыми соединителями или сваркой (в том числе термитной) (рис. 13.16). Однопроволочные провода разрешается соединять скруткой с пропайкой.
Рис 13 15 Сцепная арматура
а — скоба типа СК, б —скоба двойная типа 2СК, в — серьга типа СР г — ушки двухлапчатые типа У2, д — ушки однолапчатые типа У1, в — звенья промежуточные, ж — коромысла
Рис 1316 Соединительные зажимы:
а — овальный, монтируемый обжатием б — овальный, монтируемый скручиванием в — овальный, прессуемый для монометаллических проводов, г — то же для сталеалюминиевых проводов
Сваривать однопроволочные провода встык запрещается. Соединения, подверженные тяжению, должны иметь механическую прочность не менее 90 % предела прочности провода. Соединения проводов из разных металлов или разных сечений должны выполняться только на опорах с применением переходных зажимов. Переходные зажимы и участки проводов, на которых установлены такие зажимы, не должны испытывать механических усилий от тяжения проводов [3]. Более подробно о соединении проводов и тросов см. ниже, в § 13 7.
Защитная арматура (рис. 13.17) предназначена для защиты подвесных изоляторов от повреждений их дугой электрического разряда, а также проводов от разрушения вследствие вибрации Защитные кольца на ВЛ 330 кВ и выше применяют для выравнивания распределения потенциала между отдельными изоляторами гирлянды, так как если не принять эти меры, то на первые со стороны провода изоляторы ложится значительная доля напряжения.
Рис 13 17 Защитная арматура
а — гаситель вибрации, б — защитные кольца для поддерживающих (1) и на тяжных (5) гирлянд, в — рога защитные
Защитные кольца защищают также сцепную арматуру и зажимы от коронирования.
Рога разрядные устанавливают параллельно подвесному изолятору в местах изолированного крепления к опорам грозозащитного троса Разрядный промежуток между концами рогов должен быть равен 40 мм
