Дәріс тақырыбы: 1000В-қа дейін кернеулі электрберіліс. Әуе желілерді монтаждауы және құрылғысы

Дәрістің мақсаты: Электр беріліс желісінің негізігі құрылғысы мен монтаждауы. Ауа электр желілерін монтаждау технологиясы. Жоларнаны белгілеу. Шұңқырлар қазу. Бағаналарды орнату. Қайталап жермен қосу, оқшаулатқыштарды бекіту. Сымдарды жалғау. Сымдарды тарту және бекіту. Иілу биіктігін анықтау.

13.1 Негізгі анықтамалар.
Электр энергиясын қашықтыққа жеткізетін ауа желісі – ашық ауады орналасқан және бағаналрға не инженерлік құрылыстарға (көпірге, жол өтпеге) траверспен, изоляторлармен және желілік арматурамен бекітілген сымдар арқылы электр энергиясын қашықтыққа жеткізуге және таратуға арналған құрылғы.
Электр тогының түріне қарай ауа электр желісі тұрақты және айнымалы тоқты болып бөлінеді. Тұрақты тоқ ауа электр желісі негізінде энергетикалық жүйелерді бір-бірімен қосуға және теміржол, трамвай, троллейбус түйіспе тораптарын қоректендіруге қолданылады.
Айнымалы тоқ ауа электр желілері кең таралған. Олар пайдаланылу мақсатына орай мынадай болып бөлінеді:

1. аса қашықтық ауа электр желілері – кернеуі 500 кВ және одан да жоғары келетін электр энергиясын аса қашықтыққа жеткізуге арналған желділер. Олар негізінде энергетикалық жүйелерді бір-бірімен байланыстыруда пайдаланылады;

2. магистральдық ауа электр желілері – кернеуі 220 және 330 кВ желілер. Олар электр энергиясын қуатты электр станцияларынан қашықтыққа беруге, энергетикалық жүйелерді бір-бірімен пайдалануға, сондай-ақ бір энергетикалық жүйедегі электр станцияларын бірлестіруге қолданылады;

3. тарату ауа электр желілері – кернеуі 35, 110 және 150 кВ желілер. Олар кәсіпорындары мен ірі аудандарды электр энергиясымен жабдықтауға пайдаланылады;

4. кернеуі 20 кВ және одан да төмен ауа электр желілері электр энергиясын тұтынушыларға жеткізуге қолданылады.

Кернеуіне орай «Электр қондырғыларын құру ережелерімен» (ПУЭ) ауа электр желілері 2 топқа бөлінеді: кернеуі 1000 В-ке дейін және кернеуі 1000 В-тан жоғары.
Механикалық жағдайына орай ауа электр желілерінің жұмыс режимдері үш түрге ажыратылады:

1. әдеттегі – сымдар мен арқан сымдар үзілмеген;

2. апатты – сымдар мен арқан сымдар түгел не бірен-саран үзілген;

3. монтаждау – бағаналарды, сымдарды және арқан сымдарды монтаждау.

Ауа электр желілері электрлік 2 түрлі режимде жұмыс істей алады. Бірінше режимде генератордың не трансформатордың бейтарабы оқшауланған, яғни олардың орамаларының бір-бірімен қосылған ортақ нүктесі жермен қосатын құрылғыға жалғанбаған не құрылғыға үлкен кедергілі аппарат арқылы жалғанған. Екінші режимде бейтарап жерге тікелей берік қосылады. Бұл ауа электр желілері жерге тікелей берік қосылған бейтарапты желілер деп аталады. ССРО-да бұндай желілер кернеуі 1000 В-ке дейін және 110 кВ-тан жоғары жүйелерде қолданылады.
Ауа электр желілері бөлшектеріне түсетін механикалық жүк олар өтетін жердің ерекшелігіне және ауданның климаттық жағдайын байланысты келеді. ССРО аймағында желдің жылдамдығына және сымдарды қаптайтын мұздың қалыңдығына орай климаттық жағдайлық аудандарға бөлінеді. Жер жылдамдығына орай – 7 ауданға, ал сымды қаптайтын мұздың қалыңдығына орай 5 ауданға бөлінеді.
“Электр қондырғыларын құру ережелері” талаптарына сәйкес, ауа электр желілері өтетін жерлер адамдардың, транспорттың және ауылшаруашылық техникасының жүруіне қолайлы болуына байланысты 3 категорияға бөлінеді:

1. елді-мекенді жер. Бұған таяу 10 жыл ішінде шекарасының ұлғаюын есептеп отырып, қалалардың, қалалардың, ауылдардың, өнеркәсіп және ауылшаруашылық кәсіпорындардың, порттардың, кеме-айлақтардың, теміржол станцияларының, саябақтардың, жаға-жайлардың территориясы жатады;

2. елсіз жер. Бұған құрылыссыз, бірен-саран адамдар баратын және транспорт пен ауылшаруашылық техникасы жүре алатын территория, сондай-ақ, бақшалар мен баулар, жеке тұрған сирек және уақытша құрылысы бар жер кіреді;

3. жолы қиын жер. Транспорт пен ауылшаруашылық техникасы өте алмайтын жер.

Ауа электр желісі тіректік конструкциялардан (бағанал мен табандардан), траверстен (не кронштейндерден), сымдардан, изоляторлардан және желілік арматуралардан тұрады. Сонымен қатар, ауа электр желісінің құрамына тұтынушыларды үзіліссіз электр энергиясымен қамтамасыз етуге және желілердің әдеттегі режимде жұмыс істеуіне қажетті мына құрылғылар кіреді: найзағайдан қорғауға арналған арқан сымдар, жермен қосатын құрылғылар, зарядсыздандырғыштар.
Ауа электр желісінің бағаналары – желілік изоляторлар мен арматура арқылы сымдарды бір-бірінен және жер бетінен белгілі қашықтықта ұстап тұруға арналған құрылғы.
Сымдар ілінген екі бағананың орталарының арасындағы горизонталь ара-қашықтық бағана аралық не бағана аралықтың ұзындығы деп аталады. Бағана аралық қарапайым және анкерлік болып бөлінеді. Анкерлік бағана аралық – екі анкерлік бағананың арасындағы қашықтық. Бұл екі анкерлік бағананың арасындағы бірнеше қарапайым бағана аралықтардан тұрады.
Инженерлік құрылыстың (байланыс желісінің, тас жолдың) не табиғи кедергінің (өзеннің, сайдың) үстінен қиып өтетін анкерлік бағана аралық өтпелі деп аталады.
Бағана аралығындағы сымның ең төмен нүктесі мен жердің, судың бетіне не қиып өтетін құрылысқа дейінгі биіктік, қашықтық желінің габариті деп аталады.
Бағана аралығындағы сымның ең төмен нүктесі мен сымды көршілес бағаналарға бекіткен нүктелер арқылы жүргізілген горизонталь сызықтың арасындағы тік қашықтық, сымның иілу биіктігі деп аталады.
Шектес бағана аралықтарындағы желі бағыттар арасындағы бұрыш, желінің бұрылыс бұрышы деп аталады.

13.2 Бағаналар.
Қолдану мақсатына орай бағаналар аралық, анкерлік, бұрыштық, ақырғы және арнайы болып бөлінеді.
Ауа электр желісі жол арнасының түзу учаскелерінде орнатылатын бағаналар аралық деп аталады (13.1.... 13.4. суреттер). Олар сымдарды биіктікте көтеріп ұстап тұруға арналған. Бұл бағаналар желі бойымен бағытталатын күштердің әсеріне есептелінбейді.
Ауа электр желісі жол арнасының түзу учаскелеріндегі инженерлік құрылыстардың (байланыс желілерінің, автомобиль тас жолдарының) не табиғи кедергілердің (өзеннің, сайдың) үстінен қиып өтуге арналған бағаналар анкерлік деп аталады (5.2.... 5.3. суреттер). Олар шектес анкерлік аралықтардағы сымдар мен арқан сымдарды тарту күштерінің айырмасына тең және желі бойымен бағытталған күштің әсерінен болады. Осы себептен олардың құрылмасы қатты және берік болуы керек.
Ауа электр желісі жол арнасының бағыты өзгеретін жерлерге орнатылатын бағаналар бұрыштық деп аталады. Олар желінің әдеттегі жұмыс режимінде шектес бағана аралықтарындағы сымдар мен арқан сымдардың тартылу күштерінің тең әсерлі күшін қабылдайды. Бұл күш ішкі бұрылыс күшінің биссектрисасы бойымен бағытталады.
Ауа электр желілеріне тарамдық, айқастырлық, транспозициялық және т.б. арнайы бағаналар пайдаланылады.
Ауа электр желісінен тармақ алуға арналған бағана тарамдық деп аталады.
Бағаналардағы сымдардың орналасу тәртібін өзгертуге арналған бағана, транспозициялық деп аталады.
Екі бағыттағы ауа электр желілерін айқастыруға арналған бағана айқастырлық деп аталады.
Жерге бекітілуіне орай бағаналар жерге тікелей орнатылатын және ірге тасқа орнатылатын болып бөлінеді.
Ауа электр желілерінде ағаш, темір бетон және металл бағаналар қолданылады.
Ағаш бағаналарды дайындауға негізінде қарағай, бал қарағай, кейбір жағдайларда шырша мен самырсын пайдаланылады. Ағаштарды шіруден қорғау үшін, оларға майлы антисептиктер (креозот май не креозот май мен мазуттың қоспасы) сіңдіріледі. Антисептік сіңдірілген ағаш бағаналардың пайдаланылу мерзімі 15... 25 жылға дейін ұзарады.
Ағаш бағаналардың түрлері 5.1... 5.2 суреттерде берілген. Ағаш бағаналардың негізгі бөлшектері: тіреу, қосалқы тіреу және тіреуіш. Бағаналардың пайдаланылу мерзімін ұзарту үшін, темір бетон қосалқы тіреу қолданылады. Ағаш бағаналар кернеуі 220 кВ-ке дейінгі электр желілерінде пайдаланылады.
Соңғы кезде ауа электр желілерінде темір бетон бағаналар кең қолданылады. Олардың ағаш бағаналарға қарағанда механикалық беріктігі жоғары және пайдаланылу мерзімі ұзақ келеді. Темір бетон бағаналардың түрлері 5.3. суретте берілген. Олардың негізгі бөлшектері тіреу, траверстер, арқан сымдар бекітілетін тіректер және ригельдер.
Металл бағаналар негізінде кернеуі 110... 500 кВ ауа электр желілерінде, сондай-ақ климаттық жағдайлары ауыр аудандарда, жолы қиын және таулы жерлерде салынатын басқа кернеулі электр желілерінде де қолданылады. Олардың түрлері 5.4. суретте берілген. Болат бағаналрдың негізгі бөлшектері: тіреу, траверстер және арқан сым бекітілетін тірек.

13.3 Сымдар мен арқан сымдар.
Ауа электр желілерінде қолданылатын сымдарды дайындауға пайдаланылатын материалдардың электр өткізгіштігі жоғары, механикалық беріктігі жеткілікті, сондай-ақ олар ылғал мен химиялық заттардың әсеріне төзімді, арзан және мол болуы керек. Сымдарды дайындауға мыс, алюминий, болат және алюминий қорытпалары (алдирей, алмелек т.б.) пайдаланылады. Ауа электр желілерінде изоляциясыз бір тал және көп тал (бір металдан не екі металдан дайындалған), сондай-ақ, қуыс сымдар пайдаланылады.
Ауа электр желілерінде пайдаланылатын сымдардың көлденең қимасының стандартталған ауданы мынадай болады (мм2): 4, 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185, 240, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800.
Мыс сымдар негізінде теміржолдың, трамвайдың, троллейбустың түйіспелі тораптарында және т.б. арнайы желілерде қолданылады.
Бір талды сымдардың көлденең қимасының ауданы мынадай болады (мм2): мыс сымның – 4... 10; болат сымның – 10... 28 (диаметрі – 3,5... 6 мм); қос металл сымның (беті мыс не алюминий қабатпен қапталған болат сымның) – 10... 25.
Көп талды сымдарды тал сымдарды белгілі тәртіппен ширатып дайындайды. Олар бір не екі металдан дайындалады. Екі металдан дайындалатын болат – алюминий сымдар кең таралған. Олардың өзегі бір не көп талды болат сымнан тұрады. Болат өзектің үстіне алюминий талдар белгілі тәртіппен ширатылады. Болат өзек сымға жеткілікті механикалық беріктік береді. Ал сыртқы алюминий талдар сымның электр өткізгіштігін жоғарылатады.
Қуыс сымдар арнайы пішінді мыс не алюминий талдарынан иілгіш түтік түрінде жасалынады. Бұл сымдар өте сирек пайдаланылады.
Көп талды сымдардың маркасы әріппен және санмен белгіленеді. Әріп сымның материалын, ал сан көлденең қимасының ауданын көрсетеді. Мысалы, көлденең қимасының ауданы 120 мм2 мыс сым М – 120 деп белгіленеді, көлденең қимасының ауданы 95 мм2 алюминий сым – А – 95, көлденең қимасының ауданы 25 мм2 болат сым – ПС – 25. АВ – Е маркалы қарапайым алюминий қортпасынан жасалынған сым АН, ал қыздырумен беріктенген алюминий қорытпасынан дайындалған сым АЖ деп белгіленеді (мысалы, АН – 25, АЖ – 50). Бір талды болат сымдар ПСО әріптермен және сымның диаметрін көрсететін санмен белгіленеді. Қос металды сымдардың маркалары олардың өзегі мен сыртқы өткізгіш қабаттарының материалын және көлденең қимасының ауданын көрсететін бірнеше әріптермен және сандармен белгіленеді. Мысалы, АС – 70/11 - өзегінің көлденең қимасының ауданы 11 мм2, сыртқы өткізгіш алюминий қабаттарының көлденең қимасыны ауданы 70 мм2 болат – алюминий сым. Егер сымның барлық талдарының аралығы бейтарап маймен қорғалған болса, сымның белгісіне КП әріптері қосылады (мысалы, АСКП – 120 (19), ал егер сымның тек өзегі маймен қорғалған болса, КС әріптері қосылады (мысалы, АСКС – 150 (19). Өзегі арнайы қабыршақпен қапталған сым АСК әріптерімен белгіленеді.
Ауа электр желілерінде пайдаланылатын сымдардың көлденең қимасының ауданы мынадай болады: мыс сымдардың – 4... 400; алюминий сымдардың – 16... 800; болат алюминий сымдардың – 10-800; көпталды болат сымдардың – 25... 70.
Қуыс сымдардың маркасында олардың материалын көрсететін бірінші әріптен кейін П әрпі болады, содан кейін сан мен сымның көлденең қимасының ауданы көрсетіледі (мысалы, АП – 500 – көлденең қимасының ауданы 500 мм2 қуыс алюминий сым).
Ауа электр желілеріне найзағайдан қорғауға пайдаланылатын арқан сым болат тал сымдардан ширатылып дайындалады. Маркасы С әрпімен және олардың қимасының ауданын көрсететін санмен белгіленеді.

13.4 Желілік изоляторлар.
Желілік изоляторлар сымдар мен арқан сымдарды изоляциялауға және оларға бекітуге пайдаланылады.
Изоляторларды электр техникалық фарфордан және суарылған арнайы шыныдан дайындайды. Фарфор изоляторлардың беті глазурьмен қапталынады да арнайы пештерде күйдіріледі.
Кернеуі 0,38... 35 кВ ауа электр желілерінде штырьлік изоляторлар, кернеуі 10... 35 кВ ауа электр желілерінде штырьлік (5.5. сурет) және аспалы (5.6. сурет) изоляторлар, ал кернеуі 35 кВ-тан жоғары ауа электр желілерінде тек аспалы изоляторлар қолданылады.
Кернеуі 1000 В-қа дейінгі ауа электр желілерінде, байланыс желілерінде және радио хабар тарату тораптарында мына маркалы изоляторлар пайдаланылады. ТФ (телефондық, фарфор), РФ (радио хабар тарату тораптық, фарфор), РФО (радио хабар тарату тораптық, фарфор, тарамдық), ШФН (штырьлік, фарфор, кіші кернеулік), НС (кіші кернеулік, шыны). Изоляторлар белгісіндегі әріптерден кейінгі сандар изолятор орнатылатын штырьдің не ілмектің диаметрін көрсетеді (мысалы, ТФ – 20, РФ – 10, РФО – 16, НС – 18).
Кернеуі 1000 В-тан жоғары ауа электр желілерінде ШС – 10 – А, ШС – 10 – В, ШС – 10 – Г, ШФ – 10 Г, ШЖФ – 10 – С, ШФ – 20 – В типті штырьлік изоляторлар қолданылады. Изолятор белгісіндегі әріптер мен сандар: Ш – штырьлік, Ф не С – форфор не шыны, Ж темір бетон бағаналарда орнатылатын; А, Б, В, Г, С – конструкциялық орындалуы; сандар – кернеу мөлшері, кВ екенін көрсетеді.
Штырьлік изоляторлар бағанының тіреуіне не траверсына бекітілген штырьлерге не ілмектерге орнатылады. Кернеуі 0,38 кВ ауа электр желілерінде С-12, С-14, С-16, Д-14, Д-16 типті штырьлер және КП-16, КН-18, КН-20, КН-22, КН-25 типті ілмектер пайдаланылады. Кернеуі 6... 20 кВ ауа электр желілерінде Ш-22, ШУ-21, ШУ-22, ШВ-22 типті штырьлер және КВ-22, КВ-25, КВ-28 типті ілмектер қолданылады.
Изолятор шүтырьге не ілмекке арнайы май сіңдірілген кендір жіптің не полиэтилен қақпақшалардың көмегімен орнатылады. Ол үшін штырьге не ілмекке кендір жіпті орайды, не қақпақшаны кигізеді де, изоляторды бұрап орнатады. Кернеуі 0,38 кВ электр желілерінде ПКП типті, ал кернеуі 6... 20 кВ желілерінде К типті қақпақшалар пайдаланылады.
Аспалы изолятор фарфор не шыны табақшадан (изоляциялыушы бөлшектен), қақтауға төзімді шойыннан жасалған қалпақтан және өзектен тұрады. Қақпақтың ұясы не өзек басының құырлмасы изоляторларды бір-бірімен сфералық тоспалы жалғауға мүмкіншілік береді. Аспалы изоляторларды бір-біріне жалғап изоляторлар тізбегін құрайды. Тізбектегі изоляторлар саны негізінде электр желісінің кернеуіне байланысты келеді. Аспалы изоляторлар қолданылу орнына орай, әдеттегі және лас ауада пайдалыналатын болып бөлінеді. Олар фарфордан не шыныдан дайындалады. Әдеттегі ауада ПФ – В, ПФ – 16 – А, ПФ – 20 – А маркалы фарфор және ПС – 6 – А, ПС – 12 – А, ПС –16 – Е, ПС – 22 – А, ПС – 30 – В маркалы шыны изоляторлар қолданылады. Лас ауалы аудандарда ПФГ – 5 - А, ПФГ – 6 – А,ПФГ - 8 – А маркалы фарфор және ПСГ – 6 – А, ПСГ – 12 маркалы шыны изоляторлар пайдаланылады.

13.5 Арматура.
Изоляторларды бір-біріне жалғап, изоляторлар тізбегін құруға, оларға сымдарды бекітуге, изоляторлар тізбегін бағанаға ілуге, сымдарды бір-бірімен жалғауға және басқа мақсаттарға арналған бөлшектер – арматура деп аталады.
Пайдаланылу мақсатына байланысты арматураны 3 топқа бөлуге болады.
Бірінші топқа сымдар мен арқан сымдарда монтаждалатын бөлшектер жатады. Олардың қатарына тартып тұратын, жалғайтын және ұстап тұратын қыспақтар, аралық тіреуіштер және тербелулі тежеткіштер кіреді.
Тартып тұратын қыспақтар сымдар мен арқан сымдарды анкерлік бағаналарға тартып бекітуге арналады. Олар сыналы (НК, НКК маркалы), болтты және сығымдалынатын болып бөлінеді. Бағаналарға болат арқандарды НС маркалы қыспақпен, болат қола сымдарды НБС маркалы қыспақпен, ал мыс және қола сымдарды НМБ маркалы қыспақпен, қуыс сымдарды НАП не НМП маркалы қыспақпен бекітедлі.
Ұстап тұратын қыспақтар аралық бағаналарда сымдар мен арқан сымдарды аспалы изоляторлар тізбегіне бекітуге арналады. Сымдардың көлденең қимасының ауданы 300 мм2 – тан кем борлғанда, ПГМ және ПГУ маркалы ұстап тұратын қыспақтар пайдаланылады.
Жалғайтын қыспақтар бағаналар аралығында және анкерлік бағаналдар тұзақтығында сымдарды және арқан сымдарды бір-бірімен жалғауға арналады. Бұл қыспақтар сопақша, сығымдалынатын және тұзақтық болып бөлінеді.
Аралық тіреуіштер ауа электр желісінің жіктелген фазаларының сымдарын белгілі арақашықтықта ұстап тұруға арналады. Олар сымдарды бекітілуіне орай қозғалмайтын және топсалы болып бөлінеді.
Тербелуді тежеткіш ауа электр желісі сымдарының тербелісін тежеуге не толық өшіруге арналады. Ол – 2 ұшын шойын жүктер берік бекітілген қысқа арқан сым.
Екінші топқа тіркеуші арматура жатады. Ол қыспақтарды аспалы изолятор тізбектеріне, сондай-ақ изолятор тізбектерін және арқан сымдарды бағаналар бекітуге арналады.
Үшінші топқа қорғаныш сақиналар және зарядсыздандырушы мүйіздер жатады. Қорғаныш сақиналар кернеуі 330 кВ-тан жоғары ауа электр желілерінде аспалы изоляторлар тізбегінің сымдар жағындағы изоляторларында потенциал мөлшерін азайтуға арналады.
Ауа электр желілерін салу.Бағаналарды құрыстыру.Бағана орнатылатын шұңқырдың орнын белгілеу және оны қазу. Бағаналарды орнату.Найзағайдан қорғау және жермен қосу.