Конструктивное выполнение электрических сетей

 

Для выполнения электрических сетей применяются неизолиро­ванные (голые) и изолированные провода, кабели, токопроводы.

Голые провода не имеют изолирующих покровов. Их можно про­кладывать только в условиях, исключающих случайные прикосновения к ним людей. Прикосновение проводящим предметом к одному или нескольким проводам приведет к замыканию. Наибольшее рас­пространение голые провода получили на воздушных линиях, рас­положенных на открытом воздухе. Провода подвешиваются к опо­рам при помощи изоляторов и арматуры.

Большинство сетей напряжением до 1 кВ внутри помещений вы­полняются изолированными проводами, т.е. проводами, имеющи­ми изолирующие, а иногда защитные покровы.

Кабелем называют многопроволочный провод или несколько скрученных вместе изолированных проводов при помещении в об­щую герметическую оболочку. Силовые кабели предназначены для прокладки в земле, под водой, на открытом воздухе и внутри поме­щений.

Токопроводом называют устройство, предназначенное для канализации электроэнергии при открытой прокладке в производствен­ных и электротехнических помещениях, по опорным конструкци­ям, колоннам и фермам зданий. К токопроводам относятся шинные магистрали различного исполнения, которые называются шинопроводами.

Материалами для токоведущих частей проводов и кабелей явля­ются медь, алюминий, их сплавы и сталь.

 

4.4. Воздушные линии

 

4.4.1. Общие сведения

 

Воздушной линией электропередачи (ВЛ или ВЛЭП) называют ус­тройство для передачи электроэнергии по проводам.

Воздушные линии состоят из трех элементов: проводов, изоля­торов и опор. Расстояние между двумя соседними опорами называют длиной пролета, или пролетом линии ℓ (рис. 4.2).

Провода к опорам подвешиваются свободно, и под влиянием соб­ственной массы провод в пролете провисает по цепной линии. Рас­стояние от точки подвеса до низшей точки провода называют стре­лой провеса f. Наименьшее расстояние от низшей точки провода до земли называется габаритом приближения провода к земле h. Габарит должен обеспечивать безопасность движения людей и транс­порта, он зависит от условий местности, напряжения линии и т. п. Для ненаселенной местности габарит h = 5... 7 м, для населенной - h = 6... 8 м.

Высота опоры при горизонтальном расположении проводов оп­ределяется габаритом h и максимальной стрелой провеса f. При креплении проводов на гирляндах изоляторов высота опоры уве­личивается еще на длину гирлянды λ.

Длину пролета линии ℓ обычно определяют из экономических со­ображений. С увеличением длины пролета возрастает стрела прове­са, а следовательно, и высота опор, что увеличивает их стоимость.

 

 

Рис. 4.2. Пролёт линии на опорах с подвесными изо­ляторами

 

Вместе с тем с увеличением длины пролета уменьшается число опор и снижается сто­имость изоляции линии. Для линий напряжением до 1 кВ длина пролета обычно составляет 30..75 м, для линий напряжением 110 кВ - 150..200 м при высоте опор с го­ризонтальным расположением проводов13…14 м, для линий напряжением 220..500 кВ длина пролета составляет 400..450 м при высоте опор 25... 30 м.

Над проводами воздушных линий для защиты их от атмосферных перенапряжений подвешиваются грозозащитные тросы. Обычно используют тросы из сталеалюминиевых проводов.

 

Провода воздушных линий

Провода воздушных линий чаще всего неизолированные (голые). Разнообразные условия работы ВЛЭП определяют необходи­мость иметь разные конструкции проводов.

Основными конструкциями являются: однопроволочные провода из одного металла; многопроволочные провода из одного металла; многопроволочные провода из двух металлов; пустотелые провода; биметаллические провода.

Желание повысить механическую прочность привело к изготов­лению алюминиевых проводов со стальным сердечником, называе­мых сталеалюминевыми. Сердечник провода выполняется из од­ной или нескольких свитых стальных оцинкованных проволок. Алюминиевые проволоки, покрывающие стальной сердечник од­ним, двумя или тремя повивами, являются токоведущей частью про­вода. Электропроводность стального сердечника мала и потому не учитывается.

Для удобства записей провода обозначаются марками: М - медь, А - алюминий, Ал - алдрей, С - сталь, Б - бронза.

Сталеалюминевые провода изготавливаются следующих марок: АС, имеющие отношение сечений алюминия и стали 5,5...6; АСО (облегченной конструкции), имеющие отношение сечений алюминия и стали 7,5...8; АСУ (усиленной конструкции), имеющие отношение сечений алюминия и стали около 4,5. Наиболее целесообразно применение проводов АСО.

Для обозначения провода рядом с маркой дается номинальное сечение провода, например, А-50 обозначает алюминиевый провод с сечением 50 мм². Номинальным сечением называется округленная величина фактического сечения провода. Цифра при марке стале­алюминевого провода, например АС-150, дает только номиналь­ное сечение алюминиевой части провода.

Принята следующая шкала номинальных сечений неизолирован­ных проводов: 4, 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185, 240, 300, 400, 500, 600, 700 мм².

 

4.4.3. Изоляторы воздушных линий

 

Применяются следующие типы изоляторов: фарфоровые штыревые типа ШС-6, ШС-10 - для линий напря­жением 6... 10 кВ; фарфоровые штыревые типа Ш-20, ШД-35 - для линий напря­жением 20...35 кВ; подвесные фарфоровые или стеклянные изоляторы ПФ и ПС для линий напряжением 35 кВ и выше.

Изоляторы типа ШД и ШС крепятся к опорам на крюках и шты­рях. При напряжении 110 кВ и выше применяются только подвес­ные изоляторы, которые собираются в гирлянды (рис. 4.3.).

Гирлянды подвесных изоляторов бывают поддерживающие и натяжные. Поддержива­ющие изоляторы располагаются вертикаль­но на промежуточных опорах, натяжные гирлянды используются на анкерных опорах и находятся почти в горизонтальном поло­жении. На ответственных участках ЛЭП при­меняют сдвоенные гирлянды.

Число изоляторов в гирлянде зависит от напряжения ЛЭП, эффективной и нормированной длины пути утечки и материала опоры (требуемого уровня изоляции). На деревянных и железобетонных опорах при напряжении 35 кВ берется два подвесных изолятора в гирлянде, при напряжении 110 кВ - шесть изоляторов, при напряжении 220 кВ - двенадцать изоляторов.

На воздушных линиях напряжением выше 220 кВ для защиты гирлянд от повреждений при возникновении дуги короткого замыкания применяются защитные рога и кольца.

 

 

4.4.4. Опоры воздушных линий

 

Воздушные ЛЭП прокладываются на деревянных, металличес­ких и железобетонных опорах.

По назначению опоры бывают промежуточными, анкерными, угловыми и концевыми.

Опоры могут быть одноцепными и двухцепными, с тросом и без троса.

Рис. 4.3. Гирлянда подвесных изоляторов: 1 – изолятор; 2 – зажим для крепления провода; 3 – провод.

 

 

Р

 

 

Анкерная Промежуточная

опора 1 опора

 

Рис.4.4. Схема воздушной лини

Наиболее распространенными на линиях являются промежуточные опоры. В равнинных местностях число этих опор составляет 80...90% от общего числа опор (рис. 4.5) при нормальных режимах работы, когда все провода целы, на промежуточные опоры усилий, действующих вдоль линии, нет. Опора (рис. 4.5) воспринимает вертикальные силы - массу проводов, изоляторов, льда и самой опоры и горизонтальные силы - давление ветра на провода и опору.

Рис. 4.5. Промежуточная металли­ческая опора для двухцепной ли­нии напряжением 110 кВ

 

При обрыве провода промежуточная опора должна принять продольную силу неуравновешенного тяжения по проводу, оборвавшемуся по одному из пролетов.

Анкерные опоры устанавливаются через определенное число пролётов (через каждые 3...5 км линии) имеют жесткое закрепление проводов и рассчитываются на обрыв всех проводов. Провода линий с подвесными изоляторами крепятся на анкерных опорах натяжными гирляндами, провода одной и той же фазы смежных с опорой пролетов соединены петлями проводов. В точках поворота линии устанавливаются угловые опоры.

На линиях напряжением 220 кВ и выше применяют расщепление проводов - подвешивают несколько проводов в фазе. Этим достигается уменьшение напряженности электрического поля около проводов и ослабление ионизации воздуха (короны). Расстояние меж­ду проводами расщепленной фазы составляет около 40 см. Для фиксирования вдоль линии устанавливают специальные распорки между проводами расщепленной фазы.

 

Кабельные линии

 

Кабель - готовое заводское изделие, состоящее из изолированных токоведущих жил, заключенных в защитную герметичную оболочку, которая может быть защищена от механических повреждений броней. Силовые кабели выпускаются на напряжение до 110 кВ включи­тельно.

Силовые кабели на напряжение до 35 кВ имеют от одной до четырёх медных или алюминиевых жил сечениями 1...2000 мм². Жилы сечением до 16 мм² - однопроволочные, свыше – многопроволочные. По форме сечения жилы одножильных кабелей круглые, а многожильных - сегментные или секторные (рис. 3.7). Преимущественно применяются кабели с алюминиевыми жилами. Кабели с медными жилами применяются редко: для перемещающихся механизмов, во взрывоопасных помещениях.

Изоляция жил выполняется из кабельной бумаги, пропитанной канифольным составом, резины, поливинилхлорида и полиэтилена, сшитого полиэтилена.

Кабели с бумажной изоляцией, предназначенные для прокладки на вертикальных и крутонаклонных трассах, имеют обеднённую пропитку.

Защитная герметичная оболочка кабеля предохраняет изоляцию от вредного действия влаги, газов, кислот и механических повреждений. Оболочки делаются из свинца, алюминия, резины и поливинилхлорида.

В кабелях напряжением выше 1 кВ для повышения электрической прочности между изолированными жилами и оболочкой прокладывается слой поясной изоляции.

Броня кабеля выполняется из стальных лент или стальных оцинкованных проволок. Поверх брони накладывают покровы из кабельной пряжи (джута), пропитанной битумом и покрытой меловым составом. При прокладке кабеля в помещениях, каналах тоннелях джутовый покров во избежание возможного пожара снимают.

 

4.5.1. Способы прокладки кабелей напряжением 6... 10 кВ

 

Кабельные прокладки требуют меньших площадей по сравнению с воздушными и могут применяться при любых природных и атмосферных условиях.

Трасса кабельных линий выбирается кратчайшая с учётом наиболее дешёвого обеспечения их защиты от механических повреждений, коррозии, вибрации, перегрева и от повреждений при возникновении электрической дуги в соседнем кабеле.

Прокладка кабелем может осуществляться несколькими способами: в траншеях, каналах, туннелях, блоках, эстакадах.

Внутри кабельных сооружений и производственных помещений предусматривают прокладку кабелей на стальных конструкциях различного исполнения (рис. 4.6); на настенных конструкциях, лотках, в коробах, укреплённых на стенах. Прокладка кабелей в траншее показана на рис. 4.7.

Рис. 4.6. Конструктивное выполнение кабельных прокладок