Устройство воздушных ЛЭП разного напряжения: провода, опоры, изоляторы, арматура, заземляющие устройства ВЛ

Обновлено: 02.05.2024

Электрические сети предназначены для передачи и распределения электроэнергии. Они состоят из совокупности подстанций и линий различных напряжений. При электростанциях строят повышающие трансформаторные подстанции и по линиям электропередачи высокого напряжения передают электроэнергию на большие расстояния. В местах потребления сооружают понижающие трансформаторные подстанции.

Основу электрической сети составляют обычно подземные или воздушные линии электропередачи высокого напряжения. Линии, идущие от трансформаторной подстанции до вводно-распределительных устройств и от них до силовых распределительных пунктов и до групповых щитков, называют питающей сетью. Питающую сеть, как правило, составляют подземные кабельные линии низкого напряжения.

По принципу построения сети разделяются на разомкнутые и замкнутые. В разомкнутую сеть входят линии, идущие к электроприемникам или их группам и получающие питание с одной стороны. Разомкнутая сеть обладает некоторыми недостатками, заключающимися в том, что при аварии в любой точке сети питание всех потребителей за аварийным участком прекращается.

Замкнутая сеть может иметь один, два и более источников питания. Несмотря на ряд преимуществ, замкнутые сети пока не получили большого распространения. По месту прокладки сети бывают наружные и внутренние.

Способы выполнения линий электропередач.

Каждому напряжению соответствуют определенные способы выполнения электропроводки. Это объясняется тем, что чем напряжение выше, тем труднее изолировать провода. Например, в квартирах, где напряжение 220 В, проводку выполняют проводами в резиновой или в пластмассовой изоляции. Эти провода просты по устройству и дешевы.

Несравненно сложнее устроен подземный кабель, рассчитанный на несколько киловольт и проложенный под землей между трансформаторами. Кроме повышенных требований к изоляции, он еще должен иметь повышенную механическую прочность и стойкость к коррозии.

Для непосредственного электроснабжения потребителей используются:

воздушные или кабельные ЛЭП напряжением 6 (10) кВ для питания подстанций и высоковольтных потребителей;
кабельные ЛЭП напряжением 380/220 В для питания непосредственно низковольтных электроприемников.

Для передачи на расстояние напряжения в десятки и сотни киловольт создаются воздушные линии электропередач. Провода высоко поднимаются над землей, в качестве изоляции используется воздух. Расстояния между проводами рассчитываются в зависимости от напряжения, которое планируется передавать. Увеличиваются размеры и усложняются конструкции с ростом рабочего напряжения.

Воздушной линией электропередачи называют устройство для передачи или распределения электроэнергии по проводам, находящимся на открытом воздухе и прикрепленным при помоши траверс (кронштейнов), изоляторов и арматуры к опорам или инженерным сооружениям, В соответствии с «Правилами устройства электроустановок» по напряжению воздушные линии делятся на две группы: напряжением до 1000 В и напряжением свыше 1000 В. Для каждой группы линий установлены технические требования их устройства.

Воздушные ЛЭП 10 (6) кВ находят наиболее широкое применение в сельской местности и в небольших городах. Это объясняется их меньшей стоимостью по сравнению с кабельными линиями, меньшей плотностью застройки и т.д.

Для проводки воздушных линий и сетей используют различные провода и тросы. Основное требование, предъявляемое к материалу проводов воздушных линий электропередачи, — малое электрическое сопротивление. Кроме того, материал, применяемый для изготовления проводов, должен обладать достаточной механической прочностью, быть устойчивым к действию влаги и находящихся в воздухе химических веществ.

В настоящее время чаще всего используют провода из алюминия и стали, что позволяет экономить дефицитные цветные металлы (медь) и снижать стоимость проводов. Медные провода применяют на специальных линиях. Алюминий обладает малой механической прочностью, что приводит к увеличению стрелы провеса и, соответственно, к увеличению высоты опор или уменьшению длины пролета. При передаче небольших мощностей электроэнергии на короткие расстояния применение находят стальные провода.

Для изоляции проводов и крепления их к опорам линий электропередач служат линейные изоляторы, которые наряду с электрической должны также обладать и достаточной механической прочностью. В зависимости от способа крепления на опоре различают изоляторы штыревые (их крепят на крюках или штырях) и подвесные (их собирают в гирлянду и крепят к опоре специальной арматурой).

Штыревые изоляторы применяют на линиях электропередач напряжением до 35 кВ. Маркируют их буквами, обозначающими конструкцию и назначение изолятора, и числами, указывающими рабочее напряжение. На воздушных линиях 400 В используют штыревые изоляторы ТФ, ШС, ШФ. Буквы в условных обозначениях изоляторов обозначают следующее:

Т — телеграфный;
Ф — фарфоровый;
С — стеклянный;
ШС — штыревой стеклянный;
ШФ — штыревой фарфоровый.

Штыревые изоляторы применяют для подвешивания сравнительно легких проводов, при этом в зависимости от условий трассы используются различные типы крепления проводов. Провод на промежуточных опорах укрепляют обычно на головке штыревых изоляторов, а на угловых и анкерных опорах — на шейке изоляторов. На угловых опорах провод располагают с наружной стороны изолятора по отношению к углу поворота линии.

Подвесные изоляторы применяют на воздушных линиях 35 кВ и выше. Они состоят из фарфоровой или стеклянной тарелки (изолирующая деталь), шапки из ковкого чугуна и стержня. Конструкция гнезда шапки и головки стержня обеспечивает сферическое шарнирное соединение изоляторов при комплектовании гирлянд. Гирлянды собирают и подвешивают к опорам и тем самым обеспечивают необходимую изоляцию проводов. Количество изоляторов в гирлянде зависит от напряжения линии и типа изоляторов.

Материалом для вязки алюминиевого провода к изолятору служит алюминиевая проволока, а для стальных проводов — мягкая стальная. При вязке проводов выполняют обычно одинарное крепление, двойное же крепление применяют в населенной местности и при повышенных нагрузках. Перед вязкой заготовляют проволоку нужной длины (не менее 300 мм).

Головную вязку выполняют двумя вязальными проволоками разной длины. Эти проволоки закрепляют на шейке изолятора, скручивая между собой. Концами более короткой проволоки обвивают провод и плотно притягивают четыре-пять раз вокруг провода. Концы другой проволоки, более длинные, накладывают на головку изолятора накрест через провод четыре-пять раз.

Для выполнения боковой вязки берут одну проволоку, кладут ее на шейку изолятора и оборачивают вокруг шейки и провода так, чтобы один ее конец прошел над проводом и загнулся сверху вниз, а второй — снизу вверх. Оба конца проволоки выводят вперед и снова оборачивают их вокруг шейки изолятора с проводом, поменяв местами относительно провода.

После этого провод плотно притягивают к шейке изолятора и обматывают концы вязальной проволоки вокруг провода с противоположных сторон изолятора шесть-восемь раз. Во избежание повреждения алюминиевых проводов место вязки иногда обматывают алюминиевой лентой. Изгибать провод на изоляторе сильным натяжением вязальной проволоки не разрешается.

Вязку проводов выполняют вручную, используя монтерские пассатижи. Особое внимание обращают при этом на плотность прилегания вязальной проволоки к проводу и на положение концов вязальной проволоки (они не должны торчать). Штыревые изоляторы крепят к опорам на стальных крюках или штырях. Крюки ввертывают непосредственно в деревянные опоры, а штыри устанавливают на металлических, железобетонных или деревянных траверсах. Для крепления изоляторов на крюках и штырях используют переходные полиэтиленовые колпачки. Разогретый колпачок плотно надвигают на штырь до упора, после этого на него навинчивают изолятор.

Провода подвешиваются на железобетонных или деревянных опорах при помощи подвесных или штыревых изоляторов.

Наименьшая допустимая высота расположения нижнего крюка на опоре (от уровня земли) составляет:

в ЛЭП напряжением до 1000 В для промежуточных опор от 7 м, для переходных опор — 8,5 м;
в ЛЭП напряжением более 1000 В высота расположения нижнего крюка для промежуточных опор составляет 8,5 м, для угловых (анкерных) опор — 8,35 м.

Наименьшие допустимые сечения проводов воздушных ЛЭП напряжением более 1000 В, выбираются по условиям механической прочности с учетом возможной толщины их обледенения.

Для воздушных ЛЭП напряжением до 1000 В по условиям механической прочности применяются провода, имеющие сечения не менее:

алюминиевые — 16 мм²;
сталеалюминиевые —10 мм²;
стальные однопроволочные — 4 мм².

На воздушных ЛЭП напряжением до 1000 В устанавливают заземляющие устройства. Расстояние между ними определяется числом грозовых часов в году:

до 40 часов — не более 200 м;
более 40 часов — не более 100 м.

Сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 30 Ом.

Устройство воздушных ЛЭП.

Воздушные линии электропередачи состоят из опорных конструкций (опор и оснований), траверс (или кронштейнов), проводов, изоляторов и арматуры. Кроме того, в состав ВЛ входят устройства, необходимые для обеспечения бесперебойного электроснабжения потребителей и нормальной работы линии: грозозащитные тросы, разрядники, заземление, а также вспомогательное оборудование.

Опоры воздушной линии электропередачи поддерживают провода на заданном расстоянии друг от друга и от поверхности земли. А опоры воздушных линий напряжением до 1000 В могут быть использованы также для развешивания на них проводов радиосети, местной телефонной связи, наружного освещения.

Воздушные линии отличаются простотой эксплуатации и ремонта, более низкой стоимостью по сравнению с кабельными линиями такой же протяженности.

В зависимости от назначения бывают опоры промежуточные и анкерные. Промежуточные опоры устанавливают на прямых участках трассы ВЛ, и предназначены они только для поддержания проводов. Анкерные опоры устанавливают для перехода ВЛ через инженерные сооружения или естественные преграды, в начале, в конце и на поворотах ЛЭП. Анкерные опоры воспринимают продольную нагрузку от разности тяжения проводов и тросов в смежных анкерных пролетах. Тяжением называют усилие, с которым натягивают и закрепляют на опорах провод или трос. Тяжение изменяется в зависимости от силы ветра, температуры окружающего воздуха, толщины льда на проводах.

Горизонтальные расстояния между центрами двух опор, на которых подвешены провода, называют пролетом. Вертикальное расстояние между низшей точкой провода в пролете до пересекаемых инженерных сооружений или до поверхности земли или воды носит название габарита провода.

Стрелой провеса провода называют вертикальные расстояния между низшей точкой провода в пролете и горизонтальной прямой, соединяющей точки крепления провода на опорах.

Силовые и осветительные сети напряжением до 1000 В, выполненные изолированными проводами всех соответствующих сечений или небронированными кабелями с резиновой или пластмассовой изоляцией сечением до 16 мм2, относят к электропроводке. Наружной считают электропроводку, проложенную по наружным стенам зданий и сооружений, между зданиями, под навесами, а также на опорах (не более 4 пролетов, каждый длиной 25 м) вне улиц и дорог.

Прокладывают провода на высоте не менее 2,75 м от поверхности земли. При пересечении пешеходных дорожек это расстояние делают не менее 3,5 м, а при пересечении проездов и путей для перевозки грузов — не менее 6 м.

Преимущественно передача электроэнергии от электростанций осуществляется по воздуху. И ЛЭП или линии электропередач в этой цепочке является важнейшим компонентом. С их помощью электрический ток передается на большие расстояния, распределяется по отдельным участкам. Последнее происходит на станциях с огромными понижающими трансформаторами, где высокое напряжение 6-330 кВ преобразуется в «стандартное» 380В.

Что такое ЛЭП?

Высоковольтные линии электропередач обычно устанавливаются вдоль крупных трасс или по незаселенным территориям. Такой подход повышает безопасность, упрощает устройство и техническое обслуживание ЛЭП.

Передается по ЛЭП напряжение переменного тока, оно обеспечивает большее расстояние передачи по сравнению с постоянным. Значение выбирается исходя из дальности, например, между городами и объектами крупных предприятий ставятся системы на 35-150 кВ, внутри населенных пунктов до 20 кВ. Магистральные же ЛЭП работают под напряжением порядка 220-500 кВ. Они предназначены для соединения городских энергосистем со станцией, генерирующей электричество.

Между специалистами применяется ряд специфических терминов:

Трасса - ось прокладки ЛЭП, проходящая по поверхности земли.
Пикет - отрезок трассы с одинаковыми характеристиками (нулевым называют начало линии ЛЭП, а их установку пикетажом).
Пролет - расстояние между центрами близстоящих опор.
Стрела провеса - дельта между наиболее нижней точкой провеса кабеля и горизонтальной линией между опорами.

Также используется термин «габарит провода». Он означает расстояние между провисшим кабелем и верхней точкой сооружений, расположенных под ним. Перечисленные понятия имеют отношение в основном к проектированию устройства воздушных линий электропередач. Именно на этом этапе рассчитываются меры безопасности самого оборудования, людей, которым предстоит заниматься его обслуживанием, и проезжающих-проходящих мимо.

Таблица 1. Типовые габариты ЛЭП

Номинальное напряжение, кВ	Расстояние между фазами, м	Длина пролета, м	Высота опоры, м
-1

Сопротивление заземляющих устройств выбирается исходя из условий, указанных в таблице. Если речь идет о не населенной местности в грунтах с удельным сопротивлением до 100 Ом*м оно должно составлять оно должно составлять не более 30 Ом. На грунтах с высоким сопротивлением, более 100 Ом*м - не более 0,3 Ом. При использовании на ЛЭП 6-10 кВ изоляторов ШФ 10-Г, ШФ 20-В, ШС 10-Г сопротивление заземления в не населенной местности никак не регламентируется.

Передача электроэнергии от поставщиков к потребителям производится при помощи специальных сооружений - ЛЭП, включающими в себя кабели, опоры, изоляторы, устройства защиты от короткого замыкания, арматуру. Все перечисленные элементы выпускаются и устанавливаются с учетом определенных нормативов вроде ГОСТ 13109-97, ГОСТ 24291-90, ГОСТ Р 58087-2018, СТО 70238424.29.240.20.001-2011.

ЛЭП - часть электросети, предназначенная для передачи электроэнергии на большие расстояния. По типу проводников различают кабельные и воздушные линии. Последние прокладывают под землей, по дну водоемов, участки кабеля размещают также на лотках и опорах по открытым участкам.

Кабельные линии отличает высокая надежность, главный фактор, ограничивающий их применение - высокая стоимость. Цена подземных или подводных коммуникаций в 4-15 раз выше стоимости строительства воздушной линии (ВЛ). Сфера применения кабельных коммуникаций - передача электроэнергии в зонах со сложными погодными условиями, электроснабжение районов, где строительство ВЛ затруднено и невозможно.

Наибольшее распространение получили воздушные линии. По типу напряжения различают ВЛ постоянного и переменного тока. Применение первых ограничивает высокая стоимость инверторов и конверторов, коммутирующих электроаппаратов. Преобразователи постоянного тока в переменный и обратно приходится проектировать и производить индивидуально.

Самые распространенные ВЛ - воздушные линии переменного напряжения. Такие ЛЭП также различают по виду проводников: линии с голыми проводами и ВЛ с СИП (самонесущими изолированными проводами).

По классу напряжения ЛЭП различают:

ВЛ низкого напряжения 220-380 В.
Линии среднего напряжения 6-10-35 кВ.
ЛЭП высокого напряжения 110-220 кВ.
Линии сверхвысокого напряжения 330-500 кВ.
ЛЭП ультравысокого напряжения 750-1150 кВ.

Воздушные линии электропередач с изолированными проводами или ВЛИ применяются для передачи электроэнергии напряжением от 0,4 до 35 кВ на средние расстояния. ВЛ с неизолированными проводниками используют для транспортировки электричества 0,4- 1150 кВ.

Элементы, входящие в состав ЛЭП и их функции

В состав ЛЭП входят:

Опорные конструкции.
Провода.
Арматура.
Изоляторы.
Электроаппараты защиты и коммутации.
Заземление.
Линии связи.

К опорным конструкциям относятся стойки и траверсы - несущие элементы. К ним фиксируют изоляторы, провода, измерительные приборы, электроаппараты защиты.

По назначению различают:

Промежуточные опоры. Их функция - поддержание электропроводов на заданной высоте.
Анкерные несущие элементы. Назначение конструкций - компенсация эксплуатационных нагрузок.
Концевые и угловые опоры. Функция конструкций - компенсировать нагрузки при прокладке и натяжении проводов, смене направления трассы ЛЭП.
Ответвительные и переходные опоры. Несущие конструкции устанавливают в местах разветвления и заходов, переходе ЛЭП через железнодорожные пути и автотрассы.

Существуют также перекрестные, декоративные, транспозиционные опоры. Конструкции изготавливают из стали, железобетона, дерева, композитных материалов.

Траверсы - конструкции для фиксации изоляторов, самонесущих проводов и разъединителей, распределительных устройств. Металлоконструкции различают по номинальному напряжению (ТН - для линий до 1000 В, ТМ- для ЛЭП до 6 кВ, ТВ - для ВЛ 35-220 кВ), типу опор и проводов.

Провода ЛЭП предназначены для непосредственной передачи электроэнергии. В ВЛ применяют алюминиевые, сталеалюминиевые, медные одно- многопроволочные неизолированные провода. Изделия используют в ВЛ на любое напряжение от 0,4 до 1150 кВ.

Самонесущие изолированные провода переназначены для линий 0,4-35 кВ. В ВЛИ на 10-35 кВ используют провода СИП -3, для ЛЭП 0,4-0,66 кВ применяют СИП-1, СИП-2, СИП-4.

Арматура ВЛ предназначена для фиксации проводов к изоляторам, выполнения соединений и подключений, создания ответвлений и заходов на подстанции, поддержания проводников в натянутом состоянии.

Различают сцепную, поддерживающую, соединительную, натяжную арматуру. К ней относятся оголовья и накладки, узлы крепления, оттяжки, кронштейны, зажимы, гасители вибраций.

Изоляторы - устройства для фиксации проводов к траверсам опор. Различают фарфоровые, стеклянные и полимерные устройства. Штыревые изоляторы предназначены для непосредственной прокладки провода на опорах. Подвесные устройства служат для создания воздушного промежутка между проводом и опорой. Последние применяют в виде гирлянд на линиях среднего напряжения или высоковольтных ВЛ.

Электроаппараты защиты и коммутации предназначены для отключения секций ВЛ при возникновении ненормальных и аварийных режимов работы, ограничения атмосферных перенапряжений, а также коммутации участков. В категорию входят разрядники, предохранители, разъединители, секционирующие устройства.

Заземление предназначено для отвода токов, возникающих при ненормальных режимах, утечки и других условиях. В состав заземления входит заземляющий проводник и электрод, уложенный в землю. ВЛ сверхвысокого напряжения от 330кВ и выше не заземляют из-за высокого шагового напряжения при протекании тока в землю. Такие ВЛ комплектуют быстродействующей релейной и электронной защитой.

Линии связи - комплекс средств, использующих для передачи сигнала провода и кабели ЛЭП. Принцип действия основан на разделении частот промышленной электроэнергии (50-60 Гц) и сигнала связи (20 до 1000 кГц). Линии связи ВЛ предназначены для передачи сигналов систем диспетчеризации и АСУТП, связи оперативного персонала, выездных ремонтных бригад.

Читайте также: