Класифікація повітряних ліній електропередач

16 0 Новини високих технологій

Над бездротовим варіантом передачі електроенергії ще на самому початку 20-го століття працював видатний винахідник сербського походження Нікола Тесла, але навіть через століття подібні розробки масштабного промислового застосування не отримали. Основним способом доставки енергії споживачу залишаються кабельні і повітряні лінії електропередач.

Лінії електропередач: призначення і види

Лінія електропередачі - чи не самий основний компонент електричних мереж, входить у систему енергетичного обладнання і пристроїв, головне призначення якої - передача електричної енергії від установок, що її виробляють (електростанцій), перетворюючих та розподільчих (електропідстанцій) до споживачів. У загальних випадках так називають всі електричні лінії, які перебувають поза межами перерахованих электросооружений.


Історична довідка: перша ЛЕП (постійного струму, напругою 2 кВ) була споруджена в Німеччині за проектом французького вченого Ф. Депре у 1882 році. Вона мала протяжність близько 57 км і з'єднувала міста Мюнхен і Мисбах. За способом монтажу та облаштування поділяють кабельні і повітряні лінії електропередач. В останні роки, особливо для енергопостачання мегаполісів, зводять газоизолированные лінії. Їх застосовують для передачі високих потужностей в умовах щільної забудови для економії площі, займаної ЛЕП, та забезпечення екологічних норм і вимог. Кабельні лінії знаходять застосування там, де облаштування повітряних важко або неможливо з технічних або естетичними параметрами. Із-за порівняльної дешевизни, кращої ремонтопридатності (в середньому час ліквідації аварії або несправності в 12 разів менше) і високою пропускної здатності найбільш затребувані повітряні лінії електропередачі.


Визначення. Загальна класифікація

Електрична повітряна лінія (ПЛЕП) - сукупність пристроїв, розташованих на відкритому повітрі і призначених для передачі електроенергії. До складу повітряних ліній входять дроти, траверси з ізоляторами, опори. В якості останніх у деяких випадках можуть виступати конструктивні елементи мостів, шляхопроводів, будівель та інших споруд. При зведенні та експлуатації повітряних ліній електропередач та мереж також використовується різна допоміжна арматура (грозозахист, заземлюючі пристрої), додаткове і супутнє обладнання (високочастотної та волоконно-оптичного зв'язку, проміжного відбору потужності) і елементи маркування комплектуючих. За родом переданої енергії повітряні лінії поділяють на мережі змінного і постійного струму. Останні, в силу певних технічних труднощів та неефективності, широкого поширення не отримали і застосовуються лише для енергопостачання спеціалізованих споживачів: приводів постійного струму, електролізних цехів, міських контактних мереж електрифікованого транспорту). По номінальному напрузі повітряні лінії електропередачі прийнято ділити на два великих класи:
  • Низьковольтні, напругою до 1 кВ. Державними стандартами визначаються чотири номінальних значень: 40220380 і 660 Ст.
  • Високовольтні, понад 1 кВ. Тут визначено дванадцять номінальних значень: середньої напруги - від 3 до 35 кВ, високого - від 110 до 220 кВ, надвисокого - 330500 і 700 кВ і ультрависокого - понад 1 МВ.
  • Примітка: всі наведені цифри відповідають міжфазній (лінійному) напруги трифазної мережі (шести - і двенадцатифазные системи серйозного промислового поширення не мають).
    Класифікація повітряних ліній електропередач

    Від ГОЕЛРО до ЄЕС

    Наступна класифікація описує інфраструктуру і функціональне призначення повітряних ліній електропередач. За охопленням території мережі підрозділяють:
  • на наддалекі (напругу понад 500 кВ), призначені для зв'язку регіональних енергетичних систем;
  • магістральні (220330 кВ), службовці для їх формування (з'єднання електростанцій з розподільними спорудами);
  • розподільні (35 - 150 кВ), основне призначення яких постачання електроенергії великим споживачам (об'єктів промисловості, аграрного комплексу і великих населених пунктів);
  • підвідні або живлять (нижче 20 кВ), що забезпечують енергопостачання інших споживачів (міських, промислових і сільськогосподарських).
  • Повітряні лінії електропередач мають важливе значення у формуванні Єдиної енергетичної системи країни, основа якої була закладена ще при реалізації плану ГОЕЛРО (Державна електрифікація Росії) молодий Радянської республіки близько століття тому для забезпечення високого рівня надійності енергопостачання, його відмовостійкості. За топологічної структури і конфігурації ПЛЕП можуть бути розімкнутими (радіальними), замкнутими, з резервним (містять два й більше джерела) живленням. За кількістю паралельних ланцюгів, що проходять по одній трасі, лінії поділяють на одно-, двох - і многоцепные (під ланцюгом розуміється повний комплект проводів трифазної мережі). Якщо ланцюги мають різні номінальні значення напруги, то таку ПЛЕП називають комбінованою. Ланцюги можуть кріпитися як на одній опорі, так і на різних. Природно, у першому випадку маса, габарити і складність опори зростають, але скорочується охоронна зона лінії, що в густонаселеній місцевості іноді відіграє вирішальну роль при складанні проекту.
    Додатково використовують поділ повітряних ліній і мереж, виходячи із виконання нейтралей (ізольована, глухозаземленная і т. д.) і режиму роботи (штатний, аварійний, монтажний).
    Класифікація повітряних ліній електропередач

    Охоронна зона

    Для забезпечення збереження, нормального функціонування, зручності обслуговування і ремонту ПЛЕП, а також для запобігання травматизму і загибелі людей, уздовж трас вводяться зони з особливим режимом використання. Таким чином, охоронна зона повітряних ліній електропередачі - це земельна ділянка і повітряний простір над ним, укладену між вертикальними площинами, розташованими на певній відстані від крайніх проводів. В охоронних зонах забороняється робота вантажопідйомної техніки, будівництво будівель і споруд. Мінімальна відстань від повітряної лінії електропередачі визначається номінальною напругою. Розміри охоронної зони ПЛЕП

    Проектне напруга, кВ



    Відстань, м



    до 1



    2



    від 1 до 20



    10 (для ізольованих проводів - 5)



    35



    15



    110



    20



    150; 220



    25



    330; 500; ±400 (DCV)



    30



    750 (ACV і DCV)



    40



    1150



    55

    При перетині несудноплавних водойм, охоронній зоні повітряних ліній електропередач відповідають аналогічні відстані, а для судноплавних її розмір збільшується до 100 метрів. Крім того, керівними вказівками визначаються найменші видалення проводів від поверхні землі, виробничих і житлових будівель, дерев. Заборонена прокладка трас високовольтних над дахами будинків (крім виробничих, особливо обумовлених випадках), над територіями дитячих закладів, стадіонів, культурно-розважальних та торговельних майданчиків.
    Класифікація повітряних ліній електропередач

    Опори повітряних ліній електропередачі

    Опори конструкції, виконані з дерева, залізобетону, металу або композитних матеріалів для забезпечення необхідного відстань проводів і грозозахисних тросів від земної поверхні. Самий бюджетний варіант - дерев'яні стійки, використовуються дуже широко в минулому столітті при будівництві високовольтних ліній, - поступово виводяться з експлуатації, а нові майже не встановлюються. До основних елементів опор повітряних ліній електропередачі належать:
  • фундаментні підстави,
  • стійки,
  • підкоси,
  • розтяжки.
  • Конструкції поділяють на анкерні і проміжні. Перші встановлюють на початку і в кінці лінії, при зміні напрямку траси. Особливий клас анкерних опор - перехідні, використовувані на перетинах ПЛЕП з водними артеріями, шляхопроводами та подібними об'єктами. Це самі масивні і високонавантажених конструкції. У складних випадках їх висота може досягати 300 метрів! Міцність і габарити конструкції проміжних опор, які використовуються тільки для прямих ділянок трас, не настільки значні. В залежності від призначення, їх поділяють на транспозиционные (службовці для зміни місця розташування фазних проводів), перехресні, відгалужувальні, знижені і підвищені. З 1976 року всі опори були строго уніфіковані, але в наші дні спостерігається процес відходу від масового застосування типових виробів. Кожну трасу намагаються максимально адаптувати до умов рельєфу, ландшафту і клімату.
    Класифікація повітряних ліній електропередач

    Провід для повітряних ліній електропередач

    Головна вимога до проводів ПЛЕП - висока механічна міцність. Діляться на два класу - неізольовані і ізольовані. Можуть бути виконані у вигляді багатодротяних і однопроволочных провідників. Останні, що складаються з однієї мідної або сталевої жили, застосовуються тільки для будівництва трас низької напруги. Багатодротові проводи для повітряних ліній електропередач можуть бути виконані зі сталі, сплавів на основі алюмінію або чистого металу, міді (останні, внаслідок високої вартості, на протяжних трасах, практично не використовуються). Найбільш поширені провідники, виготовлені з алюмінію (в позначенні присутня літера "А") або сталеалюминиевых сплавів (марка АС або АСУ (посилені)). Конструктивно представляють собою скручені сталеві дроту, поверх яких навиті алюмінієві жили. Сталеві, для захисту від корозії, оцинковують. Вибір перерізу виробляють відповідно до переданої потужністю допустимого падіння напруги, механічних характеристик. Стандартні перерізи проводів, вироблених в Росії, - 61016 253550 7095120 і 240. Уявлення про мінімальні перерізи проводів, застосовуваних для спорудження повітряних ліній, можна отримати з таблиці, наведеної нижче. Мінімальні перетини проводів ПЛЕП

    Матеріал жили



    Лінії понад 1 кВ, мм 2



    Лінії до 1 кВ, мм 2



    Відгалуження до вводів (довжина до 10 м/понад 10 м), мм 2



    Мідь



    25



    25



    Сталь



    25



    25



    4/4



    Алюміній



    356



    16



    6 /10

    Відгалуження частіше виконують ізольованими проводами (марки КВІ, АВТ). Вироби мають атмосферостійке ізоляційне покриття і сталевої несучий трос. З'єднання проводів в прольотах монтують на ділянках, що не піддаються механічним впливам. Зрощують їх обтисненням (із застосуванням відповідних пристосувань та матеріалів) або зварюванням (термитными шашками або спеціальним апаратом). В останні роки при зведенні повітряних ліній все частіше використовують самонесучі ізольовані проводи. Для ПЛЕП низької напруги промисловістю випускаються марки СІП-1 -2 і -4 а для ліній 10-35 кВ - СІП-3.
    Класифікація повітряних ліній електропередач
    На трасах напругою понад 330 кВ, для запобігання коронних розрядів, практикується застосування розщепленої фази - один провід великого перерізу замінюється спеціальні металоконструкції, виконані з куточків, смуги, штирів і т. д. із забарвленою або оцинкованою поверхнею. Існує близько двох десятків типорозмірів і видів траверс, вагою від 10 до 50 кг (позначаються як ТМ-1ТМ22). Ізолятори застосовують для надійного і безпечного кріплення проводів. Їх підрозділяють по групам, в залежності від матеріалу виготовлення (фарфор, загартоване скло, полімери), функціонального призначення (опорні, прохідні, ввідні) і способів кріплення до траверсах (штирові, стрижневі і підвісні). Ізолятори виготовляють під певне напруження, яке обов'язково вказують у буквено-цифровий маркуванні. Головні вимоги, що пред'являються до цього типу арматури при влаштуванні повітряних ліній електропередач, - механічна і електрична міцність, теплостійкість. Для зменшення вібрації лінії і запобігання зламів дротів, проводів застосовують спеціальні гасять пристрою або демпфуючі петлі.
    Класифікація повітряних ліній електропередач

    Технічні параметри та захист

    При проектуванні і монтажі повітряних ліній електропередач враховують такі найважливіші характеристики:
  • Довжину проміжного прольоту (відстань між осями сусідніх стійок).
  • Відстань видалення один від одного фазних провідників і самого нижнього - від поверхні землі (габарит лінії).
  • Довжину гірлянди ізоляторів у відповідності з номінальною напругою.
  • Повну висоту опор.
  • Отримати уявлення про основні параметри повітряних ліній електропередач 10 кВ і вище можна з таблиці. Параметри ПЛЕП

    10 кВ



    35 кВ



    110 кВ



    220 кВ



    330 кВ





    66



    9



    12



    175



    Габарит лінії, м



    6



    65



    7



    75



    76-8



    155



    23



    Довжина гірлянди, м



    -



    07-11



    14-17



    23-27



    31-36



    46-51



    68-79



    Висота опори, м



    13-14



    10-21



    13-31



    22-41



    25-43



    27-32



    38-41

    Для попередження пошкоджень повітряних ліній та профілактики аварійних відключень під час грози над фазними проводами пускають сталевий або сталеалюминиевый тросовий блискавковідвід, перетином 50-70 мм 2 , заземлений на опорах. Нерідко його виконують порожнистим, і це простір використовують для організації високочастотних каналів зв'язку. Захист від виникають при ударах блискавки перенапруг забезпечують вентильні розрядники. У разі виникнення на проводах індукованого грозового імпульсу, відбувається пробій іскрового проміжку, в результаті якого розряд перетікає на опору, яка має потенціал землі, не пошкоджуючи ізоляції. Опір опори зменшують, використовуючи спеціальні заземлюючі пристрої.

    Підготовка і монтаж

    Технологічний процес спорудження ПЛЕП складається з підготовчих, будівельно-монтажних і пускових робіт. До перших відносять закупівлю обладнання та матеріалів, залізобетонних та металевих конструкцій, вивчення проекту, підготовку траси і пікетаж, розробку ППЭР (плану виробництва електромонтажних робіт). Будівельні роботи включають в себе риття котлованів, встановлення і збирання опор, розподіл по трасі арматури і комплектів заземлення. Безпосередньо монтаж повітряних ліній електропередач починають з розкочування проводів і тросів, виконання з'єднань. Потім слід підйом їх на опори, натяжка, візування стріл провисання (найбільшої відстані між проводом і прямою лінією, що з'єднує точки його кріплення до опор). На завершення пов'язують проводи та троси на ізоляторах. Крім загальних заходів безпеки, роботи на повітряних лініях електропередач передбачають дотримання таких правил:
  • Припинення всіх робіт при наближенні грозового фронту.
  • Забезпечення захисту персоналу від впливу наведених у дротах електричних потенціалів (закорочування і заземлення).
  • Заборона роботи в нічний час (крім монтажу перетинів з шляхопроводами, залізницями), ожеледі, тумані, при швидкості вітру більше 15 м/с.
  • Перед введенням в експлуатацію перевіряють стрілу провисання і габарити лінії, вимірюють падіння напруги в з'єднувачах, опір заземлюючих пристроїв.
    Класифікація повітряних ліній електропередач

    Обслуговування та ремонт

    За регламентами робіт всі повітряні лінії понад 1 кВ кожні півроку підлягають огляду обслуговуючим персоналом, інженерно-технічними працівниками - 1 раз в рік, на предмет наступних несправностей:
  • набросов сторонніх предметів на проводи;
  • обривів або перегорання окремих фазових проводів, порушення регулювання стріл провисання (не повинні перевищувати проектні більш ніж на 5 %);
  • пошкодження або перекриття ізоляторів, гірлянд, розрядників;
  • руйнувань опор;
  • порушень в охоронній зоні (складування сторонніх предметів, знаходження негабаритної техніки, звуження ширини просіки, внаслідок розростання дерев і чагарників).
  • Позачергові огляди траси проводять при утворенні льоду, в період розливу річок, природних і техногенних пожеж, а також після автоматичного відключення. Огляди з підйомом на опори проводять у міру потреби (мінімум 1 раз в 6 років). У разі виявлення порушення цілісності частини дротів проводу (до 17 % загального перерізу), пошкоджену ділянку відновлюють накладанням ремонтної муфти або бандажа. При великих пошкодженнях провід розрізають і знову з'єднують спеціальним затиском. В ході поточного ремонту повітряної траси виправляють похилені опори і підкоси, перевіряють затягування всіх різьбових з'єднань, відновлюють захисний фарбувальний шар на металоконструкціях, номери, знаки та плакати. Заміряють опір заземлюючих пристроїв. Капітальний ремонт повітряних ліній електропередач передбачає виконання всіх робіт поточного ремонту. Крім цього, здійснюється повна перетяжка проводів з вимірюванням перехідного опору з'єднувальних муфт і проведенням післяремонтних випробувальних заходів.