Линии электропередач и их защита Линия электропередачи (ЛЭП)

Линии электропередач и их защита Линия электропередачи (ЛЭП) — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока.

Передача и распределение электроэнергии осуществляется электрическими сетями Эл. сети – внутренние (цеховые) и наружные межцеховые ( например, отд. РП 10 к. В )или магистральные. Прокладка производится изолированными (защищенные поверх эл. изоляции оболочками-провода, кабели, шнуры) и неизолированными (голыми – алюминиевые, медные, ст. шины) проводами: • • Воздушными Кабельными Токопроводами Шинопроводами и электропроводками

Воздушная линия электропередачи (ВЛ) • устройство, предназначенное для передачи или распределения электрической энергии по проводам, находящимся на открытом воздухе и прикреплённым с помощью траверс (кронштейнов), изоляторов и арматуры к опорам или другим сооружениям (мостам, путепроводам).

Состав ВЛ • • • Провода Траверсы Изоляторы Арматура Опоры Грозозащитные тросы Разрядники Заземление Секционирующие устройства Волоконно-оптические линии связи (в виде отдельных самонесущих кабелей, либо встроенные в грозозащитный трос, силовой провод) Вспомогательное оборудование для нужд эксплуатации (аппаратура высокочастотной связи, ёмкостного отбора мощности и др. ) Элементы маркировки высоковольтных проводов и опор ЛЭП для обеспечения безопасности полётов воздушных судов. Опоры маркируются сочетанием красок определённых цветов, провода — авиационными шарами для обозначения в дневное время. Для обозначения в дневное и ночное время суток применяются огни светового ограждения.

опоры: • промежуточные, предназначенные для поддержания проводов на прямых участках линий. Они не имеют жесткой связи с проводом, не воспринимают тяжения проводов и являются точкой опоры подвеса провода, который крепится к опоре с помощью гирлянды изоляторов; • анкерные, имеющие более жесткую и прочную конструкцию, чтобы воспринимать продольные усилия от разности натяжения по проводам и поддерживать (в случае обрыва) все оставшиеся в анкерном пролете провода. Анкерные опоры подразделяются: • на концевые, устанавливаемые в начале и конце линии, должны выдерживать постоянно действующее одностороннее натяжение проводов; • угловые, устанавливаемые в местах изменения направления трассы. Эти опоры укрепляются подкосами или металлическими оттяжками; • специальные следующих типов переходные, ответвительные

конструктивная часть ВЛ характеризуется • типом опор, • длинами пролетов, • габаритными размерами, • конструкцией фаз, • количеством изоляторов (применяют фарфоровые или стеклянные) Железобетонная опора ЛЭП 220/380 В с фарфоровыми линейными изоляторам

Классификация ВЛ • По роду тока переменного и постоянного тока. ВЛ служат для передачи переменного тока и лишь в отдельных случаях (например, для связи энергосистем, питания контактной сети и др) используются линии постоянного тока. Линии постоян. тока имеют меньшие потери на емкостную и индуктивную составляющие. Так, в Ростовской области была построена эксп. линия постоянного тока на 500 к. В(распространения линии не получили) • По назначению Ш сверхдальние ВЛ напряжением 500 к. В и выше (служат для связи отдельных энергосистем) Ш магистральные ВЛ напряжением 220 и 330 к. В (служат для передачи энергии от мощных эл. станций, для связи энергосистем и объединения эл. станций внутри энергосистем — к примеру, соединяют электростанции с рп) Ш распределительные ВЛ напряжением 35, 110 и 150 к. В (предназначены для электроснабжения предприятий и населённых пунктов крупных районов — соединяют распределительные пункты с потребителями), ВЛ 20 к. В и ниже ( подводящие эл. энергию к потребителям). • По напряжению до 1000 В и выше 1000 В – – • • • ВЛ 1 -35 к. В (ВЛ среднего класса напряжений) ВЛ 110— 220 к. В (ВЛ высокого класса напряжений) ВЛ 330— 750 к. В (ВЛ сверхвысокого класса напряжений) ВЛ выше 750 к. В (ВЛ ультравысокого класса напряжений) По режиму работы нейтралей в эл. установках По режиму работы в зависимости от механического состояния По количеству цепей (одно-, двух- и многоцепные), определяемой схемой снабжения и необходимостью ее резервирования

По режиму работы нейтралей в электроустановках • • Трёхфазные сети с незаземлёнными (изолированными) нейтралями (нейтраль не присоединена к заземляющему устройству или присоединена к нему через аппараты с больши м сопротивлением). В СНГ такой режим нейтрали используется в сетях напряжением 3— 35 к. В с малыми токами однофазных замыканий на землю. Трёхфазные сети с резонансно-заземлёнными (компенсированными) нейтралями (нейтральная шина присоединена к заземлению через индуктивность). В СНГ используется в сетях напряжением 3 -35 к. В с большими токами однофазных замыканий на землю. Трёхфазные сети с эффективно-заземлёнными нейтралями (сети высокого и сверхвысокого напряжения, нейтрали которых соединены с землёй непосредственно или через небольшое активное сопротивление). В России это сети напряжением 110, 150 и частично 220 к. В, в которых применяются трансформаторы (автотрансформаторы требуют обязательного глухого заземления нейтрали). Сети с глухозаземлённой нейтралью (нейтраль трансформатора или генератора присоединяется к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление). К ним относятся сети напряжением менее 1 к. В, а также сети напряжением 220 к. В и выше

По режиму работы в зависимости от механического состояния • ВЛ нормального режима работы (провода и тросы не оборваны) • ВЛ аварийного режима работы (при полном или частичном обрыве проводов и тросов) • ВЛ монтажного режима работы (во время монтажа опор, проводов и тросов)

Основные элементы ВЛ • Трасса — положение оси ВЛ на земной поверхности. • Пикеты (ПК) — отрезки, на которые разбита трасса, длина ПК зависит от номинального напряжения ВЛ и типа местности. • Фундамент опоры — конструкция, заделанная в грунт или опирающаяся на него и передающая ему нагрузку от опоры, изоляторов, проводов (тросов) и от внешних воздействий (гололёда, ветра). Основание фундамента — грунт нижней части котлована, воспринимающий нагрузку. • Пролёт (длина пролёта) — расстояние между центрами двух опор, на которых подвешены провода. Различают промежуточный пролёт (между двумя соседними промежуточными опорами) и анкерный пролёт (между анкерными опорами), переходный пролёт — пролёт, пересекающий какое-либо сооружение или естественное препятствие (реку, овраг) и др. • Изоляторы (на 20 и 35 к. В штыревые – одностоечные опоры с треугольным расположением проводов). • Линейная арматура. • Опоры (деревянные – в странах, располагающих запасами лесными, стальные – на 35 к. В и выше, железобетонные).

Линейная арматура ВЛ а – поддерживающий зажим; б – болтовой натяжной зажим; в – прессуемый натяжной зажим; г – поддерживающая гирлянда изоляторов; д – дистанционная распорка; е – овальный соединитель; ж – прессуемый соединитель а б д в е г ж

Конструкция неизолированных проводов ВЛ: а – однопроволочный; б – многопроволочный; в – сталеалюминиевый; г – многопроволочный с наполнителем; д – полый • Провода ВЛ-неизолированные из одной (однопроволочные с сечением 1… 10 мм 2; Ø 3, 5; 4 и 5 мм –стальные, медные – до Ø 10 мм) до 1 к. В или неск. свитых проволок на всех напряжениях (многопроволочные - 1, 0… 500 мм 2 - самонесущие изолированные провода).

Марки неизолированных проводов • буквами М, А, АС, ПС – материал провода; • цифрами – сечение в мм 2. Ø алюминиевая проволока А может быть марки AT (твердой неотожженной) или AM (отожженной мягкой) сплавов АН, АЖ; АС, АСХС – из стального сердечника и алюминиевых проволок; Ø ПС – из стальных проволок; Ø ПСТ – из стальной оцинкованной проволоки. • Например, А 50 обозначает алюминиевый провод, сечение которого равно 50 мм²; АС 50/8 -ст. алюминевый провод сечением алюминиевой части 50 мм 2 , ст. сердеч- ника 8 мм 2(в эл. расчетах учитывается проводимость только алюминиевой части провода)

v ВЛ с самонесущими изолированными проводами (СИП), нашли применение до 1 к. В v СИП комплеклектуется арматурой (соед. элементы для проводов магистральных участков, зажимами ответвлений и т. п. ) v СИП делятся на группы: • с несущим нулевым проводом; • без несущего провода с четырьмя проводами

Минимальные допустимые сечения проводов Smin ВЛ по условиям мех. прочности на 6 -35 к. В, мм 2 Алюминие- Сталеалю- Стальные вые миниевые ВЛ без пересечений, а также при пересечении автодорог в районах с толщиной стенки гололеда до 10 и более 15 мм 35/50 25/35 Пролеты пересечения ВЛ с инженерными сооружениями при любом гололеде с линиями связи и трубопроводами☼ 70 35 25 ☼ Стальные провода не допускаются в пролетах над трубопроводами и железными дорогами

При обтекании проводов потоком воздуха, направленным поперек оси ВЛ или под углом к оси, с подветренной стороны провода появляются завихрения • Колебания провода с амплитудой 2 -35 мм, длиной волны 1 -20 м и частотой 5 -60 Гц называется вибрацией. • Вибрация наблюдается при скр. ветра 0, 6 -12 м/с, при дальнейшем увеличении скр. ветра амплитуда вибраций уменьшается (в пролетах дл. >120 м на отк. месте). • В пролетах до 120 м защиты ВЛ от вибрацией не требуется, • на больших переходах рек требуется защита независимо от напряжения в проводах • На ВЛ 35 -220 к. В и выше защиту выполняют с помощью виброгасителей, подвешенных на ст. тросе и поглощающих энергию вибрирующих проводов с уменьшением амплитуды вибрации около зажимов. • При гололеде – пляска проводов- имеет амплитуду 12 -14 м и большую длину волны. Провода изолируют от опор (на 35 -110 к. В) гирляндами подвесных изоляторов

Кабельная линия электропередачи • (КЛ) — линия для передачи электроэнергии или отдельных её импульсов, состоящая из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными, стопорными и концевыми муфтами (заделками) и крепёжными деталями

Кабельные линии • • • Силовые кабели различают по признакам: роду металла токопроводящих жил – алюминиевые и медные, роду материалов, кот-ми изолируют токопроводящие жилы – с бумажной, пластмассовой, резиновой изоляцией, роду защиты изоляции жил кабелей от влияния внешней среды – в металлической, пластмассовой и резиновой оболочке, способы защиты от механической повреждений – бронированные и небронированные, количеству жил - одно-, 2 -х-, 3 -х-, 4 -х и 5 -и жильные (имеют свои обозначения и марку, марка из начальных букв слова, описывающих конструкцию кабеля).

Конструкция силовых кабелей а- двужильные кабели с круглыми сегментными жилами, б – 3 х жильные с поясной изоляцией и отдельными оболочками, в – 4 -х жильные с нулевой жилой круглой, секторной или треугольной формы, 1 - токопроводящая жила, 2 – нулевая жила, 3 – изоляция жилы, 4 – экран на жиле, 5 – поясная изоляция, 6 – заполнитель, 7 – экран на изоляции жилы, 8 – оболочка, 9 – бронепокров, 10 – наружный защитный покров.

Способы прокладки кабелей • в земляных траншеях (простая, но возможны мехповреждения кабеля во время раскопок и коррозии), • каналах , • в туннелях (надежная работа кабельных линий, но дорогая прокладка, рекомендуется при наличии большего количества кабелей для питания ответственных потребителей), • на эстакадах (широко применяется с большими концентрированными нагрузками и при наличии в грунте химреагентов, блуждающих токов и различных почвенных коррозионных агентов: ü по галереям и эстакадам, специально для этого сооруженным, ü по эстакадам технологических трубопроводов с различными газами и жидкостями) • открыто по стенам зданий (строительные конструкции д. б. выполнены из несгораемых материалов, а в помещениях нет пожаро- и взрывоопасных зон).

Кабельные линии делят по условиям прохождения • Подземные • По сооружениям • Подводные кабельные сооружения • • • Кабельный туннель Кабельный канал Кабельная шахта Кабельный этаж Двойной пол Кабельный блок Кабельная камера Кабельная эстакада Кабельная галерея

• Кабели, предназначенные для передачи электрической энергии, для питания силовых и осветительных установок, называют силовыми, • кабели для присоединения к приборам и аппаратам распределительных устройств – контрольными

Силовой кабель четырехжильный напряжением 380 В

• Силовой кабель трехжильный с бумажной изоляцией напряжением 10 к. В • 1 – токопроводящие жилы; 2 – изоляция жилы относительно других жил; • 3 – бумажный наполнитель; 4 – изоляция жил относительно оболочки; • 5 – защитная оболочка; 6 – защитный покров оболочки, 7 – стальная броня, • 8 – наружный защитный покров

• Силовой кабель маслонаполненный среднего и высокого давления напряжением 110 -220 к. В. Давление масла предотвращает появление

обозначения силового кабеля • • указывают его маркировку, номинальное напряжение и сечение жил. Маркировка зависит от материала токопроводящих жил, герметической оболочки и типа наружного защитного покрова. • Например, четырехжильный силовой электрический кабель с однопроволочными алюминиевыми жилами в алюминиевой оболочке с наружным покровом, позволяющим прокладку в земле, рассчитанный на напряжение до 1 к. В, сечением жил по 185 мм², имеет следующее обозначение: ААБШв(ож) 4× 185 -1.

Кабели с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами • имеют марки: ААБАСБ, АСШв. • Первая буква обозначает материал жил (А – алюминий, отсутствие впереди буквы А в маркировке означает наличие медной жилы), • вторая буква – материал оболочки (А – алюминий, С – свинец) каждой из трех отдельно изолированных жил кабеля. Буква Б означает, что кабель бронирован стальными лентами, Шв – наружный покров выполнен в виде шланга из поливинилхлорида. ОЖ в конце марки кабеля означает кабель с однопроволочными жилами.

Силовые кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (КСПЭ) • • Достоинства: низкая повреждаемость; уменьшается износ изоляции по сравнению с кабелями с бумажной или иной изоляцией; небольшая масса, меньший диаметр и радиус изгиба, легкость прокладки; возможность прокладки на пересеченной местности, в вертикальных и наклонных коллекторах; прокладка и монтаж кабелей могут осуществляться при температуре до минус 15 … 20°С; высокоэкологичны; большая строительная длина (2… 4 км) при использовании однофазного кабеля. • • Недостатки КСПЭ : невысокая термическая стойкость экранов кабелей при междуфазных КЗ, необходимость фиксации кабелей по всей трассе; повреждения оболочки кабелей при прокладке и монтаже способствуют развитию в изоляции водных триингов (древовидных полостей, заполняющихся водой), трудно обнаруживаемых при диагностировании.

Однофазный КСПЭ • • круглой медная или алюминиевая многопроволочная жила 1; полупроводящий слой 2; изоляция из сшитого полиэтилена 3; электропроводящий слой по изоляции 4; электропроводящая лента 5; экран из медных проволок и медной ленты 6; разделительный слой 7; полиэтиленовая оболочка из полиэтилена повышенной прочности или оболочки из поливинилхлоридного (ПВХ) пластификата пониженной горючести 8.

Чугунная соединительная муфта для трехжильных кабелей напряжение до 1 к. В: • 1 – корпус; • 2 – трехфазный кабель; • 3 – фарфоровая распорка; • 4 – соединительный зажим

Концевые муфты для трехжильных кабелей напряжением 10 к. В • а – наружной установки с фарфоровыми изоляторами; • б – наружной установки с пластмассовой изоляцией; • в – внутренней установки с сухой разделкой

Токопроводы уст-во для передачи и распределения эл. энергии • • • Состоят из: неизолированных или изолированных проводников, изоляторов, защитных оболочек, ответвительных устройств, поддерживающих и опорных конструкций Различают по способу защиты от прикосновения к токоведущим частям и от воздействия ОС исполнения: • открытое и закрытое, • пыленепроницаемое, • брызгозащищенное. От вида проводников на: • гибкие (при использовании проводов), • жесткие (при использовании жестких шин).

Шинопровод (жесткий токопровод заводского исполнения) В зависимости от назначения на: • магистральные (ШМА для переменного тока и ШМАД для постоянного) – для присоединения к ним распределительных шинопроводов и силовых распределительных пунктов, щитов и отдельных мощных эл. приемников (ЭП). Выполняют на большие токи, имеют малое колво ответвлений; • распределительные (ШРА и ШРМ). Выполняют на меньшие токи, но кол-во присоединений к ним большее; • троллейные (ШТА и ШТМ)-для питания передвижных ЭП; • осветительные (ШОС)- для питания светильников и ЭП небольшой мощности. В сетях до 1 к. В различают: • Закрытые (рис. ), защищенные и открытые шинопроводы.

Рис. Пример установки закрытого магистрального токопровода серии ШМА

Магистральный комплектный токопровод

Симметричный подвесной токопровод с жесткими шинами и опорными изоляторами для прокладки: а – на открытом воздухе; б – в помещениях а б

Шинопроводы • по конструкции – плоские шины (располагаются широкими сторонами друг к другу). Конструкция самонесущая, шины определяют жесткость конструкции, • выпускаются: ü для сети постоянного тока с четным кол-вом шин, ü для 3 -хпроводной сети – с кол-вом шин, кратным трем, ü для 4 -хпроводной сети – с 4 -мя шинами, • комплектуются из типовых секций различного назначения: прямых угловых, тройниковых, компенсационных, подгоночных, ответвительных, гибких, секционных, переходных, присоединительных. В коробах имеются окна, через которые осуществляют ответвления, штепсельные присоединения (рис. ).

Типовая секция токопровода с вводной коробкой

Конструкции фазы гибкого токопровода: 1 – провод; 2 – стальные скобы; 3 – скобы из алюминиевого сплава; 4 – несущий провод

Преимущества токопроводов по сравнению с кабельными линиями: • большая надежность, в основном из-за отсутствия кабельных муфт; • меньшие стоимость и трудоемкость изготовления; • лучшие условия эксплуатации, так как возможен визуальный осмотр; • большая перегрузочная способность благодаря лучшим условиям охлаждения. • модульная конструкция шинных систем позволяет применять ее в зданиях или сооружениях любого типа и любой конфигурации, но, в отличие от кабельных, шинные системы можно легко изменять, дополнять или переносить в другое помещение без особых капитальных затрат.

Магистральный шинопровод ШМА-73 состоит из 2 -х алюминиевых профилированных боковин, используемых в кач-ве нулевого провода, и крышек (обойм)

Применение распределительных шинопроводов

ШОС

Для сетей с изолированной нейтралью ШОС типа КАМ на токи 25 и 32 А

Осветительные шинопроводы ШОС • имеют в своей номенклатуре секции прямые, подгоночные, • вводные и устройства ответвительные, с защитой или без нее для подключения осветительных приборов или потребителей небольшой мощности и выпускаются на ток 25, 63, 100 А для групповых четырехпроводных линий в сетях до 1 к. В с нулевым проводом. • В качестве токоведущих элементов в осветительных шинопроводах применяют медные изолированные провода либо шины – медные или алюминиевые, плакированные медью. • Ответвительные устройства для питания однофазных потребителей могут быть снабжены шнурами, в которых в целях обеспечения равномерной нагрузки на трехфазную линию ШОС штепселя маркированы для подключения их к соответствующим фазам. • Также в номенклатуру ШОС могут входить угловые и тройниковые секции.

Троллейные шинопроводы • включены секции: прямые, подгоночные, радиусные, вводные, компенсационные и разделительные, для организации ремонтных участков, • входят токосъемные каретки с роликами или токосъемники с щетками, траверсы для крепления на них токосъемных устройств, устанавливаемых на подвижном составе токоприемника, и индикаторы напряжения или указатели троллейные

Примеры шинопроводов открытого типа • Отечественные ШМТА или фирмы VAHLE – монотроллейные, шины изолированы пофазно, выпускаются на токи до 1000 А. • Состав монотроллейных ТШ: v соединители, vтролледержатели, vклицы опорные и промежуточные, токосъемники со щетками

• Троллейные шинопроводы выпускаются на токи ном. 400 и 200 А, назначение- для питания одно- и трехфазных ЭП. • Секция шинопровода- стальной короб, имеющий внизу сплошную щель. Внутри короба в пазах изолятора монтируется 4 медных троллея - 3 фазных и 1 нулевой. • Питание – от РУ 0, 4 к. В тр. п/ст. , от магистр. , распред. шинопроводов или от НКУ. • В т. подключения питающей линии к троллейной – устанавливается коммут. аппарат.

Электропроводка (совокупность проводов и кабелей с относящимися к ним креплениями, поддерживающими защитными конструкциями и деталями) Виды электропроводок: • открытая – проложенная по поверхности стен, потолков, ферм и др. строительным сооружениям, • скрытая – внутри конструктивных элементов сооружений и по перекрытиям в подготовке пола, непосредственно под съемным полом и т. п. • наружная – по наружным стенам сооружений, под навесами и т. п. , а также между зданиями на опорах вне улиц, дорог, и т. п. (м. б. открытой и скрытой). Способ прокладки, выбор типа проводника зависит от факторов: условия ОС, взрывопожароопасности, возможности мехповреждений, категории надежности электроснабжения и т. п.

Классификация цеховых сетей (до 1 к. В) по конструктивным признакам • ь ь • Ш Ш • § § § • v v Неизолированные провода и шины воздушные, скрытые Шинопроводы изолированные магистральные - для присоединения к ним распред. шинопроводов и силовых РП, щитов отдельных мощных приемников, распределительные – для присоединения к ним эл. приемников троллейные – для питания передвижных эл. приемников Осветительные - для светильников и эл. приемников небольшой мощности и специальные Кабельные линии открытые в кабельных сооружениях скрытые Электропроводки кабельные линии внутри помещения наружные сети модульные сети

Во внут. проводках применяют предохранители • пробочные и трубчатые. • Их номинальные токи – 4, 6, 15, 20, 25, 35, 50, 60, 80, 100, 125, 160, 200, 225, 260, 300 А

Линии передач токов средней частоты Выполняют: • плоскими шинами, • трубчатыми проводниками, • концентрическим трубчатым проводником, • спец. коаксиальным высокочастотным кабелем. В высокочастотных сетях в целях уменьшения индуктивного сопротивления шины располагают широкими сторонами друг к другу и пропускают по рядом расположенным шинам токи разных направлений Рис. 6. Элементы высокочастотных токопроводов: а — многожильные кабели; б — шины; в — коаксиальные кабели

Изолирующие опоры пакетов шин а — с колодками; б — с прокладками, исполнение для подвески; в — с прокладками, исполнение для установки на конструкции; 1 — шины; 2 — деревянные колодки; 3 — шпильки с гайками и шайбами; 4 -уголок опорной конструкции; 5 — асбестоцементные прокладки; 6 — стяжки; 7 — шпильки со шплинтами.

Шинный компенсатор серии КШ (соединение с шинами - сварное)