Изучение назначения и конструкции элементов опор воздушных линий.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

Тема: Изучение назначения и конструкции элементов опор воздушных линий.

Цель: Изучить назначение, основные элементы и конструкцию воздушных линий электропередач.

Студент должен знать:

• назначение, основные элементы воздушных линий электропередач;

уметь:

• распознавать по конструкции элементов ВЛ типы опор, проводов и напряжение линии.

Теоретическое обоснование

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).

Конструктивное исполнение воздушных линий. Основными конструктивными элементами ВЛ являются опоры, провода, грозозащитные тросы, изоляторы и линейная арматура.

По конструктивному исполнению опор наиболее распространены одно- и двухцепные ВЛ. На трассе линии могут сооружаться до четырех цепей. Трасса линии - полоса земли, на которой сооружается линия. Одна цепь высоковольтной ВЛ объединяет три провода (комплекта проводов) трехфазной линии, в низковольтной - от трех до пяти проводов. В целом конструктивная часть ВЛ (рисунок 1.1) характеризуется типом опор, длинами пролетов, габаритными размерами, конструкцией фаз, количеством изоляторов.

а) 1 - анкерная опора, 2 - промежуточная опора, б) основные характеристики габаритных пролетов ВЛ

Рисунок 1.1 - Конструктивная схема одноцепной воздушной линии

Длины пролетов ВЛ выбирают по экономическим соображениям, т. к. с увеличением длины пролетов возрастает провис проводов, необходимо увеличить высоту опор Н, чтобы не нарушить допустимый габарит линии h (рис. 1.1, б), при этом уменьшится количество опор и изоляторов на линии.

Габарит линии -наименьшее расстояние от нижней точки провода до земли (воды, полотна дорога) - должен быть таким, чтобы обеспечить безопасность движения людей и транспорта под линией.

Опоры воздушных линий. Опоры ВЛ – конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над, землей, водой и каким-либо инженерным сооружением.

В зависимости от назначения и размещения на трассе ВЛ они подразделяются на промежуточные и анкерные. В зависимости от материала они бывают деревянные, железобетонные и металлические.

Промежуточные опоры служат для поддерживания проводов на прямых участках линии. Они встречаются наиболее часто; доля их в среднем составляет 80...90% общего числа опор ВЛ. Провода к ним крепятся с помощью поддерживающих (подвесных) гирлянд изоляторов или штыревых изоляторов. Промежуточные опоры в нормальном режиме испытывают нагрузку в основном от собственного веса проводов, тросов и изоляторов, подвесных гирлянды изоляторов свисают вертикально.

Анкерные опоры устанавливают в местах жесткого крепления проводов; они делятся на концевые, угловые, промежуточные и специальные. Концевые и угловые опоры, устанавливаются в конце или на повороте линии. Промежуточные анкерные, устанавливаются на протяженных прямых участках и рассчитываются на одностороннее натяжение, которое может возникнуть при обрыве части проводов в примыкающем к опоре пролете.

Специальные опоры бывают следующих типов: переходные – для больших пролетов пересечения рек, ущелий; ответвительнные – для выполнения ответвлений от основной линии; транспозиционные – для изменения порядка расположения проводов на опоре.

а - промежуточная 0,38-10 кВ; б - промежуточная 0,38-35 кВ; в - угловая промежуточная 6-35 кВ; г - промежуточная 35 кВ; д - промежуточная свободно стоящая на 35-220кВ

Рисунок 1.2 - Применение деревянных опор и типов опор:

Деревянные опоры (рисунок 1.2) изготавливают из сосны или лиственницы и применяют на линиях напряжением до 110 кВ в лесных районах, но все реже. Основными элементами опор являются пасынки (приставки) 1, стойки 2, траверсы 3, раскосы 4, подтраверсные брусья 6 и ригели 5. Опоры просты в изготовлении, дешевы, удобны в транспортировке. Основной их недостаток - недолговечность из-за гниения древесины, несмотря на ее обработку антисептиком. Применение железобетонных пасынков (приставок) увеличивает срок службы опор до 20...25 лет.

Железобетонные опоры (рисунок 1.3) широко применяются на линиях напряжением до 750 кВ. Они могут быть свободностоящими (промежуточными) и с оттяжками (анкерными). Железобетонные опоры долговечнее деревянных, просты в эксплуатации, дешевле металлических.

а - промежуточная 6-10 кВ; б - угловая промежуточная 6-35 кВ; в - анкерно-угловая одноцепная на оттяжках 35-220 кВ; г - промежуточная двухцепная на 110-220 кВ; д - промежуточная одноцепная портальная на 330-500кВ

Рисунок 1.3 - Применение железобетонных опор на ВЛ и типов опор:

а - промежуточная одноцепная башенного типа на 35-330 кВ; б - промежуточная двухцепная башенного типа на 35-330 кВ; в - промежуточная одноцепная на оттяжках 110-330 кВ; г - промежуточная портальная на оттяжках на 330-500 кВ; д - промежуточная свободно с оящая (типа "рюмка") на 500-750 кВ; е - промежуточная на оттяжках типа "набла" 750 кВ;

Рисунок 1.4 - Применение металических опор на ВЛ и типов опор:

Металлические (стальные) опоры (рисунок 1.4) применяют на линиях напряжением 35 кВ и выше. К основным элементам относятся стойки 1, траверсы 2, тросостойки 3, оттяжки 4 и фундамент 5. Они прочны и надежны, но достаточно металлоемкие, занимают большую площадь, требуют для установки сооружения специальных железобетонных фундаментов и в процессе эксплуатации должны окрашиваться для предохранения от коррозии.

Провода воздушных линий. Провода предназначены для передачи электроэнергии. Наряду с хорошей электропроводностью (возможно меньшим электрическим сопротивлением), достаточной механической прочностью и устойчивостью против коррозии, они должны удовлетворять условиям экономичности. С этой целью применяют провода из наиболее дешевых металлов алюминия, стали, специальных сплавов алюминия. Хотя медь обладает наибольшей проводимостью - медные провода из-за высокой стоимости и необходимости для других целей в новых линиях не используются.

На ВЛ применяются преимущественно неизолированные (голые) провода. По конструктивному исполнению провода могут быть одно- и многопроволочными, полыми (рисунок 1.5). Для придания им гибкости и большей механической прочности провода изготавливают многопроволочными из одного металла (алюминия или стали) и из двух металлов (комбинированные) - алюминия и стали. Сталь в проводе увеличивает механическую прочность.

а - однопроволочный; б - многопроволочный; в - сталеалюминевый; г - многопроволочный с наполнителем; д - полый

Рисунок 1.5 - Конструкции неизолированных проводов ВЛ:

В марке сталеалюминевых проводов указывается сечение алюминиевой и стальной части, например, АС 70/11, а также данные об антикоррозийной защите, например, АСКС, АСКП - такие же провода, как и АС, но с заполнителем сердечника (С) или всего провода (П) антикоррозийной смазкой; АСК - такой же провод, как и АС, но с сердечником, покрытым полиэтиленовой пленкой. Провода с антикоррозийной зашитой применяются в районах, где воздух загрязнен примесями, действующими разрушающе на алюминий и сталь.

Все большее применение находят ВЛ с самонесущими изолированными проводами 0,38...10 кВ. В линиях напряжением 380/220 В провода состоят из несущего изолированного или неизолированного провода, являющегося нулевым, трех изолированных фазных проводов, одного изолированного провода (любой фазы) наружного освещения.

Грозозащитные тросы наряду с искровыми промежутками, разрядниками, ограничителями напряжений и устройствами заземления служат для защиты линии от атмосферных перенапряжений (грозовых разрядов). Тросы подвешивают над фазными проводами на ВЛ напряжением 35 кВ и выше в зависимости от района по грозовой деятельности и материала опор, что регламентируется Правилами устройств электроустановок (ПУЭ). В качестве грозозащитных проводов обычно применяют стальные оцинкованные канаты марок С 35, С 50 и С 70, а при использовании тросов для высокочастотной связи - сталеалюминевые провода.

Изоляторы воздушных линий. Изоляторы предназначены крепления проводов и изоляции их от опорных конструкций ВЛ. Изготавливаются они из фарфора и закаленного стекла - материалов, обладающих высокой механической и электрической прочностью и стойкостью к атмосферным воздействиям.

а - штыревой 6-10 кВ4 б - штыревой 35 кВ; в- подвесной; г, д - стержневые полимерные

Рисунок 1.6 - Изоляторы воздушных линий:

По конструкции, способу закрепления на опоре изоляторы разделяют на штыревые и подвесные. Штыревые изоляторы (рисунок 1.6, а, б) применяются для линий напряжением до 10 кВ. Они крепятся к опорам при помощи крюков или штырей. Подвесные изоляторы (рисунок 1.6, в) используются на ВЛ напряжением 35 кВ и выше. Они состоят из фарфоровой или стеклянной изолирующей части 1, шапки из ковкого чугуна 2, металлического стержня 3 и цементной связки 4. Изоляторы собираются в гирлянды (рисунок 1.6, г): поддерживающие на промежуточных опорах и натяжные на анкерных. Количество изоляторов в гирлянде зависит от напряжения, типа и материала опор, загрязненности атмосферы. Например, в линии 35 кВ – 3…4 изолятора, 110 кВ – 7…8; 220 кВ – 12…14; на линиях с деревянными опорами, обладающих повышенной грузоподъемностью, количество изоляторов в гирлянде на один меньше, чем на линиях с металлическими опорами; в натяжных гирляндах, работающих в наиболее тяжелых условиях, устанавливают на 1…2 изолятора больше, чем в поддерживающих.

В настоящее время применяются изоляторы с использованием полимерных материалов (рисунок 1.7, г, д). Они представляют собой стержневой элемент из стеклопластика, защищенный покрытием с ребрами из фторопласта или кремнеорганнческой резины. Стержневые изоляторы по сравнению с подвесными имеют меньший вес и стоимость, более высокую механическую прочность, чем из закаленного стекла.

а - поддерживающий зажим; б - болтовой натяжной зажим; в - прессуемый (клиновой) болтовой зажим; г - поддерживающая гирлянда изоляторов; д - дистанционная распорка; е - овальный соединитель; ж - прессуемый соединитель

Рисунок 1.7 - Линейная арматура ВЛ:

Линейная арматура предназначена для закрепления проводов к изоляторам и тросов к опорам и содержит следующие основные элементы: зажимы, соединители, дистанционные распорки и др. (рисунок 1.7). Поддерживающие зажимы применяют для подвески и закрепления проводов ВЛ на промежуточных опорах с ограниченной жесткостью заделки (рисунок 1.7, а). На анкерных опорах для жесткого крепления проводов используют натяжные гирлянды и зажимы - натяжные и клиновые (рисунок 1.7, б, в). Сцепная арматура (серьги, ушки, скобы, коромысла) предназначена для подвески гирлянд на опорах. Поддерживающая гирлянда (рисунок 1.7, г) закрепляется на траверсе промежуточной опоры с помощью серьги 1, вставляемой другой стороной в шапку верхнего подвесного изолятора 2. Ушко 3 используется для прикрепления к нижнему изолятору гирлянды поддерживающего зажима 4. Дистанционные распорки (рисунок 1.7, д), устанавливаемые в пролетах линий 330 кВ и выше с расщепленными фазами, предотвращают схлестывание, соударения и закручивание отдельных проводов фаз. Соединители применяются для соединения отдельных участков провода с помощью овальных или прессующих соединителей (рисунок 1.7, е, ж). В овальных соединителях провода либо скручиваются, либо обжимаются; в прессуемых соединителях, применяемых для соединения сталеалюминевых проводов больших сечений, стальная и алюминиевые части опрессовываются отдельно.

Ход работы

1. Внимательно изучить инструкцию.

2. Ознакомьтесь с элементами ВЛ на стенде.

3. Перечислить основные элементы ВЛ, их типы и назначение.

4. Составьте структурную схему конструктивных элементов ВЛ.

5. Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Что называют воздушной линией?

2. Что называется трассой линии?

3. Что такое габарит линии?

4. Как делятся воздушные линии по конструктивному исполнению опор?

5. Расшифруйте марки проводов ВЛ: АСКС, АСКП.

6. Сколько изоляторов должно быть на железобетонной опоре напряжением 35 кВ?

Содержание отчета

1. Номер, тема и цель работы.

2. Основные элементы ВЛ, их типы и назначение.

3. Структурная схема конструктивных элементов ВЛ.

4. Ответы на контрольные вопросы.

Литература

1. Сибикин Ю.Д., Сибикин М.Ю. Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования промышленных предприятий и установок - М.Высшая школа, 2003,с.182...186.

2. Сибикин Ю.Д., Сибикин М.Ю Технология электромонтажных работ – М.: Высшая школа, 2002, с.252…256.