Большая энциклопедия нефти и газа. Воздушные линии электропередачи. Опорные конструкции

Визуальная транспозиция. Кино едва выходит из детства. Оно проходит через период формирования, опытов, разрозненных исследований, блуждания на ощупь и ошибок, через самый захватывающий период, когда перед ним открываются все пути, богатые возможностями, будущими

Транспозиция как образ жизни

Транспозиция как образ жизни Человеческий мозг показывает нам идеальный пример действия транспозиции. В рамках тела мозг является символом восприятия «сверху», но сам по себе - в отрыве от других органов и частей тела - мозг совершенно беспомощен. Он заключен внутри

Основные требования по электротехнике

Основные требования по электротехнике Современный автомобиль не может работать без электрического тока.Электрическую энергию используют в автомобиле для зажигания рабочей смеси в цилиндрах карбюраторных и газовых двигателей, пуска двигателя стартером, питания

Транспозиция фаз осуществляется обычно на опоре, редко в пролете. В качестве транспозиционной опоры используют, как правило, унифицированную анкерно-угловую опору,иногда промежуточную. [ ]

Транспозиция фаз линий электропередачи выполняется для снижения несимметрии напряжений и токов в электрической системе при нормальных режимах работы электропередачи и для ограничения мешающих влияний линий электропередачи на низкочастотные каналы связи.

Транспозиция фаз линий электропередачи выполняется для снижения несимметрии напряжений и токов в электрической системе при нормальных режимах работы электропередачи и для ограничения мешающих влияний линий электропередачи на низкочастотные каналы связи. Транспозиция фаз предусматривается для В Л НО кв и выше длиной более 100 км. Длины циклов транспозиции выбираются в соответствии с конкретными условиями, но не более 300 км. На участках между ближайшими подстанциями целесообразно выполнять целое число циклов транспозиции, чтобы снизить по возможности несимметрию токов и напряжений на каждой из подстанций электрической системы. На (ВЛ с заходами на промежуточные подстанции при длине участков между подстанциями не более 100 км транспозиция проводов выполняется путем скрутки фаз у подстанций, в концевом пролете, на одной из опор В Л на подходе к подстанции. В сетях с компенсированной нейтралью (35 кв и ниже) рекомендуется выравнивание несимметрии емкостных токов выполнять путем изменения расположения фаз на опорах, отходящих от подстанции ВЛ. При наличии на участке линии двух параллельных цепей целесообразно выполнять на каждой из них транспозицию по одинаковой схеме и с одинаковым числом полных циклов. Взаимная транспозиция цепей усложняет эксплуатацию и обычно не требуется.

Чтобы избежать этого, прибегают к транспозиции фаз. [ ]

Аналогичное решение применяют на линейных опорах для транспозиции фаз проводов воздушных линий. Одностоечные порталы позволяют сократить затраты материалов на несущие конструкции. [ ]

При длине КЛ несколько километров необходимо производить транспозицию фаз одножильных кабелей для уменьшения наведенного напряжения в параллельных линиях связи. [ ]

При длине кабельной линии в несколько километров производится транспозиция фаз одножильных кабелей для уменьшения наведенного напряжения в параллельных линиях связи. [ ]

]

В электрических сетях до 35 кВ рекомендуется производить транспозицию фаз на подстанциях так, чтобы суммарные длины участков с различным чередованием фаз были примерно равны. [ ]

При длине кабельной линии несколько километров необходимо производить транспозицию фаз одножильных кабелей для уменьшения наведенного напряжения в параллельных линиях связи. [ ]

Собственная емкость фазного провода с при условии, что применена транспозиция фаз, должна вычисляться с обязательным учетом влияния земли в силу значительного расстояния между фазами разомкнутой линии, которое может заметно превышать высоту подвеса проводов над землей. [ ]

При большой длине кабельной линии (несколько километров) производится транспозиция фаз одножильных кабелей, благодаря чему уменьшается наведенное напряжение в параллельных линиях связи. Каждый кабель подпитывается маслом от отдельной группы баков, соединенных через коллектор. Для наблюдения за исправностью кабелей производится контроль за давлением масла в нем, который осуществляется при помощи электрических сигнальных манометров, показывающих давление в аппаратах подпитки, присоединенных к концевым муфтам. Схема сигнализации предусматривает световой и звуковой сигналы на пульте управления при отклонении давления в кабеле от нормированного. [ ]

Пример моделирования в программе ELCUT. Транспозиция проводов воздушной линии электропередачи.
Страница примера на сайте поддержки пользователей программы:
http://elcut.ru/advanced/transposition_r.htm. На этой странице даны файлы задачи и подробные результаты анализа данного примера.
Сайт www.elcut.ru содержит материалы для изучения программы и лёгкого старта в инженерных расчётах, Вы можете бесплатно скачать ELCUT Студенческий для решения простых задач.
Условия приобретения лицензии – для предприятий и льготные - для ВУЗов.
Техническая помощь по адресу [email protected]. Обращайтесь, будем рады помочь освоить программу.

Участок воздушной линии электропередачи класса 110 кВ, длиной 120 километров.
Тип задачи: Плоская задача магнитного поля переменных токов.
Геометрия: Опора ЛЭП. Все размеры в метрах. Схема транспозиции. Длина линии l = 120 км
Исходные данные: Номинальное напряжение линии (действующее) Uл = 110 кВ
Rнагр = 100 Ом, Lнагр = 0.23 Гн.
Задание: Определить индуктивность фазы линии электропередачи.

Решение:
Согласно ПУЭ, на ВЛ 110-500 кВ длиной более 100 км для ограничения несимметрии токов и напряжений должен выполняться один полный цикл транспозиции. Шаг транспозиции по условию влияний на линии связи не нормируется. При этом транспозиция должна осуществляться так, чтобы суммарные длины участков ВЛ с различным чередованием фаз были примерно равны.
Длина нашей линии составляет 120 км, и на протяжении всего участка электропередачи происходит полный цикл транспозиции проводов линии. Расстояние между точками транспозиции (транспозиционными опорами) составляет 40 км.
Для учета различного расположения отрезков линии они все были добавлены в модель. Участки были изолированы по магнитному полю, и не создавали помех друг другу, но были связаны в цепи. Таким образом в единой задаче удалось учесть различное распределение проводников.
Полное сопротивление линии складывается из сопротивлений отдельных участков и может быть найдено как падение напряжения на отдельный участках, деленное на ток:
Zл = (U1 + U2 + U3) / I.
Cопротивление линии может быть представлено, как сумма активного сопротивления (R) и индуктивного сопротивления (Xл):
Zл = Rл + j Xл.
Для определения индуктивности линии воспользуемся законом Ома и соотношением между индуктивным сопротивлением и индуктивностью:
L = Xл / 2 π f,
где Xл - индуктивное сопротивление фазы линии;
f - частота тока.

Результаты расчета: Таблица измеренных токов и напряжений для фазы А.

Загрузить файлы задачи: http://elcut.ru/examples/transposition.zip Сопротивление ZC, Ом
Посмотреть подробно геометрию и результаты: http://elcut.ru/advanced/transposition_r.htm
Транспозиция проводов воздушной линии электропередачи

Видео Транспозиция проводов воздушной линии электропередачи. Пример моделирования в ELCUT канала elcut2010

Напряжением выше 1000 В применяют голые провода и тросы. Находясь на открытом воздухе, они подвергаются воздействиям атмосферы (ветер, гололед, изменение температуры) и вредных примесей окружающего воздуха (сернистые газы химических заводов, морская соль) и поэтому должны обладать достаточной механической прочностью и быть устойчивыми против коррозии (ржавления).

Раньше на воздушных линиях применялись медные провода, а теперь используют алюминиевые, сталеалюминевые и стальные, а в отдельных случаях и провода из специальных сплавов алюминия – альдрея и др. Грозозащитные тросы выполняются, как правило, из стали.

По конструкции различают:

А) многопроволочные провода из одного металла, состоящие (в зависимости от сечения провода) из 7; 19 и 37 скрученных между собой отдельных проволок (рис. 1, б);

б) однопроволочные провода, состоящие из одной проволоки сплошного сечения (рис. 1, а);

в) многопроволочные провода из двух металлов – стали и алюминия или стали и бронзы. Сталеалюминевые провода обычной конструкции (марки АС) состоят из стальной оцинкованной жилы (однопроволочной или скрученной из 7 или 19 проволок), вокруг которой расположена алюминиевая часть, состоящая из 6, 24 или более проволок (рис. 1, в).

Рис. 1. Конструкция проводов воздушных линий: а – однопроволочные провода; б – многопроволочные провода; в – сталеалюминевые провода.

Конструктивные расчетные данные голых алюминиевых и сталеалюминевых проводов находятся в ГОСТ 839-80.

Медные провода

Медные провода, изготовленные из твердотянутой медной проволоки, обладают малым удельным сопротивлением (r = 18,0 Ом × мм2/ км) и хорошей механической прочностью: предельное сопротивление разрыву sп = 36… 40 кгс/мм2, успешно противостоят атмосферным воздействиям и коррозии от вредных примесей в воздухе.

Медные провода маркируют буквой М с прибавлением номинимального сечения провода. Так, медный провод с номинальным сечением 50 мм2 обозначается М – 50.

Медь в настоящее время является дефицитным дорогостоящим материалом, поэтому в качестве проводов воздушных линий электропередачи практически не используется.

Алюминиевые провода

Алюминиевые провода отличаются от медных значительно меньшей массой, несколько большим удельным сопротивлением (r = 28,7…28,8 Ом × мм2/км) и меньшей механической прочностью: sп = 15,6 кгс/мм2 - для проводов из проволок марки АТ и sп = 16…18 кгс/мм2 из проволки Атп. Алюминиевые провода применяют главным образом в местных сетях. Малая механическая прочность этих проводов не допускает большого тяжения. Чтобы избежать больших стрел провеса и обеспечить требуемый минимальный габарит линии до земли, приходится уменьшить расстояние между опорами, а это удорожает линию.

Для повышения механической прочности алюминиевых проводов их изготовляют многопроволочными, из твердотянутых проволок. Хорошо перенося атмосферные воздействия, алюминиевые провода плохо противостоят воздействию вредных примесей воздуха. Поэтому для воздушных линий, сооружаемых вблизи морских побережий, соленых озер и химических предприятий, рекомендуются алюминиевые провода марки АКП, защищенные от коррозии (алюминиевые коррозионно-стойкие, с заполнением межпроволочного пространства нейтральной смазкой). Провода из алюминия маркируются буквой А с добавлением номинального сечения провода.

Стальные провода

Стальные провода обладают большой механической прочностью: предельное сопротивление при разрыве sп = 55…70 кгс/мм2. Стальные провода бывают как однопроволочными, так и многопроволочными.

Удельное электрическое сопротивление стальных проводов значительно выше, чем алюминиевых, и в сетях переменного тока оно зависит от величины тока, протекающего по проводу. Стальные провода применяют в местных сетях напряжением до 10 кВ при передаче сравнительно небольших мощностей, когда сооружение линий с алюминиевыми проводами менее выгодно.

Существенный недостаток стальных проводов и тросов – подверженность коррозии. Для уменьшения коррозии провода оцинковывают. Выпускаются две марки многопроволочных стальных проводов: ПС (провод стальной) и ПМС (провод омедненный стальной). Провода ПС имеют присадку меди до 0,2 %, а провода марки ПСО изготовляются диаметром 3; 3,5; 5 мм. Стальные многопроволочные грозозащитные тросы выпускаются марок С-35, С-50 и С-70.

Сталеалюминиевые провода

Сталеалюминевые провода имеют то же удельное сопротивление, что и алюминиевые провода равного им сечения, так как в электрических расчетах сталеалюминевых проводов проводимость стальной части не учитывается ввиду ее незначительности по сравнению с проводимостью алюминиевой части проводов.

Конструктивно стальные проволки составляют внутреннюю часть сталеалюминевого провода, а алюминиевые проволки – внешнюю. Сталь предназначена для увеличения механической прочности, алюминий является токопроводящей частью.

Выпускаются следующие марки сталеалюминевых проводов (ГОСТ 839-80):

АС – провод, состоящий из сердечника – стальных оцинкованных проволок, и одного или нескольких наружных повивов из алюминиевых проволок. Провод предназначается для прокладки на суше, кроме районов с загрязненным вредными химическими соединениями воздухом;

АСКС, АСКП – как и провод марки АС, но с заполнением стального сердечника (С) или всего провода (П) смазкой, противодействующей появлению коррозии проволок. Предназначен для прокладки на побережье морей, соленых озер и в промышленных районах с загрязненным воздухом;

АСК – такой же как и провод АСКС, но со стальным сердечником, изолированным полиэтиленовой пленкой. В маркировке провода после буквы А может стоять буква П, которая указывает, что провод повышенной механической прочности (например АпСК).

Сталеалюминевые провода всех марок выпускаются с разным отношением сечения алюминиевой части провода к сечению стального сердечника: в пределах 6,0…6,16 – для работы провода в средних по механической нагрузке условиях; 4,29…4,39 – усиленной прочности; 0,65…1,46 – особо усиленной прочности: 7,71…8,03 – облегченной конструкции и 12,22…18,09 – особо облегченные.

Провода облегченной конструкции применяют на вновь сооружаемых и реконструируемых линиях в районах, где толщина стенки гололеда не превышает 20 мм. Сталеалюминевые провода усиленной прочности рекомендуется применять в районах с толщиной стенки гололеда более 20 мм. Для осуществления больших пролетов на переходах через водные пространства и инженерные сооружения применяют провода особой прочности.

Для более полной характеристики сталеалюминевых проводов в обозначение марки проводов вводится номинальное сечение провода и сечение стального сердечника, например: АС – 150/24 или АСКС – 150/34.

Провода из альдрея

Провода из альдрея обладают примерно тем же электрическим сопротивлением, что и алюминиевые, но имеют большую механическую прочность. Альдрей представляет собой сплав алюминия с незначительными количествами железа (» 0,2 %), магния (» 0,7 %) и кремния (» 0,8 %); по корроизной стойкости он равен алюминию. Недостаток проводов из альдрея – их малая стойкость при вибрации.

Расположение проводов на воздушной линии

Провода на опорах воздушных линий можно располагать различными способами: на одноцепных линиях – треугольником или горизонтально; на двухцепных линиях – обратной елкой или шестиугольником (в виде «бочки»).

Расположение проводов треугольником (рис. 2 , а) применяется на линиях напряжением до 20 кВ включительно и на линиях напряжением 35…330 кВ с металлическими и железобетонными опорами.

Горизонтальное расположение проводов (рис. 2 , б) применятся на линиях напряжением 35…220 кВ с деревянными опорами. Такое расположение проводов является наилучшим по условиям эксплуатации, так как позволяет применять более низкие опоры и исключает схлестывание проводов при сбрасывании гололеда и пляске проводов.

На двухценных линиях провода располагают либо обратной елкой (рис. 2 , в), что удобно по условиям монтажа, но увеличивает массу опор и требует подвески двух защитных тросов, либо шестиугольником (рис. 2 , г).

Последний способ предпочтительнее. Он рекомендован к применению на двухценных линиях напряжением 35…330 кВ.

Для всех перечисленных вариантов характерно несимметричное расположение проводов по отношению друг к другу, что приводит к различию электрических параметров фаз. Для уравнения этих параметров применяют транспозицию проводов, т.е. последовательно меняют на опорах взаимное расположение проводов по отношению друг к другу на различных участках линии. При этом провод каждой фазы проходит одну треть длины линии на одном, вторую – на другом и третью – на третьем месте (рис. 3 .).

Рис. 2. Расположение проводов и защитных тросов на опорах: а – треугольником; б – горизонтальное; в – обратной елкой; г – шестиугольником (бочкой).

Рис. 3

Грозозащитные тросы воздушных линий электропередачи

Грозозащитные тросы подвешивают выше проводов для защиты их от атмосферных перенапряжений. На линиях напряжением ниже 220 кВ тросы подвешивают только на подходах к подстанциям. При этом снижается вероятность перекрытия проводов линии вблизи подстанции. На линиях напряжением 220 кВ и выше тросы подвешиваются вдоль всей линии. Обычно используются тросы из стальных проволок.

Ранее тросы на линиях всех номинальных напряжений заземлялись наглухо на каждой опоре. Опыт эксплуатации показал, что в замкнутых контурах заземляющей системы – тросы – опоры появились токи. Они возникли вследствие действия ЭДС, наводимых в тросах путем электромагнитной индукции. При этом в ряде случаев в многократно заземленных тросах получились значительные потери электроэнергии, особенно в линиях сверхвысоких напряжений.

Исследования показали, что при подвеске тросов повышенной проводимости (сталеалюминиевых) на изоляторах тросы могут быть использованы в качестве проводов связи и в качестве токонесущих проводов для электроснабжения потребителей малой мощности.

Для обеспечения соответствующего уровня грозозащиты линий тросы при этом должны присоединяться к заземленным через искровые промежутки.

Мещеряков И. И.

Опоры и фундаменты на воздушные линии электропередач напряжением 35-110 кВ имеют значительный удельный вес как в части материалоёмкости, так и в стоимостном отношении. Достаточно сказать, что стоимость смонтированных опорных конструкций на этих воздушных линиях составляет, как правило, 60-70 % полной стоимости сооружения воздушных линий электропередач. Для линий, расположенных на промышленных предприятиях и непосредственно прилегающих к ним территориях, этот процент может быть ещё выше.

Опоры воздушной линии предназначены для поддержания проводов линий на определённом расстоянии от земли, обеспечивающем безопасность людей и надёжную работу линии.

Опоры воздушных линий электропередач делятся на анкерные и промежуточные. Опоры этих двух групп различаются способом подвески проводов.

Анкерные опоры полностью воспринимают тяжение проводов и тросов в смежных с опорой пролётах, т.е. служат для натяжения проводов. На этих опорах провода подвешиваются с помощью подвесных гирлянд. Опоры анкерного типа могут быть нормальной и облегчённой конструкции. Анкерные опоры значительно сложнее и дороже промежуточных и поэтому число их на каждой линии должно быть минимальным.

Промежуточные опоры не воспринимают тяжение проводов или воспринимают его частично. На промежуточных опорах провода подвешиваются с помощью поддерживающих гирлянд изоляторов, рис. 1.

Рис. 1. Схема анкерного пролёта воздушной линии и пролёта пересечения с железной дорогой

На базе анкерных опор могут выполняться концевые и транспозиционные опоры. Промежуточные и анкерные опоры могут быть прямыми и угловыми .

Концевые анкерные опоры, устанавливаемые при выходе линии с электростанции или на подходах к подстанции, находятся в наихудших условиях. Эти опоры испытывают одностороннее тяжение всех проводов со стороны линии, так как тяжение со стороны портала подстанции незначительно.

Промежуточные прямые опоры устанавливаются на прямых участках воздушных линий электропередач для поддержания проводов. Промежуточная опора дешевле и проще в изготовлении, чем анкерная, так как в нормальном режиме не испытывает усилий вдоль линии. Промежуточные опоры составляют не менее 80-90 % общего числа опор воздушных линий.

Угловые опоры устанавливаются в точках поворота линии. При углах поворота линии до 20 о применяют угловые опоры анкерного типа. При углах поворота линии электропередачи более 20 о – промежуточные угловые опоры.

На воздушных линиях электропередач применяются специальные опоры следующих типов: транспозиционные – для изменения порядка расположения проводов на опорах; ответвительные – для выполнения ответвлений от основной линии; переходные – для пересечения рек, ущелий и т.д.

Транспозицию применяют на линиях напряжением 110 кВ и выше протяжённостью более 100 км для того, чтобы сделать ёмкость и индуктивность всех трёх фаз цепи воздушных линий электропередач одинаковыми. При этом последовательно меняют на опорах взаимное расположение проводов по отношению друг к другу. Однако такое тройное перемещение проводов называют циклом транспозиции. Линия делится на три участка (шага), на которых каждый из трёх проводов занимает все три возможных положения, рис. 2.

Рис. 2.

В зависимости от количества подвешиваемых на опорах цепей опоры могут быть одноцепные и двухцепные . Провода располагаются на одноцепных линиях горизонтально или треугольником, на двухцепных опорах – обратной ёлкой или шестиугольником. Наиболее часто встречающиеся расположения проводов на опорах схематически изображены на рис. 3.

Рис. 3. :

а – расположение по вершинам треугольника; б - горизонтальное расположение; в – расположение обратной ёлкой

Там же указано и возможное расположение грозозащитных тросов. Расположение проводов по вершинам треугольника (рис. 3,а) широко распространено на линиях до 20-35 кВ и на линиях с металлическими и железобетонными опорами напряжением 35-330 кВ.

Горизонтальное расположение проводов применяют на линиях 35 кВ и 110 кВ на деревянных опорах и на линиях более высокого напряжения на других опорах. Для двухцепных опор более удобно с точки зрения монтажа расположение проводов по типу «обратная ёлка», но увеличивает массу опор и требует подвески двух защитных тросов.

Деревянные опоры широко применялись на воздушных линиях электропередач до 110 кВ включительно. Наиболее распространены сосновые опоры и несколько меньше опоры из лиственницы. Достоинства этих опор – малая стоимость (при наличии местной древесины) и простота изготовления. Основной недостаток – гниение древесины, особенно интенсивное в месте соприкосновения опоры с почвой.

Выполняются из стали специальных марок для линий 35 кВ и выше, требуют большого количества металла. Отдельные элементы соединяют сваркой или болтами. Для предотвращения окисления и коррозии поверхность металлических опор оцинковывают или периодически окрашивают специальными красками. Однако они обладают высокой механической прочностью и большим сроком службы. Устанавливают металлические опоры на железобетонных фундаментах. Эти опоры по конструктивному решению тела опоры могут быть отнесены к двум основным схемам – башенным или одностоечным , рис. 4, и портальным , рис. 5.а, по способу закрепления на фундаментах – к свободностоящим опорам, рис. 4 и 6, и опорам на оттяжках , рис. 5.а, б, в.

На металлических опорах высотой 50 м и более должны быть установлены лестницы с ограждениями, доходящими по вершины опоры. При этом на каждой секции опор должны быть выполнены площадки с ограждениями.

Рис. 4. :

1 – провода; 2 – изоляторы; 3 – грозозащитный трос; 4 – тросостойка; 5 – траверсы опоры; 6 – стойка опоры; 7 – фундамент опоры

Рис. 5. :

а) – промежуточная одноцепная на оттяжках 500 кВ; б) – промежуточная V -образная 1150 кВ; в) – промежуточная опора ВЛ постоянного тока 1500 кВ; г) – элементы пространственных решетчатых конструкций

Рис. 6. :

а) – промежуточная 220 кВ; б) – анкерная угловая 110 кВ

Железобетонные опоры выполняются для линий всех напряжений до 500 кВ. Для обеспечения необходимой плотности бетона применяют виброуплотнение и центрифугирование. Виброуплотнение производится различными вибраторами. Центрифугирование обеспечивает очень хорошее уплотнение бетона и требует специальных машин – цинтрифуг. На воздушных линиях электропередач 110 кВ и выше стойки опор и траверсы портальных опор – центрифугированные трубы, конические или цилиндрические. Железобетонные опоры долговечнее деревянных, отсутствует коррозия деталей, просты в эксплуатации и поэтому получили широкое распространение. Они имеют меньшую стоимость, но обладают большей массой и относительной хрупкостью поверхности бетона, рис. 7.

Рис. 7.

опоры : а) – со штыревыми изоляторами 6-10 кВ; б) – 35 кВ;

в) – 110 кВ; г) – 220 кВ

Траверсы одностоечных железобетонных опор – металлические оцинкованные.

Срок службы железобетонных и металлических оцинкованных или периодически окрашиваемых опор велик и достигает 50 лет и более.