Воздушные линии

Воздушной линией электропе­редачи называют устройство для передачи и распределения электрической энергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленным с помощью изоляторов и арматуры к опорам (столбам, мачтам и т. п.). Воздушные линии разделяют по напряжению на линии до 1000 В и выше 1000 В [I]. К первым относят линии переменного тока со стандартным напряжением (ГОСТ 721—74) 127. 220, 380 и 500 В; ко вторым— 3, 6, 10, 20, 35, 110, 150, 220, 330, 500 и 750 кВ. Воздушные линии электропередачи напряжением до 1000 В применяют для наружного освещения улиц городов и поселков железнодорожных станций и платформ, а напряжением выше 1000 В для передачи энергии большой мощности и на большие расстояния. Местности, по которым проходят эти линии, подразделяют на населенные, ненаселенные и труднодоступные. Населенной местностью считают территории городов, поселков, деревень, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, портов, пристаней, железнодорожных станций, общественных парков, бульваров, пляжей в границах их перспективного развития. Ненаселенными являются незастроенные (хотя бы и часто посещаемые людьми) и доступные для транспорта и сельскохозяйственных машин местности. Труднодоступная местность та, которая недоступна для транспорта и машин.

Познакомимся с основными терминами, относящимися к воздушной линии — свободно подвешенным проводам (подвешенным непосредственно к точкам крепления на опорах). Положение свободно подвешенного провода в пространстве определяется двумя наивысшими точками, т.е. точками крепления к опорам, и наинизшей точкой в месте наибольшего провисания. Расстояние между точками подвеса (рис. 1.3), измеренное по горизонтальной прямой, называют пролетом, или длиной пролета. Расстояние, измеренное по вертикали от точки подвеса до точки наибольшего провисания, называют стрелой провеса провода (рис. 1.3, а). Если точки подвеса находятся не на одном уровне, то согласно данному определению будут две стрелы провеса — относительно одной и другой точек опоры (рис. 1.3, б).

Рис. 1.3. Схема свободно подвешенного провода при расположении точек подвеса на одном уровне (а), на разных уровнях (б): А и В - точки подвеса; l— длина пролета; f, f_А и f_В - стрелы провеса; h—высота точек подвеса; h_Г — габарит провода

Напряжение определяет конструкцию и основные параметры линии, обеспечивающие надежность ее работы. Чем выше напряжение линии электропередачи, тем большее значение имеет она в системе энергоснабжения. Расстояния между проводами, между проводами и землей, между проводами и заземленными частями опор должны исключать электрические разряды между ними; изоляторы должны обеспечивать электрическую прочность. Расстояние от провода до поверхности земли (габарит провода зависит от напряжения линии и местности и должно быть следующим:

Напряжение линии кВ. до 1 до 110 150 220 330 500.

Габарит провода, м, не менее:

для населенной местности 6 77,5 8 8 8

для ненаселенной местности 6 6 6,5 7 7,5 8

Для случаев, когда воздушная линия пересекает железную или автомобильную дорогу, другую воздушную линию или контактную сеть, также устанавливают наименьшие допустимые расстояния. Эти расстояния тем больше, чем выше напряжение линии. При взаимных пересечениях двух воздушных линий провода линии с более высоким напряжением располагают над проводами другой. На воздушных линиях расстояние между проводами разных фаз (рис. 2.4) выбирают исходя из того, чтобы при раскачивании проводов ветром они не могли приблизиться друг к другу на недопустимо-малое расстояние, когда возможно появление электрических разрядов. Наименьшее расстояние между проводами фаз зависит от напряжения линии, расположения проводов (горизонтальное или вертикальное), конструкции изоляторов, длины пролета и интенсивности гололеда.

Рис. 1.4. Анкерный участок, воздушной линии.

Как известно, увеличение напряжения линии приводит к потере электрической энергии на корону. Эти потери можно уменьшить, если увеличить диаметр провода. Поэтому для линий 110 кВ рекомендуется принимать провода диаметром не менее 11,3 мм, для линий 150 кВ — не менее 15,2 мм и для линий 220 кВ — не менее 21,6 мм. Потери на корону уменьшают, заменяя один провод несколькими проводами меньшего диаметра, образующими так называемую расщепленную фазу: линии 330 кВ обычно выполняют из двух, 500 кВ — из трех, 750 кВ — из четырех проводов.

Воздушные линии и контактная сеть состоят из участков, механически отделенных друг от друга (см. рис. 1.4). При обрыве проводов одного участка другой не выходит из строя. Такое разделение, кроме того, упрощает монтаж, позволяя выполнить его отдельными участками. Для механического разделения один конец провода определенной длины закрепляют (анкеруют) на специальной опоре, способной воспринять, кроме силы тяжести провода, и его натяжение. Эта опора называется анкерной (рис. 1.5, а). Затем после подвески провода к ряду промежуточных опор (рис. 1.5, б), воспринимающих силу тяжести провода; льда, давление на провод ветра, другой конец провода закрепляют на следующей анкерной опоре.

Рис. 1.5. Металлические анкерная (а) и промежуточная (б) опоры

На воздушных линиях переменного трехфазного тока подвешивают три изолированных друг от друга провода, которые составляют одну цепь линии электропередачи. По числу цепей линии электропередачи делят на одноцепные (см. рис. 1.4), двухцепные (см. рис. 1.5) и многоценные. Одна двухцепная линия дешевле, чем две параллельные одноцепные линии.

По расчету, устройству и условиям работы воздушные линии и контактная сеть имеют много сходного. Конечно, особенности работы контактной сети, определяемые требованиями токосъема, приводят к значительным усложнениям. Поэтому удобно сначала рассмотреть общие условия работы, теорию и расчет воздушных линий, а затем перейти к изучению специальных вопросов, связанных с процессами токосъема на контактной сети.