Žice in kabli nadzemnih električnih vodov

Vklopljeno zračne linije prenos moči napetosti nad 1000 V, se uporabljajo gole žice in kabli. Na prostem so izpostavljeni atmosferi (veter, led, temperaturne spremembe) in škodljivim nečistočam iz okoliškega zraka (žveplovi plini iz kemičnih obratov, morska sol), zato morajo imeti zadostno mehansko trdnost in biti odporni proti koroziji (rja).

Trenutno so jekleno-aluminijasti vodniki našli največjo uporabo v nadzemnih vodih.

Prej so se na nadzemnih vodih uporabljale bakrene žice, zdaj pa se uporabljajo aluminij, jeklo-aluminij in jeklo, v nekaterih primerih pa žice iz posebnih aluminijevih zlitin - eldrium itd. Kabli za zaščito pred strelo so običajno izdelani iz jekla.

Odlikuje jih dizajn:

a) večžilni vodniki iz ene kovine, sestavljeni (odvisno od prečnega prereza prevodnika) iz 7; 19 in 37 ločene žice, zvite skupaj (slika 1, b);

b) enožične žice, sestavljene iz ene polne žice (slika 1, a);

c) vpleteni vodniki iz dveh kovin - jekla in aluminija ali jekla in brona.Jekleno-aluminijasti vodniki običajne izvedbe (razred AC) so sestavljeni iz pocinkanega jeklenega jedra (enožičnega ali zvitega iz 7 ali 19 žic), okoli katerega je nameščen aluminijast del, sestavljen iz 6, 24 ali več žic (slika 1). , °C).

riž. 1. Konstrukcija žic nadzemnih vodov: a - enožične žice; b - vijačni vodniki; c — jekleno-aluminijeve žice.

Podatki o konstrukciji golih aluminijastih in jekleno-aluminijevih vodnikov so v GOST 839-80.

Poglej tudi: Gole žične konstrukcije za nadzemne daljnovode

Pri izbiri zračnih vodov je treba upoštevati več dejavnikov, med katerimi je eden najpomembnejših dolgotrajno segrevanje z električnim tokom. Ogrevanje žic omejuje prenosno zmogljivost nadzemnega voda, vodi do korozije žic, izgube njihove mehanske trdnosti, povečanega povešanja itd. Temperatura vodnikov je odvisna od trenutne obremenitve in vremenskih razmer trase nadzemnega voda.

Na nosilnost žic močno vplivajo vremenski pogoji - hitrost vetra, temperatura okolice in sončno sevanje, ki se med letom zelo razlikujejo.

Sprememba hitrosti vetra naj bi imela večji vpliv kot sprememba temperature zraka. Šibak veter s hitrostjo 0,6 m / s poveča prepustnost žic za 140% v primerjavi s statičnimi pogoji zraka, medtem ko se zvišanje temperature okolja za 10 ° C zmanjša za 10-15%.

Bakrene žice

Moje žice, izdelane iz tesno vlečene bakrene žice, imajo nizek upor (r = 18,0 Ohm x mm2/km) in dobro mehansko trdnost: največja natezna trdnost sp = 36 ... 40 kgf / mm2, uspešno se upirajo atmosferskim vplivom in koroziji zaradi škodljivih nečistoče v zraku.

Bakrene žice so označene s črko M z dodatkom nazivnega prereza žice. Torej, bakrena žica z nazivnim presekom 50 mm2, označena z M - 50.

Trenutno je baker redek in drag material, zato se praktično ne uporablja kot vodnik za nadzemne daljnovode.Da bi prihranili baker, so bakrene, bronaste in jekleno-bronaste vodnike ukinili v šestdesetih letih prejšnjega stoletja.

Aluminijaste žice

Aluminijaste žice se razlikujejo od bakrenih z veliko manjšo maso, nekoliko višjim specifičnim uporom (r = 28,7 ... 28,8 Ohm x mm2 / km) in manjšo mehansko trdnostjo: sp = 15,6 kgf / mm2 - za vodnike razreda AT in sp = 16 … 18 kgf / mm2 žice Atp.

Aluminijaste žice se uporabljajo predvsem v lokalnih omrežjih. Nizka mehanska trdnost teh žic ne dovoljuje visoke napetosti. Da bi se izognili velikim puščicam in zavarovali potrebno PUE najmanjša velikost linije do tal, je treba zmanjšati razdaljo med nosilci in to poveča stroške linije.

Da bi povečali mehansko trdnost aluminijastih žic, jih izdelujemo iz večžilnih, trdo vlečenih žic. Aluminijaste žice dobro prenašajo atmosferske vplive in ne prenesejo škodljivih primesi iz zraka.

Zato se za nadzemne vode, zgrajene v bližini morskih obal, slanih jezer in kemičnih obratov, priporočajo protikorozijsko zaščiteni aluminijasti vodniki znamke AKP (aluminij odporen proti koroziji, s polnjenjem prostora med vodniki z nevtralno mastjo). Aluminijasti vodniki so označeni s črko A z dodatkom nazivnega prereza vodnika.

Jeklene žice

Jeklene žice imajo visoko mehansko trdnost: največja pretrgna trdnost sp = 55 ... 70 kgf / mm2 ... Jeklene žice so enožične ali večžične.

Električni upor jeklenih žic je veliko večji kot pri aluminijastih, v omrežjih izmeničnega toka pa je odvisen od količine toka, ki teče skozi žico. Jeklene žice se uporabljajo v lokalnih omrežjih z napetostjo do 10 kV pri prenosu relativno nizke moči, ko je gradnja vodov z aluminijastimi žicami manj donosna.

Pomembna pomanjkljivost jeklenih žic in kablov je njihova dovzetnost za korozijo. Za zmanjšanje korozije so žice pocinkane. Na voljo sta dve znamki vpredene jeklene žice: PS (jeklena žica) in PMS (bakrena jeklena žica). PS žice imajo dodatek bakra do 0,2%, žice PSO pa so izdelane s premerom 3; 3,5; 5 mm. Jekleni večžilni kabli za zaščito pred strelo se proizvajajo v razredih S-35, S-50 in S-70.

Jekleno-aluminijaste žice

Jekleno-aluminijasti vodniki imajo enako upornost kot aluminijasti vodniki enakega prereza, saj se pri električnih izračunih jekleno-aluminijevih vodnikov ne upošteva prevodnost jeklenega dela zaradi nepomembnosti v primerjavi s prevodnostjo jeklenega dela. aluminijasti del vodnikov.

Strukturne jeklene žice sestavljajo notranjost jeklene aluminijaste žice, aluminijaste žice pa zunanjost. Jeklo je zasnovano za povečanje mehanske trdnosti, aluminij je prevodni del.

Pri jekleno-aluminijevih žicah nastajajo dodatne notranje napetosti v aluminijastem delu žice, zaradi različnih koeficientov toplotne razteznosti aluminija in jekla.

Obvezna omejitev napetosti žice pri povprečni letni temperaturi za vse prevodnike je potrebna, da se prepreči hitra obraba vodnikov zaradi tresljajev.

Eksperimentalno je bilo ugotovljeno, da aluminij začne izgubljati svoje trdnostne lastnosti pri temperaturah nad 65 ° C. Ob upoštevanju tega je pri izbiri najvišje delovne temperature jekleno-aluminijevih žic priporočljivo načrtovati zmanjšanje trdnosti aluminija za 12 ° C. — 15 % (kar je 7 — 8 % izgube trdnosti žice kot celote) ) v celotni življenjski dobi, kar približno ustreza neprekinjenemu delovanju žice 50 let pri temperaturi 90 ° C. Opozoriti je treba da skupna izguba mehanske trdnosti zaradi kratkotrajnih zasilnih preobremenitev žic ne presega 1%.

Proizvajajo se naslednje znamke jekleno-aluminijevih žic (GOST 839-80):

AC - žica, sestavljena iz jedra - pocinkane jeklene žice in ene ali več zunanjih plasti aluminijastih žic. Žica je namenjena za polaganje na kopnem, razen na območjih z onesnaženim zrakom s škodljivimi kemičnimi spojinami;

POVPRAŠEVANJE, ASKP — podobno žici znamke AC, vendar z jeklenim jedrom (C) ali celotno žico (P) napolnjeno z mastjo, ki preprečuje nastanek korozije žice. Zasnovan za polaganje ob obali morij, slanih jezer in v industrijskih območjih z onesnaženim zrakom;

ASK — enako kot žica ASK, vendar z jeklenim jedrom, izoliranim s plastičnim plaščem. Pri označevanju žice je lahko za črko A črka P, kar pomeni, da ima žica povečano mehansko trdnost (na primer APSK).

Jekleno-aluminijeve žice vseh znamk se proizvajajo z različnim razmerjem prereza aluminijastega dela žice do prereza jeklenega jedra: znotraj 6,0 ... 6,16 - za delovanje žice v srednjem pogoji mehanske obremenitve; 4.29 ... 4.39 - povečana trdnost; 0,65 … 1,46 — posebej ojačana trdnost: 7,71 … 8,03 — lahka konstrukcija in 12,22 … 18,09 — posebej lahka.

Svetlobne žice se uporabljajo na novozgrajenih in rekonstruiranih progah v območjih, kjer debelina ledene stene ne presega 20 mm. Ojačani jekleno-aluminijasti vodniki se priporočajo za uporabo v območjih z debelino ledene stene nad 20 mm. Za izvedbo dolgih razdalj pri prehodih skozi vodne prostore in inženirske objekte se uporabljajo posebne močne žice.

Za popolnejšo karakterizacijo jekleno-aluminijevih vodnikov se nazivni prerez prevodnika in prerez jeklenega jedra vneseta v oznako znamke žice, na primer: AC-150/24 ali ASKS-150 /34.

Aldrei žice

Aldry žice imajo približno enako električno upornost kot aluminijaste žice, vendar imajo večjo mehansko trdnost. Aldry je aluminijeva zlitina z manjšimi količinami železa («0,2%), magnezija (» 0,7%) in silicija («0,8%); glede odpornosti proti koroziji je enak aluminiju. Pomanjkljivost žic Aldrey je njihova nizka odpornost na vibracije.

Lokacija žic nadzemnega voda

Prevodniki na nosilcih nadzemnih vodov so lahko nameščeni na različne načine: na enokrožnih vodih - v trikotniku ali vodoravno; na linijah z dvojno verigo - obratno drevo ali šesterokotnik (v obliki "soda").

Razporeditev žic v trikotniku (sl. 2, a) se uporablja na progah z napetostjo do 20 kV, vključno z linijami z napetostjo 35 ... 330 kV s kovinskimi in armiranobetonskimi nosilci.

Vodoravna razporeditev žic (slika 2, b) se bo uporabljala na linijah 35 ... 220 kV z lesenimi nosilci. Ta razporeditev žic je najboljša z vidika delovnih pogojev, saj omogoča uporabo nižjih opor in izključuje zapletanje žice pri spustu po ledu in plesu z žico.

Na progah z dvema vrednostma so žice nameščene bodisi z vzvratnim drevesom (slika 2, c), kar je primerno za pogoje namestitve, vendar poveča maso nosilcev in zahteva obešanje dveh zaščitnih kablov ali šesterokotnika ( Slika 2, G).

Slednja metoda je boljša.Priporočljivo je za uporabo na dvovrednih linijah z napetostjo 35 ... 330 kV.

Za vse te možnosti je značilna asimetrična razporeditev žic glede na drugo, kar vodi do razlike v električnih parametrih faz. Za enačbo teh parametrov se uporablja transpozicija žic, tj. medsebojna lokacija vodnikov relativno drug na drugega na različnih odsekih proge se zaporedno spreminja na nosilcih. V tem primeru vodnik vsake faze prehaja eno tretjino dolžine voda na enem mestu, drugo na drugem in tretjo na tretjem mestu (slika 3.).

riž. 2. Razporeditev žic in zaščitnih kablov na nosilcih: a — s trikotnikom; b - vodoravno; c - obratno drevo; d - šesterokotnik (cev).

riž. 3… Enožična transpozicijska shema.

Izračun mehanskega dela nadzemnega voda se izvede na podlagi ponovljivosti hitrosti vetra in debeline ledene stene na žicah, ki izpolnjuje zahteve za zanesljivost in kapitalizacijo določenega razreda nadzemnih vodov.

Nadzemni vodi različnih razredov morajo biti pri prečkanju istega terena, zlasti na skupni trasi, projektirani za različne obremenitve vetra in ledu.

Kabli za zaščito pred strelo nadzemnih električnih vodov

Nad žicami so obešeni kabli za zaščito pred strelo, ki jih ščitijo pred atmosferskimi sunki. Na progah z napetostjo pod 220 kV so kabli obešeni le na pristopih do transformatorskih postaj. To zmanjša verjetnost prekrivanja žic v bližini transformatorske postaje. Na progah z napetostjo 220 kV in več so kabli obešeni vzdolž celotnega voda. Običajno se uporabljajo jeklene vrvi.

Prej so bili kabli vodov vseh nazivnih napetosti tesno ozemljeni na vsakem nosilcu. Obratovalne izkušnje kažejo, da se tokovi pojavljajo v zaprtih tokokrogih ozemljitvenega sistema - kabli - nosilci. Nastali so kot posledica delovanja EMF, ki ga v kablih inducira elektromagnetna indukcija. Hkrati se v številnih primerih pojavijo znatne izgube moči v večkrat ozemljenih kablih, zlasti v vodih z visoko napetostjo.

Študije so pokazale, da se lahko kabli s povečano prevodnostjo (jeklo-aluminij) obešajo na izolatorje, uporabljajo kot komunikacijske žice in kot tokovni vodniki za napajanje porabnikov nizke moči.

Da bi zagotovili ustrezno raven strelovodne zaščite, morajo biti kabli povezani z zemljo skozi iskrišča.