Утсройство воздушных линий электропередачи ВЛЭП

Воздушной линией электропередачи (ВЛ) называют устройство для передачи и распределения электроэнергии по проводам, находящимся на открытом воздухе c прикрепленным при помощи изоляторов и арматуры в опорам или кронштейнам инженерных сооружений (мостов, путепроводов и т. д.). Устройство ВЛ, ее проектирование и строительство должны соответствовать «Правилам устройства электроустановок» (ПУЭ), являющимся обязательными для всех линий электропередачи, кроме специальных (например, контактных сетей трамвая, троллейбуса, железной дороги и др.)

Классификация и режимы работы ВЛ. Воздушные линии электропередачи, как правило, предназначены для передачи переменного трехфазного тока и по назначению делятся на:

– сверхдальние напряжением 500 кВ и выше, служащие в основном для связи между отдельными энергосистемами;
– магистральные напряжением 220 и 330 кВ, служащие для передачи энергии от мощных электростанций, а также для связи между энергосистемами и объединения электростанций внутри энергосистем (обычно соединяют электростанции с распределительными пунктами);
– распределительные напряжением 35, ПО и 150 кВ, служащие для электроснабжения предприятий и населенных пунктов крупных районов (соединяют распределительные пункты с потребителями и представляют собой разветвленные сети с трансформаторными подстанциями);
– линии электропередачи 20 кВ и ниже, служащие для подвода электроэнергии к потребителям.
Потребители электроэнергии по надежности электроснабжения делятся на три категории:
– к первой относят потребителей, нарушение электроснабжения которых может привести к опасности для жизни людей, повреждению оборудования, массовому браку продукции, нарушению важных элементов городского хозяйства;
– ко второй — потребителей, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, простою оборудования и рабочих, нарушению нормальной деятельности значительной части городского населения;
– к третьей — остальных потребителей.

По напряжению воздушные линии электропередачи «Правилами устройства электроустановок» делятся на две группы: ВЛ напряжением до 1000 В (низковольтные) и ВЛ напряжением выше 1000 В (высоковольтные). Для каждой группы линий установлены технические требования их устройства. Номинальное линейное напряжение линий трехфазного тока регламентировано ГОСТ 721—62 и может иметь следующие значения: 750, 500, 330, 220, 150, 110, 35, 20, 10, 6 и 3 кВ, а также 660, 380 и 220 В.

По электрическому режиму работы линии делятся на. линии с изолированной нейтралью, когда общая точка обмоток (нейтраль) не присоединена к заземляющему устройству или присоединена к нему через аппараты, имеющие большое сопротивление, и с глухозаземленной нейтралью, когда нейтраль генератора или трансформатора наглухо соединена с землей.

В сетях с изолированной нейтралью изоляция линии должна быть не менее величины линейного напряжения, так как при замыкании одной фазы на землю напряжение двух других фаз относительно земли становится равным линейному. В сетях с глухозаземленной нейтралью при повреждении одной фазы происходит короткое замыкание через землю и защита линии отключает поврежденный участок. При этом перенапряжения фаз не происходит и изоляцию линии выбирают по фазному напряжению. Недостатком этих сетей является большая величина тока замыкания на землю и отключение линии при однофазном замыкании на землю. В нашей стране сети с глухозаземленной нейтралью применяют в системах напряжением до 1000 В и от 110 кВ и выше.

В зависимости от механического состояния различают следующие режимы работы ВЛ:
– нормальный — провода и тросы не оборваны;
– аварийный — провода и тросы оборваны полностью или частично;
– монтажный — в условиях монтажа опор, проводов и тросов.

Механические нагрузки на элементы ВЛ в большой степени зависят от климатических условий района и характера местности, по которой проходит линия. При проектировании ВЛ за основу берут наибольшее значение величины скорости ветра и толщины стенки гололеда, образующегося на проводах, наблюдаемые в данном районе 1 раз в 15 лет для ВЛ напряжением 500 кВ и 1 раз в 10 лет для ВЛ напряжением 6—330 кВ.

Местность, по которой проходит ВЛ, в зависимости от доступности для людей, транспорта и сельскохозяйственных машин, делится согласно ПУЭ на три категории:

– к населенной местности относят территорию городов, поселков, дере-вень, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, портов, пристаней, железнодорожных станций, парков, бульваров, пляжей с учетом границ их развития на ближайшие 10 лет;

– к ненаселенной — незастроенную территорию, частично посещаемую людьми и доступную для транспорта и сельскохозяйственных машин (ненаселенной местностью считают также огороды, сады и местности с отдельными, редко стоящими строениями и временными сооружениями) ;

– к труднодоступной — территорию, недоступную для транспорта и сельскохозяйственных машин.
Устройство и основные элементы ВЛ. Воздушные линии электропередачи состоят из опорных конструкций (опоры и основания), проводов, изоляторов и линейной арматуры. Кроме того, в состав ВЛ входят устройства, необходимые для обеспечения бесперебойного электроснабжения потребителей и нормальной работы линии: грозозащитные тросы, разрядники, заземления, а также вспомогательное оборудование для нужд эксплуатации (устройства высокочастотной связи, емкостного отбора мощности и др.)

Опоры воздушной линии электропередачи поддерживают провода на заданном расстоянии между собой и от поверхности земли Горизонтальные расстояния между центрами двух опор, на которых подвешены провода, называют пролетом, или длиной пролета. Различают переходной, промежуточный и анкерный пролеты. Анкерный пролет обычно состоит из нескольких промежуточных.

Углом поворота линии называют угол между направлениями линии в смежных пролетах.
Вертикальное расстояние hг (рисунок 1, а) между низшей точкой провода в пролете до пересекаемых инженерных сооружений или до поверхности земли или воды называют габаритом провода.


Рисунок 1 – Габарит (а) и стрела провеса (б) проводов:
F, f — стрела провеса проводов; hг—габарит провода от земли, А, В — точки подвеса провода

Стрелой провеса f провода называют вертикальное расстояние между низшей точкой провода в пролете и горизонтальной прямой, соединяющей точки подвеса провода на опорах. Если высота точек крепления разная, стрела провеса рассматривается относительно высшей и низшей точек крепления провода (F и f на рисунке 1,б).
Тяжением называют усилие, с которым натягивают и закрепляют на опорах провод или трос. Тяжение изменяется в зависимости от силы ветра, температуры окружающего воздуха, толщины гололеда на проводах и может быть нормальным или ослабленным.

Запасом прочности, или коэффициентом запаса элементов воздушной линии электропередачи, называют отношение минимальной расчетной нагрузки, разрушающей данный элемент, к величине фактической нагрузки в наиболее тяжелых условиях.

Механическим напряжением материала, называют нагрузку на элементы ВЛ, отнесенную к единице площади их рабочего сечения. Например, тяжение провода, отнесенное к его поперечному сечению, определяет механическое напряжение материала провода.

Временным сопротивлением называют максимально допустимое механическое напряжение материала, после превышения которого начинается разрушение изделия.