Fire și cabluri ale liniilor electrice aeriene

Pe linii aeriene transmisie de putere tensiune peste 1000 V, se folosesc fire și cabluri goale. Fiind în aer liber, sunt expuși atmosferei (vânt, gheață, schimbări de temperatură) și impurităților nocive din aerul înconjurător (gaze sulfuroase de la uzinele chimice, sare de mare) și de aceea trebuie să aibă o rezistență mecanică suficientă și să fie rezistente la coroziune (rugina).

În prezent, conductoarele oțel-aluminiu au găsit cea mai mare aplicație în liniile aeriene.

Anterior, firele de cupru erau folosite pe liniile aeriene, iar acum sunt folosite aluminiu, oțel-aluminiu și oțel, iar în unele cazuri, fire din aliaje speciale de aluminiu - eldrium etc. Cablurile de protecție împotriva trăsnetului sunt de obicei fabricate din oțel.

Ele se disting prin design:

a) conductoare multinuclee dintr-un metal, formate (în funcție de secțiunea transversală a conductorului) din 7; 19 și 37 fire separate răsucite împreună (Fig. 1, b);

b) fire cu un singur fir constând dintr-un fir solid (Fig. 1, a);

c) conductori spiralați din două metale — oțel și aluminiu sau oțel și bronz.Conductoarele oțel-aluminiu de design convențional (clasa AC) constau dintr-un miez de oțel galvanizat (un singur fir sau răsucit din 7 sau 19 fire), în jurul căruia se află o piesă de aluminiu, constând din 6, 24 sau mai multe fire (Fig. 1). , °C).

Orez. 1. Construcția de fire de linii aeriene: a — fire cu un singur fir; b — conductori torți; c — fire de oțel-aluminiu.

Datele de proiectare structurală ale conductoarelor goale din aluminiu și oțel-aluminiu sunt în GOST 839-80.

Vezi si: Structuri de sârmă goală pentru liniile electrice aeriene

Selectarea liniilor de aer implică luarea în considerare a mai multor factori, printre care unul dintre cei mai semnificativi este încălzirea prelungită cu curent electric. Încălzirea firelor limitează capacitatea de transmisie a liniei aeriene, duce la coroziune a firelor, pierderea rezistenței mecanice a acestora, creșterea înclinării etc. Temperatura conductorilor depinde de sarcina curentă și de condițiile meteorologice ale traseului liniei aeriene.

Capacitatea de încărcare a firelor este foarte afectată de condițiile meteorologice - viteza vântului, temperatura ambiantă și radiația solară, care variază foarte mult pe parcursul anului.

Se spune că o modificare a vitezei vântului are un impact mai mare decât o schimbare a temperaturii aerului. Un vânt slab cu o viteză de 0,6 m/s crește debitul firelor cu 140% în comparație cu condițiile de aer static, în timp ce o creștere a temperaturii ambientale cu 10 ° C o reduce cu 10-15%.

Fire de cupru

Firele mele, realizate din fir de cupru strâns, au rezistență scăzută (r = 18,0 Ohm x mm2/ km) și rezistență mecanică bună: rezistență maximă la întindere sp = 36 ... 40 kgf / mm2, rezistă cu succes influențelor atmosferice și coroziunii cauzate de nocive. impurități din aer.

Firele de cupru sunt marcate cu litera M cu adăugarea secțiunii transversale nominale a firului. Deci, sârmă de cupru cu o secțiune transversală nominală de 50 mm2 marcată cu M - 50.

In prezent, cuprul este un material rar si costisitor, motiv pentru care practic nu este folosit ca conductori pentru liniile electrice aeriene.Pentru a economisi cupru, conductoarele de cupru, bronz si otel-bronz au fost intrerupte in anii 1960.

Fire de aluminiu

Firele de aluminiu diferă de firele de cupru cu masă mult mai mică, rezistență specifică puțin mai mare (r = 28,7 ... 28,8 Ohm x mm2/ km) și rezistență mecanică mai mică: sp = 15,6 kgf / mm2 — pentru conductorii conductoarelor din clasa AT și sp = 16 … 18 kgf / mm2 de fir Atp.

Firele de aluminiu sunt utilizate în principal în rețelele locale. Rezistența mecanică scăzută a acestor fire nu permite tensiune înaltă. Pentru a evita săgețile mari și pentru a asigura cele necesare PUE dimensiunea minimă a liniei până la sol, este necesar să se reducă distanța dintre suporturi și acest lucru crește costul liniei.

Pentru a crește rezistența mecanică a firelor de aluminiu, acestea sunt realizate din fire multi-catenare, trase tare. Bine tolerante la influențele atmosferice, firele de aluminiu nu rezistă impactului impurităților dăunătoare din aer.

Prin urmare, pentru liniile aeriene construite în apropierea țărmurilor, lacurilor sărate și uzinelor chimice, se recomandă conductoare din aluminiu marca AKP protejate împotriva coroziunii (aluminiu rezistent la coroziune, cu umplere a spațiului dintre conductori cu unsoare neutră). Conductoarele de aluminiu sunt marcate cu litera A cu adăugarea secțiunii transversale nominale a conductorului.

Fire de oțel

Firele de oțel au rezistență mecanică ridicată: rezistența maximă la rupere sp = 55 ... 70 kgf / mm2... Firele de oțel sunt cu un singur fir sau cu mai multe fire.

Rezistența electrică a firelor de oțel este mult mai mare decât cea a aluminiului, iar în rețelele de curent alternativ depinde de cantitatea de curent care trece prin fir. Firele de oțel sunt utilizate în rețelele locale cu o tensiune de până la 10 kV la transmiterea unei puteri relativ scăzute, când construcția liniilor cu fire de aluminiu este mai puțin profitabilă.

Un dezavantaj semnificativ al firelor și cablurilor de oțel este susceptibilitatea lor la coroziune. Pentru a reduce coroziunea, firele sunt galvanizate. Există două mărci de sârmă de oțel toronată disponibile: PS (sârmă de oțel) și PMS (sârmă de oțel de cupru). Firele PS au un adaos de cupru de până la 0,2%, iar firele PSO sunt realizate cu un diametru de 3; 3,5; 5 mm. Cablurile de protecție împotriva trăsnetului cu mai multe fire din oțel sunt produse în clasele S-35, S-50 și S-70.

Fire oțel-aluminiu

Conductoarele oțel-aluminiu au aceeași rezistență ca și conductoarele de aluminiu de aceeași secțiune transversală, deoarece în calculele electrice ale conductoarelor oțel-aluminiu nu se ia în considerare conductivitatea piesei de oțel din cauza nesemnificației sale în comparație cu conductivitatea conductorilor. parte din aluminiu a conductorilor.

Firele de oțel structural formează interiorul firului de oțel aluminiu, iar firele de aluminiu formează exteriorul. Oțelul este proiectat pentru a crește rezistența mecanică, aluminiul este o parte conducătoare.

La firele de oțel-aluminiu apar tensiuni interne suplimentare în partea de aluminiu a firului, datorită diferiților coeficienți de dilatare termică a aluminiului și oțelului.

Limitarea obligatorie a tensiunii firelor la temperatura medie anuală pentru toți conductorii este necesară pentru a preveni uzura rapidă prin oboseală a conductorilor din cauza vibrațiilor.

S-a stabilit experimental că aluminiul începe să-și piardă proprietățile de rezistență la temperaturi de peste 65 ° C. Ținând cont de acest lucru, la alegerea temperaturii maxime de funcționare a firelor de oțel-aluminiu, se recomandă planificarea unei reduceri a rezistenței aluminiului cu 12. — 15 % (care reprezintă 7 — 8% pierdere de rezistență a firului în ansamblu) ) pe toată durata de viață a acestora, ceea ce corespunde aproximativ unei funcționări continue a firului timp de 50 de ani la o temperatură de 90 ° C. Trebuie remarcat ca pierderea totală a rezistenței mecanice din cauza supraîncărcărilor de urgență de scurtă durată a firelor să nu depășească 1%.

Sunt produse următoarele mărci de fire de oțel-aluminiu (GOST 839-80):

AC - fir constând dintr-un miez - fire de oțel galvanizat și unul sau mai multe straturi exterioare de fire de aluminiu. Sârma este destinată așezării pe uscat, cu excepția zonelor cu aer poluat cu compuși chimici nocivi;

INQUIRY, ASKP — similar cu firul de marca AC, dar cu miezul de oțel (C) sau întregul fir (P) umplut cu unsoare care contracarează apariția coroziunii firului. Proiectat pentru așezarea de-a lungul coastei mărilor, lacurilor sărate și în zonele industriale cu aer poluat;

ASK — la fel ca și firul ASK, dar cu un miez de oțel izolat cu o manta de plastic. În marcarea firului, după litera A, poate exista litera P, care indică faptul că firul a crescut rezistența mecanică (de exemplu, APSK).

Firele de oțel-aluminiu de toate mărcile sunt produse cu un raport diferit între secțiunea transversală a părții de aluminiu a firului și secțiunea transversală a miezului de oțel: în intervalul 6,0 ... 6,16 - pentru funcționarea firului în mediu condiţiile de încărcare mecanică; 4,29 ... 4,39 — rezistență sporită; 0,65 … 1,46 — rezistență deosebit de întărită: 7,71 … 8,03 — construcție ușoară și 12,22 … 18,09 — deosebit de ușoară.

Firele ușoare sunt utilizate pe liniile nou construite și reconstruite în zonele în care grosimea peretelui de gheață nu depășește 20 mm. Conductoarele armate din oțel-aluminiu sunt recomandate pentru utilizare în zonele cu grosimea peretelui de gheață mai mare de 20 mm. Firele speciale rezistente sunt utilizate pentru realizarea de distanțe lungi în traversări prin spații de apă și structuri inginerești.

Pentru o caracterizare mai completă a conductorilor de oțel-aluminiu, secțiunea transversală nominală a conductorului și secțiunea transversală a miezului de oțel sunt introduse în denumirea mărcii de sârmă, de exemplu: AC-150/24 sau ASKS-150 /34.

fire Aldrei

Firele Aldry au aproximativ aceeași rezistență electrică ca și firele de aluminiu, dar au o rezistență mecanică mai mare. Aldry este un aliaj de aluminiu cu cantități minore de fier («0,2%), magneziu (» 0,7%) și siliciu («0,8%); în ceea ce privește rezistența la coroziune, este egală cu aluminiul. Dezavantajul firelor Aldrey este rezistența lor scăzută la vibrații.

Amplasarea cablurilor liniilor aeriene

Conductoarele de pe suporturile liniilor aeriene pot fi amplasate în diferite moduri: pe linii cu un singur circuit — în triunghi sau orizontal; pe linii cu un lanț dublu — arbore inversat sau hexagon (sub formă de «butoaie»).

Dispunerea firelor într-un triunghi (Fig. 2, a) se utilizează pe linii cu o tensiune de până la 20 kV, inclusiv pe linii cu o tensiune de 35 ... 330 kV cu suporturi metalice și din beton armat.

Dispunerea orizontală a firelor (Fig. 2, b) va fi utilizată pe liniile 35 ... 220 kV cu suporturi din lemn. Această aranjare a firelor este cea mai bună din punct de vedere al condițiilor de lucru, deoarece permite utilizarea suporturilor inferioare și exclude încurcarea firelor în timpul coborârii pe gheață și a dansului de sârmă.

Pe liniile cu două valori, firele sunt plasate fie cu un arbore inversat (Fig. 2, c), ceea ce este convenabil pentru condițiile de instalare, dar crește masa suporturilor și necesită suspendarea a două cabluri de protecție sau a unui hexagon ( Fig. 2, G).

Este de preferat cea din urmă metodă.Se recomandă utilizarea pe linii cu două valori cu o tensiune de 35 ... 330 kV.

Toate aceste opțiuni sunt caracterizate printr-o aranjare asimetrică a firelor unele față de altele, ceea ce duce la o diferență în parametrii electrici ai fazelor. Pentru ecuația acestor parametri se folosește transpunerea firelor, adică. amplasarea reciprocă a conductoarelor unul față de celălalt pe diferite secțiuni ale liniei se modifică succesiv pe suporturi. În acest caz, conductorul fiecărei faze trece o treime din lungimea liniei într-un loc, al doilea în celălalt și al treilea în al treilea loc (Fig. 3.).

Orez. 2. Dispunerea firelor si cablurilor de protectie pe suporturi: a — cu triunghi; b — orizontală; c — arbore invers; d — hexagon (butoi).

Orez. 3… Schema de transpunere a liniei cu un singur fir.

Calculul părții mecanice a liniei aeriene se realizează pe baza repetabilității vitezei vântului și a grosimii peretelui de gheață pe fire, care îndeplinește cerințele de fiabilitate și valorificare a unei anumite clase de linii aeriene.

Liniile aeriene de diferite clase, atunci când traversează același teren, în special pe un traseu comun, trebuie să fie proiectate pentru sarcini diferite de vânt și gheață.

Cabluri de protecție împotriva trăsnetului ale liniilor electrice aeriene

Cablurile de protecție împotriva trăsnetului sunt suspendate deasupra firelor pentru a le proteja de supratensiunile atmosferice. Pe liniile cu o tensiune sub 220 kV, cablurile sunt atârnate numai la abordările de substații. Acest lucru reduce probabilitatea suprapunerii firelor în apropierea stației de lucru. Pe liniile cu o tensiune de 220 kV și mai sus, cablurile sunt suspendate de-a lungul întregii linii. De obicei se folosesc frânghii de oțel.

Anterior, cablurile liniilor de toate tensiunile nominale erau împământate strâns pe fiecare suport. Experiența operațională arată că apar curenți în circuitele închise ale sistemului de împământare — cabluri — suporturi. Ele au apărut ca urmare a acțiunii CEM induse în cabluri prin inducție electromagnetică. În același timp, într-o serie de cazuri apar pierderi semnificative de putere în cablurile împământate în mod repetat, în special în liniile de ultra-înaltă tensiune.

Studiile au arătat că prin suspendarea cablurilor cu conductivitate crescută (oțel-aluminiu) pe izolatoare, cablurile pot fi folosite ca fire de comunicație și ca conductori de curent pentru alimentarea consumatorilor cu putere redusă.

Pentru a asigura un nivel adecvat de protecție împotriva trăsnetului liniilor, cablurile trebuie conectate la pământ prin eclatoare.