Виды и типы
Основные определения
Линия электропередач (ЛЭП) — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока. Также электрическая линия в составе такой системы, выходящая за пределы электростанции или подстанции.
В сетях общего назначения переменного тока 50 Гц, согласно ГОСТ 721-77, должны использоваться следующие номинальные междуфазные напряжения: 380 В; (6)10, 20, 35, 110, 220, 330, 500, 750 и 1150 кВ. Могут также существовать сети, построенные по устаревшим стандартам с номинальными межфазными напряжениями: 3 и 150 кВ.
Номинальное напряжение для линий постоянного тока не регламентировано, чаще всего используются напряжения: 150, 400 и 800 кВ.
В специальных сетях могут использоваться и другие классы напряжений, в основном это касается тяговых сетей железных дорог (27,5 кВ, 50 Гц переменного тока и 3,3 кВ постоянного тока), метрополитена (825 В постоянного тока), трамваев и троллейбусов (600 В постоянного тока).
Состав ВЛ:
- Провода;
- Траверсы;
- Изоляторы;
- Арматура;
- Опоры;
- Грозозащитные тросы;
- Разрядники;
- Заземление;
Провода:
Провод воздушной линии электропередачи предназначен для передачи электрической энергии от источников к электроприёмникам потребителей.
Число проводов на опорах может быть разным. Обычно воздушная линия (ВЛ) рассчитана на передачу трёхфазного тока, поэтому опоры одноцепных ВЛ напряжением свыше 1 кВ рассчитаны на подвеску трёх фазных проводов, то есть одной цепи. На опорах двухцепных ВЛ подвешивают две параллельно идущие цепи, то есть 6 проводов.
Траверсы:
Траверса линии электропередачи — конструкция, предназначенная для удержания проводов линии электропередачи на опоре. Траверса устанавливается на столбах как круглого, так и квадратного сечения, крепление осуществляется при помощи хомута.
Изоляторы:
Изолятор — устройство для подвешивания и изоляции проводов и кабелей на опорах воздушной линии электропередачи (ВЛ) или воздушных линий связи (ВЛС).
Арматура:
Арматура — специальные типовые детали, предназначенные для соединения проводов, соединения изоляторов в гирлянды, крепления к ним проводов, подвески гирлянд на опорах линий электропередачи и других функций.
Опоры:
Опора воздушной линии электропередачи — сооружение для удержания проводов и при наличии — грозозащитных тросов воздушной линии электропередачи и оптоволоконных линий связи на заданном расстоянии от поверхности земли и друг от друга.
Грозозащитные тросы:
Грозозащитный трос — заземлённый протяжённый молниеотвод, натянутый вдоль воздушной линии электропередачи над проводами.
В зависимости от расположения, количества проводов на опорах ВЛ, сопротивления грунта, класса напряжения ВЛ, необходимой степени грозозащиты монтируют один или несколько тросов.
Изолированные грозотросы могут использоваться для передачи сигналов высокочастотной связи. Использование грозотросов для ВЧ-связи типично для ВЛ с двумя тросами и с горизонтальным расположением силовых проводов.
Разрядники:
Разрядник - электрический аппарат, предназначенный для ограничения перенапряжений в электротехнических установках и электрических сетях.
Заземление:
Заземление — преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.
Классификация ЛЭП
По роду тока:
- ВЛ переменного тока;
- ВЛ постоянного тока.
По назначению:
- Сверхдальние ВЛ напряжением 500 кВ и выше (предназначены для связи отдельных энергосистем);
- Магистральные ВЛ напряжением 220 и 330 кВ (предназначены для передачи энергии от мощных электростанций, а также для связи энергосистем и объединения электростанций внутри энергосистем — к примеру, соединяют электростанции с распределительными пунктами);
- Распределительные ВЛ напряжением 35, 110 и 150 кВ (предназначены для электроснабжения предприятий и населённых пунктов крупных районов —соединяют распределительные пункты с потребителями);
- Питающие ВЛ 20 кВ и ниже, подводящие электроэнергию к потребителям.
По количеству проводов, расположенных на ЛЭП ВЛ делятся на:
- Одноцепные ВЛ – это линии, на которых расположена цепь (три провода одной трехфазной линии) на одних и тех же опорах;
- Двухцепные ВЛ - это линии, на которых расположены две цепи на одних и тех же опорах.
По напряжению:
- ВЛ до 1000 В (ВЛ низшего класса напряжений);
- ВЛ выше 1000 В;
- ВЛ 1–35 кВ (ВЛ среднего класса напряжений);
- ВЛ 110–220 кВ (ВЛ высокого класса напряжений);
- ВЛ 330–750 кВ (ВЛ сверхвысокого класса напряжений);
- ВЛ выше 750 кВ (ВЛ ультравысокого класса напряжений).
По режиму работы в зависимости от механического состояния:
- ВЛ нормального режима работы (провода и тросы не оборваны);
- ВЛ аварийного режима работы (при полном или частичном обрыве проводов и тросов);
- ВЛ монтажного режима работы (во время монтажа опор, проводов и тросов).
Расположение проводов на опорах
Располагать провода на опорах ВЛ можно различными способами: на одноцепных линиях – треугольником или горизонтально; на двухцепных –обратной елкой или шестиугольником.
Расположение проводов треугольником применяется на линиях напряжением до 20 кВ включительно и на линиях напряжениям 35 – 330 кВ с металлическими и железобетонными опорами.
Горизонтальное расположение проводов применяется на линиях напряжением 330 кВ и выше и на линиях напряжением 35 – 330 кВ с деревянными опорами. Такое расположение проводов является наилучшим по условиям эксплуатации, т.к. позволяет применять более низкие опоры и исключает схлестывание проводов при сбрасывании гололеда и тряске проводов.
На двухцепных линиях провода располагают либо обратной елкой, что удобно по условиям монтажа, но увеличивает массу опор и требует подвески двух защитных тросов, либо шестиугольником. Последний способ предпочтительнее. Он рекомендован к применению на двухцепных линиях напряжением 35 – 330 кВ.
Материал опор
- Деревянные опоры просты в изготовлении и дешевы. В нашей стране их делают из сосны. Недостаток этих опор – их недолговечность, объясняющаяся гниением древесины.
- Железобетонные опоры долговечнее деревянных, требуют меньше металла, чем металлические, просты в обслуживании и поэтому получили в последнее время широкое применение на линиях электропередач всех напряжений до 500 кВ включительно.
- Стойки железобетонных опор имеют вид пустотелых конусных труб длиной 18 – 26 м с малым наклоном образующих конуса.
- Металлические опоры применяют на линиях 35 кВ и выше. Эти опоры требуют затрат большого количества металла и регулярной окраски в процессе эксплуатации для защиты от коррозии.
- Опоры из композитных материалов рассматриваются как реальная альтернатива бетонным и металлическим предшественникам. Уже сейчас очевиден ряд их преимуществ. Срок эксплуатации этого оборудования - от 65 до 125 лет, в зависимости от условий. Материал опор инертен, не подвержен коррозии и гниению и не оказывает влияния на окружающую среду.
Деревянные опоры
Преимущества:
Деревянные опоры дёшевы, сравнительно просты в изготовлении и надёжны в эксплуатации.
Недостатки: подверженность их загниванию.
На рисунке изображены деревянные опоры (слева на право): промежуточная, угловая с подкосом, угловая с оттяжкой, анкерная.
Железобетонные опоры
Железобетонные опоры широко применяются на ВЛ до 500 кВ включительно. Срок службы железобетонных опор в среднем в два раза выше, чем деревянных, хорошо пропитанных опор. Отпадает необходимость в использовании древесины, повышается надежность электроснабжения.
Преимущества:
- технологичность изготовления;
- долгий срок службы.
Недостатки:
- для перевозки автотранспортом стоек с территории завода-изготовителя на места их установки необходимы специальные полуприцепы с длиной до 12 метров;
- сложность демонтажа.
Металлические опоры
Обладают меньшей, чем железобетонные, массой и высокой механической прочностью, что позволяет создавать опоры значительной высоты, рассчитанные на большие нагрузки. Их применяют на линии электропередач всех напряжений, часто в сочетании с железобетонными промежуточными опорами.
Металлические опоры незаменимы на линиях с большими механическими нагрузками.
Металлические опоры передач изготовляют в основном из стали, в отдельных случаях (за рубежом) из алюминиевых сплавов; для защиты от коррозии их окрашивают или оцинковывают.
Типы опор ЛЭП
Металлические анкерные опоры устанавливают в начале и в конце ЛЭП, на поворотах, при переходах через водные преграды и в горах (т. н. переходные опоры электропередач). Промежуточные опоры имеют менее прочную конструкцию; они служат главным образом для поддержания проводов и тросов на прямых участках трассы ЛЭП.
Анкерная металлическая опора:
а – одноцепная опора 220-330 кВ; б – двухцепная опора 220-330 кВ; в – промежуточная на повороте ЛЭП
Фрагмент трассы ВЛ (А – анкерная опора, П
– промежуточная опора, УП – угловая промежуточная опора, УА- угловая анкерная опора, КА- концевая анкерная опора)
Угловые опоры устанавливают в точках поворота линии. Транспозиционные опоры применяют для транспозиции проводов. Специальные опоры бывают двух типов: переходные – для больших пролетов (пересечения рек, ущелий, озер и т.д.) и ответвительные – когда требуется глухое ответвление от линии.