Неизолированные сталеалюминиевые провода нового поколения со сниженным активным сопротивлением переменному току.

Погонное активное сопротивление провода переменному току существенно зависит от параметров скрутки повивов. Основным фактором, определяющим коэффициент добавочных потерь энергии в проводе, является обусловленный

скруткой продольный магнитный пбток в стальном сердечнике. С ним связань! потери энергии от гистерезиса и вихревых токов в стальных проволоках, а также от неравномерного распределения тока по отдельным повивам.

Вследствие противоположного направления скрутки смежных повивов в проводах общепринятой конструкции магнитодвижущие силы, действующие в сердечнике и создаваемые токами повивов, частично взаимно компенсируются. При четном числе алюминиевых повивов результирующий продольный магнитный поток оказывается мал и не влияет на активное сопротивление провода.

Однако в проводах с одним и тремя повивами алюминиевых проволок стальной сердечник намагничивается значительным магнитным потоком и добавочные потери энергии в диапазоне нормальных нагрузок составляют соответственно 20-50 и 3-15 %. Необходимость использования проводов с нечетным числом повивов алюминия — это следствие ограничений, накладываемых на допустимое значение диаметра алюминиевых проволок. При диаметре свыше 4,5 мм снижается удельная прочность и гибкость алюминиевой проволоки, а при диаметре менее 1,5 мм усложняется технология изготовления проволоки и провода в целом.

Активное сопротивление сталеалюминиевых проводов с нечетным числом повивов можно снизить компенсацией продольного магнитного потока в сердечнике или использованием сердечника из новой немагнитной стали. Для компенсации магнитного потока необходимо уменьшить разницу между суммарными поперечными сечениями разнонаправленных алюминиевых повивов, например, за счет применения в них проволок разного диаметра.

В трехповивных проводах наилучший эффект достигается при относительном увеличении диаметра проволок второго повива и уменьшении диаметра проволок первого (внутреннего) повива. Компенсация магнитного

и

потока в стальном сердечнике путём снижения относительной доли тока в первом повиве приводит к уменьшению сопротивления провода в целом.

На рис. 2.2 показаны поперечные сечения энергосберегающих трехпо­вивных модифицированных и стандартных проводов.

Рис. 2.2 Конструкция трехповивных проводов:

а - модифицированного АСМ 400/51; б - серийного АС 400/51.

За счёт применения модернизированных трехповивных проводов можно снизить потери электроэнергии на В Л на 2 - 13 %.

Другим эффективным средством снижения активного сопротивления сталеалюминиевого провода может быть применение сердечника из немагнитной или маломагнитной азотсодержащей стали. В этом случае (независимо от числа повивов алюминия и параметров скрутки) добавочными потерями энергии в проводе, обусловленными сердечником, пренебрегают. Поэтому можно сохранить более технологичную конструкцию сталеалюминиевых проводов.

Наибольший эффект достигается для проводов с одним повивом алюминия. Их активное сопротивление снижается на промышленных частотах на 20 - 50 %, на повышенных - в 3 - 4 раза.

В качестве грозозащитных тросов на линиях 35 кВ применяются, как

/ ₂

правило, стальные многожильные оцинкованные канаты сечением 35-50 мм и 50-70 мм² на В Л 110-220 кВ. На особо ответственных переходах и в зонах химического воздействия, а также при использовании грозозащитного троса для высокочастотной связи и в случаях, когда это необходимо по условиям термической стойкости, в качестве грозозащитного троса применяют сталеалю-миниевые провода общего применения или специальные.

Грозотросы нового поколения из азотсодержащей нержавеющей стали. Ежегодно при проведении ревизий и послеаварийных осмотров во многих энергосистемах выявляют и заменяют большое количество грозотросов, непригодных к дальнейшей эксплуатации. Как показывает анализ повреждений ВЛ, примерно 3 - 5 % общего числа отказов ВЛ составляют обрывы грозотросов, поэтому для повышения надежности ВЛ следует использовать грозотросы из новой высокопрочной азотсодержащей стали.

В настоящее время освоен серийный выпуск таких тросов для работы в морских условиях и агрессивных средах, для нужд рыболовной и нефтегазодобывающей промышленности, а также электроэнергетики и волоконно-оптических линий связи.

Проволока из азотсодержащей нержавеющей стали обладает исключитель­ной коррозионной стойкостью, поэтому антикоррозионное покрытие (оцинковка или алюминирование) для неё не требуется.

2.3. Опорные конструкции

Опоры и фундаменты на В Л напряжением 35-110 кВ имеют значительный удельный вес как в части материалоёмкости, так и в стоимостном отношении. Достаточно сказать, что стоимость смонтированных опорных конструкций на этих В Л составляет, как правило, 60-70% полной стоимости сооружения В Л. Для

линий, расположенных на промышленных предприятиях и непосредственно прилегающих к ним территориях, этот процент может быть еще выше.

Опоры воздушной линии предназначены для поддержания проводов линий на определенном расстоянии от земли, обеспечивающем безопасность людей и надёжную работу линии.

Опоры ВЛ делятся на анкерные и промежуточные. Опоры этих двух групп различаются способом подвески проводов.

Анкерные опоры полностью воспринимают тяжение проводов и тросов в смежных с опорой пролётах, т.е. служат для натяжения проводов. На этих опорах ^провода подвешиваются с помощью подвесных гирлянд. Опоры анкерного типа могут быть нормальной и облегчённой конструкции. Анкерные опоры значительно сложнее и дороже промежуточных и поэтому число их на каждой линии должно быть минимальным.

Промежуточные опоры не воспринимают тяжение проводов или воспринимают его частично. На промежуточных опорах провода подвешиваются с помощью поддерживающих гирлянд изоляторов, рис.2.3.

На базе анкерных опор могут выполняться концевые и транспозиционные опоры. Промежуточные и анкерные опоры могут быть прямыми и угловыми.

Концевые анкерные опоры, устанавливаемые при выходе линии с электростанции или на подходах к подстанции, находятся в наихудших условиях. Эти опоры испытывают одностороннее тяжение всех проводов со стороны линии, так как тяжение со стороны портала подстанции незначительно.

Промежуточные прямые опоры устанавливаются на прямых участках ВЛ для поддержания проводов. Промежуточная опора дешевле и проще в изготовлении, чем анкерная, так как в нормальном режиме не испытывает усилий вдоль линии. Промежуточные опоры составляют не менее 80-90% общего числа опор ВЛ.

Угловые опоры устанавливаются в точках поворота линии. При углах поворота линии до 20° применяют угловые опоры анкерного типа. При углах поворота линии электропередачи более 20° - промежуточные угловые опоры.

На В Л применяются специальные опоры следующих типов: транспозиционные - для изменения порядка расположения проводов на опорах; ответвительные — для выполнения ответвлений от основной линии; переходные - для пересечения рек, ущелий и т.д.

Транспозицию применяют на линиях напряжением НО кВ и выше протяженностью более 100 км для того, чтобы сделать ёмкость и индуктивность всех трех фаз цепи ВЛ одинаковыми. При этом последовательно меняют на опорах взаимное расположение проводов по отношению друг к другу. Одно такое тройное перемещение проводов называют циклом транспозиции. Линия делится на три участка (шага), на которых каждый из трёх проводов занимает все три возможных положения, рис. 2.4.

Рис. 2.4. Цикл транспозиции проводов одноцепной линии

В зависимости от количества подвешиваемых на опорах цепей опоры могут быть одноцепные и двухцепные. Провода располагаются на одноцепных линиях горизонтально или треугольником, на двухцепных опорах - обратной елкой

или шестиугольником. Наиболее часто встречающиеся расположения проводов на опорах схематически изображены на рис.2.5. Там же указано и возможное расположение грозозащитных тросов. Расположение проводов по вершинам треугольника (рис.2.5,а) широко распространено на линиях до 20-35 кВ и на линиях с металлическими и железобетонными опорами напряжением 35-330 кВ. Горизонтальное расположение проводов применяют на линиях 35кВи110кВна деревянных опорах и на линиях более высокого напряжения на других опорах. Для двухцепных опор более удобно с точки зрения монтажа расположение > проводов по типу «обратная ёлка», но увеличивает массу опор и требует подвески двух защитных тросов.

Деревянные опоры широко применялись на В Л до 110 кВ включительно. Наиболее распространены сосновые опоры и несколько меньше опоры из лиственницы Достоинства этих опор — малая стоимость (при наличии местной древесины) и простота изготовления. Основной недостаток - гниение древесины, особенно интенсивное в месте соприкосновения опоры с почвой.

Рис. 2.5. Наиболее часто встречающиеся расположения проводов и тросов на опорах: а — расположение по вершинам треугольника; б — горизонтальное расположение; в — расположение обратной ёлкой.

Металлические опоры выполняются из стали специальных марок для линий 35 кВ и выше, требуют большого количества металла. Отдельные элементы соединяют сваркой или болтами. Для предотвращения окисления и коррозии поверхность металлических опор оцинковывают или периодически окрашивают специальными красками. Однако они обладают высокой механической прочностью и большим сроком службы. Устанавливают металлические опоры на железобетонных фундаментах. Эти опоры по конструктивному решению тела опоры могут быть отнесены к двум основным схемам - башенным или одностоечным, рис. 2.6, и портальным, рис. 2.7,а, по способу закрепления на фундаментах - к свободностоящим опорам, рис. 2.6 и 2.8, и опорам на оттяжках, рис. 2.7,а-в.

На металлических опорах высотой 50 м и более должны быть установлены лестницы с ограждениями, доходящими до вершины опоры. При этом на каждой секции опор должны быть выполнены площадки с ограждениями.

Рис.2.6. промежуточная металлическая опора одноцепной

линии:

1 - провода; 2 - изоляторы;

3 - грозозащитный трос;

4 - тросостойка;

5 - траверсы опоры;

6 — стойка опоры;

7 - фундамент опоры

г

Рис. 2.8. Металлические свободностоящие двухцепные опоры: а - промежуточная 220 кВ; б - анкерная угловая 110 кВ

Железобетонные опоры выполняются для линий всех напряжений до 500 кВ из центрифугированного бетона. Они долговечнее деревянных, отсутствует ^ коррозия деталей, просты в эксплуатации и поэтому получили широкое распространение. Железобетонные опоры имеют меньшую стоимость, но обладают большей массой и относительной хрупкостью поверхности бетона, а также малую прочность на поперечный изгиб, рис. 2.9.

Траверсы одностоечных железобетонных опор - металлические оцинкованные.

Срок службы железобетонных и металлических оцинкованных или периодически окрашиваемых опор велик и достигает 50 лет и более.

Рис. 2.9 Промежуточные железобетонные свободностоящие одноцепные опоры: а - со штыревыми изоляторами 6-10кВ;б-35кВ;в-110кВ;г- 220 кВ

I

(,

/.