Элементы воздушных линий связи

Провода. На провода воздушных линий воздействуют ветры, дожди, иней, гололёд, резкие изменения температуры, химические вещества, выделяемые в атмосферу промышленными предприятиями. Поэтому линейная проволока, используемая для проводов этих линий, должна обладать хорошей механической прочностью, гибкостью, устойчивостью против коррозии и быть сравнительно недорогой, а также обладать высо­кой электропроводностью. Наибольшее распространение на линиях связи получили стальная, медная и биметаллическая проволоки.

Стальная проволока имеет хорошие механические свойства. Для устойчивости против коррозии её покрывают слоем цинка. Недостатком такой проволоки является значительное возрастание затухания с ростом частоты передаваемого тока, что объясняется сильным проявлением поверхностного эффекта из - за большой магнитной проницаемости стали. Стальную проволоку применяют преимущественно для цепей оперативно-технологической связи низшего уровня, на линиях О, Н и У диаметром 3...5 мм, а на линиях типа ОУ — только диаметром 5 и 4 мм. На линиях III класса обычно используют проволоку диаметром 3; 2,5 и 1,5 мм.

Медную проволоку из-за дороговизны используют только для высокочастотных цепей магистральной и дорожной связи. Она обладает достаточной механической прочностью и мало подвержена коррозии, так как на воздухе покрывается плёнкой окиси меди, защищающей провод от дальнейшего разрушения.

Биметаллическая сталемедная проволока (БСМ) состоит из двух металлов: стального сердечника с повышенным пределом прочности (1180—1370 МПа) и наложенного на него термическим способом слоя меди толщиной 0,14...0,2 мм для проволоки с общим диаметром 4 мм и 0,11...0,15 мм — для проволоки диаметром 3 мм. Механическая прочность таких проводов выше, чем стальных и медных, электрические характеристики для высоких частот близки к характеристикам медных проводов. При­менение сталемедной проволоки позволяет значительно экономить медь.

Биметаллическая сталеалюминиевая проволока (БСА) имеет стальной сердечник диаметром 3 или 4 мм, на котором методом горячего опрессовывания нанесён слой алюминия толщиной 0,55 мм. Она обладает меньшей механической прочностью и стойкостью против коррозии, чем сталемедная проволока.

При устройстве удлинённых пролётов и переходов через электрифицированные железные дороги используют многопроволочные тросы (канатики), обладающие высокой прочностью. Для цепей из стальной проволоки применяют стальные тросы из семи проволок диаметром 4 2 и 6,6 мм, а для цветных цепей бронзовые марок ПАБ-10 и ПАБ-25 площадью поперечного сечения соответственно 10 и 25 мм.

Для крепления линейных проводов к изоляторам служит мягкая перевязочная проволока: стальная оцинкованная для стальных проводов, медная для медных и биметаллических. Диаметр перевязочной проволоки зависит от диаметра линейного провода. Для линейных проводов диаметром 5,4 и 3,5 мм берут перевязочную проволоку диаметром 2,5 мм, а при диаметре 3 мм — перевязочную проволоку диаметром 2 мм.

При подвесе проводов натяжение регулируется стрелой провеса, т.е. расстоянием по вертикали между линией, соединяющей точки подвеса провода и самой низкой точкой провода в пролёте. В процессе подвески проводам надо придать такую монтажную стрелу провеса, чтобы в самых трудных метеорологических условиях напряжения в проводе не превышали бы допустимых.

Для воздушных линий электропередач (ЛЭП) при их сооружении используются медные, алюминиевые, сталеалюминиевые, неизолированные и изолированные провода. Для питающих линий электрифицированного транспорта используются медные и бронзовые контактные провода.

Неизолированные провода медные, алюминиевые и сталеалюминиевые изготавливаются в соответствии с ГОСТ 839-80. Сведения об их марках и области применения приведены в таблице 2.2

Примечание. Типы атмосфер зависят от содержания коррозионно-активных агентов Тип I соответствует атмосфере сельской, горной местности вдали от промышленных объектов II — атмосфере промышленных районов, III — морской атмосфере

.

 

Таблица 2.2 - Марки, конструкции и преимущественные области применения неизолированных проводов

Марки проводов	Конструкции проводов	Преимущественные области применения
М     А     АН	Провод, состоящий из одной или нескольких медных проволок Провод, состоящий из скрученных алюминиевых проволок То же термообработанный	В атмосфере воздуха типов II и III на суше и море всех микроклиматических районов по ГОСТ 15150-69
АЖ	То же нетермообработанный	В атмосфере воздуха типов II и III, но при условии содержания в атмосфере сернистого газа, дающего осадок не более 150 мг/(м2·сут), на суше всех микроклиматических районов по ГОСТ 15150-69, кроме районов ТВ и ТС
АКП	Провод марки А, но межпроволочное пространство всего провода, за исключением наружной поверхности, заполнено нейтральной смазкой повышенной термостойкости	На побережьях морей, соленых озер, в про­мышленных районах и в районах засолонен-ных песков, а также в прилегающих к ним районам с атмосферой воздуха типов II и III, на суше и в море всех макроклиматических районов по ГОСТ 15150-69
АС	Провод, состоящий из сердечника из оцинкованных стальных проволок или повивов из алюминиевых проволок	См. марку А
АСКП АСКС	Провод марки АС, но межпроволочное пространство стального сердечника, включая его наружную поверхность, заполнено нейтральной смазкой повышенной термостойкости	На побережьях морей, соленых озер, в промыш­ленных районах и в районах песков, а также в прилегающих к ним районах с атмосферой воздуха типов II и III, но при условии содержания в атмосфере сернистого газа, дающего осадок не более 200 мг / (м2·сут), на суше всех макроклиматических районов по ГОСТ 15150-69, кроме районов ТВ
ПА   ПМ	Провод алюминиевый полый Провод медный полый	ТУ 16.505.397-72. На подстанциях и распределительных устройствах

 

Медные и бронзовые фасонные контактные и полые провода. Контактные провода предназначены для обеспечения электрической энергией электрифицированного транспорта. Основная часть контактных проводов изготавливается из низколегированной меди и бронз.

Фасонное исполнение поводов обеспечивает их подвешивание и присоединение питающих кабелей при беспрепятственном скользящем токосъеме при контакте с пантографом электровоза, трамвая или троллейбуса.

Полые медные и алюминиевые провода используются для воздушных ЛЭП, открытых подстанций. Полые провода состоят из медных (алюминиевых) проволок фасонного сечения, которые образуют один повив (слой) и соединены друг с другом в замок без поддерживающего каркаса.

Выпускаются строительной длиной 600 м. Алюминиевые полые провода имеют сечение 500 и 640 мм², медные — 200 и 300 мм².

Сведения о медных и бронзовых круглых и фасонных контактных, а также полых медных проводах представлены в таблице 2.3.

 

 

Таблица 2.3 - Медные, бронзовые фасонные контактные и полые провода

Марка провода	Наименование провода	ГОСТ, ТУ	Сечение провода, мм2
Б	Провод бронзовый, круглый	ТУ 16.501.017-74	50, 70, 90, 95, 120 150, 185, 240, 300
БС	То же сталебронзовый	ТУ 16.501.017-74	185,240,300,400
БрФ	То же, контактный, фасонный	ГОСТ 2584-86	65,85,100,120, 150
БрФО	То же, овальный	ГОСТ 2584-86	30, 40, 50, 65, 85, 100, 120, 150
МК	То же медный, контактный	ГОСТ 2584-86	30,40,50,65,85, 100
МФ	То же, фасонный	ГОСТ 2584-86	65,85, 100,120, 150
МФО	То же, фасонный, овальный	ГОСТ 2584-86	30, 40, 50, 65, 85, 100,120, 150
НЛФ	То же низколегированный фасонный	ГОСТ 2584-86	65,85, 100,120, 150
НЛФО	То же овальный	ГОСТ 2584-86	100, 120, 150
ПМ	То же, полый	ТУ 16.505.397-72	240, 300

 

Сталеалюминиевые провода. Сталеалюминиевые провода находят наиболее широкое применение для сооружения высоковольтных ЛЭП с большими пролетами, сложными климатическими условиями (гололед, снеговые нагрузки, ветер) и т.д.

Провода АС, АСК и другие конструктивно состоят из стальных жил или тросов, оплетенных алюминиевыми жилами.

В целях повышения надежности электроснабжения при передаче и распределении электроэнергии в силовых и осветительных сетях используются изолированные алюминиевые провода со стальной несущей жилой или без нее.

Самонесущие изолированные провода (СИП) применяют для ЛЭП с рабочими напряжениями 0,6/1, 10 и 20 кВ, 50 Гц при температуре от -50 до +50 °С [5]. Они обеспечивают работу линии даже при схлестывании проводов или падения на них деревьев. Применение СИП снижает реальные эксплуатационные расходы до 80%; на проводах не происходит гололедообразование; уменьшается ширина просеки.

Провода марок САПт, САПсш, САСПсш используются для сетей 380 В 50 Гц.

Следует отметить, что допустимые токовые нагрузки проводов с изоляцией из светостабилизированного термопластичного или сшитого полиэтилена зависят от солнечной радиации и температуры воздуха.

Неизолированные гибкие провода. К ним относятся медные нелуженые и луженые многопроволочные провода для электрических соединений, которые требуют повышенной гибкости. Число проволок этих проводах изменяется от 7 до 798, а их диаметр от 0,05 до 0,68 мм.

Опоры. Деревянные опоры можно использовать при строительстве линий в лесистых районах, в которых разрешена заготовка лесоматериалов. Деревянные опоры устанавливаются на участках сближения с высоковольтными линиями, если опасные индуктивные напряжения превышают допустимые для железобетонных опор по нормам техники безопасности.

Во всех остальных случаях следует применять железобетонные опоры. Основным элементом таких опор чаще всего является центрифугированная, пустотелая коническая стойка, хотя имеются и другие виды железобетонных стоек.

Железобетонные опоры долговечнее деревянных, позволяют сохранить лес, не боятся повышенной влажности, а также высоких и низких температур. Повышенные первоначальные затраты средств на их строительство оправдываются с течением времени. Общим недостатком всех железобетонных конструкций является большой вес и меньшая транспортабельность, чем деревянных.

Наибольшее распространение получили конструкции (стойки) из железобетона в виде полого усечённого конуса длиной 6,5; 7,5; 8,5 и 9,5 м.

Они различаются по типам в зависимости от значения изгибающего момента. Наружный диаметр верхней части (вершины) конструкций всех типов 230 мм, нижней части (комля) 320... 373 мм, а толщина стенок 40...55 мм в зависимости от длины и типа конструкции.

Масса стоек 520... 1000 кг. Для защиты от попадания влаги внутрь стойки оба торцовых отверстия закрывают пробками.

Закапываемую в землю часть опоры покрывают битумной мастикой для предотвращения разрушения бетона и арматуры от воздействия блуждающих токов и находящихся в земле химических веществ. Траверсы крепят к стойке болтом и подкосами.

Деревянные столбы изготавливают из лиственницы, сосны, кедра, ели и пихты. Их делают из брёвен длиной 5,5; 6,5; 7,5; 8,5 и 9,5 м и диаметром в вершине 12...24 см; длиной 11 и 13 м и диаметром в вершине 18...24 см. Не допускается использовать древесину, поражённую грибковыми за­болеваниями, и сухостой.

Срок службы деревянных опор, установленных непосредственно в грунт,— от четырёх до восьми лет в зависимости от характера грунта. Для увеличения срока службы столбы пропитывают противогнилостными веществами (антисептиками) или устанав­ливают в искусственные основания.

При пропитке древесины столбов на специальных заводах смесью креозота (60%) с мазутом (40%) срок службы увеличивается до 18-25 лет. Другие способы пропитки (бандажный, суперобмазки и т.д.) менее эффективны.

Гниение древесины происходит главным образом у поверхности земли (в наиболее опасном месте с точки зрения механических напряжений).

Если столб поднять над землёй, укрепив в приставках из материала, не поддающегося гниению, то срок службы его будет значительно больше.

Приставки применяют также для увеличения длины столба. Наибольшее распространение получили железобетонные приставки трапецеидального сечения (ПТ) нескольких типов, отличающихся длиной и допустимым значением изгибающего момента. Применяются также приставки прямоугольного сечения (ПР).

На линиях I и II классов каждую опору устанавливают с двумя приставками. При­ставки 1 крепят к столбу проволочными хомутами 2 (рисунок 2.1).

Приставки из пропитанной древесины устанавливают чаще всего для увеличения длины опоры и крепят к столбу аналогично железобетонным. Опоры воздушных линий разделяют на простые и сложные.

Простыми называют опоры, состоящие из деревянного столба или железобетонной стойки, оснащённых арматурой и не имеющих дополнительных креплений.

Сложные опоры состоят из простых опор и дополнительных креплений в виде подпор, оттяжек или из двух столбов или стоек. Железобетонные опоры укрепляют только оттяжками.

К простым относят промежуточные опоры, устанавливаемые на прямолинейных участках трассы линии;

К сложным — угловые, полуанкерные, анкерные, усиленные, оконечные, кабельные и т.д.

 

 

Рисунок 2.1 –Опоры с двумя приставками

Угловые опоры устанавливают в местах изменения направления трас­сы линии. Их укрепляют подпорой или оттяжкой, подпорой и оттяжкой в зависимости от числа проводов, типа линии и угла поворота трассы, определяемого нормальным вылетом угла. Угловая опора, укреплённая подпоркой, показана на рисунке 3.2, а, где 1 — траверсы; 2 — подпора; 3 — лежень; 4 — поперечный брус. Угловая опора, укреплённая оттяжкой, изображена на рисунке 3.2, б, где 1 — оттяжка; 2 — якорный лежень; 3 — якорный жгут.

 

 

 

Рисунок 2.2 – Угловые опоры

 

Нормальным вылетом угла называют длину перпендикуляра, опущенного из вершины угла на прямую, соединяющую две точки на трассе линии, каждая из которых удалена от вершины угла на 50 м. Такое измерение углов поворота линии упрощает работы по разбивке трассы, так как в этом случае не требуются специальные угломерные инструменты и обученный персонал.

Подпорой и оттяжкой угловые опоры укрепляют в тех случаях, когда нормальный вылет угла более 5 м, а число проводов более 16. Оттяжки устраивают из стального троса или скрученных вместе нескольких кусков стального линейного провода диаметром 4 или 5 мм. Число проволок в оттяжке и место крепления её к опоре зависят от типа линии и числа подвешиваемых проводов. Якорный жгут свивают, как и оттяжку, из стальной линейной проволоки того же диаметра. Если по местным условиям невозможно установить подпору или оттяжку, то в каче­стве угловых опор применяют П-образные опоры (рисунок 2.3).

Полуанкерные, анкерные и усиленные опоры применяют для увели­чения устойчивости и ограничения возможных разрушений линий при обрывах проводов. Их устанавливают на прямолинейных участках трассы, на линиях О и Н через 3 км, У — через 2 км и ОУ — через 1 км. Подпоры полуанкерных опор могут быть заменены четырьмя оттяж­ками, устанавливаемыми по две с каждой стороны опоры. Такие опоры называют анкерными. Усиленная опора (устанавливают при крюковом профиле) приве­дена на рисунке 2.4,где 1 — подпоры, 2 — лежни.

Противоветровые опоры применяют для устойчивости линии при боковых ветрах. Эти опоры размещают на середине участков между полуанкерными, анкерными или уси­ленными опорами. Подпоры устанавливают перпендикулярно трассе линии поочерёдно (то с одной стороны трассы, то с другой).

 

 

Рисунок 2.3 – П-образная опора

 

Оконечные опоры размещают в начале и конце линии у вводов в здания.

Кабельные опоры служат для перехода воздушной линии в кабельную. При числе проводов до 16 в качестве оконечной или кабельной применяют простую опору, укреплённую подпорой со стороны тяжения проводов или оттяжкой с противоположной стороны, при числе проводов более 16 — полуанкерную.

Для соединения проводов воздушной линии с жилами кабеля применяют шкафы магистральной связи (ШМС), устанавливаемые у основания опоры и кабельные ящики.

Шкафы ШМС (рисунок 2.5) изготавливают из стали. В верхней части шкафа имеется горловина 4, на которой укреплён металлический желоб 3, соединяемый с деревянным желобом 2, укрепленным на опоре 1.

 

 

Рисунок 2.4 – Усиленная опора

 

В днище шкафа ШМС имеются отверстия для ввода кабеля. В шкафу размещаются приборы защиты, боксы магистральной связи (БМ), служащие для оконечной разделки кабеля, и другое оборудование. Провода воздушной линии получают оконечную заделку на изоляторах опоры и проводом с атмосферостойким покрытием, прокладываемым в желобе, подключаются к защитным устройствам, соединённым с жилами кабеля на зажимах бокса, в котором разделан кабель.

 

 

Рисунок 2.5 – Шкафы магистральной связи

 

Для низкочастотных цепей применяется провод ЛТР-В с атмосферостойким покрытием, для высокочастотных цепей — коаксиальный кабель РК-75. Внешний провод ко­аксиального кабеля заземляют.

Шкафы ШМС изготовляют нескольких типов, рассчитанных на установку оборудования для различного числа цепей.

В болотистых грунтах для получения большей устойчивости опору укрепляют подпорами. Подпоры между собой и с опорой скрепляют брёвнами — лежнями.

При постройке линии в районах вечной мерзлоты, в местах, где наблюдается выталкивание столбов из грунта, применяют ряжи — квадратные деревянные срубы высотой 1000 мм и площадью 2,5...4 м², засыпаемые землёй или щебнем, в которые и устанавливают опоры.

Для проведения испытаний и определения места повреждения проводов на станциях, а также на границах дорог и дистанций сигнализации и связи устанавливают контрольные опоры (рисунок 2.6).

Провода на этих опорах разрезают и соединяют при помощи линейных сжимов. Контрольные опоры оборудуются заземлением, ступеньками 1 и дополнительной траверсой 2 для удобства производства испытаний. Выбор диаметров для конкретных опор можно осуществлять на основании механических расчётов или по специальным таблицам. То же касается и глубины закопки опор,зависящей от типа линии, нагрузки опор и свойств фунта.

 

 

 

 

Рисунок 2.6 – Контрольные опоры

 

Профиль опоры. Порядок расположения цепей на опоре воздушной линии называют профилем опоры. При подвеске проводов на крюках профиль называют крюковым, при подвеске на траверсах — траверсным, а в случае одновременного применения крюков и траверс — смешанным. Для упрощения составления схем скрещивания проводов и упорядочения линейного хозяйства разработано десять типовых профилей. Пять из них, распространённых на железнодорожном транспорте, приведены на рисунок 2.7.

 

 

Рисунок 3.7 – Профили опор

 

Использование того или иного профиля зависит от общего числа подвешиваемых проводов и числа цепей, уплотняемых токами высокой частоты. При траверсном профиле на опоре можно подвесить значительно больше проводов, чем при крюковом, без увеличения длины опоры.

Длина опоры равна сумме длин: верхней части (на которой укреплены траверсы и крюки, максимальной для данного района стрелы провеса проводов), расстояния от нижней точки нижнего провода до земли или рельсов (при переходе через железные дороги), установленного Правилами технической эксплуатации железных дорог России, и глубины закопки опоры в землю.

Глубина закопки зависит от характера фунта, числа подвешиваемых проводов и длины опоры. При числе подвешиваемых проводов от 12 до 24 для опор длиной 6,5; 7,5 и 8,5 м глубина закопки в твёрдом и болотистом фунтах соответственно равна 1,5 и 1,6 м, а в мягких фунтах на 0,15 м больше.