Воздушные линии электропередачи

   Устройство для передачи или распределения электроэнергии по проводам, проложенным на открытом воздухе по деревянным, железо-бетонным или металлическим опорам, а также стойкам или кронштейнам, установленным на мостах, эстакадах и других инженерных сооружениях и закрепленных на них при помощи изоляторов и арматуры, называется воздушной линией электропередачи (ВЛ). Полоса местности, по которой проходит ВЛ, называется трассой линии.
   Одна из первых опытных ЛЭП (постоянного тока) напряжением 1,5-2 кВ Мисбах — Мюнхен (протяжённостью 57 км) была сооружена в 1882 французским учёным М. Депре. В 1891 впервые в мире была осуществлена электропередача трёхфазным переменным током на 170 км по линии электропередач Лауфен — Франкфурт, спроектированной и построенной М. О. Доливо-Добровольским. ЛЭП работала при напряжении 15 кВ, передаваемая мощность 230 кВт, кпд около 75%.
   В соответствии с «Правилами устройства электроустановок» (скачать) по напряжению воздушные линии делятся на две группы:

♦ напряжением до 1000 В

♦ напряжением свыше 1000 В.
Конструктивное исполнение воздушных линий.
   Основными конструктивными элементами ВЛ являются опоры, провода, грозозащитные тросы, изоляторы и линейная арматура.
   По конструктивному исполнению опор наиболее распространены одно- и двухцепные ВЛ. На трассе линии могут сооружаться до четырех цепей. Трасса линии — полоса земли, на которой сооружается линия. Одна цепь высоковольтной ВЛ объединяет три провода (комплекта проводов) трехфазной линии, в низковольтной — от трех до пяти проводов. В целом конструктивная часть ВЛ характеризуется типом опор, длинами пролетов, габаритными размерами, конструкцией фаз, количеством изоляторов.
   Длины пролетов ВЛ выбирают по экономическим соображениям, т. к. с увеличением длины пролетов возрастает провис проводов, необходимо увеличить высоту опор Н, чтобы не нарушить допустимый габарит линии h, при этом уменьшится количество опор и изоляторов на линии. Габарит линии —наименьшее расстояние от нижней точки провода до земли (воды, полотна дорога) — должен быnm таким, чтобы обеспечить безопасность движения людей и транспорта под линией. Это расстояние зависит от номинальною напряжения линии и условий местности (населенная, ненаселенная). Расстояние между соседними фазами линии зависит главным образом от ее номинального напряжения. Конструкция фазы ВЛ в основном определяется количеством проводов в фазе. Если фаза выполнена несколькими проводами, она называется расщепленной. Расщепленными выполняют фазы ВЛ высокою и сверхвысокого напряжения. При этом в одной фазе используют два провода при 330 (220) кВ, три –при 500 кВ, четыре – пять при 750 кВ, восемь-двенадцать – при 1150 кВ.

Опоры воздушных линий.
Опоры ВЛ – конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой и каким-либо инженерным сооружением. Кроме того, на опорах в необходимых случаях подвешивают необходимые стальные заземленные тросы для защиты проводов от прямых ударов молнии и связанных с этим перенапряжением (подробнее).

Провода воздушных линий.
   Провода предназначены для передачи электроэнергии. Наряду с хорошей электропроводностью (возможно меньшим электрическим сопротивлением), достаточной механической прочностью и устойчивостью против коррозии, они должны удовлетворять условиям экономичности. С этой целью применяют провода из наиболее дешевых металлов алюминия, стали, специальных сплавов алюминия. Хотя медь обладает наибольшей проводимо-медные провода из-за высокой стоимости и необходимости для других целей в новых линиях не используются. Их использование допускается в контактных сетях, в сетях горных предприятий.
   На ВЛ применяются преимущественно неизолированные (голые) провода. По конструктивному исполнению провода могут быть одно- и многопроволочными, полыми. Однопроволочные, преимущественно стальные провода используются ограничено в низковольтных сетях. Для придания им гибкости и большей механической прочности провода изготавливают многопроволочными из одного металла (алюминия или стали) и из двух металлов (комбинированные) — алюминия и стали. Сталь в проводе увеличивает механическую прочность.
   Воздушные линии 6—35 кВ могут также выполнятся сталеалюминевыми проводами, а выше 35 кВ линии монтируются исключительно сталеалюминевыми проводами. Сталеалюминевые провода имеют вокруг стального сердечника повивы из алюминиевых проволок. Площадь сечения стальной части обычно в 4-8 раз меньше алюминиевой, но сталь воспринимает около 30—40 % всей механической нагрузки; такие провода используются на линиях с длинными пролетами и на территориях с более тяжелыми климатическими условиями (с большей толщиной стенки гололеда). 
   Повышение диаметров проводов при неизменности расходования проводникового материала может осуществляться применением проводов с наполнителем из диэлектрика и полых проводов. Такое использование снижает потери на коронирование. Полые провода используются главным образом для ошиновки распределительных устройств 220 кВ и выше.

  Все большее применение находят ВЛ с самонесущими изолированными проводами 0,38-10 кВ. В линиях напряжением 380/220 В провода состоят из несущего изолированного или неизолированного провода, являющегося нулевым, трех изолированных фазных проводов, одного изолированного провода (любой фазы) наружного освещения. Фазные изолированные провода навиты вокруг несущего нулевого провода. Несущий провод является сталеалюминевым, а фазные — алюминиевыми. Последние покрыты светостойким термостабилизированным (сшитым) полиэтиленом (провод типа АПВ). К преимуществам ВЛ с изолированными проводами перед линиями с голыми проводами можно отнести отсутствия изоляторов на опорах, максимальное использование высоты опоры для подвески проводов; нет необходимости в обрезке деревьев в зоне прохождения линии.

Изоляторы воздушных линий.

   Изоляторы предназначены для изоляции и крепления проводов. Изготавливаются они из фарфора и закаленного стекла — материалов, обладающих высокой механической и электрической прочностью и стойкостью к атмосферным воздействиям. Существенным достоинством стеклянных изоляторов является то, что при повреждении закаленное стекло рассыпается. Это облегчает нахождение поврежденных изоляторов на линии.
    По конструкции, способу закрепления на опоре изоляторы разделяют на штыревые и подвесные. Штыревые изоляторы применяются для линий напряжением до 10 кВ и редко (для малых сечений) — 35 кВ. Они крепятся к опорам при помощи крюков или штырей. Подвесные изоляторы используются на ВЛ напряжением 35 кВ и выше. Они состоят из фарфоровой или стеклянной изолирующей части, шапки из ковкого чугуна , металлического стержня и цементной связки. Изоляторы собираются в гирлянды: поддерживающие на промежуточных опорах и натяжные на анкерных. Количество изоляторов в гирлянде зависит от напряжения, типа и материала опор, загрязненности атмосферы. Например, в линии 35 кВ — 3—4 изолятора, 220 кВ — 12— 14; на линиях с деревянными опорами, обладающих повышенной грузоподъемностью, количество изоляторов в гирлянде на один меньше, чем на линиях с металлическими опорами; в натяжных гирляндах, работающих в наиболее тяжелых условиях, устанавливают на 1—2 изолятора больше, чем в поддерживающих.

Строительство ВЛ

   В подготовительный период строительства ВЛ обеспечивают устройство подъездов к трассе ВЛ, рубку просеки и очистку трассы от пней и кустарника, комплектацию материалов, оборудования, механизмов, инструмента, приспособлений, комплектацию бригад, составление графиков производства работ.
   Основные строительно-монтажные работы при сооружении ВЛ включают в себя: развозку опор или деталей опор по трассе, разбивку мест рытья котлованов под опоры, рытье котлованов, сборку и установку опор, развозку проводов и других материалов по трассе, монтаж проводов, монтаж защитного заземления, установку трубчатых разрядников, установку плакатов, фазировку, нумерацию опор и др.
Раскатка проводов.
   Монтаж проводов на установленных опорах включает в себя раскатку проводов, их соединение, подъем на опоры, натяжку и закрепление на изоляторах. После того как выполнен монтаж проводов на магистральной части линии, делают отпайки для вводов в подстанции, распределительные устройства, в здания и к токоприемникам.
   Прежде чем приступить к раскатке проводов, барабаны с проводами развозят по трассе в пункты, удобные для рас¬катки и определенные проектом производства работ. Погружают и разгружают барабаны с проводом при помощи автомобильных кранов, а в случае их отсутствия — при помощи наклонных брусьев. Сбрасывать барабаны с автомашины на землю нельзя. В зависимости от конкретных условий монтажа (протяженность линии, характер местности, сечение проводов и др.) раскатку проводов по трассе производят или с неподвижных раскаточных устройств в виде домкратов, специальных козел, станков, установленных в начале монтируемого участка ВЛ, или с помощью специальных раскаточных тележек, саней, транспортеров.
   Натяжка и закрепление проводов. После окончания работ по раскатке, соединению и ремонту на участке ВЛ, ограниченном анкерными или угловыми опорами, провода поднимают и натягивают. Направление натяжения должно совпадать с направлением трассы. Стрелу провеса проводов устанавливают непосредственным визированием.

Для этого на соседних опорах прикрепляют визирные рейки таким образом, чтобы отметки на этих рейках, соответствующие размеру стрелы провеса, находились бы на одной горизонтальной линии. Монтер, осуществляющий визирование, поднимается на одну из опор и, пользуясь биноклем, определяет момент, когда натяжку провода следует прекратить. Если натяжение провода отрегулировано правильно, то низшая точка провеса будет находиться на прямой, соединяющей обе визирные точки. Провод при регулировке натяжения подгоняют под линию визирования не снизу, а сверху. Команда о прекращении натяжки подается в тот момент, когда имеет место перетяжка провода на 0,3—0,5 м. После того как в этом положении провод оставался в течение 3— 5 мин, его опускают до линии визирования.
   После того как отрегулированы стрелы провеса, провода крепят к изоляторам сначала на анкерных, а затем на промежуточных опорах. Величина стрелы провеса после закрепления провода на анкерных опорах не должна отличаться от проектной больше, чем на ±5%, а расстояние проводов и тросов относительно друг друга не должны отличаться более чем на 10% от проектных расстояний между ними. 

   Защитное заземление.
   Крючья и штыри в сетях напряжением до 1000 В, на которых крепят изоляторы фазовых проводов, а также арматура железобетонных опор ВЛ подлежат заземлению. Крючья и штыри деревянных опор не заземляют, если это не требуется по условиям защиты от атмосферных перенапряжений и если- на опорах не подвешено несколько проводов на напряжение выше 1000 В. В сетях с заземленной нейтралью крючья и штыри соединяют с нулевым проводом, в сетях с изолированной нейтралью их присоединяют к заземляющему устройству. Правила требуют выполнять повторное заземление нулевого провода на концах линии, на концах ответвлений длиной более 200 м и через каждые 250 м.
   Для заземления крючьев и штырей на опоре вдоль установки изоляторов прокладывают стальную проволоку диаметром не менее 6 мм, которую затем спускают вниз и соединяют с заземляющим устройством. У железобетонных опор в качестве заземляющего спуска используют металлическую арматуру.