Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Глава 7
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ ПРЕДПРИЯТИЙ НАПРЯЖЕНИЕМ
ВЫШЕ 1000 В
7.1 Общие сведения
Электрические сети предприятий напряжением выше 1000 В имеют следующие номинальные напряжения: 6, 10, 20, 35, 110 и 220 кВ.
По назначению различают сети питающие и распределительные. Питающими называют сети, передающие электроэнергию от энергосистемы предприятиям. Распределительными называют сети, к которым непосредственно присоединяют электроприемники. Напряжение таких сетей составляет до 10 кВ (иногда 20 и 35 кВ). Распределительными также называют и сети более высокого напряжения (110 ÷ 220 кВ), если они питают большое число приемных подстанций глубокого ввода (ПГВ), расположенных на территории предприятия.
К электрическим сетям предъявляют требования надежности, экономичности, безопасности и удобства эксплуатации, возможности индустриализации строительных и монтажных работ.
По конструктивному исполнению электрические сети подразделяются на воздушные и кабельные линии.
Для выполнения электрических сетей применяются неизолированные (голые) и изолированные провода, кабели, токопроводы.
Голые провода не имеют изолирующих покровов, их можно прокладывать только в условиях, исключающих случайные прикосновения к ним людей. Прикосновение проводящим предметом к одному или нескольким проводам приведет к замыканию. Наибольшее распространение голые провода получили на воздушных линиях, расположенных на открытом воздухе.
Кабелем называют многопроволочный провод или несколько скрученных вместе изолированных проводов при помещении в общую герметическую оболочку. Силовые кабели предназначены для прокладки в земле, под водой, на открытом воздухе и внутри помещений.
Токопроводом называют устройство, предназначенное для канализации электроэнергии при открытой прокладке в производственных и электротехнических помещениях, по опорным конструкциям, колоннам и фермам зданий. К токопроводам относятся и шинные магистрали различного исполнения, которые называются шинопроводами.
7.2 Воздушные линии
Воздушной линией электропередачи (ВЛ или ВЛЭП) называют устройство для передачи и распределения электроэнергии по проводам.
Воздушные линии в зависимости от напряжения подразделяют на три класса: I - выше 35 кВ; II – до 35 кВ; III – до 1 кВ.
Воздушные линии выполняются из неизолированных проводов, расположенных на открытом воздухе и прикрепляемых к опорам с помощью изоляторов и арматуры. На промышленных предприятиях ВЛ применяют сравнительно редко из-за загруженности территории предприятия различными постройками. Обычно ВЛ используют для предприятий малой мощности и для отдельных объектов, удаленных от основной промышленной площадки, например, для насосных, компрессорных станций, ремонтно-строительных баз и других объектов, работающих на напряжении 6 ÷ 10 кВ. В основном для предприятий ВЛ являются питающей сетью, т.е. для передачи электроэнергии от энергосистемы предприятию.
Основные элементы воздушных линий: провода, изоляторы, линейная арматура, опоры и фундаменты, защитные тросы. На ВЛ переменного трехфазного тока подвешивают не менее трех проводов, составляющих одну цепь, на ВЛ постоянного тока – не менее двух проводов.
По количеству цепей ВЛ делят на одно-, двух- и многоцепные. Количество цепей определяется схемой электроснабжения и необходимостью резервирования потребителей электрической энергии. Если по схеме электроснабжения требуются две цепи, то эти цепи могут быть подвешены на двух отдельных одноцепных ВЛ с одноцепными опорами или на одной двухцепной ВЛ с двухцепными опорами.
Трасса воздушных линий должна выбираться по возможности кратчайшей. В районах с большими отложениями гололеда, сильными ветрами, лавинами, оползнями, камнепадами, болотами и т.п. при проектировании необходимо по возможности предусматривать обходы особо неблагоприятных мест, что должно быть обосновано сравнительными технико-экономическими расчетами.
|
Расстояние l между центрами двух соседних опор называют длиной пролета, или пролетом линии (рисунок 7.1). Провода подвешиваются на изоляторах к опорам свободно. Под влиянием собственной массы провод в пролете провисает по цепной линии. Расстояние от точки подвеса до низшей точки провода называют стрелой провеса f. Наименьшее расстояние от низшей точки провода до земли называется габаритом приближения провода к земле h. |
Рисунок 7.1 - Пролет линии на опорах с подвесными изоляторами |
Габарит должен обеспечивать безопасность движения людей и транспорта, он зависит от условий местности, напряжения линии и т.п. Для ненаселенной местности габарит h = 5...7 м. До зданий или сооружений: h = 3 м – для 35 кВ; h = 4 м – для 110 кВ и h = 5 м - для 220 кВ.
Высотой подвеса Н линии называется расстояние от земли до места крепления провода на изоляторе опоры (рисунок 7.1).
Высота опоры при горизонтальном расположении проводов определяется габаритом h и максимальной стрелой про веса f. При креплении проводов на гирляндах изоляторов высота опоры увеличивается еще на длину гирлянды .
Расстояние между соседними проводами фаз ВЛ обеспечивает требуемый изоляционный промежуток и зависит в основном от ее номинального напряжения. Для линий напряжением 6(10) кВ это расстояние составляет 1 м; 110 кВ – 4 м; 220 кВ – 7 м; 500 кВ – 12 м; 750 кВ – 15 м.
Длину пролета линии l обычно определяют из экономических соображений. С увеличением длины пролета возрастает стрела провеса, следовательно, и высота опор, что увеличивает их стоимость. Для линий напряжением до 1 кВ длина пролета – 30÷75 м; 110 кВ – 150÷200 м при высоте опор 13÷14 м с горизонтальным расположением проводов; 220÷500 кВ – 400÷450 м при высоте опор 25÷30 м.
Однако с увеличением длины пролета уменьшается число опор и снижается стоимость изоляции линии.
На двухцепных опорах расстояния между проводами разных цепей берутся такими, при которых возможны ремонтные работы на одной из цепей без отключения второй.
Механическая прочность воздушных линий обеспечивается соответствующим выбором площади сечения и силы натяжения проводов, типом изоляторов и конструкцией опор.
7.2.1 Провода воздушных линий
Воздушные линии выполняют неизолированными (голыми) проводами, состоящими из одной или нескольких свитых проволок. ВЛ выполняются медными, алюминиевыми, стальными, сталеалюминиевыми и сталебронзовыми проводами.
Медь - один из лучших проводников электрического тока, поэтому необходимые технико-экономические показатели (потери электроэнергии) можно получить при меньших сечениях медных проводов, чем при проводах из других материалов. Твердотянутая медь при температуре +20 °С имеет малое удельное сопротивление ρ = 18 /км. Медные провода хорошо противостоят влиянию атмосферных условий и большинству химических реагентов, находящихся в воздухе. Механическая прочность медных проводов σ = 400 МПа. Вследствие дефицита и дороговизны меди медные провода применяются крайне редко, лишь в условиях повышенной опасности по взрыву.
Алюминий как проводник хуже, чем медь. Его проводимость примерно в 1,6 раза меньше проводимости меди, однако проводимость алюминия все же достаточно высока, чтобы его можно было использовать в качестве токопроводящего материала для проводов и кабелей. Действию атмосферных явлений алюминий противостоит также хорошо, как и медь. Алюминиевые провода отличаются большим удельным сопротивлением (ρ = 28,8 Ом∙мм2/км) и меньшей механической прочностью (σ=156÷180 МПа), чем медные, но они значительно дешевле.
Стальные провода используются в тех случаях, когда требуется передать небольшую мощность и, следовательно, небольшое сечение, например, в сельских сетях. Стальные провода с большим сопротивлением на разрыв используются для устройства переходов воздушных линий через широкие реки, ущелья и т. п. при длине пролета более 1 км. Активное и реактивное сопротивление стальных проводов значительно выше, чем проводов из цветного металла, поэтому область применения этих проводов ограничена. Существенный недостаток стальных проводов - их высокая коррозия. Для повышения коррозионной стойкости стальные провода оцинковывают.
У сталеалюминиевых проводов удельное сопротивление примерно такое же, как у алюминиевых, а механическая прочность σ=700 МПа.
Разнообразные условия работы воздушных ЛЭП определяют необходимость иметь разные конструкции проводов. Основными конструкциями проводов являются:
Однопроволочный провод состоит из одной круглой проволоки площадью сечения 4, 6 и 10 мм2. Однопроволочные провода изготавливают из меди площадью сечения до 10 мм2 и стали диаметром до 5 мм. Они имеют невысокую прочность, их применяют только на ВЛ напряжением до 1 кВ.
Многопроволочные провода из одного металла состоят из нескольких свитых между собой проволок, причем в центре помещают одну или несколько проволок одинакового диаметра, вокруг которой делаются повивы (ряды) проволок. При одном повиве провод свит из 7 проволок, при двух повивах - из 19, при трех повивах - из 37 проволок. Скрутка смежных повивов производится в разных направлениях, что обеспечивает более круглую форму и позволяет получить более устойчивый против раскручивания провод.
Многопроволочные провода имеют по сравнению с однопроволочными ряд существенных преимуществ: большую гибкость, что обеспечивает большую сохранность и удобство монтажа; высокие сопротивления на разрыв могут быть получены только для проволок относительно небольшого диаметра. Однопроволочные провода с сечениями 25 мм2 и более имели бы пониженное сопротивление на разрыв.
Многопроволочные провода изготавливаются сечением 10÷500 мм2. Для воздушных линий I и II классов применяют только многопроволочные провода и тросы.
Проволоки из цветного металла под действием химических реагентов воздуха быстро покрываются тонким слоем окиси металла проводника и дальнейшему разрушению не поддаются. Электрический ток из-за плохой проводимости оксидной пленки «разбивается» на ряд параллельных токов, идущих по проволокам провода. Результатом этого явления и скрутки провода (длина проволок на 2÷3% больше длины провода, измеренной по оси) является повышение активного сопротивления многопроволочного провода на 2÷3%.
К многопроволочным проводам из двух металлов относятся сталеалюминиевые сталеалдреевые и сталебронзовые провода. Сталеалюминиевые состоят из сердечника, который выполняется из одной или нескольких свитых стальных оцинкованных проволок, и алюминиевых проволок, покрывающих стальной сердечник одним, двумя или тремя повивами. Сталь предназначена для увеличения механической прочности провода, а алюминий является токоведущей частью провода. Электропроводность стального сердечника мала и потому не учитывается.
Механическую нагрузку (тяжение по проводу) воспринимают сталь и алюминий.
В сталеалюминиевых проводах, у которых отношение сечения алюминия к сечению стали составляет около 5÷6, алюминиевые проволоки принимают 50÷60 % полного тяжения по проводу, а остальное - стальной сердечник.
При необходимости сочетать малое активное сопротивление провода с очень большой механической прочностью применяют сталебронзовые и сталеалдреевые провода. Алдрей представляет собой сплав алюминия с незначительной долей (около 1,2%) магния и кремния.
Пустотелые медные и биметалличеcкие (стальная проволока покрыта приваренным слоем меди) применяются редко.
Марки неизолированных проводов обозначаются: М, А, АС, Ал, ПС, Б - материал провода (медь, алюминий, сталеалюминий, алдрей, сталь, бронза).
Алюминиевая проволока может быть марки АТ (твердой неотоженной) и АМ (отожженной мягкой), сплавов АН, АЖ.
Сталеалюминиевые провода изготавливаются следующих марок:
Наиболее целесообразно применение проводов АСО.
Стальные провода изготавливаются следующих марок:
Кроме того, изготавливаются специальные алюминиевые и сталеалюминиевые провода с защитой от коррозии для прокладки на побережьях морей, соленых озер, в промышленных районах и районах засоленных песков - АКП, АСКС, АСК.
Цифра рядом с маркой провода обозначает номинальное сечение провода, например, А-50 обозначает алюминиевый провод сечением 50 мм2. Номинальным сечением называется округленная величина фактического сечения провода. Цифры при марке сталеалюминиевого провода, например АС-50/8, дают номинальное сечение алюминиевой части провода и стальной, соответственно. В электрических расчетах учитывается проводимость только алюминиевой части провода.
Основное применение в воздушных линиях нашли сталеалюминиевые провода марки АС (рисунок 7.2).
|
а – со стальным тросовым сердечником; б – с биметаллическими усиливающими проволоками; 1 – алюминий; 2 – сталь Рисунок 7.2 – Конструкция сталеалюминиевых проводов |
|
Принята следующая шкала номинальных сечений неизолированных проводов: 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 240; 300; 400; 500; 600; 700 мм2.
В настоящее время освоено производство новых сталеалюминиевых проводов со сниженным сопротивлением переменному току марок АСМ 300/43, АСМ 400/51 и Аса 95/16. В трехповивочном модифицированном проводе марки АСМ 400/51 увеличен диаметр алюминиевых проволок второго повива и уменьшен диаметр проволок третьего повива, вследствие чего происходит компенсация магнитного потока в стальном сердечнике и уменьшается сопротивление провода. В проводах марки Аса используется сердечник из немагнитной или маломагнитной азотосодержащей стали. Применение сталеалюминиевых проводов марок АСМ и Аса позволяют сократить потери электроэнергии на воздушных линиях на 2÷13%.
Использование на воздушных линиях среднего класса напряжения вместо оголенных проводов изолированных проводов позволило значительно повысить надежность таких сетей.
В одножильном проводе СИП-3 токопроводящая жила выполнена из уплотненного сплава или из уплотненной сталеалюминиевой конструкции проволок и имеет изоляционный покров из сшитого светостабилизированного полиэтилена. Одинарный провод марки ПЗВ имеет уплотненную жилу из проволок алюминиевого сплава или алюминиевых проволок, упрочненных стальными оцинкованными проволоками. Изоляция провода состоит из двух слоев сшитого полиэтилена: нижнего слоя из чистого изоляционного и верхнего слоя из стойкого полиэтилена. Провод марки ПЗВГ (в грозозащитном исполнении) имеет такую же жилу, как и провод ПЗВ, но изоляция состоит из трех слоев: первый слой – электропроводящий сшитый полиэтилен, второй слой – чистый изоляционный сшитый полиэтилен и третий слой – трекингостойкий стойкий полиэтилен.
Конструкция изолированных проводов показана на рисунке 7.3.
до 20 кВ 35 кВ 35 кВ
Рисунок 7.3 – Изолированные провода
Над проводами воздушных линий 110 кВ и выше на железобетонных и металлических опорах для защиты их от атмосферных перенапряжений подвешиваются стальные грозозащитные тросы. Линии 20÷35 кВ снабжают молниезащитными тросами на подходах к подстанциям. Обычно используют тросы из оцинкованных проводов. При подвеске на изоляторах тросы могут быть использованы в качестве проводов связи.
На ВЛ напряжением 35 кВ применяют тросы сечением 35 мм2, для 110 кВ - 50 мм2, для 220 кВ и выше - 70 мм2.
На линиях напряжением 220 кВ и выше применяют расщепление проводов — подвешивают несколько проводов в фазе. Этим достигается уменьшение напряженности электрического поля около проводов и ослабление ионизации воздуха (короны). Расстояние между проводами расщепленной фазы составляет около 40 см. Для фиксирования проводов расщепленной фазы относительно друг друга вдоль линии устанавливают специальные распорки между проводами.
При обтекании проводов потоком воздуха, направленным поперек оси ВЛ или под некоторым углом к этой оси, с подветренной стороны провода возникают завихрения. При совпадении частоты образования и перемещения вихрей с одной из частот собственных колебаний провод начинает колебаться в вертикальной плоскости. Такие колебания провода с амплитудой 2÷35 мм, длиной волны 1÷20 м и частотой 5÷60 Гц называют вибрацией.
Обычно вибрация проводов наблюдается при скоростях ветра 0,6÷12 м/с, при дальнейшем увеличении скорости ветра амплитуда вибраций значительно уменьшается. Вибрация, как правило, имеет место в пролетах длиной более 120 м и на открытой местности. Опасность вибрации заключается в обрыве отдельных проволок провода на участках их выхода из зажимов из-за повышения механического напряжения. Возникают переменные напряжения от периодических изгибов проволок в результате вибрации и сохраняются в подвешенном проводе основные растягивающие напряжения.
В пролетах до 120 м защиты от вибрации не требуется, не подлежат защите и участки любых ВЛ, защищенных от поперечных ветров; на больших переходах рек и водных пространств требуется защита независимо от напряжения в проводах. На ВЛ напряжением 35÷220 кВ и выше защиту от вибрации выполняют с помощью виброгасителей, подвешенных на стальном тросе и поглощающих энергию вибрирующих проводов с уменьшением амплитуды вибрации около зажимов.
При наличии гололеда наблюдается так называемая пляска проводов, которая, так же как и вибрация, возникает из-за ветра, но отличается большей амплитудой, достигающей 12÷14 м, и большей длиной волны (с одной и двумя полуволнами в пролете). В плоскости, перпендикулярной оси ВЛ, провод движется при пляске по вытянутому эллипсу, большая ось которого вертикальна или отклонена под небольшим углом (до 10 ÷ 200) от вертикали.
Электрический ток, проходя по проводам ВЛ, выделяет тепло и нагревает провод. Под влиянием нагрева провода происходит:
Все условия могут меняться при наличии постоянства параметров окружающей среды или при совместном воздействии на работу провода ВЛ. При эксплуатации ВЛ считают, что при номинальном токе нагрузки температура провода находится в пределах 60÷700 С и определяется одновременным воздействием тепловыделения и охлаждения или теплоотвода. Теплоотвод проводов ВЛ возрастает с увеличением скорости ветра и понижением температуры окружающего воздуха. При уменьшении температуры воздуха от +400 до -400 С и увеличении скорости ветра от 1 до 20 м/с тепловые потери изменяются от 50 до 1000 Вт/м. При положительных температурах окружающего воздуха (0÷400С) и незначительных скоростях ветра (1 ÷ 5 м/с) тепловые потери составляют 75÷200 Вт/м.
Увеличение сопротивления провода по сравнению с сопротивлением, соответствующим расчетной нагрузке, возможно при перегрузке 30% на 12%, а при перегрузке 50% - на 16%.
7.2.2. Изоляторы воздушных линий
Для изоляции проводов от опор могут применяться следующие изоляторы:
Изоляторы изготовляют из фарфора или закаленного стекла. К достоинствам стеклянных изоляторов относится то, что в случае электрического пробоя либо разрушающего механического или термического воздействия закаленное стекло изолятора не растрескивается, а рассыпается. Это облегчает нахождение не только места повреждения на линии, но и самого поврежденного изолятора.
Провода подвешивают на опорах с помощью штыревых и подвесных изоляторов (рисунок 7.4).
а) б) в) г)
а – штыревой для линий напряжением 400 В; б – штыревой для линий напряжением 6-10 кВ; в –
штыревой для линий напряжением 20-35 кВ; г – подвесной для линий напряжением 35 кВ в
загрязненных районах
Рисунок 7.4 – Линейные изоляторы
Подвесные стержневые изоляторы (рисунок 7.5) применяют на линиях 110 кВ вместо гирлянд подвесных изоляторов. Стержневые изоляторы значительно легче и дешевле гирлянд подвесных изоляторов.
На линиях до 10 кВ применяются, как правило, опорные штыревые; на линиях 6÷35 кВ – штыревые; на линиях 35÷220 кВ – подвесные изоляторы.
Применяются следующие типы изоляторов:
- фарфоровые штыревые типа ШС-6, ШС-10 - для линий напряжением 6÷10 кВ;
- фарфоровые штыревые типа Ш-20, ШД-35 - для линий напряжением 20÷35 кВ;
- подвесные фарфоровые ПФ или стеклянные изоляторы ПС - для линий напряжением 35 кВ и выше.
Изоляторы типа ШД и ШС крепятся к опорам на крюках и штырях. При напряжении 110 кВ и выше применяются только подвесные изоляторы (рисунок 7.6).
|
Рисунок 7.5– Стержневой изолятор СП-110 на напряжение 110 кВ |
1 - изолятор; 2 - зажим для крепления провода; 3 - провод Рисунок 7.6 - Гирлянда подвесных изоляторов |
Гирлянды подвесных изоляторов бывают поддерживающие и натяжные.
Поддерживающие изоляторы располагаются вертикально на промежуточных опорах, натяжные гирлянды используются на анкерных опорах и находятся почти в горизонтальном положении. На ответственных участках ЛЭП применяют сдвоенные гирлянды.
Число изоляторов в гирлянде зависит от напряжения ЛЭП, эффективной и нормированной длины пути утечки и материала опоры (требуемого уровня изоляции). На деревянных и железобетонных опорах при напряжении 35 кВ используют два подвесных изолятора в гирлянде, при напряжении 110 кВ — шесть изоляторов, при напряжении 220 кВ — двенадцать изоляторов. На металлических опорах используют на один - два изолятора больше.
На воздушных линиях напряжением выше 220 кВ для защиты гирлянд от повреждений при возникновении дуги короткого замыкания применяются защитные рога и кольца.
Каждый изолятор ВЛ 35÷110 кВ как элемент, включенный в гирлянду, представляет собой определенную емкость. Несмотря на то, что все изоляторы можно считать одинаковыми, напряжение на них различно и распределяется по некоторой кривой, так как каждый изолятор имеет дополнительно частичную емкость по отношению к земле. Загрязнение изоляторов вызывает ток утечки, который несколько выравнивает кривую распределения и ставит изоляторы в условия более равномерного распределения напряжения по элементам в гирлянде.
Изоляторы выбирают по номинальному напряжению, расчетной механической нагрузке и степени загрязнения окружающей атмосферы.
В целях уменьшения расстояния между проводами в пролетах воздушных линий между проводами применят изоляционные распорки из облегченных стержневых изоляторов, фиксирующие провода относительно друг друга.
7.2.3. Опоры воздушных линий
Воздушные ЛЭП прокладываются на деревянных, металлических и железобетонных опорах.
По назначению опоры бывают промежуточными и анкерными (рисунок 7.7). Опоры могут быть одноцепными и двухцепными, с тросом и без троса.
Наиболее распространенными на линиях являются промежуточные опоры, которые устанавливаются на прямых участках трассы. В равнинных местностях число этих опор составляет 80÷90 % от общего числа опор. Эти опоры в нормальных режимах, когда все провода целы, не должны воспринимать усилий, направленных вдоль воздушной линии. Опора (рисунок 7.8) воспринимает вертикальные силы - массу проводов, изоляторов, льда и самой опоры и горизонтальные силы - давление ветра на провода и опору. При обрыве провода промежуточная опора должна принять продольную силу неуравновешенного тяжения по проводу, оборвавшемуся по одному из пролетов.
|
1 – анкерная опора; 2 – промежуточная опора Рисунок 7.7 - Схема воздушной линии |
Рисунок 7.8 - Промежуточная метал- лическая опора для двухцепной линии напряжением 110 кВ |
Анкерные опоры устанавливаются на пересечениях с различными сооружениями, а также в местах изменения числа, марок и площади сечения проводов. Эти опоры должны воспринимать в нормальных режимах работы усилия от натяжения проводов, направленных вдоль линии. Анкерные опоры должны иметь жесткую конструкцию.
На базе анкерных опор могут выполняться концевые и транспозиционные опоры. Концевые опоры устанавливаются в начале и конце воздушной линии, а также в местах, ограничивающих кабельные вставки. Концевые опоры должны воспринимать в нормальных режимах работы линии одностороннее тяжение проводов. На транспозиционных опорах осуществляют транспозицию проводов.
Промежуточные и анкерные опоры могут быть прямыми, угловыми, ответвительными и перекрестными. Прямые опоры устанавливаются на прямых участках трассы воздушной линии, угловые – в местах изменения направления трассы. Угловые опоры устанавливаются в точках поворота линии и должны воспринимать слагающую тяжения проводов смежных пролетов. На ответвительных опорах выполняются ответвления от воздушной линии, на перекрестных опорах выполняется пересечение воздушных линий двух направлений.
Анкерные опоры устанавливаются через определенное число пролетов (через каждые 3÷5 км линии), имеют жесткое закрепление проводов и рассчитываются на обрыв всех проводов. Провода линий с подвесными изоляторами крепятся на анкерных опорах натяжными гирляндами, провода одной и той же фазы смежных с опорой пролетов соединены петлями проводов.
При подходах к подстанциям устанавливаются концевые опоры, назначение которых принять тяжения, действующие по проводам линии. Концевые опоры являются ближайшими к подстанциям. Концевые опоры выполняются жесткими, провода на них крепятся, как и на анкерных опорах, натяжными гирляндами изоляторов.
Деревянные опоры и опоры с железобетонными приставками широко применяют в сетях напряжением 0,38÷110 кВ. Достоинствами деревянных опор являются небольшая масса, высокие электроизоляционные свойства, грозоустойчивость, природный круглый сортамент, обеспечивающий простые конструкции. К недостаткам можно отнести подверженность опор гниению, особенно в месте касания с грунтом, и пожароопасность. Для замедления процесса гниения для опор применяются бревна, пропитанные антисептиками. При прохождении воздушных линий с деревянными опорами по лесам, сухим болотам и другим местам, где возможны низовые пожары, должны осуществляться мероприятия, препятствующие возгоранию опор: устройство канав, уничтожение травы и кустарников, применение железобетонных приставок. Установка деревянных опор напряжением 110 кВ и выше в местах, где возможны торфяные пожары, не рекомендуется.
Металлические опоры применяют на воздушных линиях напряжением 35 кВ и выше. По конструктивному исполнению опоры могут быть двух видов: башенные (одностоечные) и портальные. Достоинством металлических опор является их высокая прочность при относительно малой массе, недостатком – подверженность коррозии. Защита от коррозии осуществляется путем оцинковки или окраски стойким покрытием. В процессе эксплуатации производится повторная окраска поврежденных мест. Основания металлических опор обычно выполняют железобетонными.
Железобетонные опоры по сравнению с металлическими опорами более долговечны и экономичны в эксплуатации, почти не требуют ухода и ремонта. Недостаток опор – их большая масса.
На рисунке 7.9 схематически изображены наиболее часто встречающиеся расположения проводов и тросов на опорах. Расположение проводов по вершинам треугольника широко распространено на линиях напряжением до 35 кВ и на одноцепных линиях напряжением 110 кВ на металлических и железобетонных опорах. Горизонтальное расположение проводов применяют на линиях напряжением 110 кВ и выше с металлическими и железобетонными опорами. Для двухцепных опор более удобно с точки зрения эксплуатации расположение проводов по типу «обратная елка».
а) б) в)
а - по вершинам треугольника; б - горизонтальные; в - обратной елкой; 1 - провода; 2 - тросы
Рисунок 7.9 - Расположение проводов и тросов на опорах
|
Различие во взаимном расположении проводов приводит к различию параметров (индуктивных сопротивлений) фаз. Для уравнивания этих параметров на линиях длиной более 100 км применяют транспозицию проводов: линия делится на три участка, на которых каждый из трех проводов занимает все три возможных положения (рисунок 7.10). |
|
|
а, b, с - фазы трехфазной сети Рисунок 7.10 - Схема транспозиции проводов |
В точках линии, где провода линии меняются местами, устанавливаются транспозиционные опоры.
При пересечениях больших рек, ущелий и т. п. при больших пролетах устанавливаются переходные опоры высотой 50÷100 м и более.
7.3. Кабельные линии
7.3.1. Конструкции кабелей
Силовые кабели предназначены для передачи и распределения электрической энергии в электрических сетях напряжением до 500 кВ включительно. Кабельная линия может состоять из одного или нескольких параллельных кабелей; соединительных, стопорных, концевых муфт и крепежных деталей; а для маслонаполненных линий – подпитывающих баков и системы сигнализации давления масла.
Основными элементами всех типов кабелей являются токопроводящие жилы, изоляция, экраны, оболочка и защитные покровы (в зависимости от назначения и условий эксплуатации кабелей экран и защитные покровы могут отсутствовать).
Силовые кабели имеют от одной до четырех медных или алюминиевых жил сечениями 1÷2000 мм2. Двух- и четырехжильные кабели изготовляют только на напряжение до 1000 В. Жилы сечением до 16 мм2 - однопроволочные, свыше - многопроволочные.
Широкое применение нашли кабели с алюминиевыми жилами. Кабели с медными жилами применяются редко: для перемещающихся механизмов, во взрывоопасных помещениях.
Форма сечения жилы одножильных кабелей - круглая, а многожильных кабелей - сегментная или секторная (рисунок 7.11).
1 - медные или алюминиевые жилы; 2 — фазная изоляция из пропитанной бумаги;
3 – заполнитель из джута; 4 - поясная изоляция из пропитанной маслом бумаги; 5 - свинцовая
оболочка; 6 - джутовая прослойка; 7 - броня из стальной ленты; 8 - джутовый покров
Рисунок 7.11 – Трехжильный кабель с секторными жилами
Изоляция жил выполняется из кабельной бумаги, пропитанной маслоканифольным составом, резины, поливинилхлорида и полиэтилена. Изоляция обозначается: Р - резиновая, П - полиэтиленовая, В - поливинилхлоридная, отсутствие обозначения - бумажная с нормальной пропиткой.
Кабели с бумажной пропитанной изоляцией применяются в подавляющем большинстве в сетях напряжением 6÷35 кВ. Бумажная изоляция пропитывается специальной кабельной массой. Выпускаются кабели с вязкой пропиткой, с нестекающей пропиточной массой или с обедненной пропиткой. Кабели с вязкой пропиткой могут прокладываться при разности уровней прокладки не более 15 м. Кабели с бумажной изоляцией, предназначенные для прокладки на вертикальных крутонаклонных трассах, имеют обедненную пропитку или нестекающую пропиточную массу.
Кабели на напряжение 20÷35 кВ изготовляются с вязкой пропиткой с круглыми отдельно освинцованными жилами. На круглые жилы накладывают последовательно экран из полупроводящей бумаги, изоляцию, поверх изоляции – экран из полупроводящей бумаги и оболочку из свинца. Изготовленные таким образом освинцованные жилы скручивают, а промежутки между ними заполняют пропитанной кабельной пряжей. После этого накладывается защитный покров, состоящий из подушки, брони и защитного покрова. К недостаткам кабелей с бумажной пропитанной изоляцией относят высокую повреждаемость, ограничения по нагрузочной способности и разности уровней трассы, низкую технологичность монтажа муфт.
Кабели на напряжение 110 кВ и выше обычно выполняют газо- или маслонаполненными, одножильными с покрытием стальной броней или асфальтированными для прокладки в земле или на воздухе. В маслонаполненных кабелях применяется бумажная масляная изоляция под давлением. Такая изоляция обладает значительно большей электрической прочностью и надежностью, чем бумажная изоляция с вязкой пропиткой. Маслонаполненные однофазные кабели представляют собой медную жилу площадью сечения 150 мм2 и выше, внутри которой находится масло по давлением: низким – до 10 кПа, средним – до 30 кПа, высоким – свыше 30 кПа.
В кабелях низкого и среднего давления жила покрывается бумажной изоляцией, свинцовой или алюминиевой оболочкой, поверх оболочки выполняется асфальтированное покрытие для подземной прокладки. На каждую жилу в кабелях высокого давления накладывается экран из полупроводящей бумаги, бумажная изоляция, экран из полупроводящей и металлизированной бумаги, а также спирали из мягких полукруглых проволок. Жилы затягивают в стальную трубу, которую заполняют маслом под избыточным давлением. Стальные трубы прокладывают в земле или в тоннелях.
Особенностью маслонаполненных кабелей является необходимость эксплуатации маслосистем, а в отдельных случаях и систем охлаждения. Кроме того, по концам и по трассе кабеля необходима установка специальных баков питания и давления для поддержания давления в масле.
В настоящее время европейскими производителями разработаны, испытаны и созданы маслонаполненные кабели напряжением до 1000 кВ с площадью сечения кабеля до 2500 мм2, имеющие пропускную способность до 3 млн. кВт.
Маркировка маслонаполненных кабелей начинается с буквы М, вторая буква обозначает тип давления масла: Н - низкое, С – среднее, В - высокое. Например, МНАШв, МНС, МНСК, МНСА, МВДТ, МВДТк и др.
Силовые кабельные линии с изоляцией из сшитого полиэтилена (с СПЭ-изоляцией) появились в 70-е годы. В настоящее время выпускаются кабели с СПЭ-изоляцией до 220 кВ включительно. Сшитый полиэтилен идеально подходит для изоляции высоковольтных кабелей.
Преимущества усовершенствованной конструкции и современной технологии производства кабелей с СПЭ-изоляцией обусловили его повсеместное применение в развитых странах и заметное сокращение использования других типов кабеля. Например, среди кабелей среднего напряжения кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена занимают 80 ÷ 85% рынка в США и Канаде, 95% - в Германии и Дании, 100% - в Японии, Финляндии, Швеции и Франции.
На рисунке 7.12 приведены кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена.
а) б)
а – кабели напряжением 10, 20 и 35 кВ; б – кабели напряжением 110, 220 кВ
Рисунок 7.12 - Кабели с СПЭ – изоляцией
Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена выполняются одно- и трехфазными с медными и алюминиевыми жилами. Однофазные кабели имеют более высокую надежность.
Достоинства кабелей с СПЭ-изоляцией:
Пример маркировки кабелей с СПЭ-изоляцией: АПвПг 1240/35-10 (А – алюминиевая жила, Пв – СПЭ-изоляция, П – оболочка из полиэтилена, г – герметизация экрана, 1 – число жил, 240 – сечение жил, 35 – сечение экрана, 10 – номинальное напряжение).
Защитная герметичная оболочка кабеля предохраняет изоляцию от вредного действия влаги, газов, кислот и механических повреждений. Оболочки выполняются из свинца, алюминия, резины и поливинилхлорида.
Конструкция кабелей с пластмассовой изоляцией из полиэтилена или полихлорвинила не требует защитной оболочки. Это позволяет значительно снизить расход свинца и алюминия, уменьшить массу кабеля и снизить его стоимость. Поэтому синтетическая изоляция кабелей постепенно вытесняет бумажную.
В кабелях напряжением выше 1 кВ для повышения электрической прочности между изолированными жилами и оболочкой прокладывается слой поясной изоляции.
Для защиты от механических повреждений и коррозии служат защитные покровы, которые состоят из подушки, брони и защитного покрова.
Подушка – часть защитного покрова, наложенная на экран, оболочку для предохранения от коррозии или повреждений.
Броня - часть защитного покрова кабеля, выполняется из стальных лент или стальных оцинкованных проволок. Кабели, покрытые броней, называются бронированными. Броня обозначается: Б - при выполнении стальными лентами, П - плоской оцинкованной стальной проволокой, К - круглой оцинкованной стальной проволокой.
Поверх брони для ее защиты от коррозии и механических воздействий накладывают покровы из кабельной пряжи (джута), пропитанной битумом и покрытой меловым составом, или в виде сплошного влагостойкого пластмассового шланга (особо усиленный защитный покров типов Б, Бп). При прокладке кабеля в помещениях, каналах и тоннелях джутовый покров во избежание возможного пожара снимают. Если бронированный кабель не имеет покрова, кабель называется оголенным.
По маркировке кабелей можно судить об их конструкции. Например, марки ААБ, ААГ, ААП, ААШв, АСБ, АСБГ, АСПГ, АСШв - кабели с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами. Первая буква обозначает материал жил (А - алюминий, отсутствие впереди буквы А в маркировке означает наличие медной жилы), вторая — материал оболочки (А - алюминий, С - свинец). Буква Б означает, что кабель бронирован стальными лентами; П – бронирован плоской оцинкованной стальной проволокой; буква Г - отсутствие наружного покрова (голый); Шв - наружный покров выполнен в виде шланга из поливинилхлорида.
Марка кабеля СБШв обозначает кабель с медными жилами в свинцовой оболочке, бронированный стальной лентой, с наружным покровом в виде шланга из поливинилхлорида.
В маркировке кабеля после буквенных обозначений указываются его номинальное напряжение, кВ; число жил и сечение одной жилы, мм2. Например, кабель АВПБГ-1-(350)+(125) - кабель с тремя алюминиевыми жилами по 50 мм2 и четвертой — сечением 25 мм2, полиэтиленовой изоляцией на напряжение 1 кВ, оболочкой из полихлорвинила, бронированный стальными лентами без наружного противокоррозионного покрытия (Г - голый).
В настоящее время в странах СНГ наиболее широко применяются кабели марки ААШв при прокладках трасс всех видов, так как они дешевле и в большей мере отвечают требованиям пожарной безопасности благодаря тому, что поливинилхлоридный шланг не горит. Наряду с кабелями марки ААШв широкое распространение имеют кабели марок ААБ и ААБГ.
Маркировка контрольных кабелей начинается с буквы К, например, КРСГ, КРВГ, КВВГ, КРВБ, КРНБ и др.
Чугунные муфты применяются для соединения отдельных отрезков кабелей напряжением до 1 кВ, свинцовые муфты – напряжением выше 1 кВ. Муфты заливаются специальным составом.
Концы кабелей разделываются, а для лучшего контакта с шинами распределительного устройства на концы жил напаиваются или привариваются наконечники. Для предотвращения попадания в кабель влаги, кислот и других реагентов, ухудшающих изоляцию, концы кабеля герметически заделывают. Часто применяются концевые заделки кабелей из эпоксидного компаунда (рисунок 7.13). Также применяют сухие концевые заделки из поливинилхлоридных липких лент и лаков.
1 - бандаж из шпагата, покрытого эпоксидным компаундом; 2 - дополнительная подмотка из киперной ленты с покрытием каждого слоя эпоксидным компаундом; 3 - трехслойная дополнительная подмотка из киперной ленты с покрытием каждого слоя эпоксидным компаундом; 4 - эпоксидный компаунд; 5 - конец подмотки корешка заделки; 6 - бандаж из хлопчатобумажной пряжи: 7 - поясная изоляция; 8 - насечка ножом на оболочке кабеля; 9 - проволочный бандаж; 10 - заземляющий трос
Рисунок 7.13 - Концевая эпоксидная заделка кабеля
7.3.2 Способы прокладки кабелей напряжением 6 - 10 кВ
Кабельные линии прокладывают в местах, где затруднено сооружение ВЛ, например в стесненных условиях на территории предприятия, на переходах через сооружения и т.п. Кабельные линии более надежны, лучше обеспечивают безопасность людей, чем воздушные линии, дают большую экономию территории, могут применяться при любых природных и атмосферных условиях. Однако стоимость кабельных линий в 2÷3 раза выше, чем ВЛ, при номинальном напряжении 6÷35 кВ и в 5-8 раз – при напряжении 110 кВ.
Кабельные прокладки напряжением 6÷10 кВ применяются на предприятиях небольшой и средней мощности и в городских сетях.
Способ и конструктивное выполнение прокладки выбираются в зависимости от числа кабелей, условий трассы, наличия или отсутствия взрывоопасных газов тяжелее воздуха, степени загрязненности почвы, требований эксплуатации, экономических факторов и т.п. (таблица 7.1).
Трасса кабельных линий выбирается кратчайшей с учетом наиболее дешевого обеспечения их защиты от механических повреждений, коррозии, вибрации, перегрева и от повреждений при возникновении электрической дуги в соседнем кабеле. Прокладка кабелей может осуществляться несколькими способами: в траншеях, каналах, туннелях, блоках, эстакадах.
Внутри кабельных сооружений и производственных помещений предусматривают прокладку кабелей на стальных конструкциях различного исполнения (рисунок 7.14): на настенных конструкциях, лотках, в коробах, укрепленных на стенах.
Трасса кабельных линий выбирается кратчайшей с учетом наиболее дешевого обеспечения их защиты от механических повреждений, коррозии, вибрации, перегрева и от повреждений при возникновении электрической дуги в соседнем кабеле. Прокладка кабелей может осуществляться несколькими способами: в траншеях, каналах, туннелях, блоках, эстакадах.
Внутри кабельных сооружений и производственных помещений предусматривают прокладку кабелей на стальных конструкциях различного исполнения (рисунок 7.14): на настенных конструкциях, лотках, в коробах, укрепленных на стенах.
Таблица 7.1 – Области применения силовых кабелей с бумажной, пластмассовой и резиновой изоляцией при отсутствии механических воздействий и растягивающих усилий в процессе эксплуатации
|
Место прокладки |
Условия среды |
Кабели с бумажной изоляцией |
Кабели с пластмасссовой и резиновой изоляцией |
|
|
Корро-зийная активность |
Блуж- даю- щие токи |
|||
|
В земле (траншеях) |
низкая |
нет |
ААШв, АСБ ААШп, ААБл, |
ААВГ, АПсВГ, АПвВГ, АПВГ, АВВБ, АПВБ, АПсВБ, АППБ, АПвПБ, АПсПБ, АПБбШв, АПвБбШв, АВБбШв, АВБбШп, АПсБбШв, АПАШв, АПАШп, АВАШв, АПсАШв, АВРБ, АНРБ, АВАБл, АПАБл |
|
есть |
ААШв, ААШп, ААБ2л, АСБл |
|||
|
средняя |
нет |
ААШв, ААШп, ААБл, ААБ2л, АСБ, АСБл |
||
|
есть |
ААШв, ААШп, ААБв, ААБ2л, АСБ2л, АСБл |
|||
|
высокая |
нет |
ААБ2лШв, ААБ2лШп, ААБл, ААБ2л, ААБв |
||
|
есть |
ААШп, ААБв, АСБ2лШв, АСБ2л |
|||
|
В помещениях (туннелях, каналах и др.): сухих |
нет |
нет |
ААШв, ААГ |
АВВГ, АВРГ, АНРГ, АПвВГ, АПВГ, АПвсВГ, АПсВГ |
|
сырых |
слабая |
нет |
ААШв |
|
|
средняя и высокая |
нет |
ААШв, АСШв |
||
|
пожароопасных |
нет |
нет |
ААШв, ААГ |
АВВГ, АВРГ, АПсВГ, АПвсВГ, АНРГ, АСРГ |
|
во взрывоопасных зонах |
нет |
нет |
СБГ, СБШв |
ВВГ, ВРГ, НРГ, СРГ |
Примечание. П – полиэтиленовая; Пс – из самозатухающего полиэтилена; Пв – из вулканизуемого полиэтилена; Пвс – из вулканизуемого самозатухающего полиэтилена; Н – из найритовой (негорючей) резины; Ш – шланг; л, 2л – усиленная и особо усиленная подушка под оболочкой.
а - на настенных конструкциях; б - на перфорированных лотках; в - в коробах
Рисунок 7.14 - Конструктивное выполнение кабельных прокладок
Прокладка кабелей в траншеях является наиболее простым способом (рисунок 7.15). Она экономична по расходу цветного металла, так как допустимые токи на кабели больше (примерно в 1,3 раза) при прокладке в земле, чем в воздухе. Однако по ряду причин этот способ не получил широкого применения на промышленных предприятиях. Прокладка в траншеях не применяется:
Опыт эксплуатации кабелей, проложенных в земляных траншеях, показал, что при всяких разрытиях кабели часто повреждаются. При прокладке в одной траншее шести кабелей и более вводится очень большой снижающий коэффициент на допустимую токовую нагрузку. Поэтому не следует прокладывать в одной траншее более шести кабелей. При большом числе кабелей предусматриваются две рядом расположенные траншеи с расстоянием между ними 1,2 м.
Земляная траншея для укладки кабелей должна иметь глубину не менее 800 мм. На дне траншеи создают мягкую подушку толщиной 100 мм из просеянной земли. Глубина заложения кабеля должна быть не менее 700 мм. Ширина траншеи зависит от числа кабелей, прокладываемых в ней. Расстояние между несколькими кабелями напряжением до 10 кВ должно быть не менее 100 мм. Кабели укладывают на дне траншеи в один ряд. Сверху кабели засыпают слоем мягкого грунта. Для защиты кабельной линии напряжением выше 1 кВ от механических повреждений ее по всей длине поверх верхней подсыпки покрывают бетонными плитами или кирпичом, а линии напряжением до 1 кВ - только в местах вероятных разрытий.
Трассы кабельных линий прокладываются по непроезжей части на расстоянии не менее: 600 мм от фундаментов зданий, 500 мм до трубопроводов, 2000 мм до теплопроводов.
Прокладка кабелей в железобетонных каналах может быть наружной и внутренней (рисунок 7.16). Этот способ прокладки более дорогостоящий, чем в траншеях. При канализации вне цехов на неохраняемой территории каналы прокладываются под землей на глубине 300 мм и более. Глубина канала не более 900 мм. На участках, где возможно разлитие расплавленного металла, жидкостей или других веществ, разрушительно действующих на оболочки кабелей, кабельные каналы применять нельзя.
|
|
|
|
Рисунок 7.15 - Прокладка кабелей в траншее |
Рисунок 7.16 - Прокладка кабелей в канале |
Прокладка кабелей в туннелях удобна и надежна в эксплуатации, но она оправдана лишь при большом числе (более 30÷40) кабелей, идущих в одном направлении. Например, этот способ применяют на главных магистральных линиях для связей между главной подстанцией и распределительной, и в других аналогичных случаях.
Туннели бывают проходные (рисунок 7.17) высотой 2100 мм и полупроходные высотой 1500 мм. Полупроходные туннели допускаются на коротких участках (до 10 м) в местах, затрудняющих прохождение туннелей нормальной высоты. Глубина заложения туннеля от верха покрытия принимается не менее 0,7 м.
Прокладка кабелей в блоках (рисунок 7.18) надежна, но наименее экономична как по стоимости, так и по пропускной способности кабелей. Она применяется только тогда, когда по местным условиям прокладки недопустимы более простые способы прокладки, а именно: при наличии блуждающих токов, при агрессивных грунтах, вероятности разлива по трассе металла или агрессивных жидкостей и др.
|
Рисунок 7.17 - Прокладка кабелей в туннеле |
а - для прокладки в сухих грунтах; б - для прокладки во влажных и насыщенных водой грунтах; 1 - кирпич; 2 - железобетонная панель; 3 - окрасочная гидроизоляция; 4 - бетон; 5 - оклеенная гидроизоляция Рисунок 7.18 - Блоки из железобетонных панелей |
Блочную канализацию кабелей следует переводить в траншею или канал во всех случаях, когда это возможно по условиям трассы.
Тип кабельных блоков выбирается в зависимости от уровня грунтовых вод, их агрессивности и наличия блуждающих токов.
Прокладка кабелей в галереях (рисунок 7.20) и открытых эстакадах (рисунок 7.19) применяется при больших потоках кабелей. Можно также использовать стены зданий, в которых нет взрыво- и пожароопасных производств.
а – проходная односторонняя на отдельной опоре; б – двусторонняя; 1 – стационарные
солнцезащитные панели; 2 – съемная солнцезащитная панель; 3 – кабельная полка
Рисунок 7.19 - Кабельные эстакады
а – односторонняя; б – двусторонняя; 1 – кабельная полка; 2 – солнцезащитные панели
Рисунок 7.20 - Кабельные галереи
Прокладка кабелей на эстакадах и в галереях целесообразна:
7.4. Токопроводы напряжением 6÷35 кВ
Токопроводы напряжением 6÷35 кВ применяются на промышленных предприятиях при больших удельных плотностях нагрузки, концентрированном расположении крупных мощностей и при размещении потребителей, благоприятном для осуществления магистрального питания. Основными отраслями промышленности, в которых широкое применение находят токопроводы, являются черная и цветная металлургия и химия. Токопроводы имеют ряд преимуществ по сравнению с кабельными прокладками. Они позволяют заменять кабели высокого напряжения неизолированными алюминиевыми шинами или проводами, экономить свинец и алюминий, идущий на оболочки кабеля, а также изоляционные материалы. Индустриализуются монтажные работы по сетям, так как на монтаж поступают готовые секции токопроводов. Кроме того токопроводы имеют значительно большую способность к перегрузке, чем кабельные линии, из-за отсутствия горючей изоляции.
Обследования работающих токопроводов различных типов показали, что токопроводы значительно надежнее кабельных прокладок.
Сведения о применении токопроводов в выгодном диапазоне мощностей и длин, приведены в таблице 7.2.
Таблица 7.2 - Диапазон мощностей и длин, при которых выгодно применение токопроводов
|
Номинальное напряжение, кВ |
Мощность, МВА |
Предельная длина, км |
|
6 10 35 |
15 ÷ 20 25 ÷ 35 Более 35 |
5 5 10 |
При меньших мощностях токопроводы не имеют преимуществ перед кабельной канализацией.
Помимо электрических параметров (напряжение, ток, сопротивление), токопроводы различаются по исполнению в отношении условий прикосновения к токоведущим частям, а также рядом конструктивных характеристик (тип, расположение фаз, изоляция и т.д.).
По условиям прикосновения к токоведущим частям различают токопроводы открытые, защищенные и закрытые. Защищенные и закрытые токопроводы обычно находят применение в сетях напряжением до 1 кВ, монтируемых внутри промышленных объектов (п. 5.1.1)
В сетях напряжением 6 ÷ 35 кВ применяются открытые токопроводы.
Открытые токопроводы с жесткой несимметричной ошиновкой. Шины токопроводов изготовляют из алюминия или из его сплавов. При силе тока до 2000 А пакет шин состоит из плоских шин, а при силе тока больше 2000 А - из шин швеллерного профиля. Конструкция открытого токопровода с вертикально расположенными опорными изоляторами для наружной установки приведена на рисунке 7.21. Этот токопровод имеет высокую стоимость строительной части, а также создает значительную несимметрию напряжения вследствие разной индуктивности фаз.
Открытые токопроводы с жесткой симметричной ошиновкой. Жесткие шины токопровода закреплены на опорных изоляторах по вершинам равностороннего треугольника (рисунок 7.22). Это исполнение токопровода выгодно отличается от исполнений рассмотренных выше токопроводов пониженной величиной дополнительных потерь мощности, симметрией напряжений и меньшей стоимостью.
Жесткие токопроводы имеют небольшие пролеты между точками крепления шин, следовательно, большее число пунктов изоляции и контактных соединений.
Гибкие токопроводы (рисунок 7.23) выполняют на отдельно стоящих металлических опорах, т.е. практически представляют собой воздушные линии с большими сечениями проводов. Величина пролета в них резко увеличена по сравнению с жестким токопроводом, однако гибкие токопроводы требуют больше места для прохождения на промышленной площадке, чем жесткие. Ширина полосы территории, занимаемой двухцепным гибким токопроводом вместе с его молниезащитными устройствами, составляет 24 м. Поддерживающие гирлянды крепятся на высоте 15 м от уровня земли.
Унифицированные гибкие шинопроводы имеют следующее число алюминиевых проводов А600 на фазу: 4, 6, 8, 10. Их пропускная способность по силе тока составляет соответственно 4080, 6120, 8160, 10 200 А.
Гибкий токопровод с междуфазными и фазными распорками может быть применен при ударном токе к.з. до 400 кА.
Гибкие токопроводы стоят дешевле жестких при равной мощности благодаря применению подвесной изоляции вместо опорной, меньшему числу изоляторов и сокращению потерь в деталях крепления.
|
|
|
|
|
Рисунок 7.21 - Жесткий несимметричный шинопровод напряжением 6÷10 кВ |
Рисунок 7.22 - Жесткий симметричный шинопровод напряжением 6÷10 кВ |
Рисунок 7.23 - Гибкий симметричный шинопровод напряжением 10 кВ |
7.5 Выбор проводников напряжением выше 1 кВ
Выбор марки и сечения жил неизолированных проводов и кабелей определяют технические факторы, приведенные в таблице 7.3.
Таблица 7.3 – Технические факторы, определяющие выбор марки и сечения жил проводов и кабелей
|
№ |
Факторы, влияющие на выбор сечения проводника |
Обозна-чения сечения |
Вид проводника |
|
|
неизолированный провод |
кабель |
|||
|
1 2 3 4 5 |
Нагрев током нормального и послеаварийного режима Нагрев током короткого замыкания Потери напряжения в нормальном и послеаварийном режимах Механическая прочность Коронирование |
Fдл Fк.з FΔU Fмех Fкор |
+ - + + + |
+ + + - - |
По расчетным сечениям обычно выбирают ближайшие большие стандартные сечения. Из полученных по техническим факторам нескольких стандартных сечений выбирают большее для данного варианта сети электроснабжения. Окончательный выбор параметров линий электропередач производится на основании технико-экономического сравнения вариантов проекта электроснабжения объекта