Dráty a kabely nadzemního elektrického vedení

Na letecké linky přenos síly napětí nad 1000 V se používají holé vodiče a kabely. Jsou-li venku, jsou vystaveny atmosféře (vítr, led, změny teplot) a škodlivým nečistotám z okolního vzduchu (sirné plyny z chemických závodů, mořská sůl), a proto musí mít dostatečnou mechanickou pevnost a být odolné vůči korozi (rez ).

V současné době našly největší uplatnění ocelovo-hliníkové vodiče ve venkovním vedení.

Dříve se na venkovních vedeních používaly měděné dráty a nyní se používá hliník, ocel-hliník a ocel a v některých případech dráty ze speciálních hliníkových slitin - eldrium atd. Kabely na ochranu před bleskem jsou obvykle vyrobeny z oceli.

Vyznačují se designem:

a) vícežilové vodiče z jednoho kovu, sestávající (v závislosti na průřezu vodiče) ze 7; 19 a 37 samostatné dráty stočené dohromady (obr. 1, b);

b) jednodrátové dráty sestávající z jednoho plného drátu (obr. 1, a);

c) lankové vodiče ze dvou kovů – oceli a hliníku nebo oceli a bronzu.Ocelovo-hliníkové vodiče konvenčního provedení (třída AC) se skládají z pozinkovaného ocelového jádra (jednodrátového nebo stočeného ze 7 nebo 19 drátů), kolem kterého je umístěna hliníková část sestávající z 6, 24 nebo více drátů (obr. 1 , °C).

Rýže. 1. Konstrukce vodičů venkovního vedení: a — jednodrátové vodiče; b — lankové vodiče; c — ocelovo-hliníkové dráty.

Údaje o konstrukčním návrhu holých hliníkových a ocelovo-hliníkových vodičů jsou v GOST 839-80.

Viz také: Konstrukce z holých drátů pro nadzemní elektrické vedení

Výběr vzduchových vedení zahrnuje zvážení několika faktorů, z nichž jedním z nejvýznamnějších je dlouhodobé vytápění elektrickým proudem. Zahřívání drátů omezuje přenosovou kapacitu venkovního vedení, vede ke korozi drátů, jejich ztrátě mechanické pevnosti, zvýšení průvěsu atd. Teplota vodičů závisí na aktuálním zatížení a povětrnostních podmínkách trasy trolejového vedení.

Nosnost drátů je značně ovlivněna povětrnostními podmínkami – rychlostí větru, okolní teplotou a slunečním zářením, které se v průběhu roku značně mění.

Změna rychlosti větru má prý větší dopad než změna teploty vzduchu. Slabý vítr o rychlosti 0,6 m/s zvyšuje propustnost drátů o 140 % ve srovnání se statickým vzduchem, zatímco zvýšení okolní teploty o 10 °C ji snižuje o 10-15 %.

Měděné dráty

Moje dráty, vyrobené z pevně taženého měděného drátu, mají nízký odpor (r = 18,0 Ohm x mm2/ km) a dobrou mechanickou pevnost: maximální pevnost v tahu sp = 36 ... 40 kgf / mm2, úspěšně odolávají atmosférickým vlivům a korozi ze škodlivých nečistot ve vzduchu.

Měděné dráty jsou označeny písmenem M s připočtením jmenovitého průřezu drátu. Tedy měděný drát o jmenovitém průřezu 50 mm2 označený M — 50.

V současné době je měď nedostatkovým a drahým materiálem, proto se jako vodiče pro nadzemní elektrické vedení prakticky nepoužívá.V 60. letech se kvůli úspoře mědi přestaly používat měděné, bronzové a ocelovo-bronzové vodiče.

Hliníkové dráty

Hliníkové dráty se liší od měděných drátů mnohem nižší hmotností, mírně vyšším měrným odporem (r = 28,7 ... 28,8 Ohm x mm2/ km) a menší mechanickou pevností: sp = 15,6 kgf / mm2 — pro vodiče třídy AT a sp = 16 … 18 kgf / mm2 drátu Atp.

Hliníkové dráty se používají hlavně v místních sítích. Nízká mechanická pevnost těchto drátů neumožňuje vysoké napětí. Chcete-li se vyhnout velkým šípům a zajistit potřebné PUE minimální velikost vedení k zemi, je nutné zmenšit vzdálenost mezi podpěrami a to zvyšuje náklady na vedení.

Aby se zvýšila mechanická pevnost hliníkových drátů, jsou vyrobeny z vícepramenných, natvrdo tažených drátů. Hliníkové dráty dobře snášejí atmosférické vlivy a neodolají působení škodlivých nečistot ze vzduchu.

Proto se pro venkovní vedení budovaná v blízkosti mořských břehů, solných jezer a chemických provozů doporučují hliníkové vodiče značky AKP chráněné proti korozi (hliníkové korozivzdorné, s vyplněním prostoru mezi vodiči neutrálním mazivem). Hliníkové vodiče jsou označeny písmenem A s přidáním jmenovitého průřezu vodiče.

Ocelové dráty

Ocelové dráty mají vysokou mechanickou pevnost: maximální pevnost v přetržení sp = 55 ... 70 kgf / mm2... Ocelové dráty jsou jednodrátové nebo vícevodičové.

Elektrický odpor ocelových drátů je mnohem vyšší než hliníkových a ve střídavých sítích závisí na velikosti proudu procházejícího drátem. Ocelové dráty se používají v místních sítích s napětím do 10 kV při přenosu relativně malého výkonu, kdy je výstavba vedení s hliníkovými dráty méně rentabilní.

Významnou nevýhodou ocelových drátů a kabelů je jejich náchylnost ke korozi. Pro snížení koroze jsou dráty galvanizovány. K dispozici jsou dvě značky lankového ocelového drátu: PS (ocelový drát) a PMS (měděný ocelový drát). PS dráty mají příměs mědi do 0,2 % a dráty PSO se vyrábí o průměru 3; 3,5; 5 mm. Ocelové vícežilové kabely pro ochranu před bleskem jsou vyráběny v jakostech S-35, S-50 a S-70.

Ocel-hliníkové dráty

Ocel-hliníkové vodiče mají stejný odpor jako hliníkové vodiče stejného průřezu, protože při elektrických výpočtech ocelo-hliníkových vodičů se vodivost ocelové části nebere v úvahu pro její nevýznamnost ve srovnání s vodivostí vodiče. hliníková část vodičů.

Konstrukční ocelové dráty tvoří vnitřek ocelového hliníkového drátu a hliníkové dráty tvoří vnější stranu. Ocel je určena ke zvýšení mechanické pevnosti, hliník je vodivá část.

U ocelovo-hliníkových drátů dochází k dalším vnitřním pnutím v hliníkové části drátu, v důsledku různých koeficientů tepelné roztažnosti hliníku a oceli.

Povinné omezení namáhání drátu při průměrné roční teplotě pro všechny vodiče je nutné, aby se zabránilo rychlému únavovému opotřebení vodičů v důsledku vibrací.

Experimentálně bylo zjištěno, že hliník začíná ztrácet své pevnostní vlastnosti při teplotách nad 65 ° C. S ohledem na to se při volbě maximální provozní teploty ocelo-hliníkových drátů doporučuje naplánovat snížení pevnosti hliníku o 12 — 15 % (což je 7 — 8 % ztráta pevnosti drátu jako celku) ) po celou dobu jejich životnosti, což přibližně odpovídá nepřetržitému provozu drátu po dobu 50 let při teplotě 90 °C. že celková ztráta mechanické pevnosti v důsledku krátkodobého nouzového přetížení vodičů nepřesáhne 1 %.

Vyrábí se následující značky ocelovo-hliníkových drátů (GOST 839-80):

AC - drát sestávající z jádra - galvanizované ocelové dráty a jedné nebo více vnějších vrstev hliníkových drátů. Drát je určen pro pokládku na zemi, s výjimkou oblastí se znečištěným ovzduším škodlivými chemickými sloučeninami;

DOTAZ, ASKP — podobný drátu značky AC, ale s ocelovým jádrem (C) nebo celým drátem (P) naplněným mazivem, které působí proti výskytu koroze drátu. Určeno pro pokládku podél pobřeží moří, slaných jezer a v průmyslových oblastech se znečištěným ovzduším;

ASK — stejný jako drát ASK, ale s ocelovým jádrem izolovaným plastovým pláštěm. V označení drátu za písmenem A může být písmeno P, které značí, že drát má zvýšenou mechanickou pevnost (například APSK).

Ocelovo-hliníkové dráty všech značek se vyrábí s jiným poměrem průřezu hliníkové části drátu k průřezu ocelového jádra: v rozmezí 6,0 ... 6,16 - pro provoz drátu ve středním podmínky mechanického zatížení; 4,29 ... 4,39 — zvýšená pevnost; 0,65 … 1,46 — zvláště zesílená pevnost: 7,71 … 8,03 — lehká konstrukce a 12,22 … 18,09 — zvláště lehká.

Světelné dráty se používají na nově budovaných a rekonstruovaných tratích v oblastech, kde tloušťka ledové stěny nepřesahuje 20 mm. Vyztužené ocelo-hliníkové vodiče se doporučují pro použití v oblastech s tloušťkou ledové stěny větší než 20 mm. Speciální silné dráty se používají pro realizaci velkých vzdáleností při přechodech vodními prostory a inženýrskými stavbami.

Pro úplnější charakterizaci ocelo-hliníkových vodičů se do označení značky drátu zapisuje jmenovitý průřez vodiče a průřez ocelového jádra, např.: AC-150/24 nebo ASKS-150 /34.

Aldrei dráty

Aldry dráty mají přibližně stejný elektrický odpor jako hliníkové dráty, ale mají větší mechanickou pevnost. Aldry je slitina hliníku s menším množstvím železa («0,2 %), hořčíku (» 0,7 %) a křemíku (»0,8 %); z hlediska odolnosti proti korozi se vyrovná hliníku. Nevýhodou Aldrey drátů je jejich malá odolnost vůči vibracím.

Umístění vodičů venkovního vedení

Vodiče na podpěrách venkovních vedení mohou být umístěny různými způsoby: na jednookruhových vedeních — v trojúhelníku nebo vodorovně; na liniích s dvojitým řetězem — reverzní strom nebo šestiúhelník (ve formě «sudu»).

Uspořádání drátů v trojúhelníku (obr. 2, a) se používá na vedeních s napětím do 20 kV, včetně vedení s napětím 35 ... 330 kV s kovovými a železobetonovými podpěrami.

Horizontální uspořádání vodičů (obr. 2, b) bude použito na vedeních 35 ... 220 kV s dřevěnými podpěrami. Toto uspořádání drátů je nejlepší z hlediska pracovních podmínek, protože umožňuje použití spodních podpěr a vylučuje zapletení drátu při sjíždění ledu a drátovém tanci.

Na vedení se dvěma hodnotami jsou vodiče umístěny buď s obráceným stromem (obr. 2, c), což je vhodné pro podmínky instalace, ale zvyšuje hmotnost podpěr a vyžaduje zavěšení dvou ochranných kabelů nebo šestihranu ( Obr. 2, G).

Poslední způsob je výhodnější.Doporučuje se pro použití na dvouhodnotových vedeních s napětím 35 ... 330 kV.

Všechny tyto možnosti se vyznačují asymetrickým uspořádáním vodičů vůči sobě, což vede k rozdílu v elektrických parametrech fází. Pro rovnici těchto parametrů se používá transpozice vodičů, tzn. vzájemné umístění vodičů vůči sobě na různých úsecích vedení se postupně na podpěrách mění. V tomto případě vodič každé fáze prochází jednou třetinou délky vedení v jednom místě, druhou v druhém a třetí ve třetím místě (obr. 3.).

Rýže. 2. Uspořádání drátů a ochranných kabelů na podpěrách: a — s trojúhelníkem; b — horizontální; c — obrácený strom; d — šestiúhelník (hlaveň).

Rýže. 3… Schéma transpozice jednovodičového vedení.

Výpočet mechanické části venkovního vedení se provádí na základě opakovatelnosti rychlosti větru a tloušťky ledové stěny na drátech, která splňuje požadavky na spolehlivost a kapitalizaci určité třídy venkovních vedení.

Nadzemní vedení různých tříd musí být při přejezdu stejného terénu, zejména na společné trase, navrženo pro různé zatížení větrem a ledem.

Kabely na ochranu před bleskem nadzemního elektrického vedení

Kabely ochrany před bleskem jsou zavěšeny nad dráty, aby je chránily před atmosférickými přepětími. Na vedeních s napětím pod 220 kV jsou kabely zavěšeny pouze na nájezdech do rozvoden. To snižuje pravděpodobnost překrývání vodičů v blízkosti rozvodny. Na tratích s napětím 220 kV a vyšším jsou kabely zavěšeny po celé trati. Obvykle se používají ocelová lana.

Dříve byly kabely vedení všech jmenovitých napětí pevně uzemněny na každé podpěře. Provozní zkušenosti ukazují, že v uzavřených obvodech uzemňovací soustavy — kabely — podpěry se objevují proudy. Vznikly v důsledku působení EMF indukovaného v kabelech elektromagnetickou indukcí. Zároveň dochází v řadě případů k významným ztrátám výkonu v opakovaně uzemněných kabelech, zejména ve vedeních ultravysokého napětí.

Studie ukázaly, že zavěšením kabelů se zvýšenou vodivostí (ocel-hliník) na izolátorech lze kabely použít jako komunikační dráty a jako proudové vodiče pro napájení spotřebičů s nízkou spotřebou.

Aby byla vedení zajištěna odpovídající úroveň ochrany před bleskem, musí být kabely spojeny se zemí přes jiskřiště.