Классификация и устройство ВЛЭП

1. Классификация и устройство ВЛЭП:

 Устройство ВЛЭП

Число проводов на опорах может  быть разным. Обычно воздушная линия (ВЛЭП) рассчитана на передачу трёхфазного тока, поэтому опоры одноцепных ВЛ напряжением свыше 1 кВ рассчитаны на подвеску трёх фазных проводов, то есть одной цепи. На опорах двухцепных ВЛЭП подвешивают две параллельно идущие цепи, то есть 6 проводов.

Также бывают ВЛЭП с расщеплёнными  фазами, когда вместо одного фазного  провода большого сечения подвешивается  несколько скреплённых между  собой проводов меньшего сечения. Расщепление  проводов применяется для устранения появления протяжённого коронного  разряда (на жаргоне электриков -- «короны») на проводах. Появление «короны» не только вызывает дополнительные потери в проводах, но и создаёт дополнительные искажения первоначально синусоидальной формы тока, на работу с которыми сети переменного тока не рассчитаны.

ВЛЭП до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью помимо фазных снабжена нулевым проводом (так называемая «четырёхпроводная сеть»). Иногда на одних и тех же опорах могут быть подвешены провода линий разного напряжения и назначения. Обычно это практикуется для линий низших в средних классов напряжений.

Воздушные линии электропередачи  широко распространены в Беларуси и  для них характерны: незначительный объем земляных работ при постройке; простота эксплуатации и ремонта; возможность  использования опор воздушных линий  с напряжением до 1 кВ для крепления проводов радиосети, местной телефонной связи, наружного освещения, телеуправления, сигнализации; более низкая стоимость сооружения 1 км (примерно на 25... 30 %) по сравнению со стоимостью сооружения кабельной линии).

Воздушные линии состоят  из следующих основных конструктивных элементов: опор различного типа для  подвески проводов и грозозащитных  тросов; проводов различных конструкций  и сечений для передачи по ним  электрического тока; грозозащитных  тросов для защиты линий от грозовых разрядов; изоляторов, собранных в  гирлянды, для изоляции проводов от заземленных частей опоры; линейной арматуры для крепления проводов и тросов к изоляторам и опорам, а также для соединения проводов и тросов; заземляющих устройств для отвода токов грозовых разрядов или короткого замыкания в землю.

2.Общая  характеристика воздушной линии  и условий ее работы

В «Правилах устройства электроустановок» (ПУЭ) [9.7] содержится еще одно определение воздушной линии, несколько отличающееся от приведенного в § 9.1 в соответствии с ГОСТ. Оно гласит, что «воздушная линия — это устройство для передачи электрической энергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленным при помощи изоляторов и арматуры к опорам или кронштейнам инженерных сооружений». Здесь перечислены почти все основные элементы ВЛ (опоры, провода, изоляторы, арматура), за исключением грозозащитных тросов и фундаментов. Наглядное представление о составе конструктивных элементов ВЛ дает рис. 9.1.

Естественно, главными элементами являются провода фаз линии А, В, С, непосредственно осуществляющие передачу электроэнергии. Их разновидности и конструкции описаны в § 9.3. Для защиты проводов от прямых ударов молнии служаттросы, монтируемые в верхней части опор на тросостойках.Опоры предназначены для надежного поддержания проводов и тросов на определенной высоте над поверхностью земли как при нормальной эксплуатации линии, так и в различных аварийных ситуациях. Спектр конструкций опор из различных материалов достаточно разнообразен (см. § 9.4). Изоляторы должны обеспечить необходимый промежуток между находящимся под напряжением проводом и заземленным телом опоры (см. § 9.5).Линейная арматура — это комплекс устройств, с помощью которых провода соединяются, закрепляются на изоляторах, а изоляторы — на опорах (см. § 9.6). Наконец, фундаментыслужат для обеспечения устойчивого положения опор в пространстве.

На рис. 9.2 показан участок  одноцепной воздушной линии между опорами, которые по виду отличаются от показанной на рис. 9.1. Эти опоры называются анкерными, а расстояние L_a между ними по трассе — анкерным пролетом. Такие опоры, в отличие от расположенных между нимипромежуточных опор, рассчитаны на противодействие значительным силам одностороннего тяжения по проводам, возникающим при их обрыве в примыкающем к анкерной опоре промежуточном пролете длиной L, а также при монтаже проводов и тросов. Провода на анкерных опорах жестко закрепляются на натяжных гирляндах изоляторов, а на промежуточных опорах — на поддерживающих гирляндах, имеющих длину l_г. Длина гирлянды тем больше, чем выше номинальное напряжение линии.

В промежуточном пролете  провода и тросы провисают. Расстояние по вертикали между точкой подвеса  на опоре и низшей точкой в пролете  называется стрелой провеса. На рис. 9.2стрела провеса провода обозначена f_п, а троса — f_т. Расстояние от низшей точки провода до земли, воды или пересекаемых объектов h_г называется габаритом линии. Оно определяется в ПУЭ в зависимости от U_ном, характера местности и типа пересекаемого линией сооружения и для ВЛ с U_ном £ 500 кВ, сооружаемых в ненаселенной местности, составляет 6—8 м.

Элементы ВЛ работают в сложных и разнообразных географических и климатических условиях, различающихся сезонными изменениями температуры и влажности воздуха, наличием в нем природных и индустриальных загрязнений. Кроме того, они должны противостоять воздействию сил, основными из которых являются [9.8]:

• вес всех элементов линии;
• вес гололедоизморозевых отложений на проводах, тросах и опорах;
• давление ветра на провода, тросы и опоры;
• тяжения по проводам и тросам.

Обусловленные массой конструктивных элементов линии силы, действующие  на одну опору, могут достигать сотен  тысяч ньютонов (1 Н = 0,102 кгс), и провода, тросы и опоры должны быть рассчитаны на такие нагрузки.

При определенных погодных условиях (обычно при температуре  воздуха от -3 до -5 °С и скорости ветра до 10 м/с) происходит образование ледяного покрова на проводах, тросах и опорах ВЛ с массой 900 кг/м³. Вес такого покрова, приходящийся на одну опору, может достигать тысяч ньютонов. Интенсивность гололедообразования неодинакова в различных регионах страны. Вся территория России делится на пять районов, различающихся возможной максимальной толщиной стенки гололеда. Карты районирования страны по гололедным условиям приводятся в ПУЭ. Данные табл. 9.3 характеризуют принцип такого районирования [9.7]. 

Аналогичным образом территория России делится на семь районов с  различной максимальной скоростью  ветра [9.7]. Ветровые нагрузки (скоростной напор ветра) также должны восприниматься всеми конструктивными элементами ВЛ. Обычно считается, что давление ветра направлено параллельно поверхности земли и перпендикулярно продольной оси линии. Силы, обусловленные действием ветра, в расчете на одну опору могут достигать сотен тысяч ньютонов и обязательно учитываются при проектировании механической части ВЛ. В табл. 9.4 приведены характеристики указанных семи районов.

Из табл. 9.4 видно, что максимальная расчетная скорость ветра равна 45 м/с (VII район), что соответствует давлению 1250 Па (1 Па = 0,102 кгс/м²). Отложения гололеда увеличивают площади поверхностей проводов и тросов, на которые оказывает давление ветер, что приводит к возрастанию горизонтальных нагрузок. Территория европейской части России в основном относится к II—III районам по гололеду и к I—II районам по ветру, территория Московской области — ко II району по гололеду и к I району по ветру. 

Действие ветра обусловливает  и два нежелательных явления, отрицательно влияющих на конструктивную часть ВЛ. Во-первых, это вибрация проводов и тросов, возникающая при равномерном движении воздуха со скоростью 4—8 м/с. Она характеризуется частотой колебаний в десятки герц и амплитудами до десятков миллиметров. Вибрация вызывает многократные перегибы проволок проводов и тросов, что в конечном счете приводит к их излому, ослаблению прочности провода или троса и к возможности их обрыва, т.е. к аварийной ситуации.

Во-вторых, при скоростях  ветра 15—30 м/с может возникать так называемая пляска проводов и тросов. Обычно это явление наблюдается в период, когда провода и тросы покрыты гололедом. Эти колебания характеризуются частотой в единицы герц, однако их амплитуда может достигать величины, равной стреле провеса провода или троса. Возникающие при этом динамические воздействия на узлы крепления проводов к гирляндам изоляторов и последних к опорам настолько значительны, что могут приводить к поломкам арматуры и деталей опор. Кроме того, при пляске возможны касания и схлестывания проводов между собой и с тросами, что вызывает короткие замыкания и аварийное отключение линии.

Для борьбы с вибрацией  воздушные линии оснащаются виброгасителями. Единственным средством демпфирования колебаний при пляске является плавка гололеда, осуществляемая с помощью специального оборудования, обеспечивающего прохождение по линии больших токов и такой нагрев проводов, при котором происходят таяние и сброс ледяной корки.

3.Средства механизации для строительства и эксплуатации ВЛ 
Электрические сети (линии электропередачи и подстанции) сооружают строительно-монтажные организации по проектам, разрабатываемым специализированными институтами. Построенные объекты передают эксплуатирующим их предприятиям электрических сетей. 
Основной организацией, осуществляющей строительство BЛ, является механизированная колонна (далее мехколонна), которую в зависимости от объема и характера работ комплектуют средствами механизации по соответственному перечню - табелю. Так, для комплектования наиболее распространенной типовой мехколонны, предназначенной для строительства ВЛ 35-750 кВ, институтом «Оргэнергострой» разработан «Табель оснащения мехколонны машинами, механизмами и транспортными средствами для сооружения ВЛ 35-750 кВ». В этом табеле указаны марки, типы и количество средств механизации, необходимых мехколонне из условий двухсменной работы в течение четырех летних, месяцев и односменной работы в остальное время года, для строительства ВЛ широкого набора различных конструкций, т.е. на железобетонных или металлических опорах, с применением проводов различных сечений, на разные напряжения от 35 и до 750 кВ включительно. 
Общее число машин в мехколонне - более двухсот при среднем числе рабочих около 400 чел. Это показывает, что основной кадровый состав в мехколонне определяют механизаторы, работающие на самоходных машинах. Большая насыщенность средствами механизации обеспечивает возможность высокой механизации работ. Среди табельных машин указаны: 96 автомобилей (частично повышенной проходимости и оснащенные гидрокранами, лебедками), в том числе грузовые бортовые, седельные тягачи, самосвалы, специальные (ремонтные, заправочные, бригадные и др.); 36 прицепов-опоровозов, полуприцепов и роспусков (буксируемых тягачами на автомобильном ходу либо тракторами); 23 грузоподъемных автомобильных и тракторных крана; 27 подъемных вышек (для работ на высоте), сваебойных и буровых машин и экскаваторов; 60 других машин, включая передвижные электростанции, компрессоры, водомаслогрейки, сварочные и опрессовочные агрегаты, раскатчики проводов и др.

Кроме того, предусмотрены: 60 передвижных  вагонов или прицепных автофургонов, оборудованных под общежития  или квартиры, столовые, бани, красные  уголки-радиоузлы, склады, инструментальные, конторы прорабов и др.; 16 подкатных тележек на автоходу для доставки передвижных вагонов; 32 автомобильные, а также стационарные и носимые радиостанции. 
Мехколоннам, работающим в северных районах, число механизмов увеличивают на 20% и выделяют машины в северном исполнении. Соответственно увеличивается и число механизаторов. Дополнительно для случаев выполнения работ в грунтах с большим притоком грунтовых вод выделяют водоотливные установки; для разработки скальных грунтов - станки ударно- канатного бурения; при необходимости вырубки лесных просек - лесосечные и лесовозные машины на автомобильном и гусеничном ходу. При необходимости арендуют вертолеты, речные суда и другие транспортные средства. 
Для мехколонн, сооружающих ВЛ 1150-1500 кВ, а также для организаций сельского электросетевого строительства, сооружающих ВЛ 0,4-35 кВ, также имеются соответствующие табели и нормативы по их оснащению машинами, механизмами, средствами малой механизации (в том числе механизированными инструментами) и другими ресурсами. 
Для конкретных объектов количество средств механизации и транспорта уточняют проектом производства работ и проектом организации строительства, что позволяет сравнить нужный комплект с «Табелем» и своевременно принять меры к обеспечению всем необходимым. 
Механизированные колонны обычно имеют свои базы в областных центрах и других городах, где располагаются: управление мехколонны (начальник, заместитель, главный инженер и несколько инженеров производственно-технического отдела, а также службы главного механика мехколонны, снабжения, бухгалтерия, мастерские и гараж), жилой фонд; здания социально-бытового назначения; склады. Рабочие, проживающие со своими семьями в месте постоянного базирования мехколонны, выезжают на трассы строительства ВЛ, где проживают во временных поселках, и возвращаются домой для отдыха, а также для прохождения обучения и повышения квалификации, для работы по подготовке строительства на полигонах и в мастерских, для участия в ремонте машин и др. Там же организуют садовые или дачные участки и подсобные хозяйства. 
Наилучшим способом ведения работ на трассе является поточно-механизированный, при котором вдоль трассы осуществляют непрерывный «поток» последовательных строительно-монтажных операций (рис. 1). При современном уровне техники комплексно-механизированным способом выполняют следующие виды работ по ВЛ: земляные (рытье котлованов, засыпка, планировка); монтаж сборных фундаментов; сооружение монолитных фундаментов (под переходные, специальные опоры); погружение свай; установку опор; монтаж проводов; транспортирование конструкций и материалов на трассу, включая погрузочно-разгрузочные работы. 
Кроме мехколонн, сооружающих линии электропередачи, в электросетевом строительстве работают мехколонны или строительно-монтажные управления: по строительству и монтажу подстанций и других зданий и сооружений, необходимых для эксплуатации и ремонта сетей; по сооружению линий связи, а также по другим видам специальных работ. Кроме того, действуют базы механизации, заводы металлических и железобетонных изделий, ремонтные и другие предприятия, входящие вместе с механизированными колоннами в более крупные организации. 
На строительстве ВЛ мехколонна имеет несколько участков производителей работ, размещаемых на время строительства вблизи трассы ВЛ или на площадке строительства подстанции. На таких временных стоянках монтируют сборно-разборные здания, устанавливают передвижные жилые вагоны и необходимые службы по типовым схемам. Так, в схеме размещения притрассового поселка на 50 чел. предусмотрены: передвижные котельная и электростанция; сборно-разборные профилакторий для техники, установка обогрева двигателей, эстакада осмотра машин; закрытый склад и склад-навес; передвижные вагоны, оборудованные под АТС и радиоузел, магазин, склад, баню и прачечную, сушилку спецодежды, красный уголок, медпункт, душевую, жилые квартиры и др.