Ledningar och kablar av luftledningar

På flygledningar kraftöverföring spänning över 1000 V, blanka ledningar och kablar används. När de är utomhus utsätts de för atmosfären (vind, is, temperaturförändringar) och skadliga föroreningar från den omgivande luften (svavelgaser från kemiska anläggningar, havssalt) och måste därför ha tillräcklig mekanisk styrka och vara motståndskraftiga mot korrosion (rost).

För närvarande har stål-aluminiumledare funnit den största tillämpningen i luftledningar.

Tidigare användes koppartråd på luftledningar, och nu används aluminium, stål-aluminium och stål, och i vissa fall trådar av speciella aluminiumlegeringar - eldrium, etc. Åskskyddskablar är vanligtvis gjorda av stål.

De kännetecknas av design:

a) flerkärniga ledare av en metall, bestående (beroende på ledarens tvärsnitt) av 7; 19 och 37 separata trådar tvinnade tillsammans (fig. 1, b);

b) entrådstrådar bestående av en solid tråd (fig. 1, a);

c) Trådade ledare av två metaller — stål och aluminium eller stål och brons.Stål-aluminiumledare av konventionell design (klass AC) består av en galvaniserad stålkärna (enkeltråd eller tvinnad av 7 eller 19 trådar), runt vilken en aluminiumdel är placerad, bestående av 6, 24 eller fler trådar (Fig. 1) ,°C).

Ris. 1. Konstruktion av ledningar av luftledningar: a — Entrådiga ledningar; b — tvinnade ledare; c — stål-aluminiumtrådar.

De strukturella designdata för ledare av blankt aluminium och stål-aluminium finns i GOST 839-80.

Se även: Bartrådskonstruktioner för luftledningar

Valet av luftledningar innebär övervägande av flera faktorer, bland vilka en av de viktigaste är långvarig uppvärmning med elektrisk ström. Uppvärmning av ledningarna begränsar luftledningens överföringskapacitet, leder till korrosion av ledningarna, deras förlust av mekanisk hållfasthet, ökning av nedhängning etc. Ledarnas temperatur beror på den aktuella belastningen och väderförhållandena för luftledningssträckningen.

Trådarnas bärförmåga påverkas i hög grad av väderförhållandena – vindhastighet, omgivningstemperatur och solstrålning, som varierar kraftigt under året.

En förändring i vindhastighet sägs ha en större inverkan än en förändring i lufttemperatur. En svag vind med en hastighet på 0,6 m / s ökar genomströmningen av ledningar med 140% jämfört med statiska luftförhållanden, medan en ökning av omgivningstemperaturen med 10 ° C minskar den med 10-15%.

Koppartrådar

Mina ledningar, gjorda av tätt dragen koppartråd, har låg resistans (r = 18,0 Ohm x mm2/ km) och god mekanisk hållfasthet: maximal draghållfasthet sp = 36 ... 40 kgf / mm2, motstår framgångsrikt atmosfärisk påverkan och korrosion från skadliga föroreningar i luften.

Koppartrådar är märkta med bokstaven M med tillägg av trådens nominella tvärsnitt. Så, koppartråd med ett nominellt tvärsnitt på 50 mm2 märkt med M - 50.

För närvarande är koppar ett knapphändigt och dyrt material, varför det praktiskt taget inte används som ledare för luftledningar.För att spara koppar lades koppar-, brons- och stålbronsledare ut på 1960-talet.

Aluminiumtrådar

Aluminiumtrådar skiljer sig från koppartrådar med mycket lägre massa, något högre specifikt motstånd (r = 28,7 ... 28,8 Ohm x mm2/ km) och mindre mekanisk hållfasthet: sp = 15,6 kgf / mm2 — för ledare av AT-klassledare och sp = 16 … 18 kgf / mm2 Atp-tråd.

Aluminiumtrådar används främst i lokala nätverk. Den låga mekaniska styrkan hos dessa ledningar tillåter inte hög spänning. För att undvika stora pilar och säkra de nödvändiga PUE den minsta storleken på linjen till marken, är det nödvändigt att minska avståndet mellan stöden och detta ökar kostnaden för linjen.

För att öka den mekaniska hållfastheten hos aluminiumtrådar är de gjorda av flertrådiga, hårt dragna trådar. Väl tolerant mot atmosfäriska influenser, aluminiumtrådar tål inte påverkan av skadliga föroreningar från luften.

Därför, för luftledningar byggda nära havsstränder, saltsjöar och kemiska anläggningar, rekommenderas AKP-märkta aluminiumledare skyddade mot korrosion (aluminiumkorrosionsbeständig, med fyllning av utrymmet mellan ledarna med neutralt fett). Aluminiumledare är märkta med bokstaven A med tillägg av ledarens nominella tvärsnitt.

Ståltrådar

Ståltrådar har hög mekanisk hållfasthet: maximal brotthållfasthet sp = 55 ... 70 kgf / mm2... Ståltrådar är entrådiga eller flertrådiga.

Det elektriska motståndet hos ståltrådar är mycket högre än för aluminium, och i AC-nätverk beror det på mängden ström som flyter genom tråden. Ståltrådar används i lokala nätverk med en spänning på upp till 10 kV vid överföring av relativt låg effekt, när konstruktionen av linjer med aluminiumtrådar är mindre lönsam.

En betydande nackdel med ståltrådar och kablar är deras känslighet för korrosion. För att minska korrosion är trådarna galvaniserade. Det finns två märken av tvinnad ståltråd tillgängliga: PS (ståltråd) och PMS (kopparståltråd). PS-ledningar har en koppartillsats på upp till 0,2%, och PSO-trådar är gjorda med en diameter på 3; 3,5; 5 mm. Åskskyddskablar av flertrådskablar av stål tillverkas i kvaliteterna S-35, S-50 och S-70.

Stål-aluminiumtrådar

Stål-aluminiumledare har samma motstånd som aluminiumledare med samma tvärsnitt, eftersom i de elektriska beräkningarna av stål-aluminiumledare tas inte hänsyn till ståldelens ledningsförmåga på grund av dess obetydlighet jämfört med ledningsförmågan hos aluminiumdel av ledarna.

Strukturella ståltrådar utgör insidan av stålaluminiumtråden, och aluminiumtrådar utgör utsidan. Stål är designat för att öka den mekaniska styrkan, aluminium är en ledande del.

Med stål-aluminiumtrådar uppstår ytterligare inre spänningar i aluminiumdelen av tråden, på grund av de olika värmeutvidgningskoefficienterna för aluminium och stål.

Obligatorisk trådspänningsbegränsning vid den genomsnittliga årstemperaturen för alla ledare är nödvändig för att förhindra snabbt utmattningsnötning av ledarna på grund av vibrationer.

Det fastställdes experimentellt att aluminium börjar förlora sina hållfasthetsegenskaper vid temperaturer över 65 ° C. Med hänsyn till detta, när man väljer den maximala driftstemperaturen för stål-aluminiumtrådar, rekommenderas att planera en minskning av hållfastheten hos aluminium med 12 — 15 % (vilket är 7 — 8 % förlust av styrka för tråden som helhet) ) under hela deras livslängd, vilket ungefär motsvarar kontinuerlig drift av tråden i 50 år vid en temperatur av 90 ° C. Det bör noteras att den totala förlusten av mekanisk styrka på grund av kortvariga nödöverbelastningar av ledningarna inte överstiger 1 %.

Följande märken av stål-aluminiumtrådar (GOST 839-80) tillverkas:

AC - tråd bestående av en kärna - galvaniserade ståltrådar och ett eller flera yttre lager av aluminiumtrådar. Tråden är avsedd att läggas på land, förutom i områden med förorenad luft med skadliga kemiska föreningar;

FÖRFRÅGAN, FRÅGA — liknande tråd av AC-märkt, men med stålkärnan (C) eller hela tråden (P) fylld med fett som motverkar uppkomsten av trådkorrosion. Designad för läggning längs kusten av hav, saltsjöar och i industriområden med förorenad luft;

ASK — samma som ASK-tråd, men med en stålkärna isolerad med en plastmantel. I märkningen av tråden, efter bokstaven A, kan det finnas bokstaven P, vilket indikerar att tråden har ökad mekanisk hållfasthet (till exempel APSK).

Stål-aluminiumtrådar av alla märken produceras med ett annat förhållande mellan tvärsnittet av aluminiumdelen av tråden och tvärsnittet av stålkärnan: inom 6,0 ... 6,16 - för drift av tråden i medium mekaniska belastningsförhållanden; 4,29 ... 4,39 — ökad styrka; 0,65 … 1,46 — särskilt förstärkt styrka: 7,71 … 8,03 — lätt konstruktion och 12,22 … 18,09 — särskilt lätt.

Lätttrådar används på nybyggda och rekonstruerade linjer i områden där isväggens tjocklek inte överstiger 20 mm. Förstärkta stål-aluminiumledare rekommenderas för användning i områden med isväggar som är större än 20 mm. Särskilda starka trådar används för genomförande av långa avstånd i korsningar genom vattenutrymmen och tekniska strukturer.

För en mer fullständig karakterisering av stål-aluminiumledare anges ledarens nominella tvärsnitt och stålkärnan i beteckningen för trådmärket, till exempel: AC-150/24 eller ASKS-150 /34.

Aldrei ledningar

Aldry-trådar har ungefär samma elektriska motstånd som aluminiumtrådar, men har större mekanisk styrka. Aldry är en aluminiumlegering med mindre mängder järn («0,2%), magnesium (»0,7%) och kisel («0,8%); när det gäller korrosionsbeständighet är det lika med aluminium. Nackdelen med Aldrey-trådar är deras låga motstånd mot vibrationer.

Placering av luftledningar

Ledarna på stöden av luftledningar kan placeras på olika sätt: på enkelkretsledningar - i en triangel eller horisontellt; på linjer med en dubbel kedja — omvänd träd eller hexagon (i form av en «pipa»).

Arrangemang av ledningar i en triangel (Fig. 2, a) används på linjer med en spänning på upp till 20 kV, inklusive på ledningar med en spänning på 35 ... 330 kV med metall och armerad betongstöd.

Det horisontella arrangemanget av ledningar (fig. 2, b) kommer att användas på linjer 35 ... 220 kV med trästöd. Detta arrangemang av trådar är det bästa ur arbetsförhållandens synvinkel, eftersom det tillåter användningen av lägre stöd och utesluter trådtrassling under isnedstigning och tråddans.

På linjer med två värden placeras ledningarna antingen med ett omvänt träd (Fig. 2, c), vilket är bekvämt för installationsförhållandena, men ökar stödens massa och kräver upphängning av två skyddskablar eller en hexagon ( Fig. 2, G).

Den senare metoden är att föredra.Den rekommenderas för användning på tvåvärdiga ledningar med en spänning på 35 ... 330 kV.

Alla dessa alternativ kännetecknas av ett asymmetriskt arrangemang av ledningar i förhållande till varandra, vilket leder till en skillnad i fasernas elektriska parametrar. För ekvationen av dessa parametrar används transponering av ledningar, d.v.s. ledarnas inbördes placering i förhållande till varandra på olika sektioner av ledningen ändras successivt på stöden. I detta fall passerar ledaren för varje fas en tredjedel av linjens längd på ett ställe, den andra på den andra och den tredje på den tredje platsen (fig. 3.).

Ris. 2. Arrangemang av ledningar och skyddskablar på stöden: a — med en triangel; b — horisontell; c — omvänd träd; d — hexagon (pipa).

Ris. 3... Transponeringsschema med enkel tråd.

Beräkningen av den mekaniska delen av luftledningen utförs baserat på repeterbarheten av vindhastigheten och tjockleken på isväggen på ledningarna, vilket uppfyller kraven på tillförlitlighet och kapitalisering av en viss klass av luftledningar.

Luftledningar av olika klass ska vid korsning av samma terräng, särskilt på gemensam sträckning, utformas för olika vind- och islaster.

Åskskyddskablar för luftledningar

Åskskyddskablar är upphängda ovanför ledningarna för att skydda dem från atmosfäriska överspänningar. På ledningar med en spänning under 220 kV hängs kablar endast vid infarterna till transformatorstationer. Detta minskar sannolikheten för överlappande ledningar nära transformatorstationen. På ledningar med en spänning på 220 kV och däröver är kablarna upphängda längs hela ledningen. Stållinor används vanligtvis.

Tidigare var kablarna till ledningar med alla märkspänningar tätt jordade på varje stöd. Operativ erfarenhet visar att strömmar uppträder i de slutna kretsarna i jordningssystemet - kablar - stöd. De uppstod som ett resultat av verkan av EMF inducerad i kablarna genom elektromagnetisk induktion. Samtidigt uppstår i ett antal fall betydande effektförluster i upprepade jordade kablar, särskilt i ultrahögspänningsledningar.

Studier har visat att genom att hänga upp kablar med ökad ledningsförmåga (stål-aluminium) på isolatorer kan kablarna användas som kommunikationstrådar och som strömledare för att försörja lågenergikonsumenter.

För att ge en adekvat nivå av åskskydd till ledningarna måste kablarna anslutas till marken genom gnistgap.