Призначення й конструктивне виконання електричних мереж

Електричні мережі можуть бути виконані повітряними й кабельними лініями або шинопроводами.

Повітряні лінії (ПЛ). Повітряною лінією називається пристрій для передачі електроенергії по проводах, розташованих на відкритім повітрі й прикріпленим за допомогою ізоляторів і арматури до опор.

Проводи й ізолятори. По конструкції проводи діляться на однодротові й багатодротові.

Однодротовы проводи виготовляються для перетинів 4, 6 і 10 мм²; багатодротові - для перетинів від 10 мм² і вище. Мінімальний діаметр проводів установлюється залежно від величин переданої потужності, необхідних запасів міцності, втрат «на корону», номінальної напруги ПЛ.

За умовами механічної міцності, згідно ПУЭ, на ПЛ вище 1000 В можуть застосовуватися проводи з алюмінієвими перетинами не менш 35 мм², зі сталеалюмінієвими й сталевими - не менш 25 мм². На перетинаннях з лініями зв'язку, залізничними лініями, водними просторами, наземними трубопроводами й канатнымн дорогами перетин алюмінієвих проводів повинне бути не менш 70 мм².

Для ПЛ застосовуються сталеалюмінієві, алюмінієві, мідні, сталеві, бронзові, сталебронзовые проводи й проводи з алюмінієвих сплавів.

Мідні голі проводи марки М мають високу провідність 53 м/Ом мм² і великий опір на розрив 40 кг/мм².

При більших прольотах між опорами використовують алюмінієві багатодротові проводи марки А з провідністю 32 м/ Ом мм², вони мають знижений опір на розрив 16 кг/мм²;

Сталеалюмінієві проводи марок АС, АСУ й АСО мають високу механічну міцність, яку створює сталеве осердя; струмоведучою частиною являється алюмінієва зовнішня частина проводу. На лініях до 10 кВ із невеликими навантаженнями застосовують стальні проводи марок ПС і ПМС, що мають низьку провідність 7,52 Ом мм² і великий опір на розрив 70 кг/мм². При виборі проводів ліній передач напругою 35 кВ і вище враховується можливість виникнення додаткових втрат на лініях, викликаних появою «корони». Поява корони обумовлена іонізацією повітря біля проводів. В міру підвищення напруги лінії місцева корона, викликана нерівностями поверхні проводу, переходить у повздовжню корону по всій довжині проводу. Найбільша напруженість поля біля поверхні проводів, відповідає за появу загальної корони

Згідно ПУЭ максимальне значення напруженості електричного поля повинно становити не більш 28 кВ/см. Тому найменші діаметри проводів (марки АС і АСО). що забезпечують допустимі втрати на коронування, повинні становити, наприклад, для напруг 110 і 220 кВ про одному проводу у фазі відповідно 11,3 і 21,6 мм; для напруг 500 кВ при двох або трьох проводах у фазі - відповідно 37,1 і 27,2 мм.

У мережах 330-500 кВ для зменшення індуктивного опору й втрат на корону застосовують розщеплені проводи це підвіска двох і більш проводів в одній фазі лінії. Для ПЛ застосовуються наступні типи ізоляторів:

- при напрузі 6-10 кВ - штирові фарфорові й скляні типу ШФ 6-А н ШФ 10-А, ШФ10-Б, ШСС-10 й ШССЛ-10;

- при напругах 20-35 кВ - штирові фарфорові типу 1ИФ 20-А, ШФ 20-Б, ШФ 35-А, ШФ 35-Б, ШФ 35-В;

- при напрузі від 35 кВ і вище - підвісні порцелянові ізолятори типу ПФ-6А, ПФ-6Б, ПФ-6В, ПФ-16А, а також підвісні скляні ізолятори типу ПС-6А, ПО-П, ПС-16А, ПС-1ББ і ін. (цифри вказують навантаження в тоннах).

Штирові ізолятори кріпляться до опор на гаках або штирях; на повітряних лініях 35 кВ і вище в зонах забруднення повинні застосовуватися спеціальні брудостійкі ізолятори типу ПР-3,5; НС-2; НЗ-6. При напругах 110 кВ і вище повинні застосовуватися тільки підвісні ізолятори на гірляндах.

Гірлянди підвісних ізоляторів бувають підтримуючі й натяжні. Підтримуючі гірлянди розташовуються вертикально на проміжних опорах. Натяжні гірлянди розміщаються на анкерних опорах майже горизонтально. На відповідальних ділянках лінії електропередач застосовують здвоєні трьох- ланцюгові й багатоланцюгові гірлянди.

Кількість ізоляторів у гірлянді залежить від номінальної напруги й необхідного рівня ізоляції. На дерев'яних опорах при напрузі 35 кВ беруться два підвісні ізолятори в гірлянді; на металевих опорах береться на один-два ізолятори більше.

На повітряних лініях напругою вище 220 кВ для захисту гірлянд від ушкоджень при виникненні дуги короткого замиканні застосовуються захисні роги й кільця.

Опори повітряних ліній. Повітряні лінії прокладаються на дерев'яних, металевих і залізобетонних опорах. По призначенню опори виконуються проміжними, анкерними, кутовими н кінцевими. Опори можуть бути, крім того, із тросом для захисту від перенапруг і без троса.

Проміжні опори підтримують проводи на прямих ділянках ліній і становлять близько 80% усіх опор.

Анкерні опори встановлюють через певне число прольотів, мають тверде закріплення проводів і розраховуються на аварійний обрив проводів.

Кутові опори служать для зміни напрямку лінії.

Кінцеві опори встановлюються на початку й наприкінці лінії.

При спорудженні опор повітряних ліній повинні дотримуватися встановлені ПУЭ відстані між проводами, від поверхні землі й від інших предметів, що перебувають у безпосередній близькості від лінії.

Для повітряних ліній до 10 кВ застосовують дерев'яні, залізобетонні й комбіновані опори, виконані з дерева й залізобетону, коли останній використовується в якості пасинка.

Лінії 35-220 кВ звичайно монтуються на дерев'яних й залізобетонных опорах, а лінії 500 кВ - на металевих опорах. Приклад зображено на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Дерев'яна анкерна опора ЛЕП 35- 110 кВ

Дерев'яні опори для ліній напругою 35-110 кВ виконуються портального типу вільностоячими, одноланцюговими. На рис 5.2 показані приклади таких опор.

Рис. 5.2. а - проміжна дерев'яна опора; б - анкерна дерев’яна опора

Залізобетонні опори в теперішній час широко застосовуються для ліній 35кВ зовнішнього електропостачання промислових підприємств.

Приклади виконання одноцепных проміжних Залізобетонних опор ПЛ на 35, 110, 220 кВ наведено на рис. 5.4.

1 Кабельні лінії. Ках правило, прокладаються в тичинах, де утруднене будівництво ВЛ (містах, населених пунктах, на території промислових підприємств). Кабельні лінії чшеют певні переваги перед У Л - скритність про- йсладки, що забезпечує несхильність атмосферним впливам, більшу надійність і безпека в експлуатації.

Тому навіть при великій вартості й трудомісткості спорудження кабельні, лінії широко застосовуються в електричних мережах зовнішнього й внутрішнього електропостачанні.

Кабель складається зі струмоведучих жил, ізоляції й захисних оболонок.

Струмоведучі жили кабелю виконуються з мідної або алюмінієвого дроту й можуть бути одне- і багатодротовими. По числу жив кабелі виконуються одне-, двох-, трьох- і чотирьох- жильними.

Ізоляція кабелів до 1000 В виконується з гуми, а кабелів понад 1000 В - з багатошарового просоченого паперу й різних пластнкатов (полиэтилена, полівінілхлориду ц др).

Захисні оболонки, що перешкоджають проникненню вологи, газів і кислот, виконуються свинцевими, алюмінієвими н хлорвініловими. Для механічного захисту зазначених оболонок накладається сталева й дротова брохя, поверх якої дли кабелів, що прокладаються в землі й у воді, крім того, накладається за

Рис. 5.4. Одноланцюгові проміжні залізобетонні опери ПЛ на 35 (а) 110 (б), 220 (в) кВ

При монтажі кабель­ных ліній застосовуються сполучні, відвідні й кінцеві кабельні муфти й кінцеві воронки. Для кабелів понад 1000 В використовуються свинцеві муфти, які після оброблення кабелю (зняття зовнішнього покриву, броні й свинцевої оболонки) заливаються бітумною кабельною масою або спеціальними епоксидними компаундантами.

При сухій обробці кабелю із застосуванням липкої стрічки й лаку на основі поліхлорвінілових смол кабельні муфти й воронки кабельною масою не заливаються, що прискорює монтаж і забезпечує необхідну електричну й механічну міцність з'єднання.

Прокладка кабелів проводиться в земляних траншеях, тунелях, каналах, блоках, по стінам будинків і інших споруд.

Прокладка кабелів у земляних траншеях (рис. 5.5). Є найбільш простою і дешевою. Захист від механічних ушкоджень кабелів при цьому виді прокладки забезпечується покриттям кабелю цеглою або бетонними плитами. У якості кабельної подушки застосовується просіяна земля або пісок.

Глибина прокладки кабелю від поверхні землі повинна бути не менш 0,7 м.

При прокладці на меншій глибині (0,5 м), наприклад при вводі кабель повинен мати надійний захист від механічних пошкоджень, тобто повинен бути укладений у металеву або цементну трубу.

Рис. 5.5. Прокладка кабелів у траншеї

Відстань між кабелями при їхній паралельній прокладці повинна бути не менш: 100 мм між силовими кабелями напругою до 10 кВ; 100 мм між силовими й контрольними кабелями. Відстань силових кабелів, що прокладаються уздовж різного роду споруд, повинна бути не менш: 0,6 м до фундаментів споруд; 0,5 м до трубопроводів; 2 м до теплопроводів.

У місцях перетину із залізничними коліями й автомобільними дорогами кабелі повинні бути захищені від механічних пошкоджень шляхом укладки їх в металеві або асбоцементні труби.

Прокладка кабелю в тунелях і каналах. При цьому способі прокладки прохідний тунель повинен виконуватися висотою 2,2 м, напівпрохідний тунель - 1,5 м; кабель в тунелях прокладається на спеціальних металевих конструкціях, які кріпляться по обидва боки тунелю.

Рис. 5.6. Прокладка кабелів у каналах: про - зовнішня; 6 – внутрішня

Застосовується зовнішня (поза будинками по території заводів) укладка (рис. 5.6, а) і внутрішня (у цехах) прокладка (рис. 5.6, б) кабелю в каналах.

Блокова прокладка. Кабельним блоком називається спеціальна споруда з каналами, призначеними для проводки кабелю.

Для спорудження кабельних блоків 1 використовують звичайно одноотворні (одноканальні) гончарні, асбоцементні або бетонні труби, які укладають в один або кілька рядів у траншею на бетонну основу; після стикування труби скріплюють бетоном у загальний блок (рис. 5.7).

Рис. 5.7. Прокладка кабелів у блоках; 1 - кабельний блок; 2 - кабельний колодязь

Для блокової прокладки застосовуються збірні багатоканальні бетонні блоки. У місцях з'єднань і відгалужень кабелів, а також на прямих ділянках довгих кабельних ліній (більш 150 м) для полегшення протягання кабелів через отвори блоків улаштовують колодязі 2, у які вводять труби блоку. Блоки й колодязі, що споруджуються в сирих ґрунтах або нижче рівня ґрунтових вод, покривають гідроізоляцією, що попереджає проникнення в них вологи. Труби в блоках укладають із невеликим нахилом до колодязів, куди стікає волога, що випадково потрапила.

Прокладка кабелю в тунелях, каналах і блоках забезпечує гарний захист їх від механічних ушкоджень і полегшує ремонт. Ремонт кабелю при таких видах прокладки роблять без землерийних робіт, не порушуючи пішохідного, автомобільного й інших видів руху. Однак така прокладка кабелю коштує значно дорожче й тому застосовується тільки для особливо відповідальних ліній або магістралей з великою кількістю кабелів, що прокладаються.

Струмопроводи напругою 6-35 кВ. Останнім часом для внутрішнього й зовнішнього електропостачання промислових підприємств застосовуються струмопроводи різних виконань.

Відкриті струмопроводи із твердою ошиновкой. Використовуються переважно при напругах 6 і 10 кВ, рідше - при напругах 35 кВ. Конструкції струмопроводів різняться взаємним розташуванням фаз, типом ізолятрів і їх кріплень, матеріалом, формою й розмірами шин, що визначаються величинами напруги й струмового навантаження.

Шини струмопроводів виготовляють в основному з алюмінію та його сплавів. При струмах до 2000 А пакет складається із плоских а при більших струмах - із шин швелерного профілю.

Конструкція відкритого струмопровода з вертикально розташований фазами й опорними ізоляторами для зовнішньої установки приведена на рис. 5.8.

Конструкція відкритого струмопроводу із твердими шинами підвісными ізоляторами приведена на рис. 5.9.

Шинні пакети тримаються на розтяжці з підвісних ізоляторів. Щоб при пробої одного золятора не відбулося міжфазного замикання, між фазами встановлюють по два ізолятори, а між крайніми фазами і землею - по одному. Застосовують також підвісні струмопроводи напругою - 35 кВ із твердими шинами й парними ізоляторами, де струмоведучі шини розташовані по кутам рівностороннього трикутника (рис. 5.10).

Рис. 5.8. Відкритий струмопровід з опорними ізоляторами

Монтують підвісні струмопроводи із секцій, заздалегідь виготовлених на заводах або монтажно-заготовчих ділянках, що прискорює виконання монтажних робіт. Гнучкі трифазні струмопроводи (рис. 5.11). виконують на напругу 6-20 кВ. Застосовуються для з'єднання генераторів із трансформаторами, а також генераторів і трансформаторів із шинами розподільних пристроїв. Такі токопроводы можуть використовуватися й у відкритих розподільних пристроях ГПП напругою 110 кВ. При цьому кожна фаза виконується на декількох голих гнучких проводах, скріплених за допомогою спеціальних кріпильних деталей. Фази розміщають у горизонтальній площині або по кутах рівностороннього трикутника й кріплять на підвісних ізоляторах.

Рис. 5.9. Відкритий струмопровід з підвісними ізоляторами

Гнучкі струмопроводи виготовляють, як правило, з алюмінієвих і сталеалюмінієвих проводів. Мідні проводи застосовують лише у виняткових випадках.

Рис. 5.10. Підвісний жорсткозакріплений струмопровід

Закриті струмопроводи виконуються на струми до 20 кА й напругу до 35 кВ. У порівнянні з відкритими вони мають ряд переваг: зменшують імовірність міжфазних КЗ; підвищують безпеку обслуговування; обмежують місце виникнення електродинамічних зусиль між фазними шинами при КЗ.

Застосовуються наступні виконання закритих струмопроводів:

а) усі фази поміщені в одному кожусі, не розділеному перегородками;

б) фази перебувають у загальному кожусі, розділеному перегородками

Рис. 5.11. Підвісний гнучкий токопровод

в) кожна фаза укладена в окремий кожух з алюмінію Або алюмінієвого сплаву.

Закриті струмопроводи значно дорожче відкритих і тому менш поширені. Такі струмопроводи застосовуються при блоковій схемі «генератор - трансформатор».