Žice i kabeli nadzemnih elektroenergetskih vodova

Na zrakoplovne kompanije prijenos snage napon iznad 1000 V, koriste se gole žice i kabeli. Budući da su na otvorenom, izloženi su atmosferi (vjetar, led, promjene temperature) i štetnim nečistoćama iz okolnog zraka (sumporni plinovi iz kemijskih postrojenja, morska sol) pa stoga moraju imati dovoljnu mehaničku čvrstoću i biti otporni na koroziju (hrđa).

Trenutno su čelično-aluminijski vodiči našli najveću primjenu u nadzemnim vodovima.

Prije su se na nadzemnim vodovima koristile bakrene žice, a sada se koriste aluminijske, čelično-aluminijske i čelične, au nekim slučajevima i žice od posebnih aluminijskih legura - eldrium itd. Gromobranski kabeli obično su izrađeni od čelika.

Razlikuju se po dizajnu:

a) višežilni vodiči od jednog metala, koji se sastoje (ovisno o presjeku vodiča) od 7; 19 i 37 zasebne žice upletene zajedno (slika 1, b);

b) jednožične žice koje se sastoje od jedne čvrste žice (slika 1, a);

c) višežilni vodiči od dva metala — čelika i aluminija ili čelika i bronce.Čelično-aluminijski vodiči konvencionalne izvedbe (klase AC) sastoje se od pocinčane čelične jezgre (jednožične ili upletene od 7 ili 19 žica), oko koje se nalazi aluminijski dio koji se sastoji od 6, 24 ili više žica (slika 1. , °C).

Riža. 1. Konstrukcija žica nadzemnih vodova: a — jednožilne žice; b — jednožilni vodiči; c — čelično-aluminijske žice.

Podaci o strukturnom dizajnu golih aluminijskih i čelično-aluminijskih vodiča navedeni su u GOST 839-80.

Vidi također: Gole žičane konstrukcije za nadzemne vodove

Odabir zračnih vodova uključuje razmatranje nekoliko čimbenika, među kojima je jedan od najvažnijih dugotrajno zagrijavanje električnom strujom. Zagrijavanje žica ograničava prijenosni kapacitet nadzemnog voda, dovodi do korozije žica, gubitka mehaničke čvrstoće, povećanja progiba itd. Temperatura vodiča ovisi o trenutnom opterećenju i vremenskim uvjetima trase nadzemnog voda.

Na kapacitet nosivosti žica uvelike utječu vremenski uvjeti — brzina vjetra, temperatura okoline i sunčevo zračenje, koji uvelike variraju tijekom godine.

Kaže se da promjena brzine vjetra ima veći utjecaj od promjene temperature zraka. Slab vjetar brzine 0,6 m / s povećava propusnost žica za 140% u usporedbi sa statičkim uvjetima zraka, dok ga povećanje temperature okoline za 10 ° C smanjuje za 10-15%.

Bakrene žice

Moje žice, izrađene od čvrsto izvučene bakrene žice, imaju mali otpor (r = 18,0 Ohm x mm2/km) i dobru mehaničku čvrstoću: maksimalna vlačna čvrstoća sp = 36 ... 40 kgf / mm2, uspješno odolijevaju atmosferskim utjecajima i koroziji od štetnih nečistoće u zraku.

Bakrene žice označene su slovom M uz dodatak nazivnog presjeka žice. Dakle, bakrena žica nazivnog presjeka 50 mm2 označena s M — 50.

Trenutno je bakar rijedak i skup materijal, zbog čega se praktički ne koristi kao vodiči za nadzemne vodove.Da bi se uštedjelo bakar, bakreni, brončani i čelično-brončani vodiči prestali su šezdesetih godina prošlog stoljeća.

Aluminijske žice

Aluminijske žice razlikuju se od bakrenih žica s mnogo nižom masom, nešto većim specifičnim otporom (r = 28,7 ... 28,8 Ohm x mm2 / km) i manjom mehaničkom čvrstoćom: sp = 15,6 kgf / mm2 - za vodiče klase AT i sp = 16 … 18 kgf / mm2 Atp žice.

Aluminijske žice se uglavnom koriste u lokalnim mrežama. Niska mehanička čvrstoća ovih žica ne dopušta visoki napon. Da biste izbjegli velike strelice i osigurali potrebne PUE minimalne veličine vodova do tla, potrebno je smanjiti razmak između nosača i to poskupljuje vod.

Kako bi se povećala mehanička čvrstoća aluminijskih žica, one se izrađuju od višežilnih, tvrdo vučenih žica. Dobro tolerantne na atmosferske utjecaje, aluminijske žice ne podnose utjecaj štetnih nečistoća iz zraka.

Stoga se za nadzemne vodove izgrađene u blizini morskih obala, slanih jezera i kemijskih postrojenja preporučuju aluminijski vodiči marke AKP zaštićeni od korozije (aluminij otporan na koroziju, s ispunjavanjem prostora između vodiča neutralnom mašću). Aluminijski vodiči označeni su slovom A uz dodatak nazivnog presjeka vodiča.

Čelične žice

Čelične žice imaju visoku mehaničku čvrstoću: maksimalna prekidna čvrstoća sp = 55 ... 70 kgf / mm2... Čelične žice su jednožilne ili višežilne.

Električni otpor čeličnih žica znatno je veći nego kod aluminijskih, au izmjeničnim mrežama ovisi o jačini struje koja teče kroz žicu. Čelične žice se koriste u lokalnim mrežama s naponom do 10 kV pri prijenosu relativno male snage, kada je izgradnja vodova s ​​aluminijskim žicama manje isplativa.

Značajan nedostatak čeličnih žica i kabela je njihova osjetljivost na koroziju. Kako bi se smanjila korozija, žice su pocinčane. Dostupne su dvije marke upredene čelične žice: PS (čelična žica) i PMS (bakrena čelična žica). PS žice imaju dodatak bakra do 0,2%, a PSO žice se izrađuju s promjerom 3; 3,5; 5 mm. Čelični višežilni kabeli za zaštitu od groma proizvode se u razredima S-35, S-50 i S-70.

Čelično-aluminijske žice

Čelično-aluminijski vodiči imaju isti otpor kao i aluminijski vodiči istog presjeka, jer se u električnim proračunima čelično-aluminijskih vodiča ne uzima u obzir vodljivost čeličnog dijela zbog njezine beznačajnosti u odnosu na vodljivost čeličnog dijela. aluminijski dio vodiča.

Konstrukcijske čelične žice čine unutrašnjost čelične aluminijske žice, a aluminijske žice čine vanjsku stranu. Čelik je dizajniran za povećanje mehaničke čvrstoće, aluminij je vodljivi dio.

Kod čelično-aluminijskih žica dolazi do dodatnih unutarnjih naprezanja u aluminijskom dijelu žice, zbog različitih koeficijenata toplinskog rastezanja aluminija i čelika.

Obavezno ograničenje naprezanja žice na prosječnoj godišnjoj temperaturi za sve vodiče je neophodno kako bi se spriječilo brzo trošenje vodiča od zamora uslijed vibracija.

Eksperimentalno je utvrđeno da aluminij počinje gubiti svojstva čvrstoće na temperaturama iznad 65 ° C. Uzimajući to u obzir, pri odabiru maksimalne radne temperature čelično-aluminijskih žica, preporuča se planirati smanjenje čvrstoće aluminija za 12 — 15 % (što je 7 — 8 % gubitka čvrstoće žice u cjelini) ) tijekom cijelog njihovog životnog vijeka, što približno odgovara neprekidnom radu žice tijekom 50 godina na temperaturi od 90 ° C. Treba napomenuti da ukupni gubitak mehaničke čvrstoće zbog kratkotrajnih hitnih preopterećenja žica ne prelazi 1%.

Proizvode se sljedeće marke čelično-aluminijske žice (GOST 839-80):

AC - žica koja se sastoji od jezgre - pocinčane čelične žice i jednog ili više vanjskih slojeva aluminijskih žica. Žica je namijenjena za polaganje na kopnu, osim u područjima s onečišćenim zrakom štetnim kemijskim spojevima;

UPIT, ASKP — slično žici marke AC, ali s čeličnom jezgrom (C) ili cijelom žicom (P) ispunjenom mašću koja sprječava pojavu korozije žice. Dizajniran za polaganje duž obale mora, slanih jezera iu industrijskim područjima s onečišćenim zrakom;

ASK — isto kao ASK žica, ali s čeličnom jezgrom izoliranom plastičnim omotačem. U oznaci žice, nakon slova A, može stajati slovo P, što označava da žica ima povećanu mehaničku čvrstoću (na primjer, APSK).

Čelično-aluminijske žice svih marki proizvode se s različitim omjerom poprečnog presjeka aluminijskog dijela žice i poprečnog presjeka čelične jezgre: unutar 6,0 ... 6,16 - za rad žice u srednjem uvjeti mehaničkog opterećenja; 4.29 ... 4.39 — povećana snaga; 0,65 … 1,46 — posebno ojačana čvrstoća: 7,71 … 8,03 — lagana konstrukcija i 12,22 … 18,09 — posebno lagana.

Lagane žice se koriste na novoizgrađenim i rekonstruiranim prugama u područjima gdje debljina led stijenke ne prelazi 20 mm. Ojačani čelično-aluminijski vodiči preporučuju se za uporabu u područjima s debljinom stijenke leda većom od 20 mm. Za izvođenje velikih udaljenosti u prijelazima kroz vodene prostore i inženjerske građevine koriste se posebne jake žice.

Za potpuniju karakterizaciju čelično-aluminijskih vodiča u oznaku marke žice upisuje se nazivni presjek vodiča i presjek čelične jezgre, npr.: AC-150/24 ili ASKS-150 /34.

Aldrei žice

Aldry žice imaju otprilike isti električni otpor kao aluminijske žice, ali imaju veću mehaničku čvrstoću. Aldry je aluminijska legura s manjim udjelom željeza («0,2%), magnezija (» 0,7%) i silicija («0,8%); po otpornosti na koroziju jednak je aluminiju. Nedostatak Aldrey žica je njihova mala otpornost na vibracije.

Položaj žica nadzemnih vodova

Vodiči na nosačima nadzemnih vodova mogu se postaviti na različite načine: na jednokružnim vodovima — u trokutu ili vodoravno; na linijama s dvostrukim lancem - obrnuto stablo ili šesterokut (u obliku «bačve»).

Raspored žica u trokutu (slika 2, a) koristi se na vodovima s naponom do 20 kV, uključujući na vodovima s naponom od 35 ... 330 kV s metalnim i armiranobetonskim nosačima.

Vodoravni raspored žica (slika 2, b) koristit će se na vodovima 35 ... 220 kV s drvenim nosačima. Ovaj raspored žica najbolji je s gledišta uvjeta rada, jer omogućuje korištenje nižih oslonaca i isključuje zapetljavanje žice tijekom spuštanja po ledu i plesanja na žici.

Na linijama s dvije vrijednosti, žice se postavljaju ili s obrnutim stablom (slika 2, c), što je prikladno za uvjete ugradnje, ali povećava masu nosača i zahtijeva ovjes dvaju zaštitnih kabela ili šesterokuta ( Slika 2, G).

Posljednja metoda je poželjnija.Preporuča se za korištenje na dvovrijednim vodovima s naponom od 35 ... 330 kV.

Sve ove opcije karakteriziraju asimetrični raspored žica jedna u odnosu na drugu, što dovodi do razlike u električnim parametrima faza. Za jednadžbu ovih parametara koristi se transpozicija žica, tj. međusobni položaj vodiča jedan u odnosu na drugi na različitim dionicama voda mijenja se sukcesivno na nosačima. U tom slučaju vodič svake faze prolazi jednu trećinu duljine voda na jednom mjestu, drugu na drugom i treću na trećem mjestu (slika 3.).

Riža. 2. Raspored žica i zaštitnih kabela na nosačima: a — s trokutom; b - horizontalno; c — obrnuto stablo; d — šesterokut (bačva).

Riža. 3… Shema transpozicije jednožilne linije.

Proračun mehaničkog dijela nadzemnog voda provodi se na temelju ponovljivosti brzine vjetra i debljine ledenog zida na žicama, čime se zadovoljavaju zahtjevi pouzdanosti i kapitalizacije određene klase nadzemnih vodova.

Nadzemni vodovi različitih klasa, pri prelasku istog terena, osobito na zajedničkoj trasi, moraju biti projektirani za različita opterećenja vjetrom i ledom.

Gromobranski kabeli nadzemnih elektroenergetskih vodova

Gromobranski kabeli obješeni su iznad žica kako bi ih zaštitili od atmosferskih udara. Na vodovima s naponom ispod 220 kV kabeli se vješaju samo na prilazima trafostanicama. Time se smanjuje vjerojatnost preklapanja žica u blizini trafostanice. Na vodovima napona 220 kV i više kabeli su ovješeni duž cijelog voda. Obično se koriste čelična užad.

Prethodno su kabeli vodova svih nazivnih napona bili čvrsto uzemljeni na svakom nosaču. Radna iskustva pokazuju da se struje pojavljuju u zatvorenim krugovima sustava uzemljenja - kabeli - nosači. Nastali su kao rezultat djelovanja EMF-a induciranog u kabelima elektromagnetskom indukcijom. Istodobno, u nizu slučajeva dolazi do značajnih gubitaka snage u opetovano uzemljenim kabelima, posebno u vodovima ultra visokog napona.

Studije su pokazale da se kabeli s povećanom vodljivošću (čelik-aluminij) vješaju na izolatore, kabeli mogu koristiti kao komunikacijske žice i kao strujni vodiči za napajanje potrošača male snage.

Kako bi se osigurala odgovarajuća razina gromobranske zaštite vodova, kabeli moraju biti povezani s uzemljenjem kroz iskrišta.