Текст книги "Справочник по строительству и реконструкции линий электропередачи напряжением 0,4–750 кВ"

1.4. ПРОВОДА И ТРОСЫ

1.4.1. Провода неизолированные для воздушных линий электропередачи

По конструкции провода неизолированные делятся на однопроволочные, состоящие из одной проволоки, и многопроволочные, состоящие из нескольких или даже нескольких десятков проволок.

Однопроволочные провода бывают монометаллические (стальные, медные, алюминиевые) и биметаллические (сталемедные или сталеалюминиевые).

Биметаллические провода имеют однопроволочный стальной сердечник, обеспечивающий проводу необходимую механическую прочность, и сваренную с ним «рубашку» из цветного металла (меди, алюминия). Биметаллическая сталемедная проволока в качестве проводов на ВЛ 0,4 кВ применяется в условиях загрязненной атмосферы.

Согласно ПУЭ на ВЛ до 1 кВ сечение биметаллических проводов по условиям механической прочности должно быть не менее 10 мм².

Многопроволочные провода бывают монометаллические (алюминиевые, медные) и комбинированные (сталеалюминиевые, сталебронзовые). Алюминиевые, медные и сталеалюминиевые провода выпускаются по ГОСТ 839-80* (табл. 1.50). Они состоят из нескольких повивов проволок одного диаметра. В центре сечения провода располагается одна проволока, вокруг нее концентрически – шесть проволок второго повива, затем проволоки третьего повива и т. д. При этом число проволок в каждом повиве увеличивается на шесть по сравнению с предыдущим. Центральная проволока в проводе считается первым повивом.

Таблица 1.50

Марки проводов и их конструкция

При применении стальной оцинкованной проволоки 2-й группы для изготовления провода марки АС в обозначении его марки к букве С добавляют цифру 2.

Примеры условного обозначения:

сталеалюминиевый провод, заполненный нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости, с номинальными сечениями алюминиевой части 450 мм² и стального сердечника 56 мм² – АСКС450/56 ГОСТ 839—80*;

сталеалюминиевый провод с применением стальной проволоки 2-й группы, с номинальным сечением алюминиевой части 450 мм² и стального сердечника 56 мм² – АС2 450/56 ГОСТ 839—80*;

провод из алюминиевого термообработанного сплава с номинальным сечением 50 мм² – АЖ 50 ГОСТ 839—80*.

Номинальное сечение неизолированных проводов, число проволок и диаметры проводов и проволок приведены в табл. 1.51 и 1.52, а их расчетные параметры – в табл. 1.53—1.56.

Таблица 1.51

Алюминиевые провода

Таблица 1.52

Сталеалюминиевые провода марок АС, АСК, АСКС и АСКП

Таблица 1.53

Расчетные параметры проводов марок А и АКП

Таблица 1.54

Расчетные параметры проводов марок АС, АСК, АСКП, АСКС

Таблица 1.55

Расчетные параметры проводов марок АН, АЖ, АНКП, АЖКП

Таблица 1.56 Строительная длина проводов ВЛ (ГОСТ 839—80*)

Примечание. По требованию потребителя допускается изготовление проводов с другими строительными длинами.

Допускаются отрезки в количестве не более 5 % партии (для проводов с проволокой из сплава алюминия не более 10 %) длиной, не менее: 250 м – проводов сечением до 185 мм² включительно; 500 м – проводов сечением выше 185 мм².

В соответствии с ГОСТ 839-80* срок службы должен быть не менее:

45 лет – проводов марок А, АС;

25 лет – проводов марок АКП, АН, АНКП, АЖ, АЖКП, АСКП; 10 лет – проводов марок АСКС, АСК.

Основные нормативные данные по применению проводов приведены в табл. 1.57-1.60, а характеристики медных и алюминиевых полых проводов – в табл. 1.61.

Таблица 1.57

Минимальное допустимое сечение сталеалюминиевых проводов ВЛ по условиям механической прочности

Таблица 1.58

Наибольший допустимый пролет ВЛ с алюминиевыми, сталеалюминиевыми и стальными проводами и проводами из алюминиевых сплавов малых сечений

Примечание. Указанные значения предельных пролетов действительны для алюминиевых проводов из проволоки АТ и АТп.

Таблица 1.59

Наименьшее сечение проводов ответвления от ВЛ к вводам

Таблица 1.60

Рекомендуемые области применения проводов различных марок

* На равнинной местности при отсутствии данных эксплуатации ширина прибрежной полосы принимается равной 5 км, а расстояние от химических предприятий – 1,5 км.

Таблица 1.61

Характеристики полых проводов

Примечание. Марками ПМ обозначены полые медные провода; ПА – полые алюминиевые провода.

1.4.2. Грозозащитные тросы

В качестве грозозащитных тросов на ВЛ применяются стальные канаты.

Наиболее употребительными на ВЛ являются канаты (табл. 1.62) диаметром 8; 9,2 мм по ГОСТ 3062—80*, диаметром 10; 11; 12; 13; 14; 15; 16 мм по ГОСТ 3063—80*, диаметром 17; 18,5; 21; 22,5 мм по

ГОСТ 3064—80*.

Таблица 1.62

Характеристики стальных канатов

Стальные канаты диаметром более 11 мм применяются главным образом при сооружении больших переходов через реки, овраги и другие препятствия.

1.4.3. Самонесущие изолированные провода

В последние десятилетия в мире все большее применение в практике строительства воздушных линий электропередачи находят самонесущие изолированные провода. Они применяются при строительстве воздушных линий электропередачи до 1 кВ и 6—110 кВ при температуре от —45 до +50 °C.

Преимущества самонесущих изолированных проводов (СИП):

возможность применения опор действующих проектов и новых опор меньшей высоты;

высокая надежность и бесперебойность энергообеспечения потребителей;

отсутствие коротких замыканий между проводами фаз, случайных перекрытий;

малая вероятность замыкания на землю;

уменьшение расстояния между проводами на опорах и в пролете; уменьшение ширины просеки при строительстве; отсутствие гололедообразования на проводах; общее снижение энергетических потерь в линиях электропередачи;

сокращение трудозатрат при строительстве линий;

сокращение общих эксплуатационных расходов за счет уменьшения объемов аварийно-восстановительных работ.

Провода AMKA и SAX изготовляются из термоупрочненного алюминиевого сплава, имеют круглую форму сечения. Все провода, за исключением несущего нулевого провода, имеют изолированную оболочку из атмосферостойкого полиэтилена с включением газовой сажи для обеспечения длительного срока эксплуатации. Провод SAX покрыт изолирующей оболочкой толщиной не менее 2,3 мм из атмосферостойкого светостабилизированного полиэтилена. Провода AMKA и SAX сохраняют механическую прочность и электрические параметры при температурах окружающей среды от —45 до +50 °C, не распространяют горения.

Перечень нормативно-технической документации на проектирование, сооружение и эксплуатацию опытно-промышленных ВЛ 0,38 кВ с самонесущими проводами AMKA и ВЛ 6—20 кВ с проводами SAX включает в себя следующие материалы:

Техническую информацию об изолированных проводах, скрученных в жгут, для ВЛ 0,38 кВ AMKA, и о ВЛ 6—20 кВ с проводами SAX;

Правила устройства опытно-промышленных воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ с самонесущими изолированными проводами AMKA и ВЛ 6—20 кВ с проводами SAX;

Руководство по проектированию опытно-промышленных воздушных линий электропередачи напряжением 0,38 кВ с самонесущими изолированными проводами AMKA и ВЛ 6—20 кВ с проводами SAX;

Рекомендации по монтажу самонесущих изолированных проводов AMKA на ВЛ 0,38 кВ и на ВЛ 6—20 кВ проводов SAX;

Методические указания по эксплуатации опытно-промышленных ВЛ 0,38 кВ с самонесущими изолированными проводами типа АМКА и ВЛ 6—20 кВ с проводами SAX, имеющими изолирующее покрытие (ВЛ от 6 до 20 кВ SAX).

Основные конструктивные параметры проводов типа АМКА и SAX приведены в табл. 1.63 и 1.64.

Таблица 1.63

Конструктивные параметры СИП

Таблица 1.64

Конструктивные параметры провода SAX

ОАО «Севкабель», Санкт-Петербург, по ТУ 16.к71-268—98 и ПУ ВЛИ до 1 кВ выпускаются самонесущие изолированные провода типа СИП на напряжение 0,6/1 кВ. (табл. 1.65).

СИП выпускаются четырех основных типов исполнения: СИП-1А – все жилы, в том числе несущий трос, имеют изоляционный покров из термопластичного светостабилизированного полиэтилена;

СИП-1 – все жилы, за исключением неизолированного нулевого несущего троса, имеют изоляционный покров из термопластичного светостабилизированного полиэтилена;

СИП-2А – все жилы, в том числе несущий трос, имеют изоляционный покров из сшитого светостабилизированного полиэтилена;

СИП-2 – все жилы, за исключением нулевого неизолированного несущего троса, имеют изоляционный покров из сшитого светостабилизированного полиэтилена.

Таблица 1.65

Конструктивные параметры СИП

Кроме вышеперечисленных ОАО «Севкабель» по ТУ 16.к71-272—98 и ПУ ВЛЗ 6—20 кВ изготавливаются высоковольтные самонесущие изолированные провода на напряжение до 20 кВ – СИП-3 (табл. 1.66).

Таблица 1.66

Конструктивные параметры СИП-3

РАО «ЕЭС России» для реконструкции существующих и строительства новых линий электропередачи на напряжение до 1 кВ рекомендован самонесущий изолированный провод «Торсада» производства компании «Алкатель» (Франция). Провод «Торсада» состоит из трех изолированных фазных проводников, скрученных вокруг гибкого изолированного несущего нулевого троса. Нулевой трос, как и все фазные проводники, имеет изолирующую оболочку из полиэтилена. Жилы фазных проводов выполнены из алюминия, жила несущего провода – из алюминиевого сплава. Для фазных проводов сечением 25–70 мм² используется несущий провод сечением 54,6 мм²; сечением 95—150 мм² – несущий провод сечением 70 мм². Компания «Алкатель» комплектует СИП всей необходимой подвесной и соединительной арматурой. Провод «Торсада» рекомендуется использовать во всех климатических районах по ветру и гололеду при температуре окружающей среды от —45 до +50 °C; СИП «Торсада» сертифицирован для использования в России.

Технические характеристики СИП «Торсада» приведены в табл. 1.67 и 1.68.

Таблица 1.67

СИП «Торсада»

Таблица 1.68

СИП «Торсада» для ответвительных линий электропередачи

1.5. ЛИНЕЙНЫЕ ИЗОЛЯТОРЫ

Линейные изоляторы предназначаются для подвески проводов и грозозащитных тросов к опорам линий электропередачи. В зависимости от напряжения линий электропередачи применяются штыревые или подвесные изоляторы, изготовленные из стекла, фарфора или полимеров (рис. 1.3–1.5).

Рис. 1.3. Линейные штыревые изоляторы: а – фарфоровый ШФ-10Г; б – стеклянный НС 18А

Рис. 1.4. Конструкции подвесных тарельчатых изоляторов: а – из закаленного стекла с конусной заделкой деталей; б – из фарфора с «арочной» заделкой деталей; 1 – стержень; 2 – изоляционная деталь; 3 – шапка; 4 – цементная заделка; 5 – замок; 6 – герметик

Рис. 1.5. Полимерный изолятор типа ЛК 70/35-AIV

Штыревые изоляторы применяются при напряжении от 0,4 до 6 кВ, при напряжении от 10 до 35 кВ применяются как штыревые, так и подвесные изоляторы.

Изоляторы из закаленного стекла в отличие от фарфоровых не требуют проверки на электрическую прочность перед монтажом. В случае наличия дефекта изолирующая деталь стеклянного изолятора рассыпается на мелкие части, а остаток стеклянного изолятора сохраняет несущую способность, равную не менее 75 % номинальной электромеханической прочности изолятора.

Полимерные изоляторы представляют собой комбинированную конструкцию, состоящую из высокопрочных стержней из стеклопластика с полимерным защитным покрытием, тарелок и металлических наконечников. Стеклопластиковый стержень защищается от внешних воздействий защитной оболочкой, стойкой к ультрафиолетовому излучению и химическим воздействиям. Полимерные изоляторы позволяют заменить целые гирлянды стеклянных и фарфоровых изоляторов. Кроме того, полимерные изоляторы значительно легче, чем гирлянды из стекла и фарфора.

Эксплуатационные характеристики изоляторов зависят от аэродинамических характеристик изолирующей детали («тарелки») изолятора. Хорошее обтекание изолятора способствует уменьшению загрязнения, лучше происходит его самоочистка ветром и дождем и, как следствие, не происходит значительного снижения уровня изоляции гирлянды.

Основные характеристики изолятора – его механическая разрушающая сила, кН, электромеханическая разрушающая сила, кН, а также соотношение длины пути утечки изолятора, мм, к строительной высоте изолятора, мм.

Механическая разрушающая сила – наименьшее значение силы, приложенной к изолятору в определенных условиях, при которой он разрушается.

Электромеханическая разрушающая сила – наименьшее значение силы, приложенной к изолятору в определенных условиях, находящемуся под действием разности электрических потенциалов, при которой он разрушается.

Длина пути утечки изолятора – это кратчайшее расстояние или сумма кратчайших расстояний по контуру наружной изоляционной поверхности между частями, находящимися под разными электрическими потенциалами. От этой величины зависит надежность работы изолятора при загрязнении и увлажнении.

Хранение изоляторов на площадке должно осуществляться под навесом и в таком положении, чтобы избежать скопления воды в полостях изолятора. Технические характеристики изоляторов приведены в табл. 1.69—1.71.

Таблица 1.69

Штыревые изоляторы (см. рис. 1.3)

* На напряжение до 1 кВ. * * На напряжение свыше 1 кВ.

Таблица 1.70

Подвесные тарельчатые высоковольтные изоляторы (см. рис. 1.4)

Таблица 1.71

Полимерные линейные изоляторы для воздушных линий электропередачи (см. рис. 1.5)

При сооружении линий электропередачи с применением проводов SAX используются изоляторы финского производства типа SDI (табл. 1.72).

Таблица 1.72

Изоляторы типа SDI

1.6. АРМАТУРА

Арматура применяется на строительстве воздушных линий электропередачи, открытых распределительных устройств подстанций. Она используется для комплектования изолирующих подвесок проводов и грозозащитных тросов, соединений проводов и тросов в пролетах и шлейфах, присоединения проводов к выводам электрических аппаратов, фиксирования расщепленных проводов в фазах, защиты проводов от воздействия вибрации и других колебаний.

Арматура должна удовлетворять следующим основным требованиям: обладать достаточной механической прочностью, высококоррозионной стойкостью, минимальными потерями на перемагничивание при прохождении переменного тока и по возможности не иметь источников стриммерных разрядов. Токоведущая арматура не должна обладать электрическим сопротивлением протеканию тока, превышающим сопротивление провода той же длины.

Все типы линейной арматуры и арматуры открытых распределительных устройств подстанций изготовляются для эксплуатации в умеренно холодном и тропическом климате. Арматура изготавливается в климатическом исполнении УХЛ категории I по ГОСТ 15150—69*.

Для районов прохождения ВЛ в атмосфере промышленных загрязнений с повышенной химической активностью среды, а также районов солончаков и морского побережья применяется арматура в тропическом исполнении с обязательным нанесением защитной смазки ЗЭС (ТУ 38 101474—74) в процессе монтажа линии.

Арматура используется с проводами, изготовленными по ГОСТ 839-80*, и канатами стальными (ГОСТ 3062-80*, ГОСТ 3063-80*, ГОСТ 3064-80*).

1.6.1. Соединения линейной арматуры

В основу стандартизации линейной арматуры положен ГОСТ 11359-75*, который распространяется на линейную арматуру с разрушающими нагрузками, соответствующими следующим значениям, кН, не менее: 20; 40; 70; 100; 120; 160; 210; 250; 300; 350; 400; 450; 530; 600; 750; 900; 1100; 1200; 1350; 1600; 1800; 2400; 2700; 3600.

Все типы соединительной арматуры крепятся подвижно шарнирами трех видов:

шарнир «палец-проушина»;

цепное соединение;

сферический шарнир.

Соединения типа «палец-проушина» и цепное соединение с разрушающими нагрузками от 20 до 3600 кН должны соответствовать значениям, указанным в табл. 1.73 (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Сопряжение арматуры:

а – шарнирное «палец-проушина»; б – цепное

Таблица 1.73

Шарнирные соединения «палец-проушина» и цепного типа

Цепное соединение является наиболее рациональным для соединения элементов в гирлянде. Шарнир такого типа в цепи гирлянды обеспечивает отклонение элементов в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и имеет некоторую, хотя и ограниченную, свободу при скручивании элементов (кручение вокруг оси гирлянды).

Шарнир сферического типа применяется чаще всего в соединении изоляторов и в значительно меньшей степени – в цепи гирлянды для соединения ее элементов. Недостатком его является ограниченная возможность отклонения, что связано с особенностью его конструкции.

Соединение типа сферический шарнир и его функциональные размеры указаны в табл. 1.74 (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Сферическое шарнирное соединение:

d₁ – диаметр пестика; D₁ – диаметр гнезда; Р – зазор между пестиком и днищем гнезда; S – размер, определяющий надежность фиксации пестика в гнезде; Т – номинальная высота замка

Таблица 1.74

Сферические шарнирные соединения

Для предотвращения расцепления сферического соединения линейной арматуры устанавливаются V-образные и W-образные замки (рис. 1.8). Марки замков соответствуют условным размерам сферических шарнирных соединений (табл. 1.75).

Рис. 1.8. Замки для запирания сферических шарнирных соединений (СШС) изоляторов: а – W-образные; б – V-образные

Таблица 1.75

Замки типа W– и V-образных сферических шарнирных соединений

Пружинные замки изготовляются из нержавеющей стали или фосфористой бронзы для обеспечения хороших пружинных свойств и их высокой коррозийной стойкости.

1.6.2. Сцепная арматура

Сцепная арматура предназначается для соединения элементов изолирующих подвесок и крепления проводов и грозозащитных тросов к опоре и подразделяется на универсальную и специальную. К специальной сцепной арматуре относятся серьги, ушки и узлы крепления гирлянд к опорам.

Узлы крепления располагаются в гирлянде всегда в определенной последовательности: узел крепления – только в начале гирлянды, а серьги и ушки, как правило, соединяются только с изоляторами.

Конструкции серьги типов СР и СРС представлены на рис. 1.9, их основные размеры даны в табл. 1.76.

Рис. 1.9. Серьги: а – типа СР; б – типа СРС

Таблица 1.76

Серьги типов СР и СРС

Ушки предназначены для соединения стержня подвесного изолятора или серьги с другой линейной арматурой. Для запирания стержня изолятора или пестика серьги в гнезде ушки комплектуются W-образными замками.

Ушки для воздушных линий электропередачи выпускаются следующих типов:

У1 – однолапчатые;

У1К – однолапчатые укороченные;

У2 – двухлапчатые;

У2К – двухлапчатые укороченные;

УС – специальные с гнутым пальцем;

УСК – специальные укороченные с гнутым пальцем.

Ушки укороченных типов У1К, У2К служат для комплектования изолирующих подвесок и тросовых креплений без защитной арматуры (разрядных рогов и защитных экранов), что сокращает длину подвески и уменьшает ее массу.

Ушки типов УС и УСК имеют гнутый палец, благодаря чему обеспечивается шарнирное соединение цепного типа со скобами типа СК или арочной подвеской поддерживающего зажима. Ушки типа УС имеют в средней части более тонкое плоское ребро с отверстиями или вырезками для крепления защитных экранов и разрядных рогов.

Конструкция и основные размеры ушек приведены на рис. 1.10– 1.13 и представлены в табл. 1.77—1.80.

Рис. 1.10. Однолапчатые (а, б) и укороченные (в) ушки типов У1 и У1К

Рис. 1.11. Двухлапчатые (а, б) и укороченные (в) ушки типов У2 и У2К

Рис. 1.12. Специальные ушки типа УС

Рис. 1.13. Специальные ушки укороченные типа УСК

Таблица 1.77

Однолапчатые ушки типов У1 и У1К

Таблица 1.78

Двухлапчатые ушки типов У2 и У2К

Таблица 1.79

Специальные ушки типа УС

Таблица 1.80

Специальные укороченные ушки типа УСК (см. рис. 1.13)

Рекомендации по выбору арматуры при комплектовании изолирующих подвесок приведены в табл. 1.81.

Выбор арматуры других видов производится в зависимости от конструкции изолирующих подвесок (количества цепей изоляторов, числа проводов в фазе, типа изолирующих подвесок и т. п.).

Таблица 1.81

Выбор сцепной арматуры в зависимости от типа изолятора

Примечание. Серьга СРС-7-16 имеет круглое сечение проушины и предназначена для соединения с V-образным болтом на опоре.

1.6.3. Узлы крепления изолирующих подвесок к опорам

Узлы крепления типов КГП, КГ, КГТ, КГН предназначены для крепления натяжных и поддерживающих изолирующих подвесок к опорам воздушных линий электропередачи и распределительных устройств.

Узлы крепления типа КГП представляют собой усиленный вариант крепления натяжных и поддерживающих изолирующих подвесок. Узлы крепления типа КГ крепятся к опорам через четыре отверстия путем затяжки гаек V-образных болтов. После затяжки гайки фиксируются от самоотвинчивания раскерниванием. Узлы крепления марки КГТ-7-1 предназначены для крепления поддерживающих подвесок грозозащитных тросов к деревянным опорам и имеют разрушающие нагрузки не менее 70 кН. Узлы крепления типа КГН служат для крепления изолирующих подвесок на специальных переходах с большими механическими нагрузками. Они позволяют осуществить привязку к опорам трубчатых и других конструкций.

Узлы крепления изолирующих подвесок и их основные размеры приведены на рис. 1.14—1.16 и в табл. 1.82—1.84.

Рис. 1.14. Узлы крепления типа КГП

Рис. 1.15. Узлы крепления типа КГ

Рис. 1.16. Узлы крепления типа КГН

Таблица 1.82

Узлы крепления типа КГП

Таблица 1.83

Узлы крепления типа КГ

Таблица 1.84

Узлы крепления типа КГН (см. рис. 1.16)