Тема 2: Монтаж и эксплуатация воздушных линий электропередач

Общие сведения

Воздушной линией электропередачи (ЛЭП) называется устройство для передачи и распределения электрической энергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленным к опорным конструкциям с помощью изоляторов и арматуры.

Рисунок. Воздушная линия электропередачи

Широкому распространению воздушных линий способствуют их технические и экономические преимущества:

· незначительность объема земляных работ при постройке;

· простота эксплуатации и ремонта;

· возможность использования опор линий напряжением до 1000 В для подвешивания на них проводов радиосети, местной телефонной связи, наружного освещения, телеуправления, сигнализации;

· сравнительно низкая стоимость сооружения.

В данной теме будут рассмотрены следующие вопросы.

1. Классификация воздушных ЛЭП

2. Основные элементы ЛЭП:

· опоры;

· провода;

· линейная арматура;

· изоляторы.

3. ВЛ с изолированными проводами.

4. Монтаж воздушной линии:

· разбивка трассы;

· рытье котлованов;

· установка опор;

· монтаж изоляторов;

· монтаж проводов;

· защитное заземление;

· нанесение знаков.

5. Приемка в эксплуатацию воздушных линий. Наружный осмотр.

6. Испытание ВЛ при вводе в эксплуатацию.

7. Организация безопасных условий труда на ВЛ.

8. Осмотр воздушных линий электропередачи в процессе эксплуатации

9. Ремонт железобетонных опор воздушных линий электропередачи в процессе эксплуатации

10. Отыскание замыкания на землю на воздушных линиях 6-35 кВ.

11. Правила охраны электрических сетей.

12. Измерения, проверки и работы на трассе воздушных линий, проходящих в зонах древесно-кустарниковой растительности (насаждений).

13. Методика восстановления электроснабжения потребителей в сельской местности при повреждении на ВЛ 10 кВ

Классификация ВЛ.

Воздушные линии электропередачи различают по ряду критериев. Приведем общую классификацию.

I. По роду тока

· ВЛ переменного тока

Рисунок. ВЛ переменного тока напряжением 750 кВ

· ВЛ постоянного тока

Рисунок. ВЛ постоянного тока напряжением 800 кВ

В настоящее время передача электрической энергии осуществляется преимущественно на переменном токе. Это связано с тем, что подавляющее большинство источников электрической энергии вырабатывают переменное напряжение (исключением являются некоторые нетрадиционные источники электрической энергии, например, солнечные электростанции), а основными потребителями являются машины переменного тока.

В некоторых случаях передача электрической энергии на постоянном токе предпочтительнее. Схема организации передачи на постоянном токе приведена на рисунке ниже. Для уменьшения нагрузочных потерь в линии при передаче электроэнергии на постоянном токе, как и на переменном, с помощью трансформаторов увеличивают напряжение передачи. Кроме этого при организации передачи от источника к потребителю на постоянном токе необходимо преобразовать электрическую энергию из переменного тока в постоянный (с помощью выпрямителя) и обратно (с помощью инвертора).

Рисунок. Схемы организации передачи электрической энергии на переменном (а) и постоянном (б) токе: Г – генератор (источник энергии), Т1 – повышающий трансформатор, Т2 – понижающий трансформатор, В – выпрямитель, И – инвертор, Н – нагрузка (потребитель).

Преимущества передачи электроэнергии по ВЛ на постоянном токе следующие:

1. Строительство воздушной линии дешевле, так как передачу электроэнергии на постоянном токе можно осуществлять по одному (монополярная схема) или двум (биполярная схема) проводам.

2. Передачу электроэнергии можно осуществлять между несинхронизированными по частоте и фазе энергосистемами.

3. При передаче больших объемов электроэнергии на большие расстояния потери в ЛЭП постоянного тока становятся меньше чем при передаче на переменном токе.

4. Предел передаваемой мощности по условию устойчивости энергосистемы выше, чем у линий переменного тока.

Основной недостаток передачи электроэнергии на постоянном токе это необходимость применения преобразователей переменного тока в постоянный (выпрямителей) и обратно, постоянного в переменный (инверторов), и связанные с этим дополнительные капитальные затраты и дополнительные потери на преобразование электроэнергии.

ВЛ постоянного тока не получили в настоящее время широкого распространения, поэтому в дальнейшем мы будем рассматривать вопросы монтажа и эксплуатации ВЛ переменного тока.

II. По назначению

· Сверхдальние ВЛ напряжением 500 кВ и выше (предназначены для связи отдельных энергосистем).

· Магистральные ВЛ напряжением 220 и 330 кВ (предназначены для передачи энергии от мощных электростанций, а также для связи энергосистем и объединения электростанций внутри энергосистем — к примеру, соединяют электростанции с распределительными пунктами).

· Распределительные ВЛ напряжением 35, 110 и 150 кВ (предназначены для электроснабжения предприятий и населённых пунктов крупных районов — соединяют распределительные пункты с потребителями)

· ВЛ 20 кВ и ниже, подводящие электроэнергию к потребителям.

III. По напряжению

1. ВЛ до 1000 В (низковольтные ВЛ).

2. ВЛ выше 1000 В (высоковольтные ВЛ):

· ВЛ среднего напряжений (ВЛ 1-35 кВ)

Рисунок. ВЛ напряжением 10 кВ

· ВЛ высокого класса напряжений (ВЛ 110-220 кВ)

Рисунок. ВЛ напряжением 110 кВ

· ВЛ сверхвысокого класса напряжений (ВЛ 330-750 кВ)

Рисунок. ВЛ напряжением 500 кВ

· ВЛ ультравысокого класса напряжений (ВЛ выше 750 кВ)

Рисунок. ВЛ напряжением 1150 кВ

В сетях СНГ общего назначения переменного тока 50 Гц, согласно ГОСТ 721-77, должны использоваться следующие номинальные междуфазные напряжения: 380 В, (6), 10, 20, 35, 110, 220, 330, 500, 750 и 1150 кВ. Могут также существовать сети, построенные по устаревшим стандартам с номинальными межфазными напряжениями: 220 В, 3 и 150 кВ.

Самой высоковольтной ЛЭП в мире является линия Экибастуз-Кокчетав, номинальное напряжение — 1150 кВ. Однако, в настоящее время линия эксплуатируется под вдвое меньшим напряжением — 500 кВ.

Номинальное напряжение для линий постоянного тока не регламентировано, чаще всего используются напряжения: 150, 400 (Выборгская ПС — Финляндия) и 800 кВ.+

В специальных сетях могут использоваться и другие классы напряжений, в основном это касается тяговых сетей железных дорог (27,5 кВ, 50 Гц переменного тока и 3,3 кВ постоянного тока), метрополитена (825 В постоянного тока), трамваев и троллейбусов (600 В постоянного тока).

Изоляторы

На ВЛ могут применяться штыревые, подвесные, стержневые и опорно-стержневые изоляторы.

На ВЛ до 1000 В применяют штыревые изоляторы. На ВЛ 6-20 кВ на промежуточных опорах применяют любые типы изоляторов, а на анкерных — подвесные и в некоторых случаях штыревые изоляторы. На ВЛ 35 кВ — подвесные и стержневые, допускается также применять штыревые изоляторы. На ВЛ 110 кВ и выше — подвесные, стержневые и опорно-стержневые изоляторы.

Изоляторы изготовляют фарфоровыми, стеклянными и из полимерных материалов. ПУЭ рекомендуется на ВЛ 330 кВ применять, как правило, стеклянные изоляторы, на ВЛ 35-220 кВ — стеклянные, полимерные и фарфоровые, преимущество должно отдаваться стеклянным или полимерным изоляторам.

Рисунок. Изоляторы воздушных линий: а - фафоровый штыревой; б - стеклянный штыревой; в - стеклянный подвесной.

Изоляторы должны иметь высокую механическую и электрическую прочность, а также обладать достаточной теплостойкостью в широком диапазоне изменения температуры воздуха. При сооружении ВЛ в районах с загрязненной средой должны применяться специальные изоляторы, предназначенные для работы в таких условиях и обеспечивающие требуемую надежность.

Рисунок. Стержневой изолятор из полимерного материала

Штыревые изоляторы предназначаются только на одно из напряжений ВЛ, поэтому для линий разных напряжений должны применяться соответствующие им изоляторы. Подвесные изоляторы состоят из изолирующей части, шапки и стержня, что позволяет собирать из отдельных изоляторов гирлянды необходимой длины в зависимости от напряжения ВЛ.

Таблица - Ориентировочное число изоляторов в гирлянде