Ilmajohtojen johdot ja kaapelit

Päällä lentolinjat voimansiirto jännite yli 1000 V, käytetään paljaita johtoja ja kaapeleita. Ulkona ollessaan ne altistuvat ilmakehille (tuuli, jää, lämpötilan muutokset) ja ympäröivän ilman haitallisille epäpuhtauksille (kemiantehtaiden rikkikaasut, merisuola) ja siksi niillä on oltava riittävä mekaaninen lujuus ja korroosionkestävyys (ruoste).

Tällä hetkellä teräs-alumiinijohtimet ovat löytäneet suurimman sovelluksen ilmajohdoissa.

Aikaisemmin ilmajohdoissa käytettiin kuparijohtoja, ja nyt käytetään alumiinia, teräs-alumiinia ja terästä, ja joissakin tapauksissa lankoja erityisistä alumiiniseoksista - eldriumista jne. Salamansuojakaapelit on yleensä valmistettu teräksestä.

Ne erottuvat suunnittelusta:

a) yhdestä metallista valmistetut monisydämiset johtimet, jotka koostuvat (johtimen poikkileikkauksesta riippuen) 7:stä; 19 ja 37 erillistä johtoa kierrettynä yhteen (kuva 1, b);

b) yksijohtimislangat, jotka koostuvat yhdestä kiinteästä johdosta (kuva 1, a);

c) kierretyt johtimet kahdesta metallista — teräksestä ja alumiinista tai teräksestä ja pronssista.Perinteiset teräs-alumiinijohtimet (luokka AC) koostuvat galvanoidusta teräsytimestä (yksijohtiminen tai kierretty 7 tai 19 johdosta), jonka ympärille on sijoitettu alumiiniosa, joka koostuu 6, 24 tai useammasta johdosta (kuva 1). , °C).

Riisi. 1. Ilmajohtojen johtojen rakentaminen: a — yksijohtimiset johdot; b — kierretyt johtimet; c — teräs-alumiinilangat.

Paljaan alumiinin ja teräs-alumiinijohtimien rakennesuunnittelutiedot ovat GOST 839-80:ssa.

Katso myös: Paljas lankarakenteet ilmajohtoihin

Ilmalinjojen valinnassa huomioidaan useita tekijöitä, joista yksi merkittävimmistä on pitkäaikainen sähkövirtalämmitys. Johtojen kuumeneminen rajoittaa ilmajohdon siirtokapasiteettia, johtaa johtojen korroosioon, niiden mekaanisen lujuuden menettämiseen, painumisen lisääntymiseen jne. Johtimien lämpötila riippuu nykyisestä kuormituksesta ja ilmajohdon reitin sääolosuhteista.

Johtojen kantokykyyn vaikuttavat suuresti sääolosuhteet – tuulen nopeus, ympäristön lämpötila ja auringon säteily, jotka vaihtelevat suuresti ympäri vuoden.

Tuulen nopeuden muutoksen sanotaan olevan suurempi vaikutus kuin ilman lämpötilan muutoksella. Heikko tuuli, jonka nopeus on 0,6 m / s, lisää johtojen läpijuoksua 140% verrattuna staattisiin ilmaolosuhteisiin, kun taas ympäristön lämpötilan nousu 10 ° C vähentää sitä 10-15%.

Kuparilangat

Tiukasti vedetystä kuparilangasta valmistetuilla johdoillani on alhainen vastus (r = 18,0 ohm x mm2/km) ja hyvä mekaaninen lujuus: suurin vetolujuus sp = 36 ... 40 kgf / mm2, kestävät onnistuneesti ilmakehän vaikutuksia ja haitallisten korroosiota epäpuhtaudet ilmassa.

Kuparilangat on merkitty kirjaimella M, johon on lisätty langan nimellinen poikkileikkaus. Joten kuparilanka, jonka nimellinen poikkileikkaus on 50 mm2, merkitty M-50.

Tällä hetkellä kupari on niukka ja kallis materiaali, minkä vuoksi sitä ei käytännössä käytetä ilmajohtojen johtimina.Kuparin säästämiseksi kupari-, pronssi- ja teräs-pronssijohtimien valmistus lopetettiin 1960-luvulla.

Alumiinilangat

Alumiinilangat eroavat kuparilangoista, joilla on paljon pienempi massa, hieman suurempi ominaisvastus (r = 28,7 ... 28,8 Ohm x mm2/km) ja pienempi mekaaninen lujuus: sp = 15,6 kgf / mm2 — AT-luokan johtimille ja sp = 16 … 18 kgf / mm2 Atp-johtoa.

Alumiinijohtoja käytetään pääasiassa paikallisissa verkoissa. Näiden johtojen alhainen mekaaninen lujuus ei salli korkeaa jännitettä. Välttääksesi suuret nuolet ja varmista tarvittavat PUE linjan vähimmäiskoko maahan, on tarpeen vähentää tukien välistä etäisyyttä, mikä lisää linjan kustannuksia.

Alumiinilankojen mekaanisen lujuuden lisäämiseksi ne on valmistettu monisäikeisistä, kovavedetyistä langoista. Kestävät hyvin ilmakehän vaikutuksia, alumiinilangat eivät kestä ilman haitallisten epäpuhtauksien vaikutusta.

Siksi merenrantojen, suolajärvien ja kemiantehtaiden lähelle rakennetuissa ilmajohdoissa suositellaan AKP-merkkisiä alumiinijohtimia, jotka on suojattu korroosiolta (alumiinin korroosionkestävä, johtimien välisen tilan täyttö neutraalilla rasvalla). Alumiinijohtimet on merkitty kirjaimella A, johon on lisätty johtimen nimellinen poikkileikkaus.

Teräslangat

Teräslangoilla on korkea mekaaninen lujuus: suurin murtolujuus sp = 55 ... 70 kgf / mm2... Teräslangat ovat yksi- tai monilankaisia.

Teräslankojen sähkövastus on paljon korkeampi kuin alumiinin, ja vaihtovirtaverkoissa se riippuu langan läpi kulkevan virran määrästä. Teräslankoja käytetään paikallisissa verkoissa, joiden jännite on enintään 10 kV, kun siirretään suhteellisen pientä tehoa, kun johtojen rakentaminen alumiinilangoilla on vähemmän kannattavaa.

Teräslankojen ja -kaapeleiden merkittävä haittapuoli on niiden alttius korroosiolle. Korroosion vähentämiseksi johdot on galvanoitu. Saatavilla on kahta eri merkkiä säikeistä teräslankaa: PS (teräslanka) ja PMS (kupariteräslanka). PS-johtimien kuparilisäys on jopa 0,2 %, ja PSO-johtimia valmistetaan halkaisijaltaan 3; 3,5; 5 mm. Teräksisiä monijohtimia ukkossuojakaapeleita valmistetaan luokissa S-35, S-50 ja S-70.

Teräs-alumiinilangat

Teräs-alumiinijohtimilla on sama resistanssi kuin saman poikkileikkauksen omaavilla alumiinijohtimilla, koska teräs-alumiinijohtimien sähköisissä laskelmissa teräsosan johtavuutta ei oteta huomioon, koska se on merkityksetön verrattuna johtimien johtavuuteen. johtimien alumiiniosa.

Rakenteelliset teräslangat muodostavat teräsalumiinilangan sisäpuolen ja alumiinilangat ulkopuolen. Teräs on suunniteltu lisäämään mekaanista lujuutta, alumiini on johtava osa.

Teräs-alumiinilangoilla langan alumiiniosassa esiintyy ylimääräisiä sisäisiä jännityksiä alumiinin ja teräksen erilaisista lämpölaajenemiskertoimista johtuen.

Pakollinen johdinjännityksen rajoitus kaikkien johtimien vuotuisessa keskilämpötilassa on tarpeen johtimien nopean tärinän aiheuttaman väsymiskulumisen estämiseksi.

Kokeellisesti todettiin, että alumiini alkaa menettää lujuusominaisuuksiaan yli 65 °C:n lämpötiloissa. Kun tämä otetaan huomioon, valittaessa teräs-alumiinilankojen maksimikäyttölämpötilaa on suositeltavaa suunnitella alumiinin lujuuden vähentäminen 12:lla. — 15 % (joka on 7 — 8 % langan lujuuden menetystä kokonaisuutena) ) koko käyttöiän ajan, mikä vastaa suunnilleen langan jatkuvaa käyttöä 50 vuoden ajan 90 °C:n lämpötilassa. että mekaanisen lujuuden kokonaishäviö johtimien lyhytaikaisista hätäylikuormituksista ei ylitä 1 %.

Seuraavat teräs-alumiinilangat (GOST 839-80) valmistetaan:

AC - lanka, joka koostuu ytimestä - galvanoidusta teräslangasta ja yhdestä tai useammasta alumiinilangan ulkokerroksesta. Lanka on tarkoitettu laskettavaksi maalle, paitsi alueilla, joissa ilma on saastunut haitallisilla kemiallisilla yhdisteillä;

KYSELY, ASKP — samanlainen kuin AC-merkkinen lanka, mutta teräsydin (C) tai koko lanka (P) on täytetty rasvalla, joka estää langan korroosion esiintymisen. Suunniteltu asettamiseen merien, suolajärvien rannikolle ja teollisuusalueille, joilla on saastunut ilma;

ASK — sama kuin ASK-lanka, mutta terässydän, joka on eristetty muovisuojalla. Langan merkinnässä A-kirjaimen jälkeen voi olla kirjain P, joka osoittaa, että langalla on lisääntynyt mekaaninen lujuus (esim. APSK).

Kaikkien merkkien teräs-alumiinilangat valmistetaan eri langan alumiiniosan poikkileikkauksen suhteella teräsytimen poikkileikkaukseen: 6,0 ... 6,16 - langan toimintaan väliaineessa mekaaniset kuormitusolosuhteet; 4,29 ... 4,39 — parannettu lujuus; 0,65 … 1,46 — erityisen vahvistettu lujuus: 7,71 … 8,03 — kevyt rakenne ja 12,22 … 18,09 — erityisen kevyt.

Valojohtoja käytetään uusilla ja kunnostetuilla linjoilla alueilla, joilla jäämuurin paksuus ei ylitä 20 mm. Vahvistettuja teräs-alumiinijohtimia suositellaan käytettäväksi alueilla, joiden jääseinämän paksuus on yli 20 mm. Erityisiä vahvoja lankoja käytetään pitkien etäisyyksien toteuttamiseen vesitilojen ja teknisten rakenteiden risteyksissä.

Teräs-alumiinijohtimien täydellisempää karakterisointia varten johtimen nimellinen poikkileikkaus ja teräsytimen poikkileikkaus merkitään lankamerkin merkintään, esimerkiksi: AC-150/24 tai ASKS-150 /34.

Aldrei johdot

Aldry-langoilla on suunnilleen sama sähkövastus kuin alumiinilangoilla, mutta niillä on suurempi mekaaninen lujuus. Aldry on alumiiniseos, jossa on pieniä määriä rautaa («0,2 %), magnesiumia (» 0,7 %) ja piitä (« 0,8 %); korroosionkestävyydeltään se on yhtä suuri kuin alumiini. Aldrey-johtojen haittana on niiden alhainen tärinänkestävyys.

Ilmajohtojen johtojen sijainti

Ilmajohtojen kannattimien johtimet voidaan sijoittaa eri tavoin: yksipiirisille linjoille - kolmioon tai vaakasuoraan; kaksoisketjuisilla linjoilla - käänteinen puu tai kuusikulmio ("tynnyrin" muodossa).

Johtojen järjestämistä kolmioon (kuva 2, a) käytetään linjoilla, joiden jännite on enintään 20 kV, mukaan lukien johdot, joiden jännite on 35 ... 330 kV metalli- ja teräsbetonituilla.

Johtojen vaakasuoraa järjestelyä (kuva 2, b) käytetään linjoilla 35 ... 220 kV puutuilla. Tämä lankojen järjestely on työolosuhteiden kannalta paras, koska se mahdollistaa alempien tukien käytön ja sulkee pois lankojen sotkeutumisen jään laskeutumisen ja lankatanssin aikana.

Linjoilla, joilla on kaksi arvoa, johdot sijoitetaan joko käänteisellä puulla (kuva 2, c), mikä sopii asennusolosuhteisiin, mutta lisää tukien massaa ja vaatii kahden suojakaapelin tai kuusikulmion ripustamisen ( kuva 2, G).

Jälkimmäinen menetelmä on parempi.Sitä suositellaan käytettäväksi kaksiarvoisissa linjoissa, joiden jännite on 35 ... 330 kV.

Kaikille näille vaihtoehdoille on ominaista johtojen epäsymmetrinen järjestely toisiinsa nähden, mikä johtaa eroihin vaiheiden sähköisissä parametreissa. Näiden parametrien yhtälössä käytetään johtimien transponointia, ts. johtimien keskinäistä sijaintia suhteessa toisiinsa johdon eri osilla muutetaan peräkkäin kannattimissa. Tällöin kunkin vaiheen johdin kulkee kolmanneksen johdon pituudesta yhdestä paikasta, toinen toisesta ja kolmas kolmannesta (kuva 3.).

Riisi. 2. Johtojen ja suojakaapeleiden järjestely kannattimissa: a — kolmiolla; b — vaakasuora; c — käänteinen puu; d - kuusikulmio (tynnyri).

Riisi. 3… Yksijohtiminen transponointimalli.

Ilmajohdon mekaanisen osan laskenta perustuu tuulen nopeuden toistettavuuteen ja johtojen jääseinämän paksuuteen, mikä täyttää tietyn luokan ilmajohtojen luotettavuus- ja kapitalisaatiovaatimukset.

Eri luokkien ilmajohdot tulee saman maaston ylittämisessä, erityisesti yhteisellä reitillä, suunnitella erilaisille tuuli- ja jääkuormille.

Ilmajohtojen ukkossuojakaapelit

Salamansuojakaapelit on ripustettu johtimien yläpuolelle suojaamaan niitä ilmakehän jännitteiltä. Linjoilla, joiden jännite on alle 220 kV, kaapelit ripustetaan vain sähköasemien lähestymiskohdissa. Tämä vähentää todennäköisyyttä, että johdot menevät päällekkäin sähköaseman lähellä. Linjoilla, joiden jännite on 220 kV ja enemmän, kaapelit ripustetaan koko linjalle. Yleensä käytetään teräsköysiä.

Aiemmin kaikkien nimellisjännitteiden johtojen kaapelit oli maadoitettu tiukasti jokaisesta tuesta. Käyttökokemukset osoittavat, että maadoitusjärjestelmän — kaapeleiden — tukien suljetuissa piireissä esiintyy virtoja. Ne syntyivät sähkömagneettisen induktion kaapeleihin indusoiman EMF:n vaikutuksesta. Samanaikaisesti toistuvasti maadoitetuissa kaapeleissa, erityisesti ultrasuurijännitelinjoissa, esiintyy useissa tapauksissa merkittäviä tehohäviöitä.

Tutkimukset ovat osoittaneet, että ripustamalla korkean johtavuuden (teräs-alumiini) kaapeleita eristimiin, kaapeleita voidaan käyttää tietoliikennejohtimina ja virtajohtimina syöttämään pienitehoisia kuluttajia.

Linjojen riittävän ukkossuojauksen tason takaamiseksi kaapelit on liitettävä maahan kipinärakojen kautta.