Какой металл обычно используется для изготовления проводов лэп

Провода и грозотросы

Для того, чтобы увидеть все марки проводов, представленных на сайте, выберите нужный раздел.

Провода и кабели

Провода и тросы в составе линий электропередачи служат для обеспечения передачи электроэнергии и защиты линии от грозовых воздействий. Без проводов линия не сможет функционировать, однако без грозозащитных тросов (грозотросов) линия рискует быть выведенной из строя в процессе эксплуатации.

Ввиду того, что ЛЭП имеют различное назначение и в совокупности представляют сеть различных напряжений, используются различные провода для линий разных номиналов. В электроэнергетики используются как изолированные, так и голые провода. Грозотросы на линиях напряжением менее 35 кВ не используются.

Кратко расскажем о том, какие бывают провода и тросы.

Провода для линий электроснабжения

Тип провода выбирается в зависимости от напряжения линии. Сечение провода определяется, исходя из электрических нагрузок в линии. Используются следующие марки проводов:

• СИП — самонесущий изолированный провод (применяются провода марок СИП-1, СИП-2, СИП-3, СИП-4);
• М — медный провод. Практически не применяется ввиду высокой стоимости материала;
• А — алюминиевые провода. По электрическим характеристикам они уступают медным, однако имеют меньшую стоимость. Такие провода плохо реагируют на воздействие окружающей среды, особенно при наличии в опасной близости соленых водоемов. Для монтажа вблизи побережий следует использовать защищенные от коррозии алюминиевые провода;
• С — стальные провода. Имеют более высокие механические характеристики, однако уступают проводам М и А по электрическим параметрам. Чаще используются в качестве грозозащитных тросов, чем в качестве проводов. Маркируются как ПС и ПСО. ПС — это провод стальной многопроволочный, ПСО — однопроволочный провод.
• АС — провода, имеющие стальной сердечник (из оцинкованных проволок, сплетенных в тросик) и обмотку вокруг него алюминиевых проволок. За счет стальной части обеспечивается прочность провода, а алюминиевая часть служит для передачи электроэнергии.
• АСКС, АСКП — алюминиевостальной провод, дополнительно обработанный специальной смазкой, которая предусматривает воздействие высоких температур;
• АСУ — провод из алюминия и стали усиленного типа. Соотношение алюминий/сталь у него меньше, соответственно, он является более прочным и более тяжелым;
• АСО — провод из алюминия и стали облегченного типа. Соотношение алюминий/сталь у него больше, соответственно, он является менее прочным и не таким тяжелым;
• АСУС — особенно усиленные провода АС. Используются там, где механические характеристики имеют определяющее значение.

Как расположены провода на опорах ВЛ

В зависимости от типа линии и характеристик местности расположение проводов на опорах и конструкции опор могут быть различны. Для того, чтобы наглядно объяснить каждый тип подвески, рассмотрим иллюстрацию:

Таким образом можно увидеть, что основных типов расположения проводов на опорах всего несколько штук. При этом практикуются различные модификации этих вариантов подвески.

Грозозащитные тросы на ВЛ (грозотросы)

Грозотросы применяются в целях обеспечения безопасности линии электропередачи во время грозы. Тросы в большинстве случаев выполнены из стали, либо из повивов стальных и алюминиевых проволок. Сталь используется в качестве упрочняющего элемента, алюминий — в качестве проводящего слоя.

Обозначение тросов

Грозозащитные тросы условно обозначаются материалом изготовления и номинальным сечением. Примером может служить трос С-50. Расшифровывается он следующим образом: стальной трос с площадью сечения 50 мм2.

Выбор и применения тросов

Грозозащитные тросы выбираются исходя из характеристик линии (токи короткого замыкания, длительность срабатывания устройств защиты, наличие и время срабатывания АПВ и др.) Для того, чтобы подобрать нужный трос, следует ознакомиться с типовыми разработками проектных институтов СССР и РФ.

Применяют тросы не только для защиты линии, но и для организации волоконно-оптических сетей связи на базе линий электропередачи.

Провода для воздушных линий электропередачи

Электрические провода для воздушных линий электропередачи являются одним из важнейших компонентов ЛЭП. Они служат для передачи электрического тока и должны обладать высокой электропроводностью и механической прочностью, чтобы противостоять атмосферным воздействиям и имеющимся в воздухе вредным примесям.

Провода для воздушных линий электропередачи делятся на два класса: неизолированные и изолированные. Они могут быть выполнены из одного или двух видов металла в виде многопроволочных или однопроволочных проводников. Однопроволочные провода обычно изготавливают из алюминия, меди или стали небольших сечений и применяют только для строительства трасс низкого напряжения. Многопроволочные провода выполняют из алюминия, стали, бронзы, меди и сплавов на основе алюминия и меди. Их скручивают из нескольких проволок (иногда даже десятков проволок), одна из которых основная, а вокруг нее скручиваются все последующие витки. Причем каждый последующий виток проволоки накручивается в противоположном направлении. Такая конструкция обеспечивает многопроволочным проводам значительно большую гибкость, более длительный срок эксплуатации и позволяет использовать их для устройства воздушных сетей электропередачи.

Неизолированные «голые» провода

Неизолированные провода предназначены в основном для воздушных линий электропередачи, а также для антенных устройств и электрификации энергозависимого транспорта: троллейбусов, трамваев, метрополитена и железной дороги.

Такие провода изолированы от земли с помощью фарфоровых, стеклянных и других изоляторов, к которым они крепятся, а расстояние между неизолированными проводами зависит от передаваемого напряжения.

На сегодняшний день наиболее распространенным материалом для воздушных проводников является алюминий (обычный или же армированный сталью или композитными материалами). Алюминий заменил популярную в прошлом медь из-за гораздо более низкой стоимости и меньшего веса по сравнению с медным проводником такого же сопротивления. Меньший вес позволил снизить нагрузку на опоры электросетей и увеличить расстояние пролетов между ними, и соответственно уменьшить затраты и время на строительство. Кроме того, медь считается дефицитным металлом и поэтому в качестве материала для протяженных воздушных линий электропередачи практически не применяется, а используются преимущественно для распределения среднего напряжения, в контактной сети для низковольтных соединений с помещениями потребителей и для заземления.

Алюминий характеризуется хорошей проводимостью, малым весом, низкой стоимостью, стойкостью к коррозии и атмосферным воздействиям. И именно этот металл сегодня отвечает за передачу электроэнергии на тысячи километров в разных странах мира. При этом он имеет меньшую гибкость и достаточно малую устойчивость к механическим нагрузкам, что препятствует значительному натяжению алюминиевых проводов и не позволяет полностью использовать их небольшой вес для увеличения пролета линии и соответственно существенного удешевления.

Для повышения механической прочности и увеличения гибкости алюминиевые провода изготавливают в основном многопроволочными из твердотянутых проводов, а во избежание значительного их провисания уменьшают расстояние между опорами, что в свою очередь приводит к удорожанию линии. Поэтому полностью алюминиевые провода (А) используются преимущественно в сельской местности и местных сетях с короткими пролетами напряжением до 35 кВ. А в случае прокладки возле морских побережий, соленых озер и химических предприятий, алюминиевые проводники защищают от коррозии заполняя междупроволочное пространство нейтральной смазкой.

В местах, где необходима большая несущая способность, используют провода из алюминиевого сплава. В настоящее время наибольшее применение снискали сталеалюминиевые провода (АС). Они сконструированы с использованием сплошного или многожильного стального сердечника поверх которого накладываются один или несколько спиральных витков алюминиевой проволоки. Алюминиевая часть провода отвечает за передачу тока, а стальная проволока придает прочности конструкции, помогая выдерживать вес проводника и позволяя применять повышенное натяжение. Сталь также меньше подвержена деформации под влиянием механических факторов, например ветра или льда, и имеет более низкий коэффициент теплового расширения, позволяя проводу сохранять изначальную форму при нагревании и других нагрузках и, в сравнении с алюминиевыми проводниками, значительно меньше провисать. Сталеалюминиевые провода доступны в широком диапазоне содержимого стали – от 6% до 40%. Провода с большим содержанием стали используются там, где требуется более высокая механическая прочность: для больших пролетов при пересечении рек или инженерных сооружений, а также в местах, где толщина слоя намерзания льда превышает 20 мм. Провода облегченной конструкции применяют в районах, где толщина слоя льда меньше 20 мм.

Различают несколько разновидностей сталеалюминиевых проводов: они могут быть выполнены с сердечником из стальных оцинкованных проволок (АСАС), сердечником, изолированным полиэтиленовой пленкой (АСК), с заполнением стального сердечника (АСКС) или всех межпроволочных частей провода (АСКП) нагревоустойчивой смазкой, противостоящей коррозии и позволяющей использовать такие модификации для прокладки на побережье морей, соленых озер и в промышленных районах с загрязненным воздухом. А наличие буквы «п» в маркировке обозначает провод повышенной механической прочности.

Для улучшения качественных характеристик алюминия в его состав также часто вводят кремний, магний и железо, получая алюминиевый сплав, характеризующийся большой механической прочностью и коррозионной стойкостью, позволяющими применять провод в более экстремальных условиях, чем провод без примесей.

Существует также алюминиевый провод с композитным сердечником из углеродного волокна. Он существенно легче и прочнее в сравнении со сталеалюминиевым и имеет значительно более низкий коэффициент теплового расширения. Это позволяет проводу работать при значительно более высокой температуре без чрезмерного провисания, увеличивает рабочую температуру до 180°C и проводимость примерно на 30%. А также позволяет использовать при конструкции изделия на 28% больше алюминия без увеличения диаметра и общего веса провода, что обеспечивает меньшие потери энергии линии примерно на 25-40% по сравнению с другими проводниками такого же диаметра и веса. При всех своих преимуществах такой провод по сравнению со сталеалюминиевым имеет достаточно высокую стоимость, меньшую осевую жесткость (а потому больше провисает под нагрузкой льда), склонен к повреждению поверхности, имеет минимальный радиус изгиба (требуя особой осторожности во время монтажа), а также нуждается в использовании специальной арматуры и оборудования.

В прошлом веке на отдельных линиях в качестве проводников также использовались оцинкованная сталь, железо, бронза и сталебронза. Их применяли в ситуациях, когда необходимо было сочетать высокую механическую прочность с хорошей электропроводностью. Однако сейчас такие изделия используются довольно редко. К примеру, полностью стальные провода, несмотря на свою высокую механическую прочность, имеют значительный вес, подвержены коррозии и не подходят для эффективной передачи электроэнергии через низкую проводимость и высокое сопротивление стали, а железные – подвержены коррозии и тоже характеризуются большим весом. Поэтому применяются указанные проводники при передаче небольших мощностей на короткие расстояния в сетях напряжением до 10 кВ или при пересечении линиями электропередачи водных пространств или больших оврагов.

Бронзовые и сталебронзовые провода предназначены для линий электропередачи, где проводники должны отличаться высокой механической прочностью и электропроводностью, например, на участках с увеличенным расстоянием между опорами при переходах через реки, овраги и другие препятствия. При этом их применение по сравнению со сталеалюминиевыми проводами считается малооправданным, поскольку масса бронзовой проволоки примерно в 3,3 раза больше алюминиевой, а удельное электрическое сопротивление меньше лишь в 1,4 раза. Линии электропередачи, использующие перечисленные металлы, подвергаются значительной нагрузке, поэтому требуют применения особых технологий для их размещения.

Учитывая все вышеперечисленное, наиболее распространенными неизолированными проводами для воздушных линий электропередачи в настоящее время являются сталеалюминиевые провода, с помощью которых выполнено абсолютное большинство ВЛ нашей страны.

Самонесущие изолированные провода

Ускоренные темпы электрификации в ХХ веке с одной стороны и простота изготовления «голых» проводов с другой привели к полному господству неизолированных проводников в воздушных линиях электропередачи. Однако в процессе эксплуатации проявились их слабые стороны: сильные порывы ветра приводили к схлестыванию проводов и коротким замыканиям, мокрый снег и ледовая корка, налипая на проводники нередко приводили к их обрыву и опасности поражения электрическим током, и в итоге часто оставляли потребителей без света. В связи с этим возникла необходимость в разработке новых решений с более совершенными техническими характеристиками и более высоким уровнем безопасности.

Таким решением стали самонесущие изолированные провода (СИП). Впервые они появились во Франции и Финляндии в 50-х – 60-х годах ХХ ст. Французские и финские разработчики предложили систему, состоящую из трех изолированных фазных проводников, скрученных в единый жгут, и одного несущего нейтрального проводника с изоляцией выполненной из полиэтилена низкой плотности (LDPE) или сшитого полиэтилена (XLPE). Различие между этими системами состоит в том, что финская конструкция содержит неизолированный несущий нейтральный проводник, а во французском варианте нулевой провод изолирован так же, как все фазные проводники. Обе конструкции самонесущих проводов нашли широкое применение в разных странах мира и в отечественной классификации получили название СИП-1 и СИП-2.

Изолированные фазные жилы СИП-1 изготовлены из алюминия и скручены вокруг нейтрали, а сама несущая нейтраль без изоляции выполнена из алюминия или его сплава со стальным сердечником и используется для подвески жгута, а также несет на себе всю нагрузку от натяжения и механического действия внешних факторов.

Конструкция СИП-2 отличается наличием изоляции на нулевом проводнике, что предотвращает коррозию и позволяет использовать провод в тропическом климате, прибрежных морских районах и химически активных средах. В то же время это приводит к большой нагрузке на изоляцию нулевого проводника и для ее минимизации при прокладке трасс обычно прибегают к уменьшению анкерных пролетов.

В 80-х годах ХХ ст. в Германии и Швеции была разработана другая конструкция СИП, которая тоже использовала изолированные и скрученные в жгут три фазных и один нейтральный проводник, но без выделения несущего элемента. Система стала известна под названием СИП-4. Все ее четыре проводника одинаково нагружены под напряжением и выполняют несущую функцию, а изоляция выполнена с помощью термопластического светостабилизированного полиэтилена.

Такой же провод, но изолированный с помощью сшитого светостабилизированного полиэтилена получил название СИП-5. Указанный изоляционный материал обладает повышенной стойкостью к низким температурам, высокой температурой плавления и позволяет повысить рабочую температуру провода до 30%.

В магистралях и ответвлениях к потребителям рекомендуется использовать провода с нейтральными носителями. А СИП-4 и СИП-5 применяют для создания ответвлений в жилые дома и прокладки вдоль фасадов и стен.

Последним конструктивным исполнением проводов СИП является самонесущий высоковольтный провод СИП-3. В отличие от вышеуказанных марок, этот провод применяется в сетях номинальным напряжением 20 кВ и 35 кВ и является одножильным. В центре его конструкции находится стальная несущая проволока, окруженная токопроводящими алюминиевыми жилами, а изоляция выполнена из сшитого полиэтилена.

Как видим, провода СИП имеют 5 типов конструктивного исполнения, каждый из которых нашел активное применение во разных странах мира.

Эксплуатация СИП быстро показала, что новые системы по техническим характеристикам в несколько раз превосходят традиционные воздушные линии электропередачи при этом увеличивая затраты на производство не более чем на 20%. В настоящее время самонесущие изолированные провода постепенно заменяют традиционные голые проводники в воздушных линиях электропередачи напряжением 0,6/1,0 кВ и 20/35 кВ и применяются для передачи электроэнергии как в магистральных воздушных линиях, так и в ответвлениях к вводам в здания и хозяйственные. постройки.

Преимущества СИП

Среди неоспоримых преимуществ СИП следует отметить следующие.

Легкость и простота их монтажа, не требующая тяжелой техники, сложного оборудования, использования изоляторов и дорогих траверсов, установки новых опор и вырубки широкой просеки. Выполняется в короткие сроки и требует меньше креплений. Провода СИП можно использовать на меньших расстояниях от линии электропередачи до сооружения и крепить к фасадам домов.

Безопасная эксплуатация и снижение риска поражения электрическим током. Все токопроводящие части проводов СИП изолированы, поэтому любой случайный контакт с ними не представляет угрозы жизни и здоровью людей. Специальная арматура обеспечивает возможность монтажа и проведения технических работ с СИП под напряжением без отключения линии и энергоснабжения потребителей и при этом гарантирует безопасность персонала.

В случае аварии на линии (обрыва проводов или повреждения сцепной арматуры) площадь неизолированных участков провода, находящихся под напряжением, будет минимальной, а следовательно, и вероятность поражения электрическим током тоже будет в разы меньше. Опыт стран, уже широко использующих СИП, показал, что массовое внедрение изолированных воздушных линий приводит к существенному снижению несчастных случаев, вызванных поражением электрическим током.

Надежность и высокий уровень пожаробезопасности. Наличие изоляции создает защиту от короткого замыкания при контакте между проводами и обеспечивает отсутствие искрения вследствие падения на линию посторонних предметов, и соответственно способствует уменьшению общего количества аварийных отключений и повышает уровень пожарной безопасности.

Низкие расходы на обслуживание. Использование проводов СИП исключает большинство поломок и аварий характерных для неизолированных линий (короткие замыкания, обрыв проводов и т.п.), а также устраняет необходимость периодической подтяжки проводов, замены изоляторов, обрезания веток деревьев. Линии СИП обладают значительно более высокой механической устойчивостью, что минимизирует вероятность обрывов и позволяет им выдерживать большие нагрузки во время обледенения, стихийных бедствий, сильных ветров, падения деревьев и аварий на транспорте.

Лучшая устойчивость к погодным условиям: ветровым нагрузкам, обледенению и солнечной радиации. Поверхность полиэтилена значительно менее подвержена налипанию мокрого снега и обеспечивает бесперебойную работу СИП даже в агрессивных климатических и химических условиях.

Возможность параллельной прокладки СИП с другими проводами.

Экономическая эффективность благодаря минимизации краж электроэнергии из-за незаконных подключений. И хотя самонесущие провода не обеспечивают 100% защиты от несанкционированных подключений, однако именно они во всем мире признаны как оптимальный компромисс между стоимостью и защищенностью, что при применении минимальных мер контроля позволяет значительно сократить число незаконных подключений.

Уменьшение энергопотерь линии, обеспечиваемое низким уровнем реактивного сопротивления изолированного проводника. К сожалению, линии электропередачи в нашей стране часто остаются на советском уровне и никто точно не знает, сколько энергии теряется в результате утечек в изношенных изоляторах, в случае контакта неизолированных проводов с ветками деревьев или тратится на нагрев в местах соединения проводов. Наличие изоляции в проводах СИП исключает эти потери, подвесная арматура создает дополнительную изоляцию между пучком проводов и конструкциями опор, а использование качественной соединительной арматуры гарантирует стабильность электрических соединений на протяжении всего срока службы линии.

Долговечность. Благодаря наличию изоляционного покрытия жил, СИП обладают высокой коррозионной и механической износостойкостью, а срок их службы составляет не менее 40 лет.

Эстетичность. Линии электропередачи, выполненные СИП, выглядят значительно более привлекательно, чем устаревшие оголенные провода, что особенно заметно в условиях городской застройки.

Антивандальность. Самонесущие изолированные провода не подвергаются вторичной переработке, поэтому их почти не срезают с целью наживы.

Все эти преимущества позволяют сэкономить до 80% трудовых и материальных затрат, связанных с монтажом, эксплуатацией и обслуживанием изолированных линий электропередачи, а также кардинально сократить количество обслуживающего персонала. Самонесущие провода обеспечивают надежность и бесперебойное энергообеспечение потребителей и примерно в 3 раза снижают потери энергии по сравнению с обычными проводами на изоляторах. По показателям надежности и защищенности от аварий изолированные воздушные линии часто приравнивают к кабельным, при этом затраты на их строительство остаются значительно меньшими, чем при прокладке кабелей. Поэтому плановая замена неизолированных проводов на СИП остается приоритетным направлением модернизации существующих воздушных линий электропередачи, что при комплексном и квалифицированном подходе позволит превратить указанные преимущества самонесущих изолированных проводов в существенную экономию средств.

Провода и тросы воздушных линий электропередачи

На воздушных линиях электропередачи напряжением выше 1000 В применяют голые провода и тросы. Находясь на открытом воздухе, они подвергаются воздействиям атмосферы (ветер, гололед, изменение температуры) и вредных примесей окружающего воздуха (сернистые газы химических заводов, морская соль) и поэтому должны обладать достаточной механической прочностью и быть устойчивыми против коррозии (ржавления).

В настоящее время на ВЛ наибольшее применение нашли сталеалюминиевые провода.

Раньше на воздушных линиях применялись медные провода, а теперь используют алюминиевые, сталеалюминевые и стальные, а в отдельных случаях и провода из специальных сплавов алюминия – альдрея и др. Грозозащитные тросы выполняются, как правило, из стали.

По конструкции различают:

а) многопроволочные провода из одного металла, состоящие (в зависимости от сечения провода) из 7; 19 и 37 скрученных между собой отдельных проволок (рис. 1, б);

б) однопроволочные провода, состоящие из одной проволоки сплошного сечения (рис. 1, а);

в) многопроволочные провода из двух металлов – стали и алюминия или стали и бронзы. Сталеалюминевые провода обычной конструкции (марки АС) состоят из стальной оцинкованной жилы (однопроволочной или скрученной из 7 или 19 проволок), вокруг которой расположена алюминиевая часть, состоящая из 6, 24 или более проволок (рис. 1, в).

Рис. 1. Конструкция проводов воздушных линий: а – однопроволочные провода; б – многопроволочные провода; в – сталеалюминевые провода.

Конструктивные расчетные данные голых алюминиевых и сталеалюминевых проводов находятся в ГОСТ 839-80.

Выбор проводов ВЛ предусматривает учет нескольких факторов, среди которых одним из наиболее существенных является длительный нагрев электрическим током. Нагрев проводов ограничивает пропускную способность ВЛ, приводит к коррозии проводов, потере ими механической прочности, росту стрелы провеса и т. д. Температура проводов зависит от токовой нагрузки и метеорологических условий трассы ВЛ.

На нагрузочную способность проводов значительное влияние оказывают погодные условия — скорость ветра, температура окружающего воздуха и солнечная радиация, которые в течение года изменяются в достаточно широких пределах.

Высказывается мнение, что изменение скорости ветра оказывает большее влияние, чем изменение температуры воздуха. Слабый ветер со скоростью 0,6 м/с повышает пропускную способность проводов на 140% по сравнению с условиями неподвижного воздуха, в то время как повышение температуры окружающей среды на 10°С снижает ее на 10 — 15%.

Меые провода, изготовленные из твердотянутой медной проволоки, обладают малым удельным сопротивлением (r = 18,0 Ом х мм 2 /км) и хорошей механической прочностью: предельное сопротивление разрыву sп = 36 … 40 кгс/мм 2 , успешно противостоят атмосферным воздействиям и коррозии от вредных примесей в воздухе.

Медные провода маркируют буквой М с прибавлением номинимального сечения провода. Так, медный провод с номинальным сечением 50 мм 2 обозначается М – 50.

Медь в настоящее время является дефицитным дорогостоящим материалом, поэтому в качестве проводов воздушных линий электропередачи практически не используется. В целях экономии меди медные, бронзовые и сталебронзовые провода сняты с производства еще в 60-х годах прошлого века.

Алюминиевые провода отличаются от медных значительно меньшей массой, несколько большим удельным сопротивлением (r = 28,7…28,8 Ом х мм 2 /км) и меньшей механической прочностью: sп = 15,6 кгс/мм 2 — для проводов из проволок марки АТ и sп = 16 …18 кгс/мм 2 из проволки Атп.

Алюминиевые провода применяют главным образом в местных сетях. Малая механическая прочность этих проводов не допускает большого тяжения. Чтобы избежать больших стрел провеса и обеспечить требуемый ПУЭ минимальный габарит линии до земли, приходится уменьшить расстояние между опорами, а это удорожает линию.

Для повышения механической прочности алюминиевых проводов их изготовляют многопроволочными, из твердотянутых проволок. Хорошо перенося атмосферные воздействия, алюминиевые провода плохо противостоят воздействию вредных примесей воздуха.

Поэтому для воздушных линий, сооружаемых вблизи морских побережий, соленых озер и химических предприятий, рекомендуются алюминиевые провода марки АКП, защищенные от коррозии (алюминиевые коррозионно-стойкие, с заполнением межпроволочного пространства нейтральной смазкой). Провода из алюминия маркируются буквой А с добавлением номинального сечения провода.

Стальные провода обладают большой механической прочностью: предельное сопротивление при разрыве sп = 55 …70 кгс/мм 2 . Стальные провода бывают как однопроволочными, так и многопроволочными.

Удельное электрическое сопротивление стальных проводов значительно выше, чем алюминиевых, и в сетях переменного тока оно зависит от величины тока, протекающего по проводу. Стальные провода применяют в местных сетях напряжением до 10 кВ при передаче сравнительно небольших мощностей, когда сооружение линий с алюминиевыми проводами менее выгодно.

Существенный недостаток стальных проводов и тросов – подверженность коррозии. Для уменьшения коррозии провода оцинковывают. Выпускаются две марки многопроволочных стальных проводов: ПС (провод стальной) и ПМС (провод омедненный стальной). Провода ПС имеют присадку меди до 0,2%, а провода марки ПСО изготовляются диаметром 3; 3,5; 5 мм. Стальные многопроволочные грозозащитные тросы выпускаются марок С-35, С-50 и С-70.

Сталеалюминевые провода имеют то же удельное сопротивление, что и алюминиевые провода равного им сечения, так как в электрических расчетах сталеалюминевых проводов проводимость стальной части не учитывается ввиду ее незначительности по сравнению с проводимостью алюминиевой части проводов.

Конструктивно стальные проволки составляют внутреннюю часть сталеалюминевого провода, а алюминиевые проволки – внешнюю. Сталь предназначена для увеличения механической прочности, алюминий является токопроводящей частью.

В сталеалюминиевых проводах возникают дополнительные внутренние напряжения в алюминиевой части провода, вследствие различных коэффициентов температурного расширения алюминия и стали.

Обязательное ограничение напряжения в проводе при среднегодовой температуре для всех проводов необходимо для предотвращения быстрого износа проводов от усталости вследствие вибрации.

Экспериментально установлено, что алюминий начинает терять свои прочностные качества при температурах свыше 65°С. С учетом этого при выборе максимальной рабочей температуры сталеалюминиевых проводов рекомендуется планировать уменьшение прочности алюминия на 12 — 15% (что составляет 7 — 8% потери прочности провода в целом) в течение всего срока их службы, что примерно соответствует непрерывной в течение 50 лет эксплуатации провода при температуре 90°С. Следует отметить, что суммарная потеря механической прочности вследствие кратковременных аварийных перегрузок проводов не превышает 1%.

Выпускаются следующие марки сталеалюминевых проводов (ГОСТ 839-80):

АС – провод, состоящий из сердечника – стальных оцинкованных проволок, и одного или нескольких наружных повивов из алюминиевых проволок. Провод предназначается для прокладки на суше, кроме районов с загрязненным вредными химическими соединениями воздухом;

АСКС, АСКП – как и провод марки АС, но с заполнением стального сердечника (С) или всего провода (П) смазкой, противодействующей появлению коррозии проволок. Предназначен для прокладки на побережье морей, соленых озер и в промышленных районах с загрязненным воздухом;

АСК – такой же как и провод АСКС, но со стальным сердечником, изолированным полиэтиленовой пленкой. В маркировке провода после буквы А может стоять буква П, которая указывает, что провод повышенной механической прочности (например АпСК).

Сталеалюминевые провода всех марок выпускаются с разным отношением сечения алюминиевой части провода к сечению стального сердечника: в пределах 6,0…6,16 – для работы провода в средних по механической нагрузке условиях; 4,29…4,39 – усиленной прочности; 0,65…1,46 – особо усиленной прочности: 7,71…8,03 – облегченной конструкции и 12,22…18,09 – особо облегченные.

Провода облегченной конструкции применяют на вновь сооружаемых и реконструируемых линиях в районах, где толщина стенки гололеда не превышает 20 мм. Сталеалюминевые провода усиленной прочности рекомендуется применять в районах с толщиной стенки гололеда более 20 мм. Для осуществления больших пролетов на переходах через водные пространства и инженерные сооружения применяют провода особой прочности.

Для более полной характеристики сталеалюминевых проводов в обозначение марки проводов вводится номинальное сечение провода и сечение стального сердечника, например: АС – 150/24 или АСКС – 150/34.

Провода из альдрея

Провода из альдрея обладают примерно тем же электрическим сопротивлением, что и алюминиевые, но имеют большую механическую прочность. Альдрей представляет собой сплав алюминия с незначительными количествами железа (» 0,2 %), магния (» 0,7 %) и кремния (» 0,8 %); по корроизной стойкости он равен алюминию. Недостаток проводов из альдрея – их малая стойкость при вибрации.

Расположение проводов на воздушной линии

Провода на опорах воздушных линий можно располагать различными способами: на одноцепных линиях – треугольником или горизонтально; на двухцепных линиях – обратной елкой или шестиугольником (в виде «бочки»).

Расположение проводов треугольником (рис. 2 , а) применяется на линиях напряжением до 20 кВ включительно и на линиях напряжением 35…330 кВ с металлическими и железобетонными опорами.

Горизонтальное расположение проводов (рис. 2 , б) применятся на линиях напряжением 35…220 кВ с деревянными опорами. Такое расположение проводов является наилучшим по условиям эксплуатации, так как позволяет применять более низкие опоры и исключает схлестывание проводов при сбрасывании гололеда и пляске проводов.

На двухценных линиях провода располагают либо обратной елкой (рис. 2 , в), что удобно по условиям монтажа, но увеличивает массу опор и требует подвески двух защитных тросов, либо шестиугольником (рис. 2 , г).

Последний способ предпочтительнее. Он рекомендован к применению на двухценных линиях напряжением 35…330 кВ.

Для всех перечисленных вариантов характерно несимметричное расположение проводов по отношению друг к другу, что приводит к различию электрических параметров фаз. Для уравнения этих параметров применяют транспозицию проводов, т.е. последовательно меняют на опорах взаимное расположение проводов по отношению друг к другу на различных участках линии. При этом провод каждой фазы проходит одну треть длины линии на одном, вторую – на другом и третью – на третьем месте (рис. 3 .).

Рис. 2. Расположение проводов и защитных тросов на опорах: а – треугольником; б – горизонтальное; в – обратной елкой; г – шестиугольником (бочкой).

Рис. 3 . Схема транспозиции проводов одноцепной линии.

Расчет механической части ВЛ выполняют, исходя из повторяемости скорости ветpa и толщины стенки гололеда на проводах, отвечающей требованиям надежности и капитальности того или иного класса ВЛ.

ВЛ разных классов при их прохождении по одной и той же местности, в частности по общей трассе, должны быть рассчитаны на разные ветровые и гололедные нагрузки.

Грозозащитные тросы воздушных линий электропередачи

Грозозащитные тросы подвешивают выше проводов для защиты их от атмосферных перенапряжений. На линиях напряжением ниже 220 кВ тросы подвешивают только на подходах к подстанциям. При этом снижается вероятность перекрытия проводов линии вблизи подстанции. На линиях напряжением 220 кВ и выше тросы подвешиваются вдоль всей линии. Обычно используются тросы из стальных проволок.

Ранее тросы на линиях всех номинальных напряжений заземлялись наглухо на каждой опоре. Опыт эксплуатации показал, что в замкнутых контурах заземляющей системы – тросы – опоры появились токи. Они возникли вследствие действия ЭДС, наводимых в тросах путем электромагнитной индукции. При этом в ряде случаев в многократно заземленных тросах получились значительные потери электроэнергии, особенно в линиях сверхвысоких напряжений.

Исследования показали, что при подвеске тросов повышенной проводимости (сталеалюминиевых) на изоляторах тросы могут быть использованы в качестве проводов связи и в качестве токонесущих проводов для электроснабжения потребителей малой мощности.

Для обеспечения соответствующего уровня грозозащиты линий тросы при этом должны присоединяться к заземленным через искровые промежутки.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Высоковольтные провода для линии электропередач

Провода воздушных линий электропередачи отличаются видом и широким диапазоном сечений. Изделия эксплуатируются преимущественно под открытым небом, подвергаясь воздействию абсолютно всех атмосферных явлений – ветер, осадки, значительные перепады температур. В воздухе содержится большое количество химических веществ – морская соль, газы, которые тоже оказывают влияние на их состояние. ЛЭП создаются с большим запасом прочности и высокой устойчивости к коррозии и другим негативным факторам.

Провода воздушных линий электропередачи предназначены для работы в любой климатической зоне на суше, в воздушном пространстве I и II типа при наличии в воздухе сернистого газа максимум 150 миллиграмм на 1 м² в сутки.

Виды проводов для ЛЭП

В энергетической отрасли используются изделия с самыми разными техническими характеристиками в зависимости от решаемых задач, отличаются и материалы, из которых их производят:

• алюминий – сердечник и повивы;
• алюминий – верхние повивы, сталь — сердечник;
• алюминий – верхние повивы и углеродный композитный материал – сердечник;
• с изоляцией (самонесущие изолированные провода).

Особенности того или иного провода отражаются в его номенклатурном обозначении (при использовании маркировки в соответствии с требованиями ГОСТ). Например:

• A3F/S1A-Z – (А) алюминиевый сплав, (S) сердечник стальной, Z-образное сечение проволок верхних повивов, (1) один повив;
• А3F-Z – алюминиевый сплав, без сердечника, Z-образное сечение проволок верхних повивов.

Наличие буквы Z означает, что верхние повивы выполнены из алюминиево-магниевой проволоки с Z-образным сечением. Цифра перед буквой – количество повивов. Наружный слой провода имеет практически гладкую поверхность. Заполнение внутреннего пространства алюминием достигает 98,5%, столь плотная компоновка обеспечивает минимальное аэродинамическое сопротивление, за счёт чего снижается до минимальных значений механическое напряжение провода, а также увеличивается общее рабочее сечение алюминия – за счет чего возрастает пропускная способность провода без дополнительных тепловых потерь. Использование Z-повива снижает аварийность ЛЭП при шквалистом ветре, наледи, изморози, налипании снега.

1. Высоковольтные провода линии электропередач имеют следующие конструктивные преимущества.
   1. Z-повив – развитая непрямолинейная поверхность контакта между соседними проволоками, препятствующая выпадению проволок из повивов при их повреждении, а также просачиванию наружу консистентной смазки изнутри провода и, как следствие, проникновению влаги к сердечнику (для провода с сердечником);
   2. В неизолированных проводах с Z-повивом верхних проволок применяются сплавы на основе связи Al-Mg-Si, что позволяет обойтись без стального сердечника. Это обеспечивает до 22% уменьшение массы при близких значениях сопротивления и разрывного усилия. В связи с этим достигается сочетание высокой прочности на разрыв с малой массой.
   1. За счет гладкой поверхности гололёд при его возможном возникновении сходит в 2,4 раза быстрее (по экспериментальным данным Института электротехнических исследований в Квебеке IREQ, Канада). Оригинал и перевод документа можно посмотреть в статье;
   2. Моделирование сброса гололеда и пляски провода в программном комплексе PLS-CADD показывает уменьшение длины вертикального перемещения провода с гладкой поверхностью в сравнении с традиционным АС аналогичного сечения – в 1,6 раз, длины горизонтального перемещения – в 1,2 раза. Сравнение АС 300/66 и A3F/S1A-Z-410/117-27,6, описание сравнения можно посмотреть в статье;
   3. Коэффициент сопротивления природному ветровому воздействию таких проводов линий электропередач ветровой нагрузки у провода с Z-образным сечением на 15% ниже, чем у провода из гладких проволок. При прочих равных, сила ветра, действующая на провод, прямо пропорциональна коэффициенту сопротивления.

   Высоковольтные провода линии электропередач с Z-повивом отличаются большей механической прочностью. Вероятность обрыва из-за повреждений, возникающих при внешнем воздействии ветровой нагрузки, или снежной муфты на стреле провиса. Повивы сохраняют целостность даже если несколько соседних проволок получают повреждения. Повреждённые элементы не раскручиваются, что исключает риск возникновения короткого замыкания (явление, характерное для круглой проволоки). Эти провода воздушных линий электропередачи отличаются меньшим диаметром и большей торсионной жёсткостью. За счёт этих особенностей они более устойчивы к обрывам при обледенении и налипающем снеге.

   

   Отличия от устаревших требований ПУЭ.

   • Нормативы ПУЭ даны только для сталеалюминиевых проводов АС. Например, для ВЛ 330кВ ПУЭ прописывает использование провода сечением не менее АС 600/72 по условиям короны и радиопомех. Расчеты производителя провода показывают возможность уменьшения применяемого сечения провода по условиям короны и радиопомех по сравнению со стандартными на 24%.
   • Расчет экономической плотности тока (как и выбор соответствующего сечения провода) делается на фиксированных значениях в ПУЭ. Эти значения были рассчитаны в 1950-е годы, когда показатели, применяемые для выведения значений — стоимость материалов, и стоимости кВт/ч, и методики расчета капитальных вложений, и т.п. – были иными. При пробных расчетах современных показателей картина существенно отличается. (см. таблицу 1 ниже)

   Финансовые преимущества высоковольтных проводов для ЛЭП с гладкой поверхностью верхних повивов

   • Статистика (журнал “Инновационная наука” №6/2016г.) сообщает нам, что 35% отказов электрооборудования ЛЭП происходит из-за влияния гололёдных образований. Из них 52% приходится на провода и тросы. Согласно данным Института электротехнических исследований в Квебеке IREQ, Канада, гололед на гладком проводе сходит за 1,7 часа, в то время как с обычного – за 4 часа. Соответственно время возможного простоя линии, а также ущерба от недоотпуска энергии из-за обрыва провода сокращается на 40%. Это также сокращает количество выездов ремонтных бригад для устранения аварии- снижение эксплуатационных издержек;
   • Экономически обоснованное сечение выбирается по критерию минимума суммарных затрат на сооружение линии (САРЕХ) и эксплуатационных затрат, включая стоимость потерь электроэнергии (ОРЕХ). Однако, как правило, уменьшение капитальных затрат на сооружение линии (на традиционном проводе АС) влечёт за собой увеличение расходов на её эксплуатацию – см. выше статистику отказов ЛЭП (журнал Энергия Единой Сети 2013 г. см. таблицу 2 ниже);
   • В одном из докладов 44-й сессии СИГРЭ , опубликованных в журнале Энергия Единой Сети №5 от 2013г. приведён график, наглядно показывающий сравнение стоимости строительства объекта в сопоставлении с ожидаемыми затратами на ликвидацию аварийных последствий (при снижении стоимости затрат на строительство ожидается пропорциональное увеличение затрат на эксплуатацию; сравнение приводилось в тематике применения проводов с гладкой поверхностью).

   

   

   Алюминиевые провода

   Продукцию используют при организации магистральных сетей для транспортировки электричества с номинальным переменным напряжением до 1150 кВ и частотой до 50 Гц. Провода применяют для подключения распределительных устройств.

   Силовые алюминиевые кабели востребованы для ответвлений магистралей и вводов в РТП предприятий, цехов. С помощью высоковольтных проводов организуют воздушные линии электропередач в горных районах, на промышленных, лесных территориях. Продукция рассчитана на работу при диапазоне температуры окружающей среды от -60 до +50 °C. Изделия создаются при помощи повивной скрутки, в том числе вокруг стального, алюминиевого сердечника из нескольких круглых проволок, или вокруг монолитного сердечника из композитного материала, содержащего углеродные волокна.

   К преимуществам высоковольтным проводам из алюминия относят:

   • низкую цену — возможность создавать протяженные сети;
   • длительный срок службы;
   • упрощенный монтаж благодаря стальному сердечнику или тросу;
   • увеличение расстояния между опорными элементами;
   • передача электроэнергии на большие расстояния.

   Сталеалюминиевые провода

   Изделия имеют удельное сопротивление аналогичное, как у алюминиевых кабелей с одинаковым сечением. Конструктивно сталеалюминиевые провода состоят из стальных проволок внутри и алюминиевых снаружи. Благодаря использованию стали достигают механической прочности и меньшего линейного расширения при пропускании тока через провод и нагревании, а алюминиевые элементы выступают токопроводящей жилой.

   В таких проводах образуется дополнительное напряжение алюминия по причине разницы в коэффициенте расширения материалов. Для недопущения преждевременного износа по причине вибрации, необходимо ограничивать напряжение при средних температурных показателях.

   Алюминий начинает утрачивать прочность при температуре больше +65 °С. Поэтому при выборе проводов воздушных линий электропередач нужно учитывать предельную рабочую температуру и закладывать снижение прочности до 15% на срок эксплуатации 50 лет. Общая утрата прочности при авариях составляет не более 1%.

   Производятся следующие марки сталеалюминиевых проводов:

   • АС — изделия со стальным сердечником и одного или более повивов из алюминия снаружи. Продукция используется для прокладки на суше, за исключением территорий с загрязненным воздухом.
   • АСКС, АСКП — для минимизации риска развития коррозии используется смазка, которой заполняют сердечник. Изделия могут использоваться в качестве проводов воздушных линий электропередачи на морском берегу и в промзонах с загрязненным воздухом.
   • АСК — имеет стальной сердечник в изоляции пленкой. Аббревиатура АпСК обозначает, что это изделие высокой прочности.

   Провода воздушных линий электропередач любой марки производятся с разным соотношением сечения алюминиевого элемента к сердечнику, параметры выбирают в зависимости от планируемой нагрузки: работы со средней нагрузкой, а также, когда требуется продукция высокой прочности, усиленная, облегченная и особо облегченная.

   Изделия усиленной прочности востребованы в районах со стенкой гололеда свыше 20 мм. Особая прочность необходима при обустройстве больших пролетов через воду или сооружения. Облегченные подходят для новых линий в районах со стенкой гололеда до 20 мм.

   Все чаще применяются провода с сердечником, которые имеют значительный вес, и меньший коэффициент линейного расширения сердечника.

   Композитный сердечник:

   • повышает прочность провода, т.к. легче и прочнее стали;
   • уменьшает провисание провода.

   Провода для воздушных линий

   Провод CFСС (Composite Fiber Core Conductor)

   • повышает проводимость провода, т.к. позволяет использовать на 28% больше алюминия, чем в проводах АС при равной массе.

   Трапециевидные проволоки:

   • увеличивают плотность алюминиевого проводника и эффективное сечение, что, в свою очередь, увеличивает проводимость провода.

   Выгоды использования при строительстве:

   • снижение стоимости проекта реконструкции ВЛ при сохранении слабых опор за счет уменьшения тяжений;
   • снижение стоимости проекта на новых ВЛ за счет уменьшения количества опор (при увеличении пролетов между опорами) или применения опор меньшей высоты при заданном габарите;
   • экономия на станциях плавки гололеда;

   возможность выбора двух вариантов рабочих температур сердечника.

   Выгоды при эксплуатации:

   • повышенная проводимость материала позволяет сократить потери линии и связанные с ней выбросы в атмосферу на 20-30%, что дает возможность увеличить передаваемую мощность при меньших затратах на производство энергии и меньшем воздействии на экологию;
   • в проводах CFСС используется композитный сердечник, который обеспечивает более высокую прочность провода по сравнению с другими проводами и меньшие стрелы провеса, что позволяет увеличивать длины пролетов линии;
   • компактная структура, гладкая поверхность провода и эластичность сердечника позволяют снизить нагрузку на опоры при обледенении и ветровых нагрузках по сравнению со сталеалюминевыми проводами;
   • стойкость к воздействию среды – отсутствие коррозии или возникновения электролиза между алюминиевыми проволоками и сердечником.

   Преимущества при проектировании

   При проектировании ЛЭП провода и кабели линий электропередач данного типа:

   • дают возможность использовать уже имеющуюся арматуру, снижая затраты на монтаж;
   • позволяют эффективно использовать отечественные программные комплекты;
   • не требуют замены при переходе водных преград, поскольку стальной сердечник обеспечивает проводу очень высокую степень сопротивления на разрыв.

   Конструктивные особенности проводов для ЛЭП

   Электрический ток передается только по замкнутому контуру, поэтому питание потребителей осуществляется двумя проводниками и более. По данному принципу формируются простые воздушные ЛЭП — однофазные с напряжением 220 В. Сложные электроцепи осуществляют передачу по трех- и четырехпроводной схеме с заземленным или наглухо изолированным нулем.

   Металл для изготовления провода и его диаметр выбирают с учетом планируемой нагрузки каждой линии. Наибольшее распространение получили сталь и алюминий, которые производятся путем сплетения нескольких проволок (для высоковольтных линий) или из монолитной жилы (для низковольтных схем). Пространство между проволоками заполняют смазкой для стойкости к нагреванию, либо смазочный материал не используют.

   Многопроволочные конструкции высоковольтных проводов линий электропередач выполняются со стальными сердечниками. Такие системы из алюминиевых кабелей, хорошо пропускающих ток, рассчитаны на высокие нагрузки натяжения, предотвращают обрыв.

   Самонесущие провода СИП повсеместно заменяют неизолированные конструкции в обустройстве ВЛЭП, и применяются на воздушных линиях электропередач, как правило до 35 кВ, иногда/редко до 110кВ. Они состоят из нескольких алюминиевых жил, широко применяются при организации магистральных линий и для проводки в жилых домах, возможна прокладка по стенам строений.

   В зависимости от поставленной цели выбирают вид провода:

   • СИП1 — с несущей нулевой жилой без применения изоляции.
   • СИП2 — с изолированной нулевой жилой для обустройства линий с напряжением до 35000 В и частотой 50 Гц.
   • СИП4 — нулевая жила не является несущей, при этом все жилы изолированы. Исключен риск замыканий. Продукция отличается долговечностью, служит более 40 лет.

   Для организации воздушных линий электропередач в дачных поселках, деревнях используют СИП провода с нулевой несущей жилой, которая имеет сечение до 50 мм. Количество жил составляет 1-3 шт.

   Преимущества при эксплуатации

   В эксплуатации неизолированные провода для линий электропередачи с Z- ИЛИ т (ТРАПЕЦИЕВИДНЫМ) повивом (провода с гладкой поверхностью):

   • за счёт улучшенных механических свойств успешно сопротивляются налипанию снега и образованию ледяной корки;
   • снижают механическую нагрузку на опоры высоковольтной линии,возникающую при пляске проводов;
   • сами гасят колебания, увеличивая жизненный цикл изделия и снижая степень усталости металла;
   • снижают аэродинамический коэффициент;
   • увеличивают пропускную способность линии, нивелируя проблему перегрузок;
   • успешно сопротивляются коррозии;
   • косвенно снижают теплопотери при передаче энергии;
   • сохраняют целостность при повреждении части внешних проволок.

   Провода воздушных линий электропередачи с Z- И Т- повивом могут эксплуатироваться как на суше, так и на море во II и III типах атмосферы любого микроклиматического района в соответствии с нормативами ГОСТ 15150 исполнения УХЛ. Стандарт проволоки отвечает требованиям IEC 60104(1987), провода в целом – IEC 62219(2002).

   При выборе продукции необходимо проконсультироваться с квалифицированными специалистами, которые учитывают особенности эксплуатации и поставленные задачи.

   Похожие публикации:
   1. Закон определяющий силу действующую на движущуюся заряженную частицу был установлен
   2. Колонны каких зданий имеют скрытые консоли
   3. Пустошовка в кирпичной кладке снип
   4. Размер крыльца перед входной дверью