Draden en kabels van bovengrondse hoogspanningsleidingen

Op lucht leidingen krachtoverbrenging spanning boven 1000 V worden blootliggende draden en kabels gebruikt. Omdat ze buiten staan, worden ze blootgesteld aan de atmosfeer (wind, ijs, temperatuurschommelingen) en schadelijke onzuiverheden uit de omringende lucht (zwavelgassen van chemische fabrieken, zeezout) en moeten daarom voldoende mechanische sterkte hebben en bestand zijn tegen corrosie (roest).

Op dit moment hebben staal-aluminium geleiders de grootste toepassing gevonden in bovenleidingen.

Eerder werden koperdraden gebruikt op bovenleidingen, en nu worden aluminium, staal-aluminium en staal gebruikt, en in sommige gevallen draden van speciale aluminiumlegeringen - eldrium, enz. Bliksembeveiligingskabels zijn meestal van staal.

Ze onderscheiden zich door ontwerp:

a) meeraderige geleiders van één metaal, bestaande (afhankelijk van de doorsnede van de geleider) uit 7; 19 en 37 afzonderlijke draden in elkaar gedraaid (Fig. 1, b);

b) enkeldraads draden bestaande uit één massieve draad (Fig. 1, a);

c) geslagen geleiders van twee metalen - staal en aluminium of staal en brons.Staal-aluminium geleiders van conventioneel ontwerp (klasse AC) bestaan ​​uit een gegalvaniseerde stalen kern (enkeldraads of getwist van 7 of 19 draden), waaromheen zich een aluminium deel bevindt, bestaande uit 6, 24 of meer draden (fig. 1 ,°C).

Rijst. 1. Constructie van draden van bovengrondse lijnen: a — enkeldraads draden; b — geslagen geleiders; c — staal-aluminiumdraden.

De structurele ontwerpgegevens van blanke aluminium en staal-aluminium geleiders zijn in GOST 839-80.

Zie ook: Blanke draadconstructies voor bovengrondse hoogspanningslijnen

Bij de selectie van luchtleidingen wordt rekening gehouden met verschillende factoren, waarvan een van de belangrijkste langdurige verwarming met elektrische stroom is. Verwarming van de draden beperkt de transmissiecapaciteit van de bovenleiding, leidt tot corrosie van de draden, verlies van mechanische sterkte, toename van doorbuiging, enz. De temperatuur van de geleiders is afhankelijk van de actuele belasting en de weersomstandigheden van het bovenleidingtracé.

Het draagvermogen van draden wordt sterk beïnvloed door weersomstandigheden: windsnelheid, omgevingstemperatuur en zonnestraling, die het hele jaar door sterk variëren.

Een verandering in windsnelheid zou een grotere impact hebben dan een verandering in luchttemperatuur. Een zwakke wind met een snelheid van 0,6 m / s verhoogt de doorvoer van draden met 140% in vergelijking met statische luchtomstandigheden, terwijl een verhoging van de omgevingstemperatuur met 10 ° C deze met 10-15% vermindert.

Koperdraden

Mijn draden, gemaakt van strak getrokken koperdraad, hebben een lage weerstand (r = 18,0 Ohm x mm2/ km) en goede mechanische sterkte: maximale treksterkte sp = 36 ... 40 kgf / mm2, weerstaan ​​met succes atmosferische invloeden en corrosie van schadelijke onzuiverheden in de lucht.

Koperdraden zijn gemarkeerd met de letter M met toevoeging van de nominale doorsnede van de draad. Dus koperdraad met een nominale doorsnede van 50 mm2 gemarkeerd met M — 50.

Momenteel is koper een schaars en duur materiaal, daarom wordt het praktisch niet gebruikt als geleiders voor bovengrondse hoogspanningslijnen.Om koper, koper, brons en staal-brons te besparen, werden geleiders in de jaren zestig stopgezet.

Aluminium draden

Aluminiumdraden verschillen van koperdraden met een veel lagere massa, iets hogere specifieke weerstand (r = 28,7 ... 28,8 Ohm x mm2/ km) en minder mechanische sterkte: sp = 15,6 kgf / mm2 - voor geleiders van AT-klasse geleiders en sp = 16 … 18 kgf / mm2 ATP-draad.

Aluminiumdraden worden voornamelijk gebruikt in lokale netwerken. De lage mechanische sterkte van deze draden staat geen hoge spanning toe. Om grote pijlen te vermijden en het nodige te beveiligen PUE de minimale afmeting van de lijn tot de grond, is het noodzakelijk om de afstand tussen de steunen te verkleinen en dit verhoogt de kosten van de lijn.

Om de mechanische sterkte van aluminiumdraden te vergroten, zijn ze gemaakt van meeraderige, hardgetrokken draden. Aluminiumdraden zijn goed bestand tegen atmosferische invloeden en zijn niet bestand tegen de invloed van schadelijke onzuiverheden uit de lucht.

Daarom worden voor bovengrondse leidingen die in de buurt van zeekusten, zoutmeren en chemische fabrieken zijn gebouwd, aluminium geleiders van het merk AKP aanbevolen die zijn beschermd tegen corrosie (aluminium corrosiebestendig, met vulling van de ruimte tussen de geleiders met neutraal vet). Aluminium geleiders zijn gemarkeerd met de letter A met toevoeging van de nominale doorsnede van de geleider.

Stalen draden

Staaldraden hebben een hoge mechanische sterkte: maximale breeksterkte sp = 55 ... 70 kgf / mm2... Staaldraden zijn enkeldraads of meerdraads.

De elektrische weerstand van staaldraden is veel hoger dan die van aluminium, en in AC-netwerken hangt deze af van de hoeveelheid stroom die door de draad vloeit. Staaldraden worden gebruikt in lokale netwerken met een spanning tot 10 kV bij het verzenden van relatief laag vermogen, wanneer de aanleg van lijnen met aluminiumdraden minder rendabel is.

Een belangrijk nadeel van staaldraden en -kabels is hun gevoeligheid voor corrosie. Om corrosie te verminderen, zijn de draden gegalvaniseerd. Er zijn twee merken gevlochten staaldraad verkrijgbaar: PS (staaldraad) en PMS (koperstaaldraad). PS-draden hebben een kopertoevoeging van maximaal 0,2% en PSO-draden zijn gemaakt met een diameter van 3; 3,5; 5mm. Stalen meeraderige bliksembeveiligingskabels worden geproduceerd in de klassen S-35, S-50 en S-70.

Staal-aluminium draden

Staal-aluminium geleiders hebben dezelfde weerstand als aluminium geleiders met dezelfde doorsnede, omdat bij de elektrische berekeningen van staal-aluminium geleiders geen rekening wordt gehouden met de geleidbaarheid van het stalen onderdeel vanwege de onbeduidendheid ervan in vergelijking met de geleidbaarheid van de aluminium deel van de geleiders.

Structurele staaldraden vormen de binnenkant van de stalen aluminiumdraad en aluminiumdraden vormen de buitenkant. Staal is ontworpen om de mechanische sterkte te vergroten, aluminium is een geleidend onderdeel.

Bij staal-aluminium draden treden extra interne spanningen op in het aluminium deel van de draad, vanwege de verschillende thermische uitzettingscoëfficiënten van aluminium en staal.

Verplichte draadspanningsbeperking bij de gemiddelde jaartemperatuur voor alle geleiders is nodig om snelle vermoeiingsslijtage van de geleiders door trillingen te voorkomen.

Experimenteel werd vastgesteld dat aluminium zijn sterkte-eigenschappen begint te verliezen bij temperaturen boven 65 ° C. Hiermee rekening houdend, wordt aanbevolen om bij het kiezen van de maximale bedrijfstemperatuur van staal-aluminiumdraden een vermindering van de sterkte van aluminium met 12 te plannen — 15 % (dat is 7 - 8% sterkteverlies van de draad als geheel) ) gedurende hun levensduur, wat ongeveer overeenkomt met een continue werking van de draad gedurende 50 jaar bij een temperatuur van 90 ° C. Opgemerkt moet worden dat het totale verlies van mechanische sterkte als gevolg van kortdurende noodoverbelastingen van de draden niet meer dan 1% bedraagt.

De volgende merken staal-aluminiumdraden (GOST 839-80) worden geproduceerd:

AC - draad bestaande uit een kern - gegalvaniseerde staaldraden en een of meer buitenste lagen aluminiumdraden. De draad is bedoeld om op het land te leggen, behalve in gebieden met vervuilde lucht met schadelijke chemische verbindingen;

INQUIRY, ASKP — vergelijkbaar met draad van het merk AC, maar met de stalen kern (C) of de hele draad (P) gevuld met vet dat het optreden van draadcorrosie tegengaat. Ontworpen voor plaatsing langs de kust van zeeën, zoutmeren en in industriële gebieden met vervuilde lucht;

ASK - hetzelfde als ASK-draad, maar met een stalen kern geïsoleerd met een plastic omhulsel. In de markering van de draad kan na de letter A de letter P staan, wat aangeeft dat de draad een verhoogde mechanische sterkte heeft (bijvoorbeeld APSK).

Staal-aluminium draden van alle merken worden geproduceerd met een andere verhouding van de doorsnede van het aluminium deel van de draad tot de doorsnede van de stalen kern: binnen 6,0 ... 6,16 - voor de werking van de draad in medium mechanische belastingsomstandigheden; 4.29 ... 4.39 - verbeterde sterkte; 0,65 … 1,46 — bijzonder versterkte sterkte: 7,71 … 8,03 — lichte constructie en 12,22 … 18,09 — bijzonder licht.

Lichtdraden worden gebruikt op nieuw gebouwde en gereconstrueerde lijnen in gebieden waar de dikte van de ijsmuur niet groter is dan 20 mm. Versterkte staal-aluminium geleiders worden aanbevolen voor gebruik in gebieden met een ijswanddikte van meer dan 20 mm. Voor het realiseren van lange afstanden bij kruisingen door waterruimten en kunstwerken worden speciale sterke draden gebruikt.

Voor een meer volledige karakterisering van staal-aluminium geleiders, worden de nominale doorsnede van de geleider en de doorsnede van de stalen kern ingevoerd in de aanduiding van het draadmerk, bijvoorbeeld: AC-150/24 of ASKS-150 /34.

Aldrei-draden

Aldry-draden hebben ongeveer dezelfde elektrische weerstand als aluminiumdraden, maar hebben een grotere mechanische sterkte. Aldry is een aluminiumlegering met kleine hoeveelheden ijzer («0,2%), magnesium (» 0,7%) en silicium («0,8%); qua corrosieweerstand is het gelijk aan aluminium. Het nadeel van Aldrey-draden is hun lage weerstand tegen trillingen.

Locatie van bovenleidingdraden

De geleiders op de steunen van bovenleidingen kunnen op verschillende manieren worden geplaatst: op lijnen met één circuit - in een driehoek of horizontaal; op lijnen met een dubbele ketting - omgekeerde boom of zeshoek (in de vorm van een "vat").

Opstelling van draden in een driehoek (Fig. 2, a) wordt gebruikt op lijnen met een spanning tot 20 kV, inclusief op lijnen met een spanning van 35 ... 330 kV met metalen en gewapend betonnen steunen.

De horizontale opstelling van draden (Fig. 2, b) zal worden gebruikt op lijnen 35 ... 220 kV met houten steunen. Deze opstelling van draden is de beste vanuit het oogpunt van werkomstandigheden, omdat het het gebruik van lagere steunen mogelijk maakt en draadverstrikking tijdens ijsafdaling en draaddansen uitsluit.

Op lijnen met twee waarden worden de draden ofwel met een omgekeerde boom geplaatst (Fig. 2, c), wat handig is voor de installatieomstandigheden, maar de massa van de steunen verhoogt en de ophanging van twee beschermende kabels of een zeshoek vereist ( Afb. 2, G).

De laatste methode heeft de voorkeur.Het wordt aanbevolen voor gebruik op tweewaardige lijnen met een spanning van 35 ... 330 kV.

Al deze opties worden gekenmerkt door een asymmetrische opstelling van draden ten opzichte van elkaar, wat leidt tot een verschil in de elektrische parameters van de fasen. Voor de vergelijking van deze parameters wordt transpositie van draden gebruikt, d.w.z. de onderlinge ligging van de geleiders ten opzichte van elkaar op verschillende baanvakken wordt op de steunen achtereenvolgens veranderd. In dit geval passeert de geleider van elke fase een derde van de lengte van de lijn op de ene plaats, de tweede op de andere en de derde op de derde plaats (Fig. 3.).

Rijst. 2. Plaatsing van draden en beschermende kabels op de steunen: a — met een driehoek; b — horizontaal; c — omgekeerde boom; d - zeshoek (vat).

Rijst. 3… Omzettingsschema voor enkeldraads lijnen.

De berekening van het mechanische deel van de bovenleiding wordt uitgevoerd op basis van de herhaalbaarheid van de windsnelheid en de dikte van de ijsmuur op de draden, wat voldoet aan de vereisten voor betrouwbaarheid en kapitalisatie van een bepaalde klasse bovenleidingen.

Bovenleidingen van verschillende klassen moeten, wanneer ze hetzelfde terrein doorkruisen, vooral op een gemeenschappelijke route, ontworpen zijn voor verschillende wind- en ijsbelastingen.

Bliksembeveiligingskabels van bovengrondse hoogspanningslijnen

Boven de draden hangen bliksembeveiligingskabels om ze te beschermen tegen atmosferische pieken. Op lijnen met een spanning lager dan 220 kV worden kabels alleen opgehangen bij de naderingen van onderstations. Dit verkleint de kans op overlappende draden in de buurt van het onderstation. Op lijnen met een spanning van 220 kV en hoger hangen de kabels langs de hele lijn. Stalen kabels worden meestal gebruikt.

Voorheen waren de kabels van lijnen van alle nominale spanningen stevig op elke steun geaard. Operationele ervaring leert dat er stromingen optreden in de gesloten circuits van het aardingssysteem - kabels - steunen. Ze zijn ontstaan ​​als gevolg van de werking van de EMF die in de kabels wordt geïnduceerd door elektromagnetische inductie. Tegelijkertijd treden in een aantal gevallen aanzienlijke vermogensverliezen op in herhaaldelijk geaarde kabels, vooral in ultrahoogspanningslijnen.

Studies hebben aangetoond dat door kabels met verhoogde geleidbaarheid (staal-aluminium) op isolatoren te hangen, de kabels kunnen worden gebruikt als communicatiedraden en als stroomgeleiders om verbruikers met laag vermogen te voeden.

Om de leidingen voldoende bliksembeveiliging te bieden, moeten de kabels via vonkbruggen met de aarde worden verbonden.