Курсовая работа (т): Проектирование воздушных линий электропередач

Алдрей, являющийся сплавом алюминия с незначительными количествами (доли процента) железа и кремния, по электрической проводимости уступает алюминию примерно на 15%, а по механической прочности (30 даН/мм²) значительно превосходит алюминий. Разработан сплав АВ-Е типа алдрей, из которого изготовляются термообработанные проволоки и провода марки АЖ, а также провода марки АН без термообработки с пределом прочности 22 даН/мм²

В отдельных случаях для изготовления проводов применяются проволоки из слоен двух металлов: стали и меди или стали и алюминия; такие проволоки и изготовленные из них одно- или многопроволочные провода называются биметаллическими. В отличие от комбинированных проводов, в которых часть проволок состоит из одного металла, например из стали, а часть - из другого металла, например из алюминия, в биметаллических проводах все проволоки одинаковы и состоят из двух металлов, прочно соединенных друг с другом в процессе производства проводок. В этих проволоках средняя часть обычно состоит из стали, а наружная - из меди или алюминия. Биметаллические провода имеют высокую стойкость против коррозии.

Отметим, что проволоки из одного металла, а также изготовленные из них провода называются монометаллическим.

2. Конструкции проводов и тросов

Однопроволочные провода. Согласно ПУЭ на линиях напряжением до 1000В допускается применение однопроволочных стальных проводов диаметром не менее 4 мм и не более 5 мм. Для ответвлений от линии к вводам в здания допускается применение проводов диаметром 3 мм. Ограничение минимального диаметра обусловлено тем, что провода меньшего диаметра имеют недостаточную прочность.

Рис. 1.1 Многопроволочные провода

Наибольшие диаметры ограничены из-за того, что изгибы однопроволочного провода большего диаметра могут вызвать в его внешних слоях такие остаточные деформации, которые приводят к существенному снижению его прочности. Биметаллические провода марки БА состоят из стали, покрытой слоем меди, причем содержание меди по массе может колебаться в пределах 45-50% общей массы биметаллической проволоки. Согласно ПУЭ допускается применение однопроволочных биметаллических проводов сечением не менее 10 мм² и диаметром не более 6,5 мм.

Многопроволочные провода. Скрученные из нескольких проволок, эти провода обладают большой гибкостью; они могут быть выполнены любого необходимого сечения. Диаметры отдельных проволок и их число подбирают так, чтобы сумма поперечных сечении отдельных проволок дала требуемое общее сечение провода.

Как правило, многопроволочные провода изготовляются из круглых проволок, причем в центре помешаются одна, дне, три или четыре проволоки одинакового диаметра. Наиболее распространены конструкции с одной центральной проволокой (рис. 1.1, а); провода с тремя свитыми вместе центральными проволоками (рис. 1.1, б) применяются в случаях, когда желательно увеличить диаметр провода.

На центральную проволоку (или проволоки) навивается один или несколько концентрических повивов (слоев) проволок в зависимости от требуемого сечения провода. При одной проволоке центре и равном диаметре всех проволок первый повив имеет шесть проволок, а каждый последующий на шесть проволок больше, чем предыдущий. Таким образом, при одном повиве провод состоит из 7, при двух повивах из 19, при трех нов ивах из 37 проволок. Все проволоки одного повива должны иметь одинаковый диаметр, диаметры проволок отдельных повивов могут быть различными.

После скрутки каждая проволока, кроме одной - центральной, располагается по винтовой линии. Высота подъема винтовой линии при ее обороте вокруг оси провода называется шагом скрутки. Шаг скрутки можно выражать в миллиметрах, более удобно определять шаг скрутки отношением cm длины к диаметру окружности, проведенной из центра провода по центрам проволок, составляющих соответствующий повив. Это отношение называется кратностью шага скрутки. В конструкциях отечественных проводов шаг скрутки внутренних повивов принимается не более 18, наружного повива - не более 15. В проводах, имеющих несколько повивов, кратность шага скрутки любого повива не должна быть более кратности шага скрутки предыдущего повива, считая от оси провода. Для придания проводу круглой формы и для предотвращения его раскручивания смежные повивы скручиваются в противоположных направлениях, причем наружному повиву дают правое направление.

Скрученные проволоки, естественно, имеют несколько большую длину, чем длина провода, измеренная по его оси. Это обстоятельство вызывает увеличение физической массы провода по сравнению с теоретической, которая получается при умножении сечения провода на длину и объемную массу. Формула для расчета массы провода в зависимости от числа проволок дана в ГОСТ 839-74. Во всех расчетах принимаются фактические массы проводов (без смазки), указанные, в соответствующих стандартах.

Скрутка влияет также на разрывную прочность провода: прочность многопроволочного провода всегда меньше суммы прочностей отдельных проволок, из которых свит данный провод.

Разрывное усилие многопроволочного алюминиевого или медного провода рассчитывают по формуле

 (1-1)

где р - разрывное усилие одной проволоки по соответствующему стандарту;

а - коэффициент, учитывающий сращивание отдельных проволок и разброс их механических характеристик. При числе проволок в проводе не более 37 коэффициент a=0,95, при большем числе проволок a - 0,90.

Разрывное усилие многопроволочного сталеалюминиевого провода определяют по формуле

 (1-2)

где р_а - разрывное усилие одной алюминиевой проволоки, определяемое по ГОСТ 6132-71; b - коэффициент, принимаемый равным 0,92 для проводов с однопроволочным стальным сердечником и шестью алюминиевыми проволоками и 1,0 для проводов всех остальных конструкций;

 - усилие в одной стальной проволоке при удлинении на 1%;

Провода и тросы изготовляются в соответствии с требованиями действующих стандартов. Основным стандартом на многопроволочные алюминиевые и стале-алюминиевые провода является ГОСТ 839-74, согласно которому изготовляются провода следующих основных марок: А - алюминиевые; АС - сталеалюминиевые.

В ГОСТ 839-74 включены также медные провода марки М, которые в настоящее время на воздушных линиях не применяются и поэтому ниже не рассматриваются.

Для всех проводов приняты условные обозначения, состоящие из буквенной и цифровой части; буквы указывают материал провода (А - алюминиевый, АС - сталеалюминиевый). Добавляемые к этим обозначениям буквы КП показывают, что межпроволочное пространство всего провода, за исключением наружной поверхности, заполнено нейтральной смазкой, защищающей провод от коррозии. Таким образом, марка АКП обозначает алюминиевые провода повышенной коррозионной стойкости.

Сталеалюминиевые провода выпускаются также марки АСКС - с заполнением смазкой межпроволочного пространства стального сердечника и марки АСК - с изоляцией стального сердечника двумя лентами из полиэтилентерефталатной пленки. Эти провода имеют также повышенную стойкость против коррозии, но в меньшей степени чем провода АСКП.

Прежние обозначения проводов АСО и АСУ - сталеалюминиевые облегченной и усиленной конструкции - отменены.

Отношения сечений алюминиевой и стальной частей провода обозначается дробной цифровой частью марки, числитель которой показывает сечение алюминиевой части, а знаменатель - сечение стального сердечника (с округлением) в квадратных миллиметрах. Так, например, АС 150/24 обозначает сталеадюминиевый провод с сечением алюминиевой части 149 мм³ и стального сердечника 24,2 мм².

Дли изготовления алюминиевых и сталеалюминиевых проводов применяется алюминиевая проволока марки AT или АТп по ГОСТ 6132-61; провода с государственным Знаком качества изготавливаются только из проволоки марки АТп, имеющей несколько большую прочность.

Конструкции алюминиевых и стальных проводов показаны на рис. 1-2. сталеалюминиевых марки АС - на рис. 1-3, 1-4 и 1-5.

Сталеалюминиевые провода. Как показывает рис. 1-3, сталеалюминиевые провода сечением до 95 мм² включительно выполняются с однопроволочным стальным сердечником и одним повивом алюминиевых проволок; отношение сечений алюминия (А) и стали (Q в проводах этих марок принято равным 6.

Провод сечением 95 мм² АС 95/15, а также провода сечением 120-400 мм² изготовляются при отношении сечений 6,11-6,25 с многопроволочным стальным сердечником и двумя алюминиевыми повивами (см. рис- 1-3). По ГОСТ 839-59 эти провода обозначались маркой АС

Сталеалюминиевые провода облегченной конструкции с отношением сечений алюминия и стали 7,71-8,04 (прежнее обозначение АСО) показаны на рис. 1-4. Сердечник проводов этой конструкции многопроволочный, число алюминиевых повивов-два или три.

В проводах усиленной конструкции (прежнее обозначение АСУ) сечение стального сердечника составляет около 1/4,3 сечения алюминия. Провода этих марок изготовляются в ограниченном диапазоне сечений - от 120 до 400 мм² - с многопроволочным стальным сердечником, алюминиевая часть состоит из двух повивов.

Для больших переходов предназначены провода специальной усиленной конструкции (прежнее обозначение АСУС) с отношением сечений алюминия и стали 1,46; такие провода выпускаются трех марок: АС 185/128, АС 300/204 и АС 500/336. Кроме того, выпускаются особо прочные провода АС 70/72 и АС 95/141, в которых больше стали, чем алюминия; эти провода применяются в качестве грозозащитных тросов, используемых для связи.

В ГОСТ 839-74 включены также три марки сверхоблегченных проводов I отношением алюминия и стали от 12,22 до 18,09.

Ниже в качестве примера дано сравнение сталеалюминиевых проводов марок АС 300/39, AC 300/48, АС, 300/66 и АС 300/204:

Сравнение показывает, что при почти одинаковом сечении алюминиевой части сечения стальной части резко отличаются друг от друга, что влияет на массу провода и его прочность, определяющую область его применения.

Рис. 1.2

Стальные провода и тросы. Стальные провода марки ПС изготовляются по ТУ 14-4-661-75. Некоторые конструкции показаны на рис. 1.2.

Стальные тросы (канаты), применяемые на линиях электропередачи в качестве грозозащитных, а также в качестве оттяжек опор, выпускаются по ГОСТ 3062-69, ГОСТ 3063-66 и ГОСТ 3064-66. Канаты изготовляются из оцинкованной и неоцинкованной проволоки. На воздушных линиях применяются только раскручивающиеся тросы из проволоки марки "1", оцинкованной по группе ЖС (для жестких условий работы). Согласно указанным ГОСТ, стальные канаты обозначаются буквами ТК, за которыми следует цифра, означающая диаметр каната.

Провода с гладкой наружной поверхностью, освоенные в зарубежной практике для предотвращения пляски проводов на больших переходах, состоят из стального сердечника и внутреннего алюминиевого повива из круглых проволок, т.е. имеют обычную конструкцию. Наружный повив выполнен из фасонных проволок, соединенных в замок.Таким образом получается провод с гладкой цилиндрической наружной поверхностью. Пляска проводов на больших переходах не наблюдалась, поэтому освоение конструкции проводов с гладкой наружной поверхностью не намечается.

Область применения многопроволочных проводов различных марок определяется ПУЭ для линий напряжением до 35 кВ включительно из условий механической прочности, а для линий напряжением 110 кВ и выше - из условий потерь на корону. (Табл. 1.1)

Таблица 1.1

Наименьшие сечения многопроволочных проводов, мм², на линиях различных напряжений

На линиях 330 кВ рекомендуется применять расщепленные провода но менее 2 х АС 240/39 или одиночные АС 600/72, на линиях 500 кВ - только расщепленные не менее 3 X АС 300/66 и 2 АС 700/85.

На линиях 750 кВ, не охваченных ПУЭ, применяются расщепленные провода 4 X АС 400/93, 5 X АС 240/56. 5 X АС 300/39 и др.

По области применения проводов с различным отношением сечений алюминия и стали ПУЭ дают следующие рекомендации:

. Провода с отношением А : С = 6 (б. АС) - сечением не более 185 мм² в районах с толщиной стенки гололеда до 20 мм включительно.

. Провода с отношением А :С=8 (б. АСО) - сечением 240 мм² и более - при толщине стенки гололеда до 20 мм.

. Провода с отношением. А : С = 4 (б. АСУ) - при толщине стенки гололеда более 20 мм.

. Провода с отношением А:С = 1,46 - на больших переходах через реки и водные прегради с пролетами более 600

На пересечениях (переходах) с различными инженерными сооружениями - линиями связи, железными и шоссейными дорогами и т. д.- необходимо обеспечить более высокую надежность воздушных линий. Поэтому согласно ПУЭ минимальные сечения проводов в пролетах пересечений должны быть увеличены.

Соответствующие значения приводятся в табл. 1-2.

Грозозащитные тросы могут применяться сечением не менее 35 мм².

По установившейся практике на воздушных линиях 35 кВ подвешиваются тросы сечением 35 мм², на линиях 110 и 150 кВ - 50 мм2, а на линиях 220 кВ и выше - 70 мм².

В пролетах пересечений с инженерными сооружениями. не указанными в таблице, например с автомобильными дорогами, трамвайными и троллейбусными линиями, допускается применение проводов таких же сечений как на линиях без пересечений. На линиях напряжением 6-10 кВ и ниже с толщиной стенки гололеда до 10 мм в ненаселенной местности допускается применять однопроволочные стальные провода.

Таблица 1.2

Наименьшие сечения проводов, мм², на линиях без пересечений и на переходах