Элементы воздушных линий электропередачи: опоры, изоляторы и арматура

1. Электроэнергетические системы и сети

Лекция №2
ч.2
к.т.н., доцент
Попова
Ольга Владимировна

2. 2.3. ОПОРЫ ВЛ

Для ВЛ в настоящее время широко применяются опоры
из древесины, железобетона и стали (рис. 10). Опоры из
древесины используются для ВЛ напряжением до 110 кВ ,
железобетонные опоры – до 330 кВ , металлические – на весь
спектр номинальных напряжений.

3.

Рис. 10. Деревянный (а), железобетонная (б) и стальная (в) опоры ВЛ
1 – стойка опоры ; 2 – железобетонная приставка (пасынок) ; 3 – бандаж
из стальной проволоки ; 4 – крючья для армировки изоляторов ; 5 –
раскосы для жесткости ; 6 – траверсы ; 7 – арматура для крепления
гирлянды изоляторов ; 8 - железобетонные фундаменты

4. ВЛ выполняются на одноцепных и двухцепных опорах: соответственно одно- и двухцепные ЛЭП. Одна цепь ВЛ состоит из проводов

разных фаз. Иногда фаза ВЛ
расщеплена на несколько проводов (2, 3, 4, ...). Это делается для повышения
пропускной способности ЛЭП и снижения потерь на корону в ВЛ напряжением 330 кВ
и выше.
Рис. 11. Схема анкерного пролета ЛЭП и пролета пересечения с железной дорогой

5.

Опоры ВЛ делятся на анкерные и промежуточные. На промежуточных
опорах провода подвешиваются с помощью поддерживающих гирлянд
изоляторов. Опоры анкерного типа служат для натяжения проводов, на этих
опорах провода подвешиваются с помощью натяжных гирлянд. Анкерные
опоры предназначены для жесткого закрепления проводов в особо
ответственных точках ВЛ, при пересечении железных дорог с автодорогами,
на концах ВЛ и на концах прямых ее участков. Количество анкерных опор
должно быть минимальным.
Промежуточные прямые опоры устанавливаются на прямых участках
ВЛ для поддержания провода в анкерном пролете.
Угловые опоры устанавливают в точках поворота линии. Угловые опоры
могут быть анкерного и промежуточного типа.

6.

На ВЛ применяются специальные опоры следующих типов:
1. транспозиционные—для изменения порядка расположения проводов на опорах;
Рис. 12. Цикл транспозиции проводов одноцепной линии
Транспозицию применяют на линиях напряжением 110 кВ и выше
протяженностью более 100 километров для того, чтобы сделать емкость и
индуктивность всех трех фаз цепи ВЛ одинаковыми. При этом последовательно
меняют на опорах взаимное расположение проводов по отношению друг к другу на
разных участках линии. При полном цикле транспозиции каждая фаза занимает
последовательно положение всех трех фаз.
2. ответвительные — для выполнения ответвлений от основной линии;
3. переходные — повышенные опоры для пересечения рек, ущелий и т. д.

7.

Новые конструкции опор
Применяющиеся для ВЛ деревянные , железобетонные и стальные
решетчатые опоры (рис .10) были разработаны еще в 60-70-е гг. прошлого
века и не отвечают современным требованиям. Металлические
решетчатые опоры (МРО), показанные на рис. 10, в (и на моем рисунке
5), отличаются большим весом, низкой вандалоустойчивостью, требуют
больших затрат на транспортировку, сборку и установку, и занимают
большую площадь.
Стойки железобетонных опор (ЖБО) не учитывают изменения норм по
проектированию опор ВЛ, появления новых технологий и повышенных
требований к надежности ВЛ.
Опоры из древесины подвержены загниванию, спектр напряжения и
высота опор ограничены. Эти опоры, как и железобетонные, не
отвечают современным требованиям к надежности.

8. Указанные недостатки преодолевают применением опор ВЛ нового  поколения – металлических многогранных опор (ММО), общий вид 

Указанные недостатки преодолевают применением опор ВЛ
нового поколения – металлических многогранных опор (ММО),
общий вид которых показан на рис 13.
Рис. 13.
Металлические многогра
нные опоры ВЛ: а, б –
анкерные угловые , в –
промежуточная

9.

ММО выполнены из стоек в виде полых усеченных пирамид из стального листа с
поперечным сечением в форме правильного многоугольника. Секции стоек соединены между
собой фланцевым или телескопическим соединениями. Антикоррозионная защита
выполняется при помощи горячего оцинкования.
ММО может состоять из одной, двух и более секций в зависимости от требуемой
высоты и удобства транспортировки секций.
ММО изготавливаются с различными высотой 40 метров и более, диаметром до 2 м.
ММО имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с традиционно
применяемыми ЖБО и МРО. Главные из этих преимуществ состоят в следующем.
Сроки строительства ВЛ на ММО сокращаются по сравнению с ВЛ на ЖБО и МРО ,
что обусловлено упрощением процесса сборки и установки опор .
Экономический эффект при строительстве ВЛ на ММО может достигать 30 % и более
по сравнению с МРО. Затраты на транспортировку ММО в 1,5-3 раза меньше, чем МРО и
ЖБО.
При применении МРО затраты на постоянный землеотвод снижаются по сравнению
с МРО – за счет меньшего отвода земли под одну опору.
ММО могут быть легко модифицированы путем увеличения или уменьшения высоты,
толщины стенки, диаметр и т.д.

10.

По характеристикам надежности ММО лучше традиционных опор: долговечность для
ЖБО составляет около 30 лет, для МРО – 40 лет, а для ММО – 50 лет; повреждаемость ВЛ на
ММО значительно ниже, чем у традиционных ЖБО МРО.
ММО обладают повышенной вандалоустойчивостью, простотой демонтажа и
утилизации.
Следует отметить, что преимущества ММО особенно возрастают при строительстве
ВЛ в северных и отдаленных районах.
Также применяются опоры ВЛ на стойках из полимерных (композитных ) материалов.
Основной материала, используется при производстве таких опор, является стеклловолокно.
Основные преимущества композитных опор:
· значительно легче металлических и железобетонных опор, что снижает затраты
на транспортировку и хранение, упрощает монтаж и сокращает сроки строительство ВЛ;
· высоко прочность;
· срок службы в два раза больше, чем у железобетонных и деревянных опор;
· экологичны, не подвержены коррозии и горению , стойки к ультрафиолетовому излучению .
Однако стоимость композитных опор в настоящее время выше, чем опор из других
материалов.

11. 2.4. ИЗОЛЯТОРЫ

Линейные изоляторы предназначены для изоляции и крепления проводов на ВЛ и в
распределительных устройствах электрических станций и подстанций.
Изоляторы ВЛ изготавливаются из электротехнического фарфора, закаленного стекла и
полимерных материалов. По конструктивному исполнению изоляторы делятся на
штыревые, накручиваемые на штырь или крюк (рис.14, а), и подвесные, собираемые в
гирлянды различной длины (рис.14, б). Штыревые изоляторы применяются
на напряжение ≤35 кВ. Подвесные изоляторы применяются на весь спектр номинальных
напряжений ВЛ. Подвесные изоляторы собирают в гирлянды, которые бывают
поддерживающими и натяжными. Первые монтируют на промежуточных опорах, вторые—на анкерных. Число изоляторов в гирлянде зависит от напряжения линии.
Например, в поддерживающих гирляндах ВЛ с металлическими и железобетонными
опорами 35 кВ должно быть 3 изолятора; 110 кВ — 6—8, 220 кВ — 10—14 и т. д. (И 36)

12.

Стеклянные изоляторы не подвержены старению, в их теле не появляются
микротрещины. В случае электрического пробоя стекло не растрескивается, а
рассыпается. Поэтому легко визуально найти повреждённый изолятор в
гирлянде. Стеклянные изоляторы в отличие от фарфоровых . не подвержены
сколам и сохраняют водоотталкивание.
Полимерные изоляторы выполняются из стеклопластика и
кремнийорганический резины (рис.14, в).
Полимерные подвесные изоляторы по сравнению с фарфоровыми и
стеклянными имеют ряд важных преимуществ:
· улучшенные влагоразрядные характеристики в условиях загрязнения за
счет гидрофобности оболочки;
· значительно меньшую стоимость, что становится очевиднее с увеличением
класса напряжения ВЛ; так , для ВЛ 110 кВ полимерный изолятор в 2 раза
дешевле гирлянды из стеклянных изоляторов ;

13.

· меньшую в несколько раз массу,
что снижает транспортные расходы и трудоемкость монтажа;
· лучшие антивандальные свойства;
· отсутствие боя при транспортировке;
· меньший уровень радиопомех.
Рис. 14. Конструкции изоляторов ВЛ
В настоящее время разработаны полимерные изоляторы III
поколения, обладающие повышенной надежностью, герметичностью,
антикоррозийной защитой металлических оконцевателей, высокими
разрядными характеристиками.

14. 2.5. АРМАТУРА

Арматура ВЛ делятся:
· на сцепную, служащую для крепления проводов к изоляторам
(гирляндам) и крепления изоляторов к элементам опор;
· соединительную – для соединение отдельных кусков провода;
· защитную – для защиты провода, в частности, от
вибрации, пляски, схлестывания.
Арматура для голых (неизолированных) проводов изготавливается
из оцинкованной стали, арматура для СИП включает в себя элементы
из полимеров, стойких к воздействию окружающей среды.

15.

Перспективным является строительство ВЛ в компактном исполнении, определяющими
факторами здесь являются:
· стеснения условия крупных мегаполисов, присутствие парков и зелёных зон , где по тем или
иным причиним необходима прокладка В;
· экономический эффект : в классе напряжений 35…220 кВ строительство компактных ВЛ
оказывается дешевле , чем строительство ВЛ в традиционных габаритах.
Для ВЛ напряжением 110…220 кВ уменьшение габаритов достигается применением металлических
многогранных опор и траверс из полимерных изоляторов. Использование таких конструктивных
решений для ВЛ напряжением 110…220 кВ позволяет:
· увеличить высоту подвеса проводов за счет отсутствия гирлянды изоляторов и уменьшения
межфазного расстояния, что дает возможность увеличить габаритный пролет и, соответственно,
сократить количество опор ВЛ, снизить ее материалоемкость и трудоемкость строительства ;
· за счет изолирующих распорок решить проблемы пляски и виброзащиты проводов ;
· повысить пропускную способность ВЛ за счет уменьшения межфазных
расстояний (уменьшения индуктивного сопротивления ) ;
· уменьшить полосу отчуждения земли ;
· повысить надежность ВЛ за счет применения в траверсах полимерных изоляторов третьего
поколения.