Воздушная электрическая линия (ВЛ) – это устройство, назначением которого является передача и распределение электроэнергии по проводам, которые расположены на открытом воздухе.
Основные конструкции воздушных линий – опоры, провода, изоляторы.
Для выполнения воздушных линий наиболее часто используются провода из алюминия, меди, стали, а также различных сплавов. Применятся при прокладке воздушных линий могут, как однопроволочные, так и многопроволочные провода.
Токоведущая жила многопроволочного провода состоит из большого количества свитых вместе проволок, сумма площадей поперечных сечений которых даст результирующее сечение.
Многопроволочные провода изготавливаются либо из одного металла, либо из нескольких (например, сталеалюминевые). Многопроволочные провода получили наибольшее распространение в воздушных сетях. Это вызвано тем, что многопроволочные провода, при одинаковом сечении с однопроволочными, более гибкие, а это очень большой плюс при выполнении монтажных работ.
При сильных порывах ветра провода раскачиваются и вибрируют, что приводит к значительным механическим напряжениям, а также к усталости металла. И в этом случае многопроволочные провода имеют преимущества над однопрволочными, так как временные сопротивления на разрыв у проволок малого диаметра значительно выше, чем у проволок большого диаметра изготовленных из одного материала.
Медные провода
Медный провод, изготовленный из твердотянутой меди, имеет более высокую удельную электрическую проводимость (ν = 54 м/(Ом∙мм2)) по сравнению с другими, изготовленными из прочих материалов. Поэтому, при равных потерях на нагревании, сечения медного провода будет меньше, чем провода из другого металла.
Более того, изделия из меди обладают большей механической прочностью, а именно большим сопротивлением на разрыв (σ = 40 кГ/мм2). Они имеют довольно хорошее сопротивление изменению атмосферных условий и химических примесей, которые находятся в воздухе. Но из-за довольно большой стоимости меди, использование ее для сооружения воздушных сетей строго лимитируется.
Алюминиевые провода
Данный материал имеет электрическую проводимость хуже, чем медь. А если быть точным, то проводимость алюминия в 1,6 раз меньше, чем меди (ν = 33 м/(Ом∙мм2)). Помимо проводимость алюминий имеет еще и худшую прочность (σ = 15-16 кГ/мм2). Поэтому, в прошлом веке он активно применялся для сооружения внутренних сетей жилых и промышленных зданий, после чего его начала вытеснять медь, но тенденции снова начали меняться.
Сталеалюминиевые провода
Их механическая прочность значительно выше чем у алюминиевых. Применяют их довольно часто в сетях напряжением 35 кВ и выше при значительных расстояниях между опорами. Конструктивно, сталеалюминиевые провода состоят из стального сердечника, который обеспечивают большую механическую прочность (σ = 110-120 кГ/мм2), и алюминиевой оболочки, обеспечивающей проводимость, то есть являющейся основной токоведущей частью. При расчетах для сталеалюминиевых проводов принимают σ = 24-25 кГ/мм2.
Стальные провода
Они обладают очень низкой электрической проводимостью (ν = 7,52 м/(Ом∙мм2)), но очень большой механической прочностью. Они нашли свое применение в электрических сетях высокого и низкого напряжения различных фермерских хозяйств, небольших поселков и городов. Поскольку электрическая проводимость стальных проводов очень низкая, то их целесообразно применять только в сетях небольшой мощности. Также они сильно подвержены коррозии, что вызывает необходимость покрывать их тонким слоем цинка.
Выбор проводов и изоляторов для воздушных линий
Выполнение расчетов сечений проводов, расстояний между ними и их количеством в фазе определяется специальными алгоритмами расчетов с учетом физико-механических свойств материалов, которые будут рассмотрены в следующих статьях.
При проведении расчетов и выборе проводов по условиям механической прочности необходимо руководствоваться ПУЭ и соответствующими нормативными документами. Ниже приведена таблица, с указаниями минимальных сечений проводов в зависимости от места прохождения и напряжения:
Для маркировки проводов применяются буквенно-цифровые обозначения. Здесь цифры обозначают сечение провода в мм, а буквы – материал из которого он изготовлен. Например, АС-70 сталеалюминиевый с сечением 70 мм2, М-16 медный с сечением 16 мм2, ПС-50 стальной с сечением 50мм2.
Крепеж воздушных линий производится на опорах при помощи изоляторов. В зависимости от диаметров (сечений) проводов, а также от напряжения линии происходит выбор соответствующего изолятора. Для воздушных линий с напряжением до 500 В применяются штыревые фарфоровые изоляторы.
Изоляторы типа ТФ и АИК устанавливают на участках линий, не имеющих ответвлений. В местах ответвлений или разветвлений устанавливают изоляторы многошейковые типа ШО.
Для линий, напряжение питания которых составляет 3 – 6 – 10 кВ, используют высоковольтные изоляторы штыревые типа ШС. Линии с напряжением 20 – 35 кВ могут подвешиваться на опорах как при помощи фарфоровых штыревых изоляторов ШД, так и при помощи подвесных изоляторов П.
Но, стоит отметить, что для линий напряжением 35 кВ целесообразней применение подвесных изоляторов, так как они меньше по размерам.
Для линий, имеющих напряжение 35 – 220 кВ и выше, применяют подвесные изоляторы, которые набираются в гирлянды, а количество изоляторов в гирлянде напрямую зависит от материала опор и напряжения линии.
Крепление штыревых изоляторов происходит путем ввертывания стальных крюков непосредственно в тело деревянной опоры. Также крепление может происходить при помощи стальных штырей в случае установки изоляторов на металлическом траверсе, который потом крепится к опоре при помощи стального хомута.
