Назначение и конструктивное исполнение электрических сетей

Электрические сети могут выполнятся воздушными и кабельными линиями, шинопроводами и токопроводами.

[1,с.157-169; 2,с.195-212]

Воздушные линии

Воздушные линии (ВЛ) – устройства для передачи ЭЭ по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленных с помощью изоляторов и арматуры к опорам.

По конструкции провода могут быть одно- и многопроволочными. ВЛ выполняются медными, алюминиевыми и сталеалюминевыми проводами.

Медные провода вследствие дефицита меди используются редко. Широко применяются на ВЛ алюминиевые многопроволочные провода марок А, АН, АЖ. Сталеалюминевые провода марки АС, обладающие большей механической прочностью, состоят из стальных проволок, поверх которых навиваются алюминиевые провода.

По условиям механической прочности применяются на ВЛ выше 1000 В алюминиевые провода сечением не менее 35 мм², сталеалюминевые – не менее 25 мм². При выборе проводов ЛЭП напряжением 35 кВ и выше нужно учитывать возможность возникновения дополнительных потерь, вызванных появлением «короны».

Для крепления проводов ВЛ применяют штыревые и подвесные изоляторы, изготовляемые из фарфора или стекла. Штыревые изоляторы крепятся к опорам на крюках и штырях. При напряжении 110 кВ и выше должны применяться только подвесные изоляторы на гирляндах, которые могут быть поддерживающие и натяжные.

ВЛ прокладываются на деревянных, металлических, железобетонных и комбинированных опорах. По назначению опоры могут быть промежуточными, анкерными, ответвительными, угловыми и концевыми, а также одноцепными и двухцепными.

ВЛ дешевле кабельных линий, если пропускная мощность линий менее 3 МВА.

На промышленных предприятиях ВЛ применяют для сетей внешнего электроснабжения, а во внутреннем - применяются сравнительно редко из-за загруженности территории предприятия различными постройками .

Кабельные линии

Кабельная линия (КЛ) – устройство для передачи ЭЭ, состоящее из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными, ответвительными и концевыми муфтами и крепежными деталями. КЛ прокладывают в местах, где затруднено строительство ВЛ.

Преимущества КЛ перед ВЛ: закрытая прокладка, обеспечивающая защиту от атмосферных воздействий, большая надежность и безопасность в эксплуатации. Несмотря на их большую стоимость и трудоемкость сооружения КЛ широко применяют в сетях внешнего и особенно внутреннего электроснабжения.

Кабель состоит из токоведущих жил (7 и 8), изоляции (поясная – 5 и жильная – 6) и защитных оболочек (4), подушки (3) (рис. 3.4).

По числу жил кабели выполняются одно-, двух-, трех- и четырехжильными. Жилы изготавливаются из медной или алюминиевой проволоки и могут быть одно- и многопроволочными.

Изоляцию кабелей до 1000 В выполняют из резины, кабелей свыше 1000 В – из многослойной пропитанной бумаги и различных пластикатов (полиэтилена, поливинилхлорида и др.).

Защитные оболочки (внутренняя 4), препятствующая проникновению влаги, газов и кислот, выполняют из свинца, алюминия и хлорвинила. Для механической защиты оболочек на них накладывают стальную и проволочную броню (2), поверх которой для кабелей, прокладываемых в земле и в воде, накладывают защитную рубашку (1) из пропитанной джутовой пряжи.

На напряжение 35-110 кВ применяют маслонаполненные кабели с бумажной изоляцией, пропитанной минеральным маслом, которое находится под давлением до 0,3 МПа.

Прокладка кабелей может осуществляться:

- в земляных траншеях;

- в каналах;

- в туннелях;

- на эстакадах и галереях;

- блочная прокладка.

Прокладка в земляных траншеях (рис. 3.5) является наиболее простой и дешевой. Защита от механических повреждений обеспечивается прикрытием кабеля (1) кирпичом (2) или бетонными плитами. Глубина прокладки на менее 0,7 м от поверхности земли. В местах пересечения с автодорожными путями кабели заключают в металлические или асбоцементные трубы.

Кабель укладывается на подушку из песка (3) толщиной 0,1 м.

В одной траншее укладывается не более шести кабелей. Расстояние между кабелями не менее 100 мм.

В случаях насыщенности территории предприятия подземными коммуникациями, необходимости параллельной прокладки многих КЛ, агрессивного грунта и блуждающих токов и т.п. используют прокладку КЛ в каналах и туннелях.

Канал – непроходимое кабельное сооружение глубиной до 0,4-1,2 м, покрываемое съемными металлическими или бетонными плитами (рис. 3.6). Прокладка в каналах может быть наружной и внутренней. В каналах целесообразно прокладывать кабели при их числе более 6 (до 30).

Прокладка кабелей внутри зданий (в цехах) осуществляется в каналах, перекрытых несгораемыми плитами, а также в трубах по стенкам и потолкам с креплением на скобах.

Туннель – более глубокое (до 2,5 м) сооружение (рис. 3.7), устанавливаемое в земле для прокладки большего числа кабелей (30 и более) и имеющее устройство принудительной вентиляции. Это наиболее дорогой способ прокладки, который применяется при отсутствии возможности сооружения кабельной эстакады.

Прокладка в туннелях и каналах применяется на крупных предприятиях. При этом облегчается доступ к КЛ, обеспечивается легкость замены поврежденного участка. Недостатком прокладки КЛ в туннелях является повышенная пожарная опасность при электрических пробоях в кабелях. Кроме того устройство туннелей требует больших затрат.

Прокладка кабелей на эстакадах применяется на предприятиях при наличии факторов, исключающих прокладку кабелей другими способами. Кабельные эстакады строят в виде открытого наружного сооружения. При этом можно использовать эстакады с технологическими трубопроводами. Преимущества этого способа прокладки КЛ – удобство монтажа и эксплуатации, малая вероятность механического повреждения, хороший отвод теплоты от кабелей.

Токопроводы

Токопроводы напряжением 6-35 кВ применяют для магистрального питания энергоемких потребителей с токами нагрузки 1500-6000 А при длине передачи 1-2 км.

Токопроводы напряжением до 1 кВ называются шинопроводами.

Применением токопроводов вместо большого количества КЛ и ВЛ повышает надежность электроснабжения, упростить эксплуатационное обслуживание, сократить число коммутационного оборудования. Токопроводы обладают большой перегрузочной способностью по сравнению с КЛ и позволяет упростить схему электроснабжения.

Токопроводы имеют значительное индуктивное сопротивление, что, с одной стороны, уменьшает токи к.з., а с другой стороны приводит к большим потерям мощности, чем в КЛ или ВЛ.

В зависимости от вида проводников токопроводы разделяют на жесткие (при использовании жестких шин различного профиля и сечения) и гибкие (с использованием проводов). Токопроводы с фазами, расположенными по вершинам равностороннего треугольника, называют симметричными (фазы цепи имеют одинаковые активное и реактивное сопротивления). Шины токопроводов изготовляют в основном из алюминия или его сплавов.

В сетях 6-35 кВ получили распространение токопроводы следующего исполнения:

- открытый токопровод с вертикально расположенными жесткими шинами и опорными изоляторами;

- открытый токопровод с вертикально расположенными жесткими шинами и подвесными изоляторами;

- симметричный подвесной с жесткими шинами и опорными изоляторами;

- симметричный подвесной с жесткими шинами и подвесными изоляторами;

- гибкие трехфазные токопроводы, которые применяются для передачи мощностей 100-200 МВА на расстоянии 1,5-3 км. Представляют собой двухцепную ВЛ с расщепленными проводами. Каждая фаза состоит из 4, 6, 8 или 10 проводов марки А 600, располагающихся на поддерживающихся зажимах. С помощью подвесок на изоляторах три фазы размещаются по вершинам треугольника и крепятся к опорам;

- закрытые токопроводы на токи до 20 кА и напряжения до 35 кВ, которые имеют преимущества перед открытыми: меньшая вероятность междуфазных к.з., повышенная безопасность обслуживания. Фазы помещаются в кожухе, который может быть разделен перегородками между фазами.