Конструктивные размеры ВЛ

Наибольшее распространение получили одно- и двухцепные ВЛ. Одна цепь трехфазной ВЛ состоит из проводов разных фаз. Две цепи могут располагаться на одних и тех же опорах, причём, как одного класса напряжений, так и разных классов. На трассе линии могут сооружаться до четырёх цепей. Трасса ВЛ – полоса земли, на которой сооружается линия.

На работу конструктивной части ВЛ оказывают воздействие механические нагрузки от собственного веса проводов и тросов, от гололедных образований на проводах, тросах и опорах, от давления ветра, а также изменений температуры воздуха. Из-за воздействия ветра возникает вибрация проводов(колебания с высокой частотой и незначительной амплитудой), а также пляска проводов (колебания с малой частотой и большой амплитудой). Указанные выше механические нагрузки, вибрации и пляска проводов могут приводить к обрыву проводов, поломке опор, схлестыванию проводов либо сокращению их изоляционных промежутков, что может привести к пробою или перекрытию изоляции. На повреждаемость ВЛ влияет и загрязнение воздуха.

Чтобы элементы ВЛ выдерживали нагрузки, действующие на них, выполняют механические расчеты.

8.1. Прокладка воздушных линий электропередач

При сооружении ВЛ выполняют комплекс строительных, механомонтажных и электромонтажных работ.

Строительные работы: взрывные работы в скальных грунтах, рытьё или бурение котлованов, сооружение монолитных фундаментов для переходных опор, гидроизоляция железобетонных подножников и приставок, рытьё траншей для прокладки контуров заземления, забивка свай в болотистых грунтах и в условиях вечной мерзлоты, установка подножников с обязательным использованием шаблонов и засыпкой пазух котлованов с послойной трамбовкой грунта.

Механомонтажные работы: сборка опор, их транспортировка и выкладка на пикетах трассы линии, установка простых и сложных опор с обязательной выверкой вдоль и поперёк трассы.

Электромонтажные работы: доставка барабанов с проводами и изоляторов на трассу ВЛ, их развозка на участки, подготовленные для выполнения электромонтажных работ, раскатка, соединение, подвеска в монтажных роликах на опоры, визирование и перекладка из монтажных роликов в поддерживающие зажимы проводов, установка трубчатых разрядников на траверсах опор, соединение шлейфов на анкерных опорах.

8.1.1. Сборка опор

Стойки деревянных опор (рис. 8.1) соединяются внахлест с железобетонными приставками (пасынками). Соединения приставок с деревянной стойкой выполняются с помощью бандажей из стальной проволоки или стальных хомутов. Для бандажей применяется мягкая оцинкованная проволока диаметром 4 мм или неоцинкованая проволока диаметром 5 … 6 мм. Число витков бандажа принимается равным: 12 – при диаметре проволоки 4 мм; 10 – при диаметре проволоки 5 мм; 8 – при диаметре проволоки 6 мм.

Деревянные опоры для BJI. напряжением 35 кВ и выше поставляются отдельными элементами (стойки, траверса, раскосы), сборка которых между собой выполняется с помощью болтовых соединений. В стойках деревянных опор BЛ напряжением до 10 кВ высверливаются отверстия для вкручивания стальных крючьев, на которые с помощью полиэтиленовых колпачков армируются штыревые изоляторы. На траверсах деревянных П-образных опор ВЛ напряжением 35 кВ и выше в просверленные отверстия устанавливаются элементы сцепной арматуры для дальнейшего крепления гирлянд изоляторов. При необходимости по стойке деревянной опоры прокладывается заземляющий спуск из стальной проволоки. На железобетонных опорах BJI с помощью специальных хомутов монтируются стальные траверсы. Для BJI напряжением до 10 кВ эти траверсы имеют штыри, на которые с помощью полиэтиленовых колпачков армируются штыревые изоляторы. Для BJI напряжением 35 кВ и выше на концы траверс устанавливаются элементы сцепной арматуры для дальнейшего крепления гирлянд подвесных изоляторов.

Рис. 8.1. Деревянные (а), железобетонная (б) и стальная (в) опорыBJI:

1 – стойка опоры; 2 – железобетонная приставка (пасынок); 3 – бандаж из стальной проволоки или стальной хомут; 4 – крючья для армировки изоляторов; 5 – раскосы для жесткости; 6 – траверсы; 7 – сцепная арматура для крепления гирлянды изоляторов; 8 – железобетонные фундаменты

Металлические опоры поставляются отдельными элементами, сборка которых между собой выполняется с помощью болтовых соединений. После завершения сборки металлических опор производится восстановление их антикоррозийного покрытия в местах его повреждения при транспортировке и сборке. Сборка опор выполняется по возможности ближе к месту ее будущей установки. При сборке применяются автокраны, домкраты и другие механизмы и инструменты. Собранные опоры должны соответствовать рабочим чертежам проекта ВЛ.

Фундаменты опор

Металлические опоры устанавливаются на железобетонные фундаменты (подножники) или сваи. Котлованы под фундаменты металлических опор разрабатываются экскаваторами. Заглубление железобетонных свай в грунт выполняется виброударным способом. Глубина заложения фундаментов или свай должна соответствовать проекту ВЛ. Одновременно с устройством фундаментов выполняется монтаж заземляющих устройств – устанавливаются искусственные вертикальные и горизонтальные заземлители. В качестве естественных заземлителей используются непосредственно железобетонные фундаменты опор.

Верхние части железобетонных фундаментов нивелируются по горизонтали и на них устанавливается жесткий шаблон, соответствующий размерам нижней части металлической опоры. После этого котлованы засыпаются с послойной трамбовкой грунта. Шаблон снимается после засыпки котлованов. Железобетонные и деревянные опоры устанавливаются без фундаментов. Котлованы для деревянных и железобетонных опор разрабатываются специальными буровыми машинами. Диаметр котлована должен превышать нижний диаметр (размер) стойки опоры на 5 … 10 см. Глубина котлованов должна соответствовать проекту ВЛ.

Установка опор

Методы установки опор зависят от их конструкций, фундаментов, а также наличия тех или иных подъемных средств и механизмов. Большинство опор устанавливаются с помощью подъемного крана соответствующей грузоподъемности. Вылет и рабочий ход стрелы подъема крана должны обеспечивать полный подъем опоры, перемещение ее к месту установки и удержание в вертикальном положении до закрепления опоры на фундаменте или в грунте. При установке опоры выверяется ее вертикальное положение. Для металлических опор используются металлические прокладки, устанавливаемые между пятой опоры и верхней плоскостью железобетонного фундамента. Вертикальность деревянных и железобетонных опор достигается с помощью временных оттяжек и упоров до окончательного закрепления опоры в грунте. Котлованы под деревянные и железобетонные опоры после выверки их вертикального положения засыпаются гравийно-песчаной смесью с послойным трамбованием.

Монтаж проводов

Монтаж проводов (тросов) выполняется отдельно на каждом участке BJI, ограниченном двумя ближайшими анкерными опорами (анкерным пролетом), и состоит из следующих основных операций: раскатки проводов, включая их соединения и подъем на опоры; натяжения проводов с регулировкой стрелы провеса; крепления проводов к изоляторам опор. Перед раскаткой проводов к опорам подвешиваются специальные монтажные ролики (рис. 8.2, а), на которые вывешивается провод в процессе раскатки, и по которым выполняется последующее натяжение провода.

Раскатка проводовпроводится с помощью тягового механизма (трактора) и может осуществляться двумя способами:

- установкой барабана с проводом на стационарном устройстве (козлах или винтовых домкратах) в начале монтируемого участка и закреплением конца провода у движущегося вдоль трассы трактора (рис. 8.2, б);

- закреплением конца провода в начале монтируемого участка и установкой барабана с проводом на движущемся вдоль трассы тракторе.

Второй способ раскатки обеспечивает лучшую сохранность провода от механических повреждений при трении о грунт, однако применение этого способа ограничено. В частности, невозможно раскатать и вывесить средний провод у деревянных П-образных опор с раскосами.

а)	б)

Рис. 8.2. Монтажный ролик (а) и фрагмент раскатки провода (б):

а: 1 – диск; 2 – откидная щека для укладки провода; 3 – подвеска для крепления; б: 1 – анкерная опора; 2, 3 – промежуточные опоры; 4 – барабан с проводом; 5 – провод; 6 – тяговый механизм (трактор); 7 – монтажный ролик

Указанная технология раскатки применяется для голых (неизолированных) алюминиевых и сталеалюминевых проводов. В настоящее время для линий электропередачи напряжением до 20 кВ широко применяются изолированные провода. На напряжение до 1 кВ используются самонесущие изолированные провода (СИП), представляющие собой скрученные в жгут изолированные проводники. Воспринимающий осевую нагрузку (несущий) нулевой проводник может выполняться без изоляции или с изоляцией. В некоторых конструкциях СИП все проводники выполняются несущими. Линии с СИП обозначаются ВЛИ. На напряжение выше 1 кВ применяются защищенные изоляцией провода (ЗИП) в одножильном исполнении. Линии с такими проводами обозначаются ВЛЗ. Изолированные провода по сравнению с неизолированными имеют ряд преимуществ, среди которых можно выделить большую надежность и меньшие эксплуатационные расходы. Главной особенностью раскатки изолированных проводов является соблюдение особой осторожности при монтаже, не допускающей повреждения изолирующего покрытия. На (рис. 8.23) приведена схема раскатки изолированного провода в анкерном пролете. У одной анкерной опоры на раскаточное устройство устанавливается барабан с изолированным проводом. Это раскаточное устройство должно быть оснащено тормозом. У другой анкерной опоры закрепляется раскаточный механизм с электромеханической лебедкой и тросом-лидером соответствующей длины. Раскатка изолированного провода выполняется в два этапа. На первом этапе осуществляется раскатка троса-лидера от раскаточного механизма по направлению к барабану с проводом. Лебедка раскаточного механизма включена на размотку троса-лидера. Раскатка выполняется любым тяговым механизмом. Одновременно с раскаткой троса выполняется его подъем на опоры и укладка в раскаточные ролики, диск которых выполнен из пластмассы или металла с пластиковым покрытием.

После раскатки троса-лидера его свободный конец соединяется с помощью монтажного чулка с концом изолированного провода у барабана. Монтажный чулок надевают на провод и закрепляют проволочным бандажом на длине не менее 0,5 м.

На втором этапе выполняется раскатка изолированного провода. Для этого лебедка раскаточного механизма включается на намотку троса-лидера. Раскатка провода должна производиться под тяжением, обусловленным силой тяги лебедки и тормозным устройством у барабана с проводом.

Тяжение необходимо для исключения возможности провисания провода до поверхности земли и повреждения его изоляции от трения о грунт. Для предотвращения образования петель на СИП при его раскатке между монтажным чулком и тросом-лидером должен быть установлен вертлюг.

Рис. 8.23. Процесс раскатки изолированных проводов:

1, 2 – анкерные опоры; 3, 4, 5 – промежуточные опоры; 6 – барабан с изолированным проводом; 7 – раскаточный механизм с лебедкой; 8 – трос-лидер; 9 – изолированный провод; 10 – место соединения троса и провода; 11 – монтажный ролик

При раскатке проводов производится их соединение. Голые алюминиевые и сталеалюминевые провода сечением до 185 мм² соединяются с помощью овальных соединителей, представляющих собой алюминиевую трубку овального сечения. В соединитель с разных сторон вставляются концы соединяемых проводов, после чего с помощью переносных монтажных инструментов производится скручивание соединителя (рис. 8.24, а) или его обжатие (рис. 8.24, б).

а)	б)
в)	г)

Рис. 8.24. Соединения алюминиевых и сталеалюминевых проводов:

а – скручиванием; б – обжатием; в – с помощью прессуемого соединителя; г – с помощью термитного патрона

Для повышения надежности контактного соединения и уменьшения его переходного сопротивления короткие концы соединяемых проводов, выходящие из овального соединителя, свариваются с помощью термитного патрона (рис. 8.24, г). Сталеалюминевые провода сечением 240 мм² и более соединяются с помощью прессуемых соединителей, состоящих из двух трубок – стальной и алюминиевой (рис. 8.24, в). Для соединения таких проводов применяется переносной ручной пресс. С помощью стальной трубки 1 спрессовываются концы стальных сердечников соединяемых проводов, с помощью алюминиевой трубки 2, накладываемой поверх стальной, спрессовываются алюминиевые части соединяемых проводов. В одном пролете BJI допускается не более одного соединения на провод каждой фазы. Для соединения изолированных проводов применяются болтовые, прессуемые или автоматические (цанговые) зажимы. Последние очень удобны при монтаже, поскольку концы соединяемых проводов после вставки их в зажим автоматически заклиниваются в зажиме, обеспечивая требуемую прочность заделки.

Рис. 8.5. Соединение самонесущего изолированного провода

Соединение СИП показано на (рис. 8.25). Соединение неизолированного несущего нулевого провода выполнено с помощью цангового зажима 2, соединения фазных проводов – опрессованием. Освобожденные от изоляции концы соединяемых фазных проводов вставляются в гильзу 1, покрытую снаружи слоем изоляции, и опрессовываются с помощью ручного пресса. В процессе опрессовки создается надежный электрический контакт и герметизация изоляцией гильзы места соединения. Для предотвращения раскручивания СИП справа и слева от места соединения устанавливаются фиксирующие ремешки 3.

Натяжение проводов (рис. 8.26, а) выполняют с помощью тягового механизма (трактора, лебедки). При натяжении проводов необходимо следить за прохождением через монтажные ролики мест соединений проводов, у пересекаемых проезжих дорог должны быть выставлены сигнальщики.

При натяжении проводов регулируются их стрела провеса f – расстояние между прямой, соединяющей точки подвеса провода на опорах и низшей точкой провисания провода. Регулировка стрелы провеса выполняется по монтажным графикам (рис. 8.6, б) в соответствии с фактической температурой воздуха Θ, маркой провода и длиной пролета l.

а)	б)

Рис. 8.6. Натяжение проводов (а) и монтажный график (б):

1,4 – анкерные опоры; 2, 3 – промежуточные опоры

Измерение стрел провеса проводов может выполняться различными способами. В частности, для этих целей применяется простейшее приспособление – карманный высотомер (рис. 8.7). Этот прибор представляет собой плоскую коробку 1, имеющую форму равносторонней трапеции, в верхней части которой имеются смотровые отверстия 2, а в основании вставлено стекло, на котором нанесены две риски – верхняя 3 и нижняя 4. Для определения высоты измеряемого объекта H наблюдатель удаляется от него, держа прибор смотровыми отверстиями у глаз, на такое расстояние L, при котором верхняя риска совпадет с вершиной объекта, а нижняя – с его основанием. Геометрические размеры прибора и риски на стекле выполнены так, что Н = L/2. Измерение расстояния L проблем не представляет.

Рис. 8.7. Измерение высоты объекта

Для определения стрелы провеса провода измеряется сначала высота подвески провода на опоре, затем расстояние от низшей точки провисания провода до земли и находится разность полученных значений. Погрешность измерений таким прибором составляет 3 … 4 %, что вполне приемлемо.

Крепление голых проводов на анкерных опорах BJI напряжением до 1 кВ со штыревыми изоляторами осуществляется закручиванием проводов так называемой «заглушкой» (рис. 8.8, а). На опорах BJI напряжением выше 1 кВ со стержневыми изоляторами крепление проводов выполняется петлей, образованной с помощью болтового плошечного зажима (рис. 8.8, б).

Крепление проводов на анкерных опорах с подвесными изоляторами осуществляется с помощью натяжных зажимов (рис. 8.8, в). Зажим 1 с помощью сцепной арматуры 2крепится к нижнему изолятору гирлянды 3. Провод в зажиме затягивается прижимными плашками с помощью U-образных шпилек 4.

а)	б)	в)

Рис. 8.8. Крепление проводов на анкерных опорах со штыревыми изоляторами (а, б); с подвесными изоляторами (в)

Рис. 8.9. Крепление СИП на анкерной опоре:

1 – опора; 2 – оттяжка; 3– крюк; 4– анкерный зажим; 5– несущая нулевая жила; 6 – фазные провода; 7 – фиксатор

На анкерных опорах короткие концы проводов (шлейфы), идущие от двух натяжных зажимов одной фазы, соединяются болтовыми зажимами или свариваются с помощью термитного патрона.

Крепление изолированных проводов на анкерных опорах BJI напряжением до 1 кВ выполняется без изоляторов (рис. 8.9) с помощью анкерных зажимов, фиксирующих несущую нулевую жилу. Крепление изолированных проводов на анкерных опорах ВЛ напряжением выше 1 кВ выполняется через подвесные изоляторы и натяжные болтовые зажимы (рис. 8.10). Корпус зажима и прижимная плашка изготавливаются из алюминиевого сплава. Момент затяжки болтов зажима нормируется и обеспечивается динамометрическим ключом. Величина момента указывается на корпусе зажима или в спецификации к нему.

Рис. 8.10.Крепление ЗИП на анкерной опоре:

1 – опора; 2 – оттяжка; 3 – траверса; 4 – подвесной изолятор; 5 – натяжной зажим; 6 – изолированный провод; 7 – арматура для крепления изоляторов к траверсе; 8 – арматура для крепления натяжного зажима к изолятору

Крепление голых проводов на промежуточных опорах со стержневыми изоляторами осуществляется вязкой из алюминиевых проволок (рис. 8.11, а).

На промежуточных опорах с подвесными изоляторами провод с монтажных роликов перекладывается в поддерживающий зажим 1 (рис. 8.11, б), прикрепляемый к нижней части изолятора 2. Провод в зажиме затягивается прижимными плашками с помощью U-образных шпилек 3. На (рис. 8.11, б) показан полимерный подвесной изолятор.

а)	б)

Рис. 8.11. Крепление проводов на промежуточных опорах со штыревыми изоляторами (а) и подвесными изоляторами (б)

Крепление изолированных проводов на промежуточных опорахВЛ напряжением до 1 кВ выполняется с помощью укладки нулевой жилы СИП в поддерживающий болтовой зажим (рис. 8.12)

Рис. 8.12. Крепление СИП на промежуточной опоре:

1 – опора; 2 – крюк; 3 – поддерживающий болтовой зажим; 4 – несущая нулевая жила; 5 – фазные жилы

Крепление ЗИП на промежуточных опорах ВЛ напряжением выше 1 кВ со штыревыми изоляторами осуществляется вязкой провода к изолятору (рис. 8.13).

Ответвления от линии с СИП (рис. 8.14, а) выполняются с помощью болтовых прокалывающих зажимов (рис. 8.14, б) без снятия изоляции с провода. После монтажа ответвления на зажимы устанавливаются защитные кожуха, изготовленные из стойкой к атмосферным воздействиям и ультрафиолетовому излучению пластмассы.

Рис. 8.13. Крепление ЗИП на промежуточной опоре:

1 – опора; 2 – траверса; 3 – штыревой изолятор; 4 – провод; 5 – вязка провода к изолятору

а) б)

Рис. 8.14. Ответвление СИП (а) и болтовой прокалывающий зажим (б):

1 – основная линия с СИП; 2 – ответвление; 3 – прокалывающий зажим в защитном кожухе.

Монтаж грозозащитных тросов аналогичен монтажу проводов. Соединение тросов выполняется, как правило, с помощью стальных прессуемых соединителей. На ВЛ напряжением до 110 кВ крепление троса к опорам выполняется с помощью сцепной арматуры без изолятора. На ВЛ напряжением 220 кВ крепление троса ко всем опорам выполняется через подвесной изолятор, как правило, стеклянный, шунтированный искровым промежутком. В каждом анкерном участке на одной из анкерных опор трос заземляется. Большинство работ по монтажу проводов и тросов связано с подъемами на опоры. На ВЛ напряжением до 10 кВ монтажники поднимаются на опоры, как правило, с помощью монтажных когтей (лазов) и поясов. На ВЛ более высокого напряжения широко используются телескопические вышки и гидроподъемники.

После окончания всех монтажных работ на опоры ВЛ на высоте 2 … 3 м наносятся следующие знаки:

- порядковые номера опор;

- номер ВЛ или ее условное обозначение;

- информационные знаки с указанием ширины охранной зоны;

- предупредительные плакаты на всех опорах в населенной местности и через одну опору в ненаселённой местности.