Провода и грозозащитные тросы воздушных линий

На воздушных линиях электропередачи (ВЛ) подвешиваются голые (неизолированные) провода, состоящие из одной или нескольких проволок. Провода из одной проволоки – однопроволочные – имеют меньшую прочность и в настоящее время применяются на ВЛ до 1000 В. Многопроволочные провода, свитые из нескольких проволок, используются на всех напряжениях.

К материалу проводов предъявляют следующие требования: высокую электрическую проводимость (наилучшую имеют медь, бронза и алюминий), достаточную прочность (сталь), антикоррозионную стойкость (медь, бронза). Вместе с тем медь является дорогим и дефицитным металлом, поэтому медные провода в настоящее время не применяются. Основными материалами для проводов служат алюминий и сталь, из них изготавливают алюминиевые и комбинированные сталеалюминиевые провода, свитые из стальных и алюминиевых проволок. Эти провода обладают большой гибкостью и могут быть выполнены любого необходимого сечения. Диаметры отдельных проволок и их число подбираются так, чтобы сумма поперечных сечений отдельных проволок дала требуемое общее сечение провода. Чаще всего в центре многопроволочного провода размещается либо одна проволока, либо с навитыми вокруг центральной стальными проволоками такого же сечения. Таких навитых слоев проволок на центральную проволоку – повивов – может быть несколько. При одной проволоке в центре и равном диаметре (сечении) всех проволок, первый повив имеет шесть проволок, каждый последующий – на шесть больше, чем предыдущий, таким образом, при одном повиве провод состоит из 7 проволок, при двух – из 19, при трех – из 37.

После скрутки каждая проволока, кроме центральной, располагается по винтовой линии. Для придания проводу круглой формы, и для предотвращения раскручивания смежные повивы скручиваются в противоположных направлениях. Скрученные проволоки, естественно, имеют большую длину, чем длина провода, измеренная по его оси, и это обусловливает увеличение его физической массы по сравнению с теоретической. Кроме того, снижается разрывная прочность многопроволочного провода.

Алюминиевые провода изготавливаются только из алюминиевых проволок, у сталеалюминиевых центральная проволока и несколько ближайших к ней повивов изготавливаются из стали, что придает проводу прочность, а верхние повивы – из алюминия, что обеспечивает достаточно высокую электропроводность (рис. 1.1). Провода изготавливаются в соответствии с требованиями действующих стандартов, согласно которым основными марками провода являются А – алюминиевые и АС – сталеалюминиевые провода. Добавляемые к этому буквенному обозначению символы характеризуют дополнительные конструктивные особенности провода. Например, марка алюминиевого провода АКП означает, что межпроволочное пространство всего провода, за исключением наружной поверхности, заполнено нейтральной смазкой, защищающей провод от коррозии, то есть провод АКП имеет повышенную коррозийную стойкость. Выпускаются также сталеалюминиевые провода марок АСКС и АСК, обладающие повышенной коррозионной стойкостью.

На находящихся в эксплуатации ВЛ еще можно встретить обозначения по старому ГОСТу проводов марок АСО – облегченной, АСУ – усиленной и АСУС – специально усиленной конструкции, но в настоящее время эти обозначения отменены.

По ГОСТ-839-80 принято обозначать сечение алюминиевой и стальной частей провода дробью, числитель которой показывает сечение алюминиевой части, а знаменатель – стальной (с округлением) в мм². Так, провод АС150/24 обозначает сталеалюминиевый провод с сечением алюминиевой части 149 мм² и стального сердечника 24,2 мм².

Провода сечением до 95 мм² выполняются с однопроволочным стальным сердечником и одним повивом алюминиевых проволок, отношение сечений алюминия и стали в этих проводах равно шести. Провода сечением 95-400 мм² изготавливаются при соотношении сечений 6,11-6,25 многопроволочным стальным сечением и двумя алюминиевыми повивами.

Рис. 1.1. Конструкции алюминиевых и сталеалюминиевых проводов

При почти одинаковом сечении алюминиевой части изменение сечений стальной части приводит к конструкциям, значительно отличающимся друг от друга массой и прочностью, что обусловливает соответствующую область применения. В табл. 1.1 приведено сравнение параметров сталеалюминиевых проводов (в скобках приведена старая маркировка провода).

Таблица 1.1

Алюминий и сталь имеют различные механические характеристики. Практический расчет сталеалюминиевых проводов ведется по характеристикам, приведенным к проводу в целом, то есть формально провод считается выполненным из одного материала. Основными характеристиками являются модуль упругости Е, температурный коэффициент линейного удлинения , допустимое напряжение . Физико-механические характеристики сталеалюминиевых проводов, применяемых на ВЛ 35-220 кВ, приведены в таблице А1 приложения А.

В качестве грозозащитного троса на ВЛ используются стальные канаты, изготовленные из оцинкованной проволоки, обозначаемые, согласно ГОСТ-3063-80 буквами ТК, за которыми следует цифра, означающая сечение троса. На ВЛ 35, 110, 220 кВ подвешиваются тросы с номинальным сечением 35, 50, 70 мм² соответственно. Физико-механические характеристики грозозащитных тросов приведены в таблице Б1 приложения Б.

В настоящее время разработаны различные модификации грозозащитных тросов, содержащих встроенный оптический кабель, который используется в качестве линии связи. Верхний повив у таких кабелей содержит стальные проволоки, плакированные алюминием, и проволоки из алюминиевого сплава, а внутренняя часть представляет собой собственно оптоволоконный кабель. Поскольку такой трос выполняет две функции, причем канал связи в таком исполнении является наиболее оптимальным по надежности, то, несмотря на значительные затраты на изготовление и монтаж этих тросов, на вновь проектируемых ВЛ 220 кВ и выше в настоящее время располагают именно их.

В расчетно-пояснительной записке к курсовому проекту следует привести в табличном виде характеристики заданных провода и троса и в виде рисунков представить их конструкции.