Номінальні напруги джерел і приймачів до 1000 В

Напруга пост. струму, В	Напруга змінного струму, В
джерела і перетворювачі	мережі і приймачі	джерела і перетворювачі	мережі і приймачі
однофазний струм	трифазний струм	однофазний струм	трифазний струм
28,5

 

Номінальні напруги понад 1000 В. Для цілей електропостачання використовуються майже винятково системи трифазного струму. Застосування систем постійного струму обмежується випадками, викликаними необхідністю регулювання в досить широких межах частоти обертання електродвигунів, для електролізних процесів, електрифікованого міського транспорту (трамвая, тролейбуса), приміського і магістрального електрифікованого залізничного транспорту. У цих випадках використовуються відповідні перетворювачі або тягові підстанції.

Кожна електрична мережа характеризується номінальною напругою, яка визначає клас ізоляції електротехнічних виробів, що приєднуються до неї. У стандарті ГОСТ 721-77 встановлені номінальні лінійні (міжфазні) напруги трифазного струму для електричних мереж, джерел і приймачів електроенергії загального призначення, а також найбільші робочі напруги, довгостроково допустимі за умовами роботи ізоляції для електротехнічних виробів.

У табл.1.2 наведені тільки номінальні міжфазні напруги мереж, приймачів і найбільші робочі напруги (інші міжфазні напруги – для генераторів, синхронних компенсаторів, трансформаторів, передбачені в ГОСТ 721-77, не наводяться).

Найбільша робоча напруга, що допускається довгостроково за ГОСТ 721-77, перевищує номінальну на 15...20% для класів напруги від 3 до 220 кВ, на 10% – на 330 кВ, на 5% – для 500 і 750 кВ; і на 4,3% – 1150 кВ.

Найбільша робоча напруга мережі, встановлена в стандарті, є найважливішим визначальним фактором для вибору ізоляції. Рівень ізоляції, у свою чергу, визначає вкладення матеріалу, і, отже, впливає на вартість виробів. Для деяких видів електротехнічних виробів усі основні захисні характеристики визначаються найбільшою робочою напругою.

 

Таблиця 1.2

Номінальні та найбільші робочі напруги мереж і приймачів вище 1000 В

Номінальні міжфазні напруги мереж і приймачів, кВ	Найбільші робочі напруги електротехнічних виробів, кВ
	3,6 7,2 40,5

Електричні кола спеціальних електричних мереж і електроустаткування, що приєднуються до електричних мереж загального призначення, повинні мати номінальні напруги, вказані в ГОСТ 721-77.

Номінальною напругою U _ном джерел та приймачів називається напруга, на котру вони розраховані за умов нормальної економічної роботи. Номінальні напруги електричних мереж і приєднаних до них джерел та приймачів електричної енергії встановлюються держстандартами.

Номінальна напруга генераторів встановлюється на 5% вищою за номінальну напругу мережі, котра живиться від них. З урахуванням витрат напруги в самих трансформаторах напругу неробочого ходу їх вторинних обмоток приймають на 5-10% вище номінальної напруги для електроприймачів і мережі. Ця напруга і є номінальною для вторинних обмоток трансформаторів.

Електричні мережі вище 1000 В умовно можна розділити на:

– середньої напруги – 6, 10, 20, 35, 110 кВ;

– високої напруги – 150, 220, 330 кВ;

– надвисокої напруги - 500, 750, 1150 кВ, 1,5 МВ і вище.

Для електричних мереж, що вимагають значних капітальних витрат, при виборі напруги виконують техніко-економічний аналіз варіантів мереж з різними номінальними напругами.

Існуючі мережі промислових підприємств працюють при напрузі 380 В. Освітлювальні навантаження промислових підприємств живляться в основному від мереж напругою 380/220 В. Мережі середньої напруги в містах і на промислових підприємствах на сьогодні виконують напругою 10 кВ. У табл. 1.3 наведені орієнтовні дані, отримані на основі досвіду проектування мереж з номінальними напругами в межах 35...220 кВ.

 

 

Таблиця 1.3

Залежність довжини ЛЕП від номінальної напруги та потужності навантаження

Номінальна напруга, кВ	Потужність навантаження на один ланцюг, МВт	Відстань передачі або довжина лінії, км
	5-10	15-30
	30-40	120-150
	100-120	200-250

При електропостачанні великих міст і промислових підприємств застосовують напруги 35...220 кВ і вище. Ефективним є застосування так званого глибокого вводу високої напруги, тобто спорудження підстанції з первинною напругою 110...500 кВ поблизу центрів навантажень, на території потужних підприємств. Для живлячих мереж застосовують напруги 35...330 кВ. Основні мережі, що зв’язують енергосистеми, і далекі електропередачі виконують на напругах 330...750 кВ.

Робоча напруга електричної мережі – значення напруги (очікуване, розраховуване, вимірюване) за нормальних умов у певній точці електричної мережі.

Рівень напруги – значення напруги в пунктах електричної мережі, усереднене за часом або за певною кількістю вузлів електричної мережі.

Ступінь напруги – одне з номінальних значень напруги, що використовується в даній мережі.

Низька напруга – ступені напруги до 1000 В.

Висока напруга – ступені напруги понад 1000 В.

Згідно з ПУЕ електроустановки повинні відповідати вимогам чинних нормативних документів з охорони довколишнього середовища за допустимими рівнями шуму і вібрацій, напруженості електричного і магнітного полів та електромагнітної сумісності.

 

Питання для самоперевірки

 

1. Дайте визначення понять: енергетична система, електрична система, електропередача, електрична мережа.

2. Наведіть класифікацію електричних мереж.

3. Що таке підвищувальна, знижувальна підстанції, розподільний пункт?

4. Поясніть терміни: електроустановка, електроприймач, споживач енергії.

5. Які категорії електроприймачів установлені ПУЕ?

6. Назвіть вимоги до надійності електропостачання споживачів різних категорій.

7. Які споживачі відносяться до особливої групи та які вимоги встановлені для їх електропостачання?

8. Що таке номінальна напруга? Назвіть ряд номінальних напруг, установлений стандартами.

9. На які групи поділяються напруги електричних мереж за рівнями?

УЛАШТУВАННЯ ПОВІТРЯНИХ ТА КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ

Загальні відомості

Електричною повітряною ЛЕП (ПЛ) називається устаткування для передачі електричної енергії по проводах, розташованих на відкритому повітрі та закріплених за допомогою ізоляторів і арматури до опор чи кронштейнів інженерних споруд (мостів, шляхопроводів і т.ін.).

Головні елементи ПЛ:

а) проводи, що служать для передачі електроенергії;

б) захисні троси для захисту проводів від атмосферних (грозових) перенапруг;

в) опори, що підтримують проводи і троси на певній висоті над рівнем землі або води;

г) ізолятори для ізоляції проводів від опори;

д) арматура, за допомогою якої проводи кріпляться на ізоляторах, а ізолятори – на опорі.

За конструктивним влаштуванням ПЛ розділяються на одноланцюгові та багатоланцюгові, тобто з розташуванням однієї або кількох ліній на одних і тих же опорах. Найбільше поширення отримали одно- та дволанцюгові лінії. Під поняттям ланцюга маються на увазі три проводи однієї трифазної лінії.

Опори

Проводи та захисні троси ПЛ повинні бути жорстко закріпленими на окремих опорах і натягнені до заданого тяжіння. Між анкерними опорами встановлюють проміжні, необхідні для підтримання проводів та захисних тросів на заданій висоті.

Горизонтальна відстань між точками кріплення проводу на сусідніх опорах називається довжиною прогону, або прогоном l. Найменша відстань по вертикалі від землі до проводу при його найбільшому провисанні називається габаритом лінії до землі h. Вертикальна відстань між горизонтальною прямою, що з’єднує дві розташовані на одному рівні точки кріплення, і найнижчою точкою прогину проводу називається стрілою прогину. Якщо точки кріплення проводу розташовані на різних висотах, то в лінії розрізняють дві стріли прогину F та f, рівні вертикальним відстаням між нижчою точкою прогину проводу та точками його закріплення.

Відстань між сусідніми анкерними опорами називається анкерним прогоном. За початок і кінець ПЛ приймають лінійні портали розподільних улаштувань (рис. 2.1).

 

Рисунок 2.1. Анкерна ділянка ЛЕП

 

Проміжні опори складають 80-90% загальної кількості опор.

Основними частинами опори будь-якого типу (рис. 2.2) є вертикальні або похилі стійки, горизонтальні траверзи для кріплення ізоляторів та підземна частина – фундамент, що забезпечує закріплення опори в ґрунті та її стійкість за нормального та аварійного навантаження.

Рисунок 2.2. Загальний вигляд (а) та схеми опор 110 і 220 кВ (б і в)

 

Анкерні опори обмежують границі руйнування чи пошкодження при аварійних навантаженнях. При проводах перерізом до 185 мм² з випускаючими затискачами на прямих ділянках анкерний прогін звичайно не перевищує 5 км, а при проводах перерізом більше 185 мм² – не повинен перевищувати 10 км. Для ліній з глухими затискачами та з затискачами обмеженої міцності закріплення (штирові ізолятори) анкерні прогони вибирають за умов траси.

Кутові опори встановлюють в точках лінії, де змінюється її напрямок. Ці опори зазнають постійного навантаження від тяжіння проводів, спрямованого по бісектрисі кута повороту.

Транспозиційні опори встановлюють в точках лінії, де проводи міняють місцями для забезпечення симетрії трифазної системи проводів (рис. 2.3).

Рисунок 2.3. Транспозиція проводів трифазної лінії

 

Перехідні опори застосовують при перетинанні повітряними лініями залізниць, великих рік, озер, ущелин, інших природних перешкод. Довжина прогону при таких опорах досягає 1...5 км, а висота опори (при перетинанні суднохідних рік) досягає 70...80 м.

За матеріалом розрізняють залізобетонні, дерев’яні (просочені) та металеві опори.

Залізобетонні виготовляють з центрифугованого та віброваного бетону. Використовуються на лініях 35 і 110 кВ. На лініях 220…500 кВ застосовують також П-подібні опори з відтяжками.

Дерев’яні (просочені) опори виготовляють із сосни чи інших дерев (термін служби 15-25 років). Замість дерев’яних пасинків застосовують залізобетонні, чим збільшують термін служби опор.

Металеві опори виготовлять зі сталі марок Ст3, Ст5 та низьколегованих сталей. Вони міцні та надійні, але вимагають великих затрат металу.

Проводи повітряних ліній

Основними матеріалами для проводів ПЛ є мідь, алюміній та сталь. Неізольовані (голі) проводи можуть бути однодротовими та багатодротовими. Останні можуть складатись з двох металів (усередині – сталь, зовні – алюміній). У рідких випадках виготовляються порожнисті проводи (з міді ПМ або алюмінію ПА); їх використовують в якості збірних шин РУ 330 кВ та вище. Позначення проводів: М – мідні, А – алюмінієві, АС – стале-алюмінієві, ПСО – сталеві (однодротові) та ПС чи ПМС (багатодротові). Після букв – значення площі перерізу струмопровідної частини, наприклад, АС-120 (рис. 2.4).

За технічними якостями мідні проводи – найкращі. Питома провідність становить , граничний опір при розриві . Одначе економічні міркування змушують у більшості випадків використовувати проводи марок А та АС.

Алюмінієві проводи – з холоднокатаного дроту (від 16 мм²) – виконують лише багатодротовими і застосовують в мережах не вище 35 кВ при прогонах

 

Рисунок 2.4. Проводи повітряних ліній: а) мідний однодротовий; б) алюмінієвий

багатодротовий; в) сталеалюмінієвий; г) мідний порожнистий

 

між опорами не більше 150 м. Алюміній має питому провідність і граничний опір при розриві .

Сталеві проводи мають малу електричну провідність , але значно більшу механічну міцність. Сталеві проводи використовують в мережах з малими електричними навантаженнями напругою до 10 кВ (в сільськогосподарських мережах, лініях зв’язку та автоблокування). Великий недолік – схильність до корозії; щоб запобігти цьому, провід оцинковують. Однодротові сталеві проводи (ПСО) виготовляють діаметром 3; 3,5; 4; 5 мм.

 

Ізолятори та арматура

Проводи ПЛ напругою до 1000 В кріплять до стійки опори на фарфорових ізоляторах (ТФ) або скляних (ТСМ), проводи ліній 6 та 10 кВ – на ізоляторах ШС (штирових). На ПЛ 20…35 кВ застосовують як штирові ШЖБ, так і підвісні (фарфорові та скляні) (рис. 2.5, рис. 2.6).

На ПЛ 110 кВ і вище застосовують лише підвісні ізолятори ПФ та ПС і в районах з підвищеною забрудненістю ПГФ-5 (для підвісних гірлянд) та ПГФ-6 (для натяжних). Кількість ізоляторів у гірлянді залежить від напруги лінії та матеріалу опор. На ПЛ 35 кВ з дерев’яними опорами підвісна гірлянда ПФ-5 складається з двох, а на залізобетонних та металевих опорах – з трьох ізоляторів; на ПЛ 110 кВ – відповідно 6 чи 7, 220 кВ – 11 або 13 шт. Натяжні гірлянди мають на один (до 110 кВ) ізолятор більше, а понад 220 кВ – на два.

Для підвішування та закріплення проводів використовують підтримуючі затискачі: глухий – для жорсткого закріплення; проковзний – допускає проковзання проводу. Зараз виготовляють затискачі з обмеженою жорсткістю, в котрих провід проковзує, але не падає на землю. На анкерних опорах проводи кріплять наглухо – за допомогою натяжних гірлянд та натяжних затискачів (клинових та болтових). Для з’єднання проводів користуються з’єдну-вальними затискачами, а потім зварюють їхні кінці.

 

Рисунок 2.5. Кріплення штирового ізолятора Рисунок 2.6. Підвісний (а) та стриж-

на крюку (а) та штирі (б): невий (б) ізолятори

1 – ізолятор; 2 – сталевий крюк;

3 – травеса; 4 – штир

 

Проводи (однодротові та багатодротові) можна з’єднувати скруткою, а потім пропаяти. Найбільш розповсюдженим з’єднувальним затискачем є овально-трубчастий. Кінці з’єднувальних проводів вводять у трубку з різних боків і за допомогою спеціальних переносних кліщів трубку обтискають (у шаховому порядку). Вільні кінці з’єднуваних проводів зварюють.

Траси повітряних ліній розрізняють за районами ожеледності. В залежності від товщини стінки ожеледі, приведеної до циліндричної форми та питомої густини 0,9 г/мм³, встановлюють 5 районів ожеледності (табл.2.1).

 

Таблиця 2.1

Райони ожеледності

Район ожеледності	Нормативна товщина стінки льоду, мм, при повторюваності:
1 раз на 5 років	1 раз на 10 років
І
ІІ
ІІІ
IV
Особливий	20 та більше	понад 22

 

В районах з інтенсивним утворенням ожеледь плавлять електричним струмом.