Из чего делают высоковольтные провода

Устройство ЛЭП

Преимущественно передача электроэнергии от электростанций осуществляется по воздуху. И линии электропередач в этой цепочке является важнейшим компонентом. С их помощью электрический ток передается на большие расстояния, распределяется по отдельным участкам. Последнее происходит на станциях с огромными понижающими трансформаторами, где высокое напряжение 6-330 кВ преобразуется в «стандартное» 380В.

Что такое ЛЭП?

Высоковольтные линии электропередач обычно устанавливаются вдоль крупных трасс или по незаселенным территориям. Такой подход повышает безопасность, упрощает устройство и техническое обслуживание.

По ЛЭП передается напряжение переменного тока, оно обеспечивает большее расстояние передачи по сравнению с постоянным. Значение выбирается исходя из дальности, например, между городами и объектами крупных предприятий ставятся системы на 35-150 кВ, внутри населенных пунктов до 20 кВ. Магистральные же ЛЭП работают под напряжением порядка 220-500 кВ. Они предназначены для соединения городских энергосистем со станцией, генерирующей электричество.

Между специалистами применяется ряд специфических терминов:

1. Трасса – ось прокладки ЛЭП, проходящая по поверхности земли.
2. Пикет – отрезок трассы с одинаковыми характеристиками (нулевым называют начало линии ЛЭП, а их установку пикетажом).
3. Пролет – расстояние между центрами близстоящих опор.
4. Стрела провеса – дельта между наиболее нижней точкой провеса кабеля и горизонтальной линией между опорами.

Также используется термин «габарит провода». Он означает расстояние между провисшим кабелем и верхней точкой сооружений, расположенных под ним. Перечисленные понятия имеют отношение в основном к проектированию устройства воздушных линий электропередач. Именно на этом этапе рассчитываются меры безопасности самого оборудования, людей, которым предстоит заниматься его обслуживанием, и проезжающих-проходящих мимо.

Таблица 1. Типовые габариты ЛЭП

Номинальное напряжение, кВ	Расстояние между фазами, м	Длина пролета, м	Высота опоры, м
-1

Сопротивление заземляющих устройств выбирается исходя из условий, указанных в таблице. Если речь идет о не населенной местности в грунтах с удельным сопротивлением до 100 Ом*м оно должно составлять оно должно составлять не более 30 Ом. На грунтах с высоким сопротивлением, более 100 Ом*м – не более 0,3 Ом. При использовании на ЛЭП 6-10 кВ изоляторов ШФ 10-Г, ШФ 20-В, ШС 10-Г сопротивление заземления в не населенной местности никак не регламентируется.

Передача электроэнергии от поставщиков к потребителям производится при помощи специальных сооружений – ЛЭП, включающими в себя кабели, опоры, изоляторы, устройства защиты от короткого замыкания, арматуру. Все перечисленные элементы выпускаются и устанавливаются с учетом определенных нормативов вроде ГОСТ 13109-97, ГОСТ 24291-90, ГОСТ Р 58087-2018, СТО 70238424.29.240.20.001-2011.

Почему СИП-провод делают из алюминия, а не из меди?

Уже много лет высоковольтные линии электропередачи строят с использованием проводов из алюминия. Да, в некоторых случаях проводники заменяются на медные, у которых лучше физические характеристики. Но и по сегодняшний день при строительстве ЛЭП чаще отдают предпочтение именно алюминиевым проводам. В этой статье мы расскажем, почему так происходит и какие именно проводники пользуются наибольшей популярностью в наши дни.

Использование СИП проводов при устройстве ЛЭП

Все чаще при строительстве сети передачи электроэнергии выбор делается в пользу такого проводника, как самонесущий изолированный провод (СИП). Он существенно отличается от проводников старого формата, у которых не было изоляции. Это более надежный и долговечный материал для создания стабильной линии передачи электричества. Ведь СИП выполнен таким образом, чтобы проводник находился под надежной защитой от внешних воздействий.

Наибольшее распространение получили несколько видов самонесущих изолированных проводов, немного отличающихся друг от друга количеством жил и конструкцией:

• СИП-2 – это кабель, наделенный четырьмя скрученными жилами, три из которых отводятся под фазы, а четвертая является несущей и используется под нулевой вывод. Такая несущая жила изготавливается из стали, в то время как все остальные делаются из алюминия.
• СИП-3 – провод с мощным стальным сердечником, вокруг которого располагаются алюминиевые нитки, а снаружи вся конструкция изолируется специальным материалом (сшитый полиэтилен). Данный вид проводника актуален для устройства ЛЭП с высоким напряжением – до 35 кВ.
• СИП-4 – не имеющий несущей жилы провод, где алюминиевые «нитки» выполнены попарно. Такой проводник отлично подходит для ситуаций, когда необходимо подвести по воздушной линии (ВЛ) электричество от столба к частному потребителю.

Необходимо внимательно изучать характеристики проводника, так как различные разновидности проводов могут выдерживать разную нагрузку и предназначаются для разнообразных целей.

Почему выбор делается в пользу алюминиевых проводов

Когда решается вопрос, использоваться будет медь или алюминий при прокладке линии электропередачи, выбор в пользу алюминиевых проводников делается по нескольким причинам:

• Один из главных факторов – цена кабеля. Медный провод стоит значительно больше алюминиевого, а значит и строительство ЛЭП с использованием кабеля из меди становится слишком дорогим удовольствием.
• Еще один немаловажный фактор – медные провода тяжелее, из-за чего при прокладке ВЛ с их помощью требуется большее количество опорных конструкций. То есть строительство ЛЭП становится не только более дорогим, но и более затяжным процессом. Масса провода из меди при аналогичных характеристиках примерно в 2 раза больше, чем у кабеля из алюминия.
• При всем этом технические характеристики СИП обеспечивают таким проводникам многие преимущества. Они отличаются надежностью, обеспечивая стабильность работы ЛЭП. Самонесущие изолированные провода можно использовать и в городской черте, и за его пределами. Это еще и безопасные изделия, так как при их монтаже минимален риск получить удар током.

Если сравнивать технические характеристики медных и алюминиевых кабелей, у первых есть небольшое преимущество. Но профессионалы знают разные хитрости, как из проводов СИП на основе алюминия можно создать сеть, характеристики которой идентичны линии с проводниками из меди.

То есть получается, что на современном производстве выпускается кабель СИП, который состоит из изготовленных из алюминиевого сплава жил такого качества, что по физическим параметрам он мало чем отличается от медного проводника. А по эксплуатационным характеристикам самонесущий изолированный провод не вызывает никаких претензий. Ведь он очень надежен, выпускается в строгом соответствии с действующим ГОСТ, может выдерживать любое воздействие со стороны внешней среды, включая дожди, ветер, обледенение, солнечный свет и так далее. Неслучайно применение проводов СИП встречается повсеместно. Их свойства действительно очень хорошие, несмотря на использование алюминия, а не меди для изготовления таких проводников.

Из чего делают высоковольтные провода

Исправить это недоразумение очень просто:
выберите в каталоге интересующий товар и нажмите кнопку «В корзину».

Общая сумма:

Устройство высоковольтных проводов

• Помощь
• Условия оплаты
• Условия доставки
• Гарантия на товар
• Политика в области качества
• Политика конфиденциальности
• Обработка персональных данных
• Инструкции по установке
• Сотрудничество

Устройство высоковольтных проводов

Начал «троить» или «замирать» на повышенных оборотах двигатель? Наблюдается дисбаланс в работе автомобильной электроники? Увеличился расход топлива? Причина банальная – нарушена целостность высоковольтных проводов зажигания. Происходит утечка тока, и это создаёт проблемы. Опытные автомобилисты быстро восстанавливают проводку, применяя термоусаживаемые изолирующие трубки, которые стоят сущие копейки, но легко и просто создают прочное покрытие.

Высоковольтные провода служат электроимпульсными проводниками между катушкой зажигания и свечами автомобиля. Они выдерживают напряжение до 40 000 В, эксплуатируются под капотом авто, в довольно агрессивной среде, где возможный интервал температур варьирует от – 30 до 220 °С, поэтому подвержены износу в виде микротрещин и пробоин.

Конструктивные особенности

Авторынок предлагает большой выбор проводов зажигания для передачи высоковольтного импульса. Каждая марка находит определённые способы повышения эффективности, удорожания или снижения цены, интегрирует в продукт новые материалы. Однако конструкция провода остаётся неизменной:

1. Внутренний проводник тока (жила).
2. Наружное изолирующее покрытие.
3. Металлические соединительные элементы (контакты).
4. Колпачки, защищающие соединительные элементы от воздействия среды.
5. Резисторы, подавляющие помехи, образованные электромагнитными полями проводников.

Классифицируется продукция по следующим признакам.

Электропроводящие характеристики

1. В классическом исполнении проводка представлена многожильным медным проводом, 1 метр которого создает сопротивление 0,02 Ом/м. В автомобилях нового поколения они используется реже и только в сочетании с резисторами, подавляющими электромагнитные колебания, создаваемые током.
2. Большая группа проводников из неметаллических материалов: льна, стекловолокна и прочих, пропитанных графитовым составом и помещённых в специальную электропроводящую среду из ферро пласта, с покрытием тонкой металлической сеткой. Показатель распределённого сопротивления в таких проводках может достигать порядка 2 кОм/м. Использование устройств, подавляющих Э/М волны в них обязательно.
3. Сердцевина из Х/Б, пропитанного жидкой сажей, оплетённой капроновой нитью, демонстрирует наилучшие функциональные качества и сопротивлении от 15 до 40 кОм/м. Не создаёт помех.
4. Полимерные проводники с 12 или 15 кОм/м.
5. Стекловолокно на графитовой посыпке.

Свойства поверхностных покрытий

Наружный слой высоковольтного провода – это мощная система электрической изоляции, надёжно защищающая его от повреждений в моторном отсеке. Это: ГСМ, повышенная влажность и температура, опасность механического разрушения. Преимущественно её выполняют их пластика ПВХ, силикона, каучука, специальных тканей, капрона, х/б, стекловолокна, полимерных смол.

Изолирующее покрытие должно обладать диэлектрическими свойствами. Оно может быть одно- и многослойным. Главное, чтобы обеспечивало целостность, предотвращающую утечку тока.

Наконечники

Соединительные контактные элементы изготавливают из металла с оптимальной электропроводностью, и коррозийной устойчивостью, в такой форме, которая обеспечивала бы максимально плотное соединение гнездо/вывод в крышке распределителя, катушке и свече зажигания.

Снаружи контактирующие наконечники защищены каучуковыми, пластиковыми или силиконовыми колпачками, которые дополнительно укомплектовывают помехоподавляющими устройствами.

На заметку! Для проверки качества используйте мультимер. Если в системе зажигания один из проводков окажется бракованным, то замене подлежит весь комплект, иначе нарушается баланс.

Провода и тросы воздушных линий электропередачи

На воздушных линиях электропередачи напряжением выше 1000 В применяют голые провода и тросы. Находясь на открытом воздухе, они подвергаются воздействиям атмосферы (ветер, гололед, изменение температуры) и вредных примесей окружающего воздуха (сернистые газы химических заводов, морская соль) и поэтому должны обладать достаточной механической прочностью и быть устойчивыми против коррозии (ржавления).

В настоящее время на ВЛ наибольшее применение нашли сталеалюминиевые провода.

Раньше на воздушных линиях применялись медные провода, а теперь используют алюминиевые, сталеалюминевые и стальные, а в отдельных случаях и провода из специальных сплавов алюминия – альдрея и др. Грозозащитные тросы выполняются, как правило, из стали.

По конструкции различают:

а) многопроволочные провода из одного металла, состоящие (в зависимости от сечения провода) из 7; 19 и 37 скрученных между собой отдельных проволок (рис. 1, б);

б) однопроволочные провода, состоящие из одной проволоки сплошного сечения (рис. 1, а);

в) многопроволочные провода из двух металлов – стали и алюминия или стали и бронзы. Сталеалюминевые провода обычной конструкции (марки АС) состоят из стальной оцинкованной жилы (однопроволочной или скрученной из 7 или 19 проволок), вокруг которой расположена алюминиевая часть, состоящая из 6, 24 или более проволок (рис. 1, в).

Рис. 1. Конструкция проводов воздушных линий: а – однопроволочные провода; б – многопроволочные провода; в – сталеалюминевые провода.

Конструктивные расчетные данные голых алюминиевых и сталеалюминевых проводов находятся в ГОСТ 839-80.

Выбор проводов ВЛ предусматривает учет нескольких факторов, среди которых одним из наиболее существенных является длительный нагрев электрическим током. Нагрев проводов ограничивает пропускную способность ВЛ, приводит к коррозии проводов, потере ими механической прочности, росту стрелы провеса и т. д. Температура проводов зависит от токовой нагрузки и метеорологических условий трассы ВЛ.

На нагрузочную способность проводов значительное влияние оказывают погодные условия — скорость ветра, температура окружающего воздуха и солнечная радиация, которые в течение года изменяются в достаточно широких пределах.

Высказывается мнение, что изменение скорости ветра оказывает большее влияние, чем изменение температуры воздуха. Слабый ветер со скоростью 0,6 м/с повышает пропускную способность проводов на 140% по сравнению с условиями неподвижного воздуха, в то время как повышение температуры окружающей среды на 10°С снижает ее на 10 — 15%.

Меые провода, изготовленные из твердотянутой медной проволоки, обладают малым удельным сопротивлением (r = 18,0 Ом х мм 2 /км) и хорошей механической прочностью: предельное сопротивление разрыву sп = 36 … 40 кгс/мм 2 , успешно противостоят атмосферным воздействиям и коррозии от вредных примесей в воздухе.

Медные провода маркируют буквой М с прибавлением номинимального сечения провода. Так, медный провод с номинальным сечением 50 мм 2 обозначается М – 50.

Медь в настоящее время является дефицитным дорогостоящим материалом, поэтому в качестве проводов воздушных линий электропередачи практически не используется. В целях экономии меди медные, бронзовые и сталебронзовые провода сняты с производства еще в 60-х годах прошлого века.

Алюминиевые провода отличаются от медных значительно меньшей массой, несколько большим удельным сопротивлением (r = 28,7…28,8 Ом х мм 2 /км) и меньшей механической прочностью: sп = 15,6 кгс/мм 2 — для проводов из проволок марки АТ и sп = 16 …18 кгс/мм 2 из проволки Атп.

Алюминиевые провода применяют главным образом в местных сетях. Малая механическая прочность этих проводов не допускает большого тяжения. Чтобы избежать больших стрел провеса и обеспечить требуемый ПУЭ минимальный габарит линии до земли, приходится уменьшить расстояние между опорами, а это удорожает линию.

Для повышения механической прочности алюминиевых проводов их изготовляют многопроволочными, из твердотянутых проволок. Хорошо перенося атмосферные воздействия, алюминиевые провода плохо противостоят воздействию вредных примесей воздуха.

Поэтому для воздушных линий, сооружаемых вблизи морских побережий, соленых озер и химических предприятий, рекомендуются алюминиевые провода марки АКП, защищенные от коррозии (алюминиевые коррозионно-стойкие, с заполнением межпроволочного пространства нейтральной смазкой). Провода из алюминия маркируются буквой А с добавлением номинального сечения провода.

Стальные провода обладают большой механической прочностью: предельное сопротивление при разрыве sп = 55 …70 кгс/мм 2 . Стальные провода бывают как однопроволочными, так и многопроволочными.

Удельное электрическое сопротивление стальных проводов значительно выше, чем алюминиевых, и в сетях переменного тока оно зависит от величины тока, протекающего по проводу. Стальные провода применяют в местных сетях напряжением до 10 кВ при передаче сравнительно небольших мощностей, когда сооружение линий с алюминиевыми проводами менее выгодно.

Существенный недостаток стальных проводов и тросов – подверженность коррозии. Для уменьшения коррозии провода оцинковывают. Выпускаются две марки многопроволочных стальных проводов: ПС (провод стальной) и ПМС (провод омедненный стальной). Провода ПС имеют присадку меди до 0,2%, а провода марки ПСО изготовляются диаметром 3; 3,5; 5 мм. Стальные многопроволочные грозозащитные тросы выпускаются марок С-35, С-50 и С-70.

Сталеалюминевые провода имеют то же удельное сопротивление, что и алюминиевые провода равного им сечения, так как в электрических расчетах сталеалюминевых проводов проводимость стальной части не учитывается ввиду ее незначительности по сравнению с проводимостью алюминиевой части проводов.

Конструктивно стальные проволки составляют внутреннюю часть сталеалюминевого провода, а алюминиевые проволки – внешнюю. Сталь предназначена для увеличения механической прочности, алюминий является токопроводящей частью.

В сталеалюминиевых проводах возникают дополнительные внутренние напряжения в алюминиевой части провода, вследствие различных коэффициентов температурного расширения алюминия и стали.

Обязательное ограничение напряжения в проводе при среднегодовой температуре для всех проводов необходимо для предотвращения быстрого износа проводов от усталости вследствие вибрации.

Экспериментально установлено, что алюминий начинает терять свои прочностные качества при температурах свыше 65°С. С учетом этого при выборе максимальной рабочей температуры сталеалюминиевых проводов рекомендуется планировать уменьшение прочности алюминия на 12 — 15% (что составляет 7 — 8% потери прочности провода в целом) в течение всего срока их службы, что примерно соответствует непрерывной в течение 50 лет эксплуатации провода при температуре 90°С. Следует отметить, что суммарная потеря механической прочности вследствие кратковременных аварийных перегрузок проводов не превышает 1%.

Выпускаются следующие марки сталеалюминевых проводов (ГОСТ 839-80):

АС – провод, состоящий из сердечника – стальных оцинкованных проволок, и одного или нескольких наружных повивов из алюминиевых проволок. Провод предназначается для прокладки на суше, кроме районов с загрязненным вредными химическими соединениями воздухом;

АСКС, АСКП – как и провод марки АС, но с заполнением стального сердечника (С) или всего провода (П) смазкой, противодействующей появлению коррозии проволок. Предназначен для прокладки на побережье морей, соленых озер и в промышленных районах с загрязненным воздухом;

АСК – такой же как и провод АСКС, но со стальным сердечником, изолированным полиэтиленовой пленкой. В маркировке провода после буквы А может стоять буква П, которая указывает, что провод повышенной механической прочности (например АпСК).

Сталеалюминевые провода всех марок выпускаются с разным отношением сечения алюминиевой части провода к сечению стального сердечника: в пределах 6,0…6,16 – для работы провода в средних по механической нагрузке условиях; 4,29…4,39 – усиленной прочности; 0,65…1,46 – особо усиленной прочности: 7,71…8,03 – облегченной конструкции и 12,22…18,09 – особо облегченные.

Провода облегченной конструкции применяют на вновь сооружаемых и реконструируемых линиях в районах, где толщина стенки гололеда не превышает 20 мм. Сталеалюминевые провода усиленной прочности рекомендуется применять в районах с толщиной стенки гололеда более 20 мм. Для осуществления больших пролетов на переходах через водные пространства и инженерные сооружения применяют провода особой прочности.

Для более полной характеристики сталеалюминевых проводов в обозначение марки проводов вводится номинальное сечение провода и сечение стального сердечника, например: АС – 150/24 или АСКС – 150/34.

Провода из альдрея

Провода из альдрея обладают примерно тем же электрическим сопротивлением, что и алюминиевые, но имеют большую механическую прочность. Альдрей представляет собой сплав алюминия с незначительными количествами железа (» 0,2 %), магния (» 0,7 %) и кремния (» 0,8 %); по корроизной стойкости он равен алюминию. Недостаток проводов из альдрея – их малая стойкость при вибрации.

Расположение проводов на воздушной линии

Провода на опорах воздушных линий можно располагать различными способами: на одноцепных линиях – треугольником или горизонтально; на двухцепных линиях – обратной елкой или шестиугольником (в виде «бочки»).

Расположение проводов треугольником (рис. 2 , а) применяется на линиях напряжением до 20 кВ включительно и на линиях напряжением 35…330 кВ с металлическими и железобетонными опорами.

Горизонтальное расположение проводов (рис. 2 , б) применятся на линиях напряжением 35…220 кВ с деревянными опорами. Такое расположение проводов является наилучшим по условиям эксплуатации, так как позволяет применять более низкие опоры и исключает схлестывание проводов при сбрасывании гололеда и пляске проводов.

На двухценных линиях провода располагают либо обратной елкой (рис. 2 , в), что удобно по условиям монтажа, но увеличивает массу опор и требует подвески двух защитных тросов, либо шестиугольником (рис. 2 , г).

Последний способ предпочтительнее. Он рекомендован к применению на двухценных линиях напряжением 35…330 кВ.

Для всех перечисленных вариантов характерно несимметричное расположение проводов по отношению друг к другу, что приводит к различию электрических параметров фаз. Для уравнения этих параметров применяют транспозицию проводов, т.е. последовательно меняют на опорах взаимное расположение проводов по отношению друг к другу на различных участках линии. При этом провод каждой фазы проходит одну треть длины линии на одном, вторую – на другом и третью – на третьем месте (рис. 3 .).

Рис. 2. Расположение проводов и защитных тросов на опорах: а – треугольником; б – горизонтальное; в – обратной елкой; г – шестиугольником (бочкой).

Рис. 3 . Схема транспозиции проводов одноцепной линии.

Расчет механической части ВЛ выполняют, исходя из повторяемости скорости ветpa и толщины стенки гололеда на проводах, отвечающей требованиям надежности и капитальности того или иного класса ВЛ.

ВЛ разных классов при их прохождении по одной и той же местности, в частности по общей трассе, должны быть рассчитаны на разные ветровые и гололедные нагрузки.

Грозозащитные тросы воздушных линий электропередачи

Грозозащитные тросы подвешивают выше проводов для защиты их от атмосферных перенапряжений. На линиях напряжением ниже 220 кВ тросы подвешивают только на подходах к подстанциям. При этом снижается вероятность перекрытия проводов линии вблизи подстанции. На линиях напряжением 220 кВ и выше тросы подвешиваются вдоль всей линии. Обычно используются тросы из стальных проволок.

Ранее тросы на линиях всех номинальных напряжений заземлялись наглухо на каждой опоре. Опыт эксплуатации показал, что в замкнутых контурах заземляющей системы – тросы – опоры появились токи. Они возникли вследствие действия ЭДС, наводимых в тросах путем электромагнитной индукции. При этом в ряде случаев в многократно заземленных тросах получились значительные потери электроэнергии, особенно в линиях сверхвысоких напряжений.

Исследования показали, что при подвеске тросов повышенной проводимости (сталеалюминиевых) на изоляторах тросы могут быть использованы в качестве проводов связи и в качестве токонесущих проводов для электроснабжения потребителей малой мощности.

Для обеспечения соответствующего уровня грозозащиты линий тросы при этом должны присоединяться к заземленным через искровые промежутки.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети: