Dây và cáp của đường dây dẫn điện trên không

TRÊN đường hàng không truyền tải điện điện áp trên 1000 V, sử dụng dây và cáp trần. Ở ngoài trời, chúng tiếp xúc với khí quyển (gió, băng, thay đổi nhiệt độ) và các tạp chất có hại từ không khí xung quanh (khí lưu huỳnh từ các nhà máy hóa chất, muối biển) do đó phải có đủ độ bền cơ học và chống ăn mòn (gỉ sét).

Hiện nay, dây dẫn nhôm-thép đã tìm thấy ứng dụng lớn nhất trong các đường dây trên không.

Trước đây, dây đồng được sử dụng trên đường dây trên không, và bây giờ dây nhôm, thép-nhôm và thép được sử dụng, và trong một số trường hợp, dây làm bằng hợp kim nhôm đặc biệt - eldrium, v.v. Cáp chống sét thường được làm bằng thép.

Chúng được phân biệt bởi thiết kế:

a) dây dẫn nhiều lõi của một kim loại, bao gồm (tùy thuộc vào mặt cắt ngang của dây dẫn) 7; 19 và 37 dây riêng biệt xoắn lại với nhau (Hình 1, b);

b) dây đơn bao gồm một dây đặc (Hình 1, a);

c) dây dẫn bện bằng hai kim loại - thép và nhôm hoặc thép và đồng.Dây dẫn nhôm-thép có thiết kế thông thường (loại AC) bao gồm lõi thép mạ kẽm (dây đơn hoặc dây xoắn 7 hoặc 19 dây), xung quanh có một phần nhôm bao gồm 6, 24 dây trở lên (Hình 1). ,°C).

Cơm. 1. Cấu tạo dây của đường dây trên không: a — dây một sợi; b — dây dẫn bện; c — dây thép-nhôm.

Dữ liệu thiết kế kết cấu của dây dẫn nhôm trần và thép-nhôm có trong GOST 839-80.

Xem thêm: Cấu trúc dây trần cho đường dây điện trên không

Việc lựa chọn các đường dẫn khí liên quan đến việc xem xét một số yếu tố, trong đó một trong những yếu tố quan trọng nhất là làm nóng kéo dài bằng dòng điện. Việc làm nóng dây dẫn hạn chế khả năng truyền tải của đường dây trên không, dẫn đến ăn mòn dây dẫn, giảm độ bền cơ học, tăng độ võng, v.v. Nhiệt độ của dây dẫn phụ thuộc vào phụ tải hiện tại và điều kiện thời tiết của tuyến đường dây trên không.

Khả năng chịu tải của dây dẫn bị ảnh hưởng rất nhiều bởi điều kiện thời tiết—tốc độ gió, nhiệt độ xung quanh và bức xạ mặt trời, vốn thay đổi nhiều trong suốt cả năm.

Sự thay đổi tốc độ gió được cho là có tác động lớn hơn sự thay đổi nhiệt độ không khí. Gió yếu với tốc độ 0,6 m / s làm tăng thông lượng của dây lên 140% so với điều kiện không khí tĩnh, trong khi nhiệt độ môi trường tăng 10 ° C sẽ làm giảm 10-15%.

dây đồng

Dây của tôi, được làm bằng dây đồng được kéo chặt, có điện trở thấp (r = 18,0 Ohm x mm2/ km) và độ bền cơ học tốt: độ bền kéo tối đa sp = 36 ... 40 kgf / mm2, chống lại tác động của khí quyển và ăn mòn từ các chất có hại tạp chất trong không khí.

Dây đồng được đánh dấu bằng chữ M với việc bổ sung mặt cắt ngang danh nghĩa của dây. Vì vậy, dây đồng có tiết diện danh nghĩa là 50 mm2 được đánh dấu bằng M — 50.

Hiện nay, đồng là một vật liệu khan hiếm và đắt tiền, đó là lý do tại sao nó thực tế không được sử dụng làm dây dẫn cho đường dây điện trên không... Để tiết kiệm dây dẫn bằng đồng, đồng, đồng và thép-đồng đã bị ngừng sản xuất vào những năm 1960.

dây nhôm

Dây nhôm khác với dây đồng ở khối lượng thấp hơn nhiều, điện trở riêng cao hơn một chút (r = 28,7 ... 28,8 Ohm x mm2/ km) và độ bền cơ học kém hơn: sp = 15,6 kgf / mm2 — đối với dây dẫn loại AT và sp = 16…18 kgf/mm2 của dây Atp.

Dây nhôm chủ yếu được sử dụng trong các mạng cục bộ. Độ bền cơ học thấp của các dây này không cho phép điện áp cao. Để tránh các mũi tên lớn và đảm bảo an toàn cần thiết PUE kích thước tối thiểu của đường dây xuống đất, cần phải giảm khoảng cách giữa các giá đỡ và điều này làm tăng chi phí của đường dây.

Để tăng độ bền cơ học của dây nhôm, chúng được làm bằng dây kéo nhiều sợi, cứng. Chịu được ảnh hưởng của khí quyển tốt, dây nhôm không chịu được tác động của các tạp chất có hại từ không khí.

Do đó, đối với các đường dây trên không được xây dựng gần bờ biển, hồ muối và nhà máy hóa chất, nên sử dụng dây dẫn nhôm thương hiệu AKP được bảo vệ chống ăn mòn (chống ăn mòn nhôm, lấp đầy khoảng trống giữa các dây dẫn bằng mỡ trung tính). Dây dẫn nhôm được đánh dấu bằng chữ A với việc bổ sung mặt cắt ngang danh nghĩa của dây dẫn.

Dây thép

Dây thép có độ bền cơ học cao: độ bền kéo đứt tối đa sp = 55...70 kgf/mm2... Dây thép là loại dây đơn hoặc nhiều dây.

Điện trở của dây thép cao hơn nhiều so với nhôm và trong mạng điện xoay chiều, nó phụ thuộc vào cường độ dòng điện chạy qua dây. Dây thép được sử dụng trong các mạng cục bộ có điện áp lên đến 10 kV khi truyền tải công suất tương đối thấp, khi việc xây dựng đường dây bằng dây nhôm ít mang lại lợi nhuận hơn.

Một nhược điểm đáng kể của dây và cáp thép là tính dễ bị ăn mòn. Để giảm ăn mòn, dây được mạ kẽm. Có hai nhãn hiệu dây thép bện: PS (dây thép) và PMS (dây thép đồng). Dây PS có lượng đồng bổ sung lên tới 0,2% và dây PSO được làm với đường kính 3; 3,5; 5 mm. Cáp chống sét cáp thép nhiều sợi được sản xuất theo cấp S-35, S-50 và S-70.

dây thép-nhôm

Dây dẫn nhôm-thép có cùng điện trở như dây dẫn nhôm có cùng tiết diện, bởi vì trong tính toán điện của dây dẫn nhôm-thép, độ dẫn điện của phần thép không được tính đến do không đáng kể so với độ dẫn điện của dây dẫn nhôm-thép. phần nhôm của dây dẫn.

Dây thép kết cấu tạo nên bên trong dây nhôm thép và dây nhôm tạo nên bên ngoài. Thép được thiết kế để tăng độ bền cơ học, nhôm là bộ phận dẫn điện.

Với dây thép-nhôm, ứng suất bên trong bổ sung xảy ra trong phần nhôm của dây, do các hệ số giãn nở nhiệt của nhôm và thép khác nhau.

Giới hạn ứng suất dây bắt buộc ở nhiệt độ trung bình hàng năm đối với tất cả các dây dẫn là cần thiết để ngăn chặn sự mài mòn nhanh chóng do mỏi của dây dẫn do rung động.

Người ta đã chứng minh bằng thực nghiệm rằng nhôm bắt đầu mất đi các đặc tính cường độ ở nhiệt độ trên 65 ° C. Có tính đến điều này, khi chọn nhiệt độ hoạt động tối đa của dây thép-nhôm, nên lập kế hoạch giảm cường độ của nhôm xuống 12 — 15 % (tức là 7 - 8% tổn thất về độ bền của toàn bộ dây) ) trong suốt thời gian sử dụng của chúng, xấp xỉ tương ứng với hoạt động liên tục của dây trong 50 năm ở nhiệt độ 90 ° C. Cần lưu ý rằng tổng tổn thất về độ bền cơ học do quá tải khẩn cấp ngắn hạn của dây dẫn không vượt quá 1%.

Các nhãn hiệu dây nhôm-thép sau đây (GOST 839-80) được sản xuất:

AC - dây bao gồm một lõi - dây thép mạ kẽm và một hoặc nhiều lớp dây nhôm bên ngoài. Dây được thiết kế để đặt trên cạn, trừ những vùng có không khí bị ô nhiễm với các hợp chất hóa học có hại;

HỎI, HỎI — tương tự như dây thương hiệu AC, nhưng có lõi thép (C) hoặc toàn bộ dây (P) được bôi mỡ để chống ăn mòn dây. Được thiết kế để đặt dọc theo bờ biển, hồ muối và trong các khu công nghiệp có không khí bị ô nhiễm;

ASK — giống như dây ASK, nhưng có lõi thép cách điện bằng vỏ nhựa. Trong nhãn hiệu của dây, sau chữ A, có thể có chữ P, cho biết dây có độ bền cơ học tăng (ví dụ: APSK).

Dây nhôm thép của tất cả các thương hiệu được sản xuất với tỷ lệ khác nhau giữa mặt cắt ngang của phần nhôm của dây với mặt cắt ngang của lõi thép: trong khoảng 6,0 ... 6,16 - cho hoạt động của dây ở mức trung bình điều kiện tải trọng cơ học; 4,29 ... 4,39 — tăng cường sức mạnh; 0,65 … 1,46 — cường độ gia cố đặc biệt: 7,71 … 8,03 — kết cấu nhẹ và 12,22 … 18,09 — đặc biệt nhẹ.

Dây nhẹ được sử dụng trên các đường dây mới được xây dựng và xây dựng lại ở những khu vực có độ dày của tường băng không vượt quá 20 mm. Dây dẫn nhôm-thép gia cố được khuyến nghị sử dụng ở những khu vực có tường băng dày hơn 20 mm. Dây mạnh đặc biệt được sử dụng để thực hiện các khoảng cách dài trong giao cắt qua không gian nước và các cấu trúc kỹ thuật.

Để có đặc tính đầy đủ hơn của dây dẫn nhôm-thép, mặt cắt ngang danh nghĩa của dây dẫn và mặt cắt ngang của lõi thép được nhập vào ký hiệu của nhãn hiệu dây, ví dụ: AC-150/24 hoặc ASKS-150 /34.

dây Aldrei

Dây Aldry có điện trở tương tự như dây nhôm, nhưng có độ bền cơ học cao hơn. Aldry là một hợp kim nhôm với một lượng nhỏ sắt («0,2%), magiê (» 0,7%) và silic («0,8%); về khả năng chống ăn mòn, nó bằng nhôm. Nhược điểm của dây Aldrey là khả năng chống rung thấp.

Vị trí của đường dây trên không

Các dây dẫn trên các giá đỡ của đường dây trên không có thể được đặt theo nhiều cách khác nhau: trên các đường dây một mạch - theo hình tam giác hoặc theo chiều ngang; trên các dòng có chuỗi kép — cây ngược hoặc hình lục giác (ở dạng «thùng»).

Bố trí dây theo hình tam giác (Hình 2, a) được sử dụng trên các đường dây có điện áp lên đến 20 kV, kể cả trên các đường dây có điện áp 35 ... 330 kV với các giá đỡ bằng kim loại và bê tông cốt thép.

Việc bố trí dây theo chiều ngang (Hình 2, b) sẽ được sử dụng trên các đường dây 35 ... 220 kV với giá đỡ bằng gỗ. Cách sắp xếp dây này là tốt nhất xét về điều kiện làm việc, vì nó cho phép sử dụng các giá đỡ thấp hơn và loại bỏ hiện tượng vướng dây trong quá trình băng xuống và nhảy dây.

Trên các đường dây có hai giá trị, dây được đặt bằng cây ngược (Hình 2, c), thuận tiện cho điều kiện lắp đặt, nhưng làm tăng khối lượng của giá đỡ và yêu cầu treo hai dây cáp bảo vệ hoặc lục giác ( Hình 2, G).

Phương pháp thứ hai là thích hợp hơn.Nên sử dụng trên các đường dây hai giá trị có điện áp 35 ... 330 kV.

Tất cả các tùy chọn này được đặc trưng bởi sự sắp xếp không đối xứng của các dây so với nhau, dẫn đến sự khác biệt về thông số điện của các pha. Đối với phương trình của các tham số này, chuyển vị của dây được sử dụng, tức là vị trí lẫn nhau của các dây dẫn so với nhau trên các phần khác nhau của đường dây được thay đổi liên tục trên các giá đỡ. Trong trường hợp này, dây dẫn của mỗi pha đi qua một phần ba chiều dài của dây ở một nơi, dây thứ hai ở vị trí thứ hai và dây thứ ba ở vị trí thứ ba (Hình 3.).

Cơm. 2. Bố trí dây và cáp bảo vệ trên các giá đỡ: a — có hình tam giác; b — ngang; c—cây ngược; d — hình lục giác (thùng).

Cơm. 3… Sơ đồ chuyển vị đường dây đơn.

Việc tính toán phần cơ học của đường dây trên không được thực hiện dựa trên độ lặp lại của tốc độ gió và độ dày của tường băng trên dây, đáp ứng các yêu cầu về độ tin cậy và vốn hóa của một loại đường dây trên không nhất định.

Các đường dây trên không thuộc các cấp khác nhau khi đi qua cùng một địa hình, nhất là trên một tuyến chung, phải thiết kế cho các tải trọng gió và băng khác nhau.

Dây chống sét của đường dây dẫn điện trên không

Cáp chống sét được treo phía trên dây để bảo vệ chúng khỏi sự đột biến của khí quyển. Trên đường dây có điện áp dưới 220 kV, cáp chỉ được treo ở các lối tiếp cận trạm biến áp. Điều này làm giảm khả năng dây chồng lên nhau gần trạm biến áp. Trên đường dây có điện áp từ 220 kV trở lên, cáp được treo dọc toàn tuyến. Dây thép thường được sử dụng.

Trước đây, các dây cáp của tất cả các điện áp định mức được nối đất chặt chẽ trên mỗi giá đỡ. Kinh nghiệm vận hành cho thấy dòng điện xuất hiện trong các mạch kín của hệ thống nối đất—dây cáp—giá đỡ. Chúng phát sinh do tác động của EMF gây ra trong cáp bằng cảm ứng điện từ. Đồng thời, trong một số trường hợp, tổn thất điện năng đáng kể xảy ra ở các cáp nối đất nhiều lần, đặc biệt là ở các đường dây siêu cao áp.

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng bằng cách treo cáp có độ dẫn điện tăng lên (thép-nhôm) trên chất cách điện, cáp có thể được sử dụng làm dây thông tin liên lạc và làm dây dẫn dòng điện để cung cấp cho người tiêu dùng điện năng thấp.

Để cung cấp mức độ chống sét đầy đủ cho đường dây, cáp phải được nối với đất thông qua các khe hở tia lửa điện.