Провода, тросы, изоляторы, линейная арматура ВЛ 35 кВ и выше. Особенности применения.
1. Провода и грозозащитные тросы.
Провода для ВЛ должны обладать высокой проводимостью и высокой прочностью. По проводимости на первом месте стоит медь, затем бронза, алюминий и сталь. По прочности на первом месте сталь, затем бронза, медь и алюминий.
При всех высоких качествах медь как материал для проводов ЛЭП - весьма дорогой и дефицитный материал. Так или иначе, с 1960 года медные и бронзовые провода не применяются.
В настоящее время при проектировании ВЛ 35 кВ и выше в основном применяются сталеалюминиевые провода по ГОСТ 839-80, на которые рассчитаны типовые опоры – используется проволока из твердого алюминия марки «АТ» и сердечник из стальной оцинкованной проволоки. Преимущества – хорошее отношение прочность/вес, низкая стоимость, хорошие свойства по нагреву, хорошо освоенные методы подвески, оптимально подобрана область применения типовых опор. Недостатки – относительно низкая рабочая температура (900С), коррозия стального сердечника.
В последнее время появилась масса новых проводов, которые можно разделить на три группы:
- Компактные провода;
- Высокотемпературные провода (ВТП);
- ВТП с малой стрелой провеса с сердечником из железоникелиевого сплава (инвар), металлокомпозита (Al+Al2O3) или неметаллического (полимерного) композитного материала.
к первой группе отнесены компактные провода с длительно допустимой температурой нагрева до 90°C. «Компактность» достигается за счет изменения формы проволок ТПЧ с круглой на трапецеидальную или Z-образную (рис.1). При этом, во-первых, увеличивается коэффициент заполнения поперечного сечения. Если для стандартного провода марки АС он составляет 0,61 – 0,67, то для современных компактных проводов он может достигать значения 0,88 [7]. При одинаковом с проводом марки АС сечении компактный провод, очевидно, будет иметь меньший внешний диаметр. Это обстоятельство наряду с практически идеально гладкой поверхностью способствует уменьшению аэродинамической и гололедной нагрузки, внутренние слои провода лучше защищены от коррозии за счет плотного прилегания проволок.
Вторая группа включает в себя ВТП, у которых проволоки токопроводящих частей изготовлены из алюминиево-циркониевых сплавов.
Применение алюминиевого сплава с добавкой циркония позволяет повысить предельно допустимую температуру использования проводов с 900С до 150 - 2100С, что позволяет его использовать в случае реконструкции существующей ВЛ с целью необходимости значительного повышения ее пропускной способности, однако с ростом температуры резко увеличивается сопротивление проводника и растут потери. К недостаткам можно так же отнести высокую стоимость. При максимальных внешних нагрузках (гололед, ветер) провод ведет себя аналогично сталеалюминиевому, так что экономии опор по сравнению с проводами «АС», как показали расчеты, не наблюдается, как указывается в рекламных проспектах.
Провода третьей группы (ВТП с малой стрелой провеса) требует применения материалов, характеризующихся пониженными значениями температурного коэффициента линейного расширения. Среди проводов, входящих в третью группу, следует выделить три подгруппы:– ВТП с сердечником из сплава Invar; ВТП с композитным сердечником;– ВТП с зазором между ТПЧ и сердечником. Зазор заполнен тугоплавкой консистентной смазкой.
В процессе эксплуатации ВЛ, как показывает практика, наблюдается масса негабаритов, особенно после 30 – 40 лет эксплуатации. Негабариты могут быть вызваны одной из причин или их комбинациями: - ненормируемое гололедообразование с превышением предела текучести провода (70% от разрыва); повышение токовой нагрузки в проводах выше допустимой, приведшее к перегреву проводов; ошибка при монтаже провода. Первые две причины сопровождаются потерей несущей способности провода. В любом случае, для подтяжки проводов требуется испытание на прочность. Как правило, наиболее вероятные места разрушения провода на выходе из поддерживающего зажима и в местах установки дистанционных распорок на расщепленном проводе верхней фазы на открытой местности с наибольшим ветровым и весовым пролетом.
Основной недостаток проводов нового поколения – их стоимость, которая может превышать стоимость стандартных проводов в 20 раз. Учитывая, что стоимость стандартных проводов составляет около 10% от стоимости строительства ВЛ, их применение может значительно увеличить стоимость строительства.
Для продления срока службы проводов после длительной эксплуатации предлагаем метод перемонтажа проводов путем сдвига слабой части провода на выходе из поддерживающего зажима в пролет со врезкой отрезка существующего провода у одного из анкеров. Слабые места могут усиливаться ремонтными спиральными зажимами.
Тросы – стандартный ТК-50,ТК-70, проводящий – Провод АС 150/24, АС 70/72, ОКГТ.
В России информационным письмом ЧА/29/57 от 01.01.2001 с целью увеличения срока службы грозотросов с 01.07.09 при реконструкции и новом строительстве ВЛ 110 кВ и выше запрещено применение в качествегрозотросов стальных канатов марки ТК по ГОСТ 3062,3063,3064. Следует применять грозотросы марки МЗ-В-ОЖ-Н-Р по СТО 71915393-ТУ 062-2008 - специально изготовленный канат для использования в качестве грозотролса.
ОКГТ: - первоначально применяли ОКГТ с профилированным сердечником фирмы Alkoa Fujicura, затем Prismian, в последнее время – Сарансккабель.
ОКГТ фирмы Alkoa Fujicura в процессе эксплуатации показали себя не очень хорошо: при низких температурах (ниже -200С) прекращается подача сигнала. Это вызвано, скорее всего, тем, что гель, в котором расположено волокно, рассчитан на умеренный климат и при низких температурах застывает со всеми вытекающими последствиями. Кроме того, оптоволокно плохо защищено от прожига проволок внешнего повива при ударах молнии.
ОКГТ Испанской фирмы Prismian – с оптическими модулями в центральной алюминиевой трубке – отличный кабель. Волокно хорошо защищено от ударов молнии и перегрева при токах КЗ.
ОКГТ Российской фирмы Сарансккабель – по прочностным характеристикам превышает первые два, по устойчивости к токам КЗ уступает ОКГТ фирмы Prismian, однако за счет низкой стоимости в последнее время побеждает в торгах. Хорошо адаптирован к суровым зимам Российского климата.
2 Изоляторы.
До 60 г прошлого столетия применяли фарфор, потом стекло. Последнее время все большее распространение получают полимерные изоляторы из кремнийорганической резины. Имеют ряд преимуществ: - малый вес, устойчивость к вандализму, эластичность, гидрофобное покрытие, меньшие токи утечки.
Долгое время сдерживалось их применение из-за большей строительной длины гирлянды с полимерным изолятором, который не проходил на типовых опорах ВЛ 110 кВ, а так же из-за сложности определения пробитого изолятора.
При пробое вдоль стеклопластикового стержня при «наклеивания» юбок изоляторов на стеклопластиковый стержень при помощи силиконового клея – возможен пробой изолятора вдоль стержня. Освоение немцами (Rodurflex) экструзии сплошного силиконового корпуса, вулканизированного при высокой температуре на стеклопластиковый стержень, позволила избежать этого недостатка. Надежность работы их изоляторов проверена временем более 40 лет. В России так же в последнее время так же освоили данную технологию изготовления изоляторов.
3 Линейная арматура.
В последнее время появилась масса разработок новой арматуры. Это и натяжные зажимы с корпусом из алюминиевого сплава со сниженными потерями на перемагничивание, и натяжные заклинивающиеся зажимы и натяжные клиносочлененные зажимы и спиральная арматура, многочастотные гасители вибрации.
В некоторых заданиях на проектирование одним из условий ставится что следует применять линейную арматуру с улучшенными потребительскими качествами: зажимы натяжные - клиносочлененные, зажимы соединительные шлейфовые - спирального типа, зажимы поддерживающие - спиральные.
Разберем некоторые из них:
Натяжные заклинивающиеся зажимы одно время активно применяли, однако в последнее время отказались от их применения из-за нареканий строительных и эксплуатирующих организаций по причине сползания алюминиевого повива провода по стальному сердечнику при приложении к зажиму максимальных нагрузок.
По рекламным проспектам зажимы натяжные клиносочлененные по своим функциональным и технологическим параметрам превосходят как натяжные спиральные зажимы, так и натяжные прессуемые зажимы: легко и быстро монтируются, не требуют специального инструмента и оборудования для монтажа. Однако мы их применение сдерживаем, так как в нем используется тот же принцип закрепления провода, что и в зажимах типа «НЗ». По той жен причине не применяем спиральные натяжные зажимы, хотя они себя прекрасно зарекомендовали на ОКГТ, где силовые элементы находятся в наружном повиве.
Применение спиральной арматуры с неизолированными проводами ВЛ 35-750 кВ.
Спиральная арматура широко применяется при строительстыве ВОЛС-ВЛ, для крепления ОКГТ, ОКСН. Альтернативы ей нет.
К сожалению, с неизолированными проводами ВЛ применять спиральную арматуру возможно ограниченно и только при соответствующем обосновании. Причина в данном случае в больших потерях на перемагничивание, возникающих в зажиме и приводящих к его существенному нагреву – свыше допустимых значений. Явление это возникает в изделиях спиральной арматуры, имеющих в своей конструкции спирали из ферромагнитных материалов: оцинкованной или алюминированной проволоки. Для высокотемпературных проводов ситуация усугубляется тем, что значения протекающих в них токов превышают величины токов в обычных проводах, следовательно величина потерь электроэнергии существенно возрастает. Следует отметить, что в России сегодня существует широкая практика применения таких зажимов со всеми вытекающими отрицательными последствиями.
Есть положительный зарубежный опыт. Данная проблема успешно решена, например, компанией ПЛП, в конструкции соединительных и ремонтных зажимов которой используются токопроводящие повивы из проволок из алюминиевого сплава повышенной прочности с нанесенным токопроводящим компаундом. На производство зажимов аналогичной конструкции в настоящий момент переходит . Для натяжных зажимов проблема перемагничивания может быть решена путем замены ферромагнитных материалов на не магнитные (например, аустенитные стали)
Что касается спиральных соединителей, то имеются сведения, что в процессе эксплуатации наблюдается увеличение омического сопротивления на некоторых шлейфовых спиральных соединителях, обнаруживаемое при помощи тепловизоров. Данное явление, по нашему мнению, происходит из-за коррозии метала в местах точечного касания проволок при плохой обработке провода проводящей смазкой за счет проникновения атмосферы в место контакта.
При соединении термитными патронами алюминиевые части свариваются между собой и имеют надежный электрический контакт. В прессуемом зажиме отдельные алюминиевые проволоки вминаются друг в друга и так же имеют надежный длительный контакт без доступа воздуха.
По этой причине мы отказались от спиральных соединителей, хотя успели их применить на некоторых очередях объекта выдачи мощности с АЭС. Ну что же, время покажет правильность принимаемых решений…
Применение спиральных ремонтных зажимов поддерживаем.
Технологичное решение, однако так же сталкиваемся с потерями на перемагничивание.
Поддерживающие спиральные зажимы - их применение улучшает работу провода в зажиме за счет отсутствия резкого перегиба провода на выходе из лодочки, а так же снижает отрицательные последствия вибрации.
В аудитории находится огромное количество линейного персонала с большим опытом эксплуатации. Хотелось бы от Вас узнать отдельные особенности эксплуатации ВЛ, о которых мы, возможно, не знаем – для накопления опыта проектирования.
Благодарю за внимание.
Если имеются вопросы – задавайте!
С уважением:
Главный технолог ОЛЭП В. Н. Рябов
15.12.2016г.
Основные порталы (построено редакторами)