Воздушные линии (ВЛ) служат для передачи электроэнергии по проводам, проложенным на открытом воздухе и закрепленным на специальных опорах или кронштейнах инженерных сооружений с помощью изоляторов и арматуры. Основными конструктивными элементами ВЛ являются провода, защитные тросы, опоры, изоляторы и линейная арматура. В городских условиях ВЛ получили наибольшее распространение на окраинах, а также в районах застройки до пяти этажей. Элементы ВЛ должны обладать достаточной механической прочностью, поэтому при их проектировании, кроме электрических, делают и механические расчеты для определения не только материала и сечения проводов, но и типа изоляторов и опор, расстояния между проводами и опорами и т. д.
В зависимости от назначения и места установки различают следующие виды опор:
промежуточные, предназначенные для поддержания проводов на прямых участках линий. Расстояние между опорами (пролеты) составляет 35-45 м для напряжения до 1000 В и около 60 м для напряжения 6-10 кВ. Крепление проводов здесь производится с помощью штыревых изоляторов (не наглухо);
анкерные, имеющие более жесткую и прочную конструкцию, чтобы воспринимать продольные усилия от разности тяжения по проводам и поддерживать (в случае обрыва) все оставшиеся в анкерном пролете провода. Эти опоры устанавливаются также на прямых участках трассы (с пролетом около 250 м для напряжения 6-10 кВ) и на пересечениях с различными сооружениями. Крепление проводов на анкерных опорах производится наглухо к подвесным или штыревым изоляторам;
концевые, устанавливаемые в начале и в конце линии. Они являются разновидностью анкерных опор и должны выдерживать постоянно действующее одностороннее тяжение проводов;
угловые, устанавливаемые в местах изменения направления трассы. Эти опоры укрепляются подкосами или металлическими оттяжками;
специальные или переходные, устанавливаемые в местах пересечений ВЛ с сооружениями или препятствиями (реками, железными дорогами и т. п.). Они отличаются от других опор данной линии по высоте или конструкции.
Для изготовления опор применяют дерево, металл или железобетон.
Деревянные опоры в зависимости от конструкции могут быть:
одинарными;
А-образными, состоящими из двух стоек, сходящихся у вершины и расходящихся у основания;
трехногими, состоящими из трех сходящихся к вершине и расходящихся у основания стоек;
П-образными, состоящими из двух стоек, соединенных вверху горизонтальной траверсой;
АП-образными, состоящими из двух А-образных опор, соединенных горизонтальной траверсой;
составными, состоящими из стойки и приставки (пасынка), присоединяемой к ней бандажом из стальной проволоки.
Для увеличения срока службы деревянные опоры пропитывают антисептиками, значительно замедляющими процесс гниения древесины. В эксплуатации антисептирование проводится путем наложения антисептического бандажа в местах, подверженных гниению, с промазыванием антисептической пастой всех трещин, мест сопряжений и врубок.
Металлические опоры изготавливают из труб или профильной стали, железобетонные - в виде полых круглых или прямоугольных стоек с уменьшающимся сечением к вершине опоры.
Для крепления проводов ВЛ к опорам применяются изоляторы и крюки, а для крепления к траверсе - изоляторы и штыри. Изоляторы могут быть фарфоровыми или стеклянными штыревого или подвесного (в местах анкерного крепления) исполнения (рис. 1, а-в). Их прочно навертывают на крюки или штыри с помощью специальных полиэтиленовых колпачков или пакли, пропитанной суриком или олифой.
Рисунок 1. а - штыревой 6-10 кВ; б - штыревой 35 кВ; в - подвесной; г, д - стержневые полимерные
Изоляторы воздушных линий изготавливаются из фарфора или закаленного стекла - материалов, обладающих высокой механической и электрической прочностью и стойкостью к атмосферным воздействиям. Существенным достоинством стеклянных изоляторов является то, что при повреждении закаленное стекло рассылается. Это облегчает нахождение поврежденных изоляторов на линии.
По конструкции изоляторы разделяют на штыревые и подвесные.
Штыревые изоляторы применяются на линиях напряжением до 1 кВ, 6-10 кВ и, редко, 35 кВ (рис. 1, а, б). Они крепятся к опорам при помощи крюков или штырей.
Подвесные изоляторы (рис. 1, в) используются на ВЛ напряжением 35 кВ и выше. Они состоят из фарфоровой или стеклянной изолирующей части 1, шапки из ковкого чугуна 2, металлического стержня 3 и цементной связки 4. Подвесные изоляторы собирают в гирлянды, которые бывают поддерживающими (на промежуточных опорах) и натяжными (на анкерных опорах). Число изоляторов в гирлянде определяется напряжением линии; 35 кВ - 3-4 изолятора, 110 кВ - 6-8.
Применяются также полимерные изоляторы (рис. 1, г). Они представляют собой стержневой элемент из стеклопластика, на котором размещено защитное покрытие с ребрами из фторопласта или кремнийорганической резины:
К проводам ВЛ предъявляются требования достаточной механической прочности. Они могут быть одно- или многопроволочными. Однопроволочные провода из стали применяются исключительно для линий напряжением до 1000 В; многопроволочные провода из стали, биметалла, алюминия и его сплавов получили преимущественное распространение благодаря повышенной механической прочности и гибкости. Чаще всего на ВЛ напряжением до 6-10 кВ используются алюминиевые многопроволочные провода марки А и стальные оцинкованные провода марки ПС.
Сталеалюминевые провода (рис. 2, в) применяют на ВЛ напряжением выше 1 кВ. Они выпускаются с разным соотношением сечений алюминиевой и стальной частей. Чем меньше это соотношение, тем более высокую механическую прочность имеет провод и поэтому используется на территориях с более тяжелыми климатическими условиями (с большей толщиной стенки гололеда). В марке сталеалюминевых проводов указываются сечения алюминиевой и стальной частей, например, АС 95/16.
Рисунок 2. а - общий вид многопроволочного провода; б - сечение алюминиевого провода; в - сечение сталеалюминевого провода
Провода из сплавов алюминия (АН - не термообработанный, АЖ - термообработанный) имеют большую, по сравнению с алюминиевыми, механическую прочность и практически такую же электрическую проводимость. Они используются на ВЛ напряжением выше 1 кВ в районах с толщиной стенки гололеда до 20 мм.
Провода располагают различными способами. На одноцепных линиях их, как правило, располагают треугольником.
В настоящее время широко используются так называемые самонесущие изолированные провода (СИП) напряжением до 10 кВ. В линии напряжением 380 В провода состоят из несущего неизолированного провода, являющегося нулевым, трех изолированных линейных проводов, одного изолированного провода наружного освещения. Линейные изолированные провода навиты вокруг несущего нулевого провода. Несущий провод является сталеалюминевым, а линейные - алюминиевыми. Последние покрыты светостойким термостабилизированным (сшитым) полиэтиленом (провод типа АПВ). К преимуществам ВЛ с изолированными проводами перед линиями с голыми проводами можно отнести отсутствие изоляторов на опорах, максимальное использование высоты опоры для подвески проводов; нет необходимости в обрезке деревьев в зоне прохождения линии.
Для ответвлений от линий напряжением до 1000 В к вводам в здания используются изолированные провода марки АПР или АВТ. Они имеют несущий стальной трос и изоляцию, стойкую к атмосферным воздействиям.
Крепление проводов к опорам производится различными способами, в зависимости от места их расположения на изоляторе. На промежуточных опорах провода крепят к штыревым изоляторам зажимами или вязальной проволокой из того же материала, что и провод, причем последний в месте крепления не должен иметь изгибов. Провода, расположенные на головке изолятора, крепятся головной вязкой, на шейке изолятора - боковой вязкой.
На анкерных, угловых и концевых опорах провода напряжением до 1000 В крепят закручиванием проводов так называемой «заглушкой», провода напряжением 6-10 кВ - петлей. На анкерных и угловых опорах, в местах перехода через железные дороги, проезды, трамвайные пути и на пересечениях с различными силовыми линиями и линиями связи применяют двойной подвес проводов.
Соединение проводов производят плашечными зажимами, обжатым овальным соединителем, овальным соединителем, скрученным специальным приспособлением. В некоторых случаях применяют сварку с помощью термитных патронов и специального аппарата. Для однопроволочных стальных проводов можно применять сварку внахлестку с использованием небольших трансформаторов. В пролетах между опорами не допускается иметь более двух соединений проводов, а в пролетах пересечений ВЛ с различными сооружениями соединение проводов не допускается. На опорах соединение должно быть выполнено так, чтобы оно не испытывало механических усилий.
Линейная арматура применяется для крепления проводов к изоляторам и изоляторов к опорам и делится на следующие основные виды: зажимы, сцепная арматура, соединители и др.
Зажимы служат для закрепления проводов и тросов и прикрепления их к гирляндам изоляторов и подразделяются на поддерживающие, подвешиваемые на промежуточных опорах, и натяжные, применяемые на опорах анкерного типа (рис. 3, а, б, в).
Рисунок 3. а - поддерживающий зажим; б - болтовой натяжной зажим; в - прессуемый натяжной зажим; г - поддерживающая гирлянда изоляторов; д - дистанционная распорка; е - овальный соединитель; ж - прессуемый соединитель
Сцепная арматура предназначена для подвески гирлянд на опорах и соединения многоцепных гирлянд друг с другом и включает скобы, серьги, ушки, коромысла. Скоба служит для присоединения гирлянды к траверсе опоры. Поддерживающая гирлянда (рис. 3, г) закрепляется на траверсе промежуточной опоры при помощи серьги 1, которая другой стороной вставляется в шапку верхнего подвесного изолятора 2. Ушко 3 используется для прикрепления к нижнему изолятору гирлянды поддерживающего зажима 4.
Соединители применяются для соединения отдельных участков провода. Они бывают овальные и прессуемые. В овальных соединителях провода либо обжимаются, либо скручиваются (рис. 3, е). Прессуемые соединители (рис. 3, ж) применяются для соединения проводов больших сечений. В сталеалюминевых проводах стальная и алюминиевая части опрессовываются раздельно.
Тросы наряду с искровыми промежутками, разрядниками и устройствами заземления служат для защиты линий от грозовых перенапряжений. Их подвешивают над фазными проводами на ВЛ напряжением 35 кВ и выше, в зависимости от района по грозовой деятельности и материала опор, что регламентируется «Правилами устройства электроустановок». Грозозащитные тросы обычно выполняют из стали, но при использовании их в качестве высокочастотных каналов связи - из стали и алюминия. На линиях 35-110 кВ крепление троса к металлическим и железобетонным промежуточным опорам осуществляется без изоляции троса.
Для защиты от грозовых перенапряжений участков ВЛ с пониженным по сравнению с остальной линией уровнем изоляции применяют трубчатые разрядники.
На ВЛ заземляются все металлические и железобетонные опоры, на которых подвешены грозозащитные тросы или установлены другие средства грозозащиты (разрядники, искровые промежутки) линий напряжением 6-35 кВ. На линиях до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью крюки и штыри фазных проводов, устанавливаемые на железобетонных опорах, а также арматура этих опор должны быть присоединены к нулевому проводу.
Cтраница 1
Воздушные линии связи, как правило, строятся вдоль железных, шоссейных, а иногда и грунтовых дорог. В населенных пунктах они проходят вдоль улиц, а в городах - часто проходят по крышам зданий. Воздушные линии, построенные вдоль дорог и улиц, отличаются от воздушных линий, проходящих по крышам зданий, типом опор. Линии, у которых опорами служат столбы (деревянные, железобетонные), называются столбовыми. Линии, проходящие по крышам зданий, имеют опоры в виде металлических стоек и называются стоечными.
Воздушная линия связи состоит из проводов, опор, изоляторов, траверс, штырей, крюков, накладок для скрещивания проводов, крепежных накладок и некоторых других элементов. На рис. 2.1 показаны основные элементы воздушной линии и основные расстояния между штырями и крюками. На линиях радиотрансляционных сетей на опорах располагаются также абонентские и фидерные трансформаторы. На оконечных и кабельных (в местах стыка воздушных линий с кабельными) опорах могут размещаться также кабельные вводные ящики, шкафы, детали оборудования воздушных вводов и другие элементы.
Воздушные линии связи представляют собою наиболее дешевый тип линейных сооружений, но они не обеспечивают необходимой надежности и стабильности электрических характеристик, что становится особенно важно на линиях с большим числом каналов. Кроме того, по цепям воздушных линий возможность создания большого числа каналов ограничена из-за сравнительно малого частотного диапазона (до 150 кГц), который может быть эффективно использован. При организации большого числа каналов стоимость каналокилометра воздушной линии становится выше, чем при организации связи по кабельным линиям.
Воздушные линии связи и радиотрансляционных сетей представляют собою сложный комплекс устройств.
Воздушные линии связи представляют собой стальные, медные или биметаллические провода, которые с помощью изоляторов крепятся к опорам. Надежность воздушных линий также низкая.
Воздушные линии связи занимают значительное место в общей схеме линейных сооружений связи Советского Союза. Стоимость их определяется сотнями миллионов рублей.
Воздушные линии связи по своему назначению разделяются на три класса.
Воздушная линия связи имеет следующие параметры: г0 2 84 Ом / км; L0 1 94 мГн / км; д0 0 70 мкСм / км; С0 6 25 нФ / км.
Воздушные линии связи состоят из металлических проводов, подвешенных на специальных опорах и изолированных друг от друга и относительно земли при помощи изоляторов.
Воздушная линия связи имеет следующие параметры: г0 2 84 Ом / км; L0 1 94 мГн / км; д0 0 70 мкСм / км; С0 6 25 нФ / км. Это условие совпадает с условием отсутствия искажений, так как в этом случае Zj ] / L0 / C0, се ] / г0д0, с l / / L0Co не зависят от частоты.
ПЛАН
ВОЗДУШНЫЕ ЛИНИИ СВЯЗИ
Цели урока:
Образовательная – обеспечить усвоение и закрепление знаний по теме, изученной на предыдущем уроке, проконтролировать степень усвоения основных знаний по теме предыдущего урока.
Развивающая – развивать познавательные процессы (внимание, воображение, память, восприятие).
Воспитательная – воспитать положительное отношение к знаниям.
Тип урока: комбинированный
Обеспеченность урока: изоляторы, крюки.
Межпредметные связи: Технические средства железных дорог, Станции и узлы.
Время: 2 часа
Назначение и классификация линий связи
Требования к линиям связи
Классификация воздушных линий связи
Элементы ВЛС
Организационный момент.
Фронтальный опрос по теме предыдущего урока.
Изложение нового материала:
Закрепление материала.
Задание на дом: учебник Л.А. Кондратьева, О.Н. Ромашкова «Системы регулирования
движения на ж.д. транспорте» с. 297-298
ВОЗДУШНЫЕ ЛИНИИ СВЯЗИ
Назначение и классификация линий связи
ЛС предназначены для соединения телефонной или телеграфной аппаратуры, установленной в различных пунктах.
ЛС по назначению подразделяются на 3 класса:
I класс (магистральные) - связывают министерство с управлением дорог и управления между собой
II класс (дорожные и внутриотделенческие линии) - связывают управление с отделениями, отделения между собой и с крупными участковыми станциями
III класс (местные) – внутристанционные, на территории крупных станций и узлов.
Все ЛС подразделяются на 2 вида:
1). воздушные линии связи ВЛС
2). кабельные линии связи КЛС
Требования к линиям связи
провода линии связи должны быть изолированы друг от друга (в ВЛС - воздух);
провода линии связи должны быть изолированы от земли;
провода линии связи должны быть защищены от взаимных мешающих влияний (защита – скрещивание, то есть провода одной и той же цепи меняют местами через определенное число пролетов);
провода линии связи должны быть защищены от опасных влияний контактной сети электрифицированных железных дорог;
провода линии связи должны быть защищены от грозовых разрядов (молниеотвод – стальная проволока диаметром 5мм выше опоры на 15см, углублена в землю на 0,7м)
Классификация воздушных линий связи
ВЛС обладают большой механической прочностью, имеют длительные сроки службы, позволяют осуществлять связь на большие расстояния (до 250 км). Достоинством воздушных линий связи является также простота обнаружения и устранения повреждений.
По прочности в зависимости от метеоусловий ВЛС подразделяются на 4 типа:
1. О (облегченный) - для южных районов с малой интенсивностью льда на проводах (толщина льда менее 5 мм)
2.Н (нормальный) - для районов со средней интенсивностью гололеда (лед до 10 мм)
3. У (усиленный) - для районов с большой интенсивностью гололеда (до 15 мм)
4. ОУ (особо усиленный) - для районов с особо сильной интенсивностью гололеда (20 мм и более)
По профилю применяемых опор ВЛС подразделяются на:
с крюковым профилем (малопроводные линии, до 12 проводов)
с траверсным профилем (многопроводные линии до 40 проводов)
со смешанным профилем
4. ЭЛЕМЕНТЫ ВЛС
1. Опоры
деревянные
Деревянные опоры изготавливают из пород деревьев достаточной механической прочности (дуб, сосна, ель, лиственница, пихта).
Пропитка антисептиками (хлористый цинк, креозотовое масло) - чтобы продлить срок службы деревянных опор.
железобетонные
Все опоры подразделяются:
простые
сложные (анкерные, полуанкерные) применяемые для устойчивости линий с траверсным профилем, при устройстве переходов через жд полотна, при удлиненных пролетах, при переходе с воздушных линий связи на кабельные.
2. Арматура
К арматуре относятся:
- крюки
(на горизонтальной части имеют резьбу для ввинчивания в опоры);
- изоляторы
(фарфоровые, стеклянные, пластмассовые);
- траверсы
(типовые восьмиштырные)
3. Провода.
В качестве провода применяют проволоку - стальную, медную, биметаллическую.
Стальная - большая механическая прочность, низкая стоимость; низкая электропроводность, подвержена коррозии. Для защиты от коррозии оцинковывают или добавляют 0,2 - 0,4 % меди (с присадкой меди)
Медная - высокой электропроводности, не подвержена коррозии; высокая стоимость, менее прочная;
Биметаллическая - представляет собой стальной сердечник диаметром 3,2 мм с внешним медным слоем 0,4 мм.