Fils i cables de línies elèctriques aèries

Encès línies aèries transmissió de potència tensió superior a 1000 V, s'utilitzen cables i cables nus. En estar a l'aire lliure, estan exposats a l'atmosfera (vent, gel, canvis de temperatura) i a les impureses nocives de l'aire circumdant (gasos de sofre de plantes químiques, sal marina) i per tant han de tenir una resistència mecànica suficient i ser resistents a la corrosió (òxid).

Actualment, els conductors d'acer-alumini han trobat la major aplicació a les línies aèries.

Anteriorment, els cables de coure s'utilitzaven a les línies aèries, i ara s'utilitzen alumini, acer-alumini i acer i, en alguns casos, cables d'aliatges especials d'alumini: eldrium, etc. Els cables de protecció contra llamps solen ser d'acer.

Es distingeixen pel disseny:

a) conductors multinuclis d'un metall, formats (segons la secció transversal del conductor) de 7; 19 i 37 cables separats trenats junts (Fig. 1, b);

b) cables d'un sol cable format per un cable sòlid (Fig. 1, a);

c) conductors trenats de dos metalls: acer i alumini o acer i bronze.Els conductors d'acer-alumini de disseny convencional (classe AC) consisteixen en un nucli d'acer galvanitzat (un sol fil o trenat de 7 o 19 fils), al voltant del qual es troba una peça d'alumini, formada per 6, 24 o més cables (Fig. 1). , °C).

Arròs. 1. Construcció de cables de línies aèries: a — cables d'un sol fil; b — conductors trenats; c — filferros d'acer-alumini.

Les dades de disseny estructural dels conductors d'alumini nu i d'acer-alumini es troben a GOST 839-80.

Vegeu també: Estructures de filferro nu per a línies elèctriques aèries

La selecció de línies d'aire implica la consideració de diversos factors, entre els quals un dels més significatius és l'escalfament prolongat amb corrent elèctric. L'escalfament dels cables limita la capacitat de transmissió de la línia aèria, condueix a la corrosió dels cables, la seva pèrdua de resistència mecànica, augment de la caiguda, etc. La temperatura dels conductors depèn de la càrrega actual i de les condicions meteorològiques del traçat de la línia aèria.

La capacitat de càrrega dels cables es veu molt afectada per les condicions meteorològiques: velocitat del vent, temperatura ambient i radiació solar, que varien molt al llarg de l'any.

Es diu que un canvi en la velocitat del vent té un impacte més gran que un canvi en la temperatura de l'aire. Un vent feble amb una velocitat de 0,6 m/s augmenta el rendiment dels cables en un 140% en comparació amb les condicions d'aire estàtica, mentre que un augment de la temperatura ambient en 10 ° C el redueix en un 10-15%.

Filferros de coure

Els meus cables, fets de filferro de coure ben estirat, tenen una resistència baixa (r = 18,0 Ohm x mm2/ km) i una bona resistència mecànica: resistència a la tracció màxima sp = 36 ... 40 kgf / mm2, resisteixen amb èxit les influències atmosfèriques i la corrosió dels nocius. impureses a l'aire.

Els cables de coure estan marcats amb la lletra M amb l'addició de la secció transversal nominal del cable. Per tant, un cable de coure amb una secció nominal de 50 mm2 marcat amb M - 50.

Actualment, el coure és un material escàs i car, per això pràcticament no s'utilitza com a conductors de línies elèctriques aèries.Per estalviar coure, els conductors de coure, bronze i acer-bronze es van deixar de fabricar als anys 60.

Fils d'alumini

Els cables d'alumini es diferencien dels cables de coure amb una massa molt menor, una resistència específica lleugerament més alta (r = 28,7 ... 28,8 Ohm x mm2/ km) i una resistència mecànica menor: sp = 15,6 kgf / mm2 — per a conductors de conductors de classe AT i sp = 16 … 18 kgf / mm2 de cable Atp.

Els cables d'alumini s'utilitzen principalment a les xarxes locals. La baixa resistència mecànica d'aquests cables no permet alta tensió. Per evitar fletxes grans i assegurar el necessari PUE la mida mínima de la línia a terra, cal reduir la distància entre els suports i això augmenta el cost de la línia.

Per augmentar la resistència mecànica dels cables d'alumini, estan fets de cables trets durs i multifils. Ben tolerants a les influències atmosfèriques, els cables d'alumini no suporten l'impacte de les impureses nocives de l'aire.

Per tant, per a les línies aèries construïdes prop de les costes del mar, llacs salats i plantes químiques, es recomanen conductors d'alumini de la marca AKP protegits contra la corrosió (alumini resistent a la corrosió, amb ompliment de l'espai entre conductors amb greix neutre). Els conductors d'alumini estan marcats amb la lletra A amb l'addició de la secció nominal del conductor.

Filferros d'acer

Els filferros d'acer tenen una gran resistència mecànica: resistència a la ruptura màxima sp = 55 ... 70 kgf / mm2... Els cables d'acer són d'un sol fil o multifilar.

La resistència elèctrica dels cables d'acer és molt superior a la de l'alumini, i a les xarxes de CA depèn de la quantitat de corrent que flueix pel cable. Els cables d'acer s'utilitzen en xarxes locals amb una tensió de fins a 10 kV quan transmeten una potència relativament baixa, quan la construcció de línies amb cables d'alumini és menys rendible.

Un desavantatge important dels filferros i cables d'acer és la seva susceptibilitat a la corrosió. Per reduir la corrosió, els cables estan galvanitzats. Hi ha dues marques de filferro d'acer trenat disponibles: PS (filferro d'acer) i PMS (filferro d'acer de coure). Els cables PS tenen una addició de coure de fins a un 0,2% i els cables PSO es fabriquen amb un diàmetre de 3; 3,5; 5 mm. Els cables de protecció contra llamps de cable multifilar d'acer es produeixen en els graus S-35, S-50 i S-70.

Filferros d'acer-alumini

Els conductors d'acer-alumini tenen la mateixa resistència que els conductors d'alumini de la mateixa secció, perquè en els càlculs elèctrics dels conductors d'acer-alumini, la conductivitat de la peça d'acer no es té en compte a causa de la seva insignificança en comparació amb la conductivitat del part d'alumini dels conductors.

Els cables d'acer estructural constitueixen l'interior del cable d'alumini d'acer i els cables d'alumini constitueixen l'exterior. L'acer està dissenyat per augmentar la resistència mecànica, l'alumini és una peça conductora.

Amb filferros d'acer-alumini, es produeixen tensions internes addicionals a la part d'alumini del cable, a causa dels diferents coeficients d'expansió tèrmica de l'alumini i l'acer.

La limitació obligatòria de la tensió del cable a la temperatura mitjana anual per a tots els conductors és necessària per evitar un ràpid desgast per fatiga dels conductors a causa de la vibració.

Es va establir experimentalment que l'alumini comença a perdre les seves propietats de resistència a temperatures superiors als 65 ° C. Tenint-ho en compte, a l'hora de triar la temperatura màxima de funcionament dels cables d'acer-alumini, es recomana planificar una reducció de la resistència de l'alumini en 12 — 15% (que és un 7 — 8% de pèrdua de resistència del cable en conjunt) ) al llarg de la seva vida útil, que aproximadament correspon al funcionament continu del cable durant 50 anys a una temperatura de 90 ° C. Cal tenir en compte que la pèrdua total de resistència mecànica a causa de sobrecàrregues d'emergència a curt termini dels cables no superi l'1%.

Es produeixen les següents marques de cables d'acer-alumini (GOST 839-80):

AC - cable format per un nucli - cables d'acer galvanitzat i una o més capes exteriors de cables d'alumini. El cable està destinat a la col·locació a terra, excepte en zones amb aire contaminat amb compostos químics nocius;

CONSULTA, ASKP: semblant al cable de la marca AC, però amb el nucli d'acer (C) o el cable sencer (P) ple de greix que contraresta l'aparició de la corrosió del cable. Dissenyat per a la col·locació al llarg de la costa de mars, llacs salats i en zones industrials amb aire contaminat;

ASK: igual que el cable ASK, però amb un nucli d'acer aïllat amb una funda de plàstic. En el marcatge del cable, després de la lletra A, pot haver-hi la lletra P, que indica que el cable ha augmentat la resistència mecànica (per exemple, APSK).

Els cables d'acer-alumini de totes les marques es produeixen amb una proporció diferent de la secció transversal de la part d'alumini del cable a la secció transversal del nucli d'acer: dins de 6,0 ... 6,16 - per al funcionament del cable en mitjà. condicions de càrrega mecànica; 4,29 ... 4,39 — força millorada; 0,65 … 1,46 — resistència especialment reforçada: 7,71 … 8,03 — construcció lleugera i 12,22 … 18,09 — particularment lleugera.

Els cables lleugers s'utilitzen en línies de nova construcció i reconstrucció en zones on el gruix de la paret de gel no supera els 20 mm. Els conductors reforçats d'acer-alumini es recomanen per al seu ús en zones amb un gruix de paret de gel superior a 20 mm. S'utilitzen cables forts especials per a la implementació de llargues distàncies en creuaments per espais d'aigua i estructures d'enginyeria.

Per a una caracterització més completa dels conductors d'acer-alumini, la secció transversal nominal del conductor i la secció transversal del nucli d'acer s'introdueixen a la designació de la marca de filferro, per exemple: AC-150/24 o ASKS-150 /34.

Aldrei cables

Els cables d'Aldry tenen aproximadament la mateixa resistència elèctrica que els d'alumini, però tenen una major resistència mecànica. Aldry és un aliatge d'alumini amb petites quantitats de ferro («0,2%), magnesi (»0,7%) i silici («0,8%); pel que fa a la resistència a la corrosió, és igual a l'alumini. El desavantatge dels cables Aldrey és la seva baixa resistència a la vibració.

Localització dels cables de la línia aèria

Els conductors dels suports de les línies aèries es poden col·locar de diferents maneres: en línies d'un sol circuit, en un triangle o horitzontalment; en línies amb una cadena doble: arbre invers o hexàgon (en forma de «bolí»).

La disposició dels cables en un triangle (Fig. 2, a) s'utilitza en línies amb una tensió de fins a 20 kV, incloses les línies amb una tensió de 35 ... 330 kV amb suports metàl·lics i de formigó armat.

La disposició horitzontal dels cables (Fig. 2, b) s'utilitzarà a les línies 35 ... 220 kV amb suports de fusta. Aquesta disposició de cables és la millor des del punt de vista de les condicions de treball, ja que permet l'ús de suports inferiors i exclou l'embolic de filferro durant la baixada de gel i el ball de filferro.

En línies amb dos valors, els cables es col·loquen amb un arbre invers (Fig. 2, c), que és convenient per a les condicions d'instal·lació, però augmenta la massa dels suports i requereix la suspensió de dos cables protectors o un hexàgon ( Fig. 2, G).

Aquest últim mètode és preferible.Es recomana el seu ús en línies de dos valors amb una tensió de 35 ... 330 kV.

Totes aquestes opcions es caracteritzen per una disposició asimètrica dels cables entre si, la qual cosa comporta una diferència en els paràmetres elèctrics de les fases. Per a l'equació d'aquests paràmetres s'utilitza la transposició de cables, és a dir. la ubicació mútua dels conductors entre si en diferents trams de la línia es modifica successivament sobre els suports. En aquest cas, el conductor de cada fase passa un terç de la longitud de la línia en un lloc, el segon en l'altre i el tercer en el tercer lloc (fig. 3.).

Arròs. 2. Disposició dels cables i cables de protecció sobre els suports: a — amb un triangle; b — horitzontal; c — arbre invers; d — hexàgon (barril).

Arròs. 3... Esquema de transposició de línia d'un sol cable.

El càlcul de la part mecànica de la línia aèria es realitza en funció de la repetibilitat de la velocitat del vent i el gruix de la paret de gel dels cables, que compleix els requisits de fiabilitat i capitalització d'una determinada classe de línies aèries.

Les línies aèries de diferents classes, quan travessen el mateix terreny, especialment en un recorregut comú, s'han de dissenyar per a diferents càrregues de vent i gel.

Cables de protecció contra llamps de línies elèctriques aèries

Els cables de protecció contra llamps estan suspesos per sobre dels cables per protegir-los de les sobretensions atmosfèriques. A les línies amb una tensió inferior a 220 kV, els cables només es pengen a les aproximacions a les subestacions. Això redueix la probabilitat de superposició de cables prop de la subestació. En línies amb una tensió de 220 kV o superior, els cables estan suspesos al llarg de tota la línia. Normalment s'utilitzen cordes d'acer.

Anteriorment, els cables de línies de totes les tensions nominals estaven connectats a terra fermament a cada suport. L'experiència operativa mostra que els corrents apareixen en els circuits tancats del sistema de posada a terra — cables — suports. Van sorgir com a conseqüència de l'acció dels EMF induïts en els cables per inducció electromagnètica. Al mateix temps, en diversos casos es produeixen pèrdues de potència importants en cables connectats a terra repetidament, especialment en línies d'ultra alta tensió.

Els estudis han demostrat que en suspensió de cables amb conductivitat augmentada (acer-alumini) als aïllants, els cables es poden utilitzar com a cables de comunicació i com a conductors de corrent per subministrar consumidors de baixa potència.

Per tal de proporcionar un nivell adequat de protecció contra llamps a les línies, els cables s'han de connectar a terra mitjançant espurnes.