חוטים וכבלים של קווי חשמל עיליים

עַל קווי אוויר העברת כוח מתח מעל 1000 וולט, נעשה שימוש בחוטים חשופים וכבלים. בהיותם בחוץ, הם חשופים לאטמוספירה (רוח, קרח, שינויי טמפרטורה) ולזיהומים מזיקים מהאוויר שמסביב (גזי גופרית ממפעלים כימיים, מלח ים) ולכן חייבים להיות בעלי חוזק מכני מספיק ולהיות עמידים בפני קורוזיה (חלודה).

כיום, מוליכים פלדה-אלומיניום מצאו את היישום הגדול ביותר בקווים עיליים.

בעבר השתמשו בחוטי נחושת בקווי עילי, וכיום נעשה שימוש באלומיניום, פלדה-אלומיניום ופלדה, ובמקרים מסוימים, חוטים מסגסוגות אלומיניום מיוחדות - אלדוריום וכו'. כבלי הגנה מפני ברקים עשויים לרוב מפלדה.

הם נבדלים על ידי עיצוב:

א) מוליכים מרובי ליבות ממתכת אחת, המורכבים (בהתאם לחתך המוליך) מ-7; 19 ו-37 חוטים נפרדים מעוותים יחד (איור 1, ב);

ב) חוטים חד-חוטיים המורכבים מחוט מוצק אחד (איור 1, א);

ג) מוליכים תקועים משתי מתכות - פלדה ואלומיניום או פלדה וברונזה.מוליכים פלדה-אלומיניום בעיצוב קונבנציונלי (מחלקה AC) מורכבים מליבת פלדה מגולוונת (חוט יחיד או מפותל של 7 או 19 חוטים), שסביבו ממוקם חלק אלומיניום, המורכב מ-6, 24 או יותר חוטים (איור 1). ,°C).

אורז. 1. בניית חוטים של קווים עיליים: א - חוטים חד-חוטיים; ב - מוליכים תקועים; ג - חוטי פלדה-אלומיניום.

נתוני העיצוב המבני של מוליכים מאלומיניום חשוף ופלדה-אלומיניום נמצאים ב-GOST 839-80.

ראה גם: מבני תיל חשופים לקווי חשמל עיליים

בחירת קווי האוויר כרוכה בשיקול של מספר גורמים, ביניהם אחד המשמעותיים ביותר הוא חימום ממושך בזרם חשמלי. חימום החוטים מגביל את יכולת ההולכה של הקו העילי, מוביל לקורוזיה של החוטים, אובדן חוזק מכני שלהם, עלייה בצניחה וכו'. הטמפרטורה של המוליכים תלויה בעומס הנוכחי ובתנאי מזג האוויר של תוואי הקו העילי.

יכולת נשיאת העומס של חוטים מושפעת מאוד מתנאי מזג האוויר - מהירות הרוח, טמפרטורת הסביבה וקרינת השמש, המשתנים מאוד במהלך השנה.

לשינוי במהירות הרוח אומרים שיש השפעה גדולה יותר משינוי בטמפרטורת האוויר. רוח חלשה במהירות של 0.6 מ'/ש' מגדילה את תפוקת החוטים ב-140% בהשוואה לתנאי אוויר סטטיים, בעוד שעלייה בטמפרטורת הסביבה ב-10 מעלות צלזיוס מפחיתה אותה ב-10-15%.

חוטי נחושת

לחוטים שלי, העשויים מחוטי נחושת משומשים היטב, יש התנגדות נמוכה (r = 18.0 אוהם x mm2/ק"מ) וחוזק מכני טוב: חוזק מתיחה מרבי sp = 36 ... 40 kgf / mm2, עמידים בהצלחה בפני השפעות אטמוספריות וקורוזיה מזיקות. זיהומים באוויר.

חוטי נחושת מסומנים באות M בתוספת החתך הנומינלי של החוט. אז, חוט נחושת עם חתך נומינלי של 50 מ"מ מסומן ב-M - 50.

נכון להיום, נחושת היא חומר דל ויקר, וזו הסיבה שהיא כמעט ואינה משמשת כמוליכים לקווי מתח עיליים.כדי לחסוך בנחושת, מוליכי נחושת, ברונזה ופלדה-ברונזה הופסקו בשנות ה-60.

חוטי אלומיניום

חוטי אלומיניום שונים מחוטי נחושת בעלי מסה נמוכה בהרבה, התנגדות ספציפית מעט גבוהה יותר (r = 28.7 ... 28.8 Ohm x mm2/km) וחוזק מכני פחות: sp = 15.6 kgf / mm2 - עבור מוליכים של מוליכים בדרגת AT ו-sp = 16 … 18 kgf / mm2 של חוט Atp.

חוטי אלומיניום משמשים בעיקר ברשתות מקומיות. החוזק המכני הנמוך של חוטים אלה אינו מאפשר מתח גבוה. כדי למנוע חיצים גדולים ולאבטח את הדרוש PUE הגודל המינימלי של הקו לקרקע, יש צורך להקטין את המרחק בין התומכים וזה מגדיל את עלות הקו.

על מנת להגביר את החוזק המכני של חוטי אלומיניום, הם עשויים מחוטים מרובי גדילים, נמשכים קשה. סובלני היטב להשפעות אטמוספריות, חוטי אלומיניום אינם עומדים בפני ההשפעה של זיהומים מזיקים מהאוויר.

לכן, לקווים עיליים שנבנו בקרבת חופי ים, אגמי מלח ומפעלים כימיים, מומלצים מוליכים מאלומיניום ממותג AKP המוגנים מפני קורוזיה (עמיד בפני קורוזיה, עם מילוי החלל בין המוליכים בשומן ניטרלי). מוליכים מאלומיניום מסומנים באות A בתוספת החתך הנומינלי של המוליך.

חוטי פלדה

לחוטי פלדה חוזק מכני גבוה: חוזק שבירה מרבי sp = 55 ... 70 kgf / mm2... חוטי פלדה הם חד חוטי או רב חוטי.

ההתנגדות החשמלית של חוטי פלדה גבוהה בהרבה מזו של אלומיניום, וברשתות AC היא תלויה בכמות הזרם הזורמת דרך החוט. חוטי פלדה משמשים ברשתות מקומיות במתח של עד 10 קילו וולט בעת העברת הספק נמוך יחסית, כאשר בניית קווים עם חוטי אלומיניום פחות משתלמת.

חסרון משמעותי של חוטי פלדה וכבלים הוא רגישותם לקורוזיה. כדי להפחית קורוזיה, החוטים מגולוונים. ישנם שני מותגים של חוטי פלדה תקועים: PS (חוט פלדה) ו-PMS (חוט פלדה נחושת). לחוטי PS יש תוספת נחושת של עד 0.2%, וחוטי PSO עשויים בקוטר 3; 3.5; 5 מ"מ. כבלי פלדה להגנה מפני ברקים מיוצרים בדרגות S-35, S-50 ו-S-70.

חוטי פלדה-אלומיניום

למוליכי פלדה-אלומיניום יש התנגדות זהה למוליכי אלומיניום מאותו חתך רוחב, מכיוון שבחישובים החשמליים של מוליכים פלדה-אלומיניום, המוליכות של חלק הפלדה אינה נלקחת בחשבון בגלל חוסר המשמעות שלו בהשוואה למוליכות של חלק אלומיניום של המוליכים.

חוטי פלדה מבניים מהווים את החלק הפנימי של חוט האלומיניום הפלדה, וחוטי אלומיניום מהווים את החלק החיצוני. פלדה נועדה להגביר חוזק מכני, אלומיניום הוא חלק מוליך.

בחוטי פלדה-אלומיניום מתרחשים מתחים פנימיים נוספים בחלק האלומיניום של החוט, עקב מקדמי ההתפשטות התרמית השונים של אלומיניום ופלדה.

הגבלה חובה של מתח תיל בטמפרטורה השנתית הממוצעת עבור כל המוליכים נחוצה כדי למנוע בלאי עייפות מהיר של המוליכים עקב רעידות.

נקבע בניסוי כי אלומיניום מתחיל לאבד את תכונות החוזק שלו בטמפרטורות מעל 65 מעלות צלזיוס. בהתחשב בכך, בעת בחירת טמפרטורת ההפעלה המקסימלית של חוטי פלדה-אלומיניום, מומלץ לתכנן הפחתה בחוזק האלומיניום ב-12 - 15% (שהם 7 - 8% אובדן חוזק של החוט בכללותו) ) לאורך חיי השירות שלהם, המתאים בערך לפעולה רציפה של החוט במשך 50 שנה בטמפרטורה של 90 מעלות צלזיוס. יש לציין שהאובדן הכולל של חוזק מכני עקב עומסי חירום קצרי טווח של החוטים אינו עולה על 1%.

המותגים הבאים של חוטי פלדה-אלומיניום (GOST 839-80) מיוצרים:

AC - חוט המורכב מליבה - חוטי פלדה מגולוונת ושכבה חיצונית אחת או יותר של חוטי אלומיניום. החוט מיועד להנחה ביבשה, למעט אזורים בהם יש אוויר מזוהם בתרכובות כימיות מזיקות;

חקירה, ASKP — בדומה לחוט של מותג AC, אבל עם ליבת הפלדה (C) או חוט שלם (P) מלאים בשומן שמונע את התרחשות קורוזיה של חוט. מיועד להנחה לאורך חופי הים, אגמי המלח ובאזורי תעשייה עם אוויר מזוהם;

ASK - זהה לחוט ASK, אבל עם ליבת פלדה מבודדת עם נדן פלסטיק. בסימון החוט, לאחר האות A, עשויה להיות האות P, המעידה על חוזק מכני מוגבר של החוט (לדוגמה, APSK).

חוטי פלדה-אלומיניום של כל המותגים מיוצרים ביחס שונה בין חתך החלק האלומיניום של החוט לחתך ליבת הפלדה: בתוך 6.0 ... 6.16 - להפעלת החוט בבינוני תנאי עומס מכני; 4.29 ... 4.39 - כוח משופר; 0.65 … 1.46 – חוזק מחוזק במיוחד: 7.71 … 8.03 – בנייה קלה ו-12.22 … 18.09 – קלה במיוחד.

חוטי אור משמשים בקווים שנבנו ושוחזרו לאחרונה באזורים שבהם עובי קיר הקרח אינו עולה על 20 מ"מ. מוליכי פלדה-אלומיניום מחוזקים מומלצים לשימוש באזורים עם עובי דופן קרח גדול מ-20 מ"מ. חוטים חזקים מיוחדים משמשים ליישום מרחקים ארוכים במעברים דרך חללי מים ומבנים הנדסיים.

לאפיון מלא יותר של מוליכים פלדה-אלומיניום, החתך הנומינלי של המוליך וחתך ליבת הפלדה מוזנים בייעוד מותג החוטים, למשל: AC-150/24 או ASKS-150 /34.

חוטי אלדרי

לחוטי Aldry יש התנגדות חשמלית בערך כמו חוטי אלומיניום, אך יש להם חוזק מכני גדול יותר. אלדרי היא סגסוגת אלומיניום עם כמויות מינוריות של ברזל («0.2%), מגנזיום (»0.7%) וסיליקון («0.8%); מבחינת עמידות בפני קורוזיה, זה שווה לאלומיניום. החיסרון של חוטי אלדרי הוא ההתנגדות הנמוכה שלהם לרעידות.

מיקום חוטי קו עילי

ניתן למקם את המוליכים על התומכים של קווים עיליים בדרכים שונות: על קווים במעגל יחיד - במשולש או אופקית; על קווים עם שרשרת כפולה - עץ הפוך או משושה (בצורת "חבית").

סידור של חוטים במשולש (איור 2, א) משמש בקווים עם מתח של עד 20 קילו וולט, כולל בקווים עם מתח של 35 ... 330 קילו וולט עם תומכות מתכת ובטון מזוין.

הסידור האופקי של החוטים (איור 2, ב) ישמש בקווים 35 ... 220 קילו וולט עם תומכי עץ. סידור זה של חוטים הוא הטוב ביותר מנקודת המבט של תנאי העבודה, שכן הוא מאפשר שימוש בתומכים נמוכים ואינו כולל הסתבכות חוטים במהלך ירידת קרח וריקוד תיל.

בקווים עם שני ערכים, החוטים ממוקמים עם עץ הפוך (איור 2, ג), אשר נוח לתנאי ההתקנה, אך מגדיל את מסת התומכים ודורש השעיה של שני כבלי מגן או משושה ( איור 2, ז).

השיטה האחרונה עדיפה.מומלץ לשימוש בקווים בעלי שני ערכים במתח של 35 ... 330 קילו וולט.

כל האפשרויות הללו מאופיינות בסידור אסימטרי של חוטים זה ביחס לזה, מה שמוביל להבדל בפרמטרים החשמליים של השלבים. עבור המשוואה של פרמטרים אלה, טרנספוזיציה של חוטים משמשת, כלומר. המיקום ההדדי של המוליכים זה לזה בקטעים שונים של הקו משתנה ברציפות על התומכים. במקרה זה, המוליך של כל פאזה עובר שליש מאורך הקו במקום אחד, השני במקום השני והשלישי במקום השלישי (איור 3.).

אורז. 2. סידור של חוטים וכבלי הגנה על התומכים: א - עם משולש; ב - אופקי; ג - עץ הפוך; ד - משושה (חבית).

אורז. 3... ערכת טרנספוזיציה של קו חוט יחיד.

החישוב של החלק המכני של הקו העילי מתבצע על סמך יכולת החזרה של מהירות הרוח ועובי קיר הקרח על החוטים, אשר עונה על הדרישות לאמינות והיוון של סוג מסוים של קווים עיליים.

קווי עילי של כיתות שונות, כאשר חוצים אותו שטח, במיוחד בתוואי משותף, חייבים להיות מתוכננים לעומסי רוח וקרח שונים.

כבלי הגנה מפני ברקים של קווי מתח עיליים

כבלי הגנה מפני ברקים תלויים מעל החוטים כדי להגן עליהם מפני עליות אטמוספריות. בקווים עם מתח מתחת ל-220 קילו וולט, כבלים תלויים רק בגישות לתחנות משנה. זה מקטין את הסבירות של חוטים חופפים ליד תחנת המשנה. בקווים במתח של 220 קילו וולט ומעלה, הכבלים תלויים לאורך כל הקו. בדרך כלל משתמשים בחבלי פלדה.

בעבר, הכבלים של הקווים של כל המתחים הנקובים היו מקורקעים בחוזקה על כל תומך. ניסיון תפעולי מראה שזרמים מופיעים במעגלים הסגורים של מערכת ההארקה - כבלים - תומכים. הם נוצרו כתוצאה מפעולת ה-EMF המושרה בכבלים על ידי אינדוקציה אלקטרומגנטית. יחד עם זאת, במספר מקרים מתרחשים הפסדי חשמל משמעותיים בכבלים מוארקים שוב ושוב, במיוחד בקווי מתח גבוה במיוחד.

מחקרים הראו כי על ידי תליית כבלים בעלי מוליכות מוגברת (פלדה-אלומיניום) על מבודדים, הכבלים יכולים לשמש כחוטי תקשורת וכמוליכים זרם לאספקת צרכנים בעלי הספק נמוך.

על מנת לספק רמה נאותה של הגנה מפני ברקים לקווים, יש לחבר את הכבלים לאדמה דרך פערי ניצוצות.