Кл 6кв что это

Кл 6кв что это

Оптимальные
Инженерные решения
в Электроэнергетике

Будьте в курсе новостей

Основные темы

Охранная зона КЛ-0,4кВ, КЛ-6(10)кВ

Рисунок №1

В охранных зонах запрещается осуществлять любые действия, которые могут нарушить безопасную работу объектов электросетевого хозяйства, в том числе привести к их повреждению или уничтожению, и (или) повлечь причинение вреда жизни, здоровью граждан и имуществу физических или юридических лиц, а также повлечь нанесение экологического ущерба и возникновение пожаров. [полный текст приведен в статье ]

Справочная информация

Маньков В.Д. Кабельные линии электропередачи (определения, классификация и проектирование) 25.11.2012 22:56

Автор статьи «Кабельные линии электропередачи»: Маньков В.Д. Директор НТЦ «Аксиома Электро» Почетный энергетик РФ, доцент.

Кабельные линии электропередачи

Кабельная линия электропередачи (КЛ) – линия для передачи электроэнергии или отдельных её импульсов, состоящая из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными, стопорными и концевыми муфтами (заделками) и крепежными деталями, а для маслонаполненных линий, кроме того, с подпитывающими аппаратами и системой сигнализации давления масла (гл. 2.3, п. 2.3.2 ПУЭ).

Основные определения и виды классификаций КЛ

По способу прокладки КЛ подразделяются на:

— подземные, прокладываемые в грунте непосредственно на напряжение до 35 кВ или прокладываемые в кабельных каналах, галереях, камерах, блоках;

— наземные, прокладываемые по сооружениям или внутри кабельных сооружений: кабельных туннелей, шахт, этажей, эстакад; двойного пола;

— подводные, проложенные через водоемы или по их дну.

К кабельным сооружениям относятся (гл. 2.3 ПУЭ – шестого издания):

1. Кабельный туннель – закрытое сооружение (коридор) с расположенными в нём опорными конструкциями для размещения на них кабелей и кабельных муфт, со свободным проходом по всей длине, позволяющим производить прокладку кабелей, ремонт и осмотр кабельных линий.

2. Кабельный канал – непроходное сооружение, закрытое и частично или полностью заглубленное в грунт, пол, перекрытие и т. п. и предназначенное для размещения в нём кабелей, укладку, осмотр и ремонт которых возможно производить лишь при снятом перекрытии.

3. Кабельная шахта – вертикальное кабельное сооружение (как правило, прямоугольного сечения), у которого высота в несколько раз больше стороны сечения, снабженное скобами или лестницей для передвижения вдоль него людей (проходные шахты) или съемной полностью или частично стенкой (непроходные шахты).

4. Кабельный этаж – часть здания, ограниченная полом и перекрытием или покрытием, с расстоянием между полом и выступающими частями перекрытия или покрытия не менее 1,8 м .

Двойной пол — полость, ограниченная стенами помещения, междуэтажным перекрытием и полом помещения со съемными плитами (на всей или части площади).

5. Двойной пол – полость, ограниченная стенами помещения, междуэтажным перекрытием и полом помещения со съемными плитами (на всей или части площади).

6. Кабельный блок – кабельное сооружение с трубами (каналами) для прокладки в них кабелей с относящимися к нему колодцами.

7. Кабельная камера – подземное кабельное сооружение, закрываемое глухой съемной бетонной плитой, предназначенное для укладки кабельных муфт или для протяжки кабелей в блоки. Камера, имеющая люк для входа в неё, называется кабельным колодцем.

8. Кабельная эстакада – надземное или наземное открытое горизонтальное или наклонное протяженное кабельное сооружение. Кабельная эстакада может быть проходной или непроходной.

9. Кабельная галерея – надземное или наземное закрытое полностью или частично (например, без боковых стен) горизонтальное или наклонное протяженное проходное кабельное сооружение.

В зависимости от напряжения КЛ подразделяются на:

— КЛ до 1 кВ (низшего класса напряжения);

• КЛ от 1 до 35 кВ (КЛ среднего класса напряжений);
• КЛ от 110 до 220 кВ (КЛ высокого напряжения).

Приведенные КЛ существенно различаются по требованиям к расчетам характеристик, конструкции, типу изоляции кабелей и конструкции.

В зависимости от режима работы нейтралей электрических сетей КЛ классифицируются также как и сети:

— трехфазные сети с изолированными нейтралями (нейтраль не присоединена к заземляющему устройству или присоединена к нему через аппараты с большим сопротивлением). В России такой режим нейтрали используется в сетях 2 – 35 кВ с малыми токами замыкания на землю;

— трехфазные сети с компенсированными нейтралями (нейтраль присоединена к заземляющему устройству через индуктивность). В России указанный режим нейтрали используется в сетях напряжением 2 – 35 кВ с большими токами замыкания на землю;

— трехфазные сети с эффективно заземленными нейтралями (сети высокого и сверхвысокого напряжения, нейтрали которых соединены с землей непосредственно или через малое активное сопротивление). В России с таким режимом нейтрали применяются сети 110, 150 и частично 220 кВ, в указанных сетях не допускается применение автотрансформаторов, требующих глухого заземления нейтрали;

— сети с глухозаземленными нейтралями (нейтраль трансформатора или генератора присоединяется к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление). К таким сетям относятся сети напряжением до 1 кВ, а также сети напряжением 220 кВ и выше.

Как указывалось выше, кабельная линия может состоять из одного или нескольких параллельно проложенных кабелей.

Кабелем называют устройство, предназначенное для канализации электрической энергии и состоящее из одного или нескольких изолированных друг от друга проводников, заключенных в герметическую защитную оболочку из резины, пластмассы, алюминия или свинца.

Кабель, имеющий поверх защитной оболочки покрытие (броню) из стальных лент, плоской или круглой проволоки (для защиты от механических повреждений), называется бронированным.

Если защитные или броневые оболочки кабеля не пропитаны джутовой пропитанной пряжей, то такой кабель называют голым.

В зависимости от материала изоляции кабели делятся на:

— кабели с жидкостной изоляцией – кабельным нефтяным маслом;

— кабели с твердой изоляцией:

• бумажно-масляной;
• поливинилхлоридной (ПВХ);
• резино-бумажной (RIP);
• из сшитого полиэтилена (XLPE);
• из этилен-пропиленовой резины (EPR).

Здесь не указана изоляция газообразными веществами и некоторые виды жидкостной и твёрдой изоляции из-за их относительно редкого применения и отсутствия нормативных документов, регламентирующих требования к такой изоляции.

Различают кабели силовые и контрольные.

Силовые кабели предназначены для передачи и распределения электрической энергии в осветительных и силовых электроустановках и в тех случаях, когда их применение экономически или технически более целесообразно, чем проводов.

Контрольные кабели служат для создания цепей контроля, сигнализации и т.д.

Силовой электрический кабель общего применения с бумажно-масляной изоляцией состоит из токоведущих жил (из меди и алюминия) круглой или сегментной формы; жильной изоляции из бумаги, пропитанной маслоканифольным составом; заполнителей из жгутов сульфатной бумаги, проложенных между жилами; поясной изоляцией из бумаги, пропитанной маслоканифольным составом; герметизирующей оболочки из свинца или алюминия; двухслойного битумного состава, между слоями которого проложена сульфатная бумага; кабельной пряжи, пропитанной противогнилостным составом; брони из стальных лент, а у некоторых марок кабелей из плоских или круглых стальных оцинкованных проволок, покрытых битумным составом; кабельного покрова из пропитанного джута (пряжи), покрытого сверху слоем мела.

Кабели с изоляцией из других материалов устроены аналогично кабелям с бумажно-масляной изоляцией.

По виду изоляции и оболочки различают следующие силовые кабели:

• с пропитанной бумажной изоляцией в металлической оболочке;
• с бумажной изоляцией, пропитанной не стекающим составом;
• в металлической оболочке;
• с пластмассовой изоляцией в пластмассовой или металлической оболочке;
• с резиновой изоляцией в пластмассовой, резиновой или металлической оболочке.

Проектирование КЛ

Проектирование КЛ должно проводиться в соответствии с требованиями гл. 2.3 ПУЭ и других нормативных и методических документов.

При проектировании КЛ должны быть обеспечены:

1. Надежная и качественная передача электроэнергии.
2. Экономическая эффективность КЛ.
3. Внедрение прогрессивных проектных решений, обеспечивающих снижение ресурсных, трудовых и капитальных затрат при строительстве и эксплуатации.
4. Внедрение прогрессивных технологий строительных и монтажных работ.
5. Оптимальное использование земли, а также лесных угодий, т.е. применение конструкций и проектных решений, требующих при прочих равных условиях наименьшего отчуждения земли в постоянное и временное пользование и наименьшей площади вырубки леса.
6. Соблюдение требований экологической безопасности и охраны окружающей среды.
7. Ремонтопригодность всех применяемых конструкций.
8. Передовые методы эксплуатации, удобные и безопасные условия труда.
9. Выполнение требований задания на проектирование и условий договора на производство проектно-изыскательских работ.

При проектировании необходимо учитывать:

1. Перспективы развития электрических сетей на 10-15 лет.
2. Условия окружающей среды и способ прокладки.
3. Пересечения с коммуникациями.
4. Влияние параллельно проложенных и пересекаемых коммуникаций.
5. Агрессивность грунтов по степени коррозии.
6. Ландшафт местности, если кабели прокладываются в земле.

Проектирование может осуществляться специализированной организацией, имеющей разрешение на данный вид работ согласно Федеральному закону РФ от 01.12.2007 г. № 315 ФЗ «О саморегулирующих организациях».

Разделы проекта должны соответствовать требованиям Постановления правительства РФ от 18.02.2008 г. № 87 «О составе разделов проектной документации и требованиям по их содержанию».

Однако дополнительно в проекте приводятся:

— план трассы КЛ в масштабе 1:500;

— пересечения с инженерными коммуникациями.

Под эгидой Санкт-Петербургской объединенной группы «Аксиома» свою деятельность осуществляют две компании, работающие в сфере электроэнергетики: ЧОУ ДПО «Научно-технический центр «Аксиома Электро» , отвечающее за Научную и Образовательную деятельность, и ООО «НТЦ «Аксиома Электро» , Разрабатывающее , Выпускающее и Распространяющее Серию книг «Для электроэнергетиков» .

Кабельные линии для подстанций 6-10 кВ

Поскольку кабельные линии (КЛ) вводятся в РУ и при эксплуатации подстанций необходимо обслуживать концевые заделки кабелей, то целесообразно дать краткие сведения о КЛ.

Кабелем называют одну или несколько изолированных токопроводяших жил в герметичной оболочке. По назначению кабели делятся на силовые и контрольные. Силовые кабели служат для передачи электрической энергии от источника к потребителю. С помощью контрольных кабелей осуществляют соединение элементов схем управления и релейной защиты, автоматики и контроля.
Силовой электрический кабель (рис. 1) состоит из токопроводящих жил фазной (2) и поясной (4) изоляции, заполнителя 3. алюминиевой оболочки 5, защитных покровов. При напряжении у трехфазного переменного тока до 1 кВ применяют трех- и четырехжильные силовые кабели, а при напряжении 3,6 и 10 кВ — трехжильные кабели с номинальным сечением жилы до 240 мм2.
Токопроводящие жилы кабеля изготовляют из меди и алюминия. В качестве изоляции жил применяют бумагу, резину, пластмассу. Наиболее распространены силовые кабели с бумажной пропитанной изоляцией, в которых поверх каждой жилы накладывается жильная изоляция, а поверх изолированных жил — поясная. Преимущества пропитанной бумажной изоляции — дешевизна, высокая электрическая прочность и относительно высокая теплостойкость. Недостатком является гигроскопичность, что вынуждает особо тщательно защищать бумажную изоляцию от соприкосновения с внешней средой.

Рис. 1. Силовой трехжильный кабель марки ААБ:
1 — токопроводящие жилы: 2 и 4— фазная и поясная изоляция; 3— заполнители; 5 — алюминиевая оболочка; 6 — защитный покров оболочки (подушка); 7 — броня из стальных лент; 8 — наружный защитный покров

Для удобства фазировки при монтаже, т. е. нахождения одноименных фаз соединяемых отрезков кабелей, верхняя бумажная лента каждой жилы имеет отличительную окраску.
В кабелях на напряжение 6 и 10 кВ поверх поясной изоляции накладывают экран из полупроводящей бумаги. При скрутке изолированных жил в процессе изготовления кабеля промежутки между жилами заполняют бумажными жгутами (заполнителями).
Для герметизации поверх изоляции накладывают оболочку. Оболочки кабелей с бумажной изоляцией изготовляют из свинца или алюминия.
Свинец — мягкий металл, обладающий высокой коррозионной стойкостью ко многим химическим веществам, содержащимся в почве. Существенным недостатком свинца является слабая стойкость к вибрациям, что вызывает повреждение свинцовых оболочек кабелей, проложенных по мостам, эстакадам и т. д. Свинец разрушается под действием находящихся в почве гниющих органических веществ, растворов извести и бетона.
Для защитных оболочек в настоящее время широко применяют алюминий, обладающий рядом преимуществ по сравнению со свинцом: прочность его в несколько раз выше, масса в 4,2 раза меньше, вибропрочность в 25 раз больше. Благодаря небольшому удельному сопротивлению (в 7 раз меньше, чем у свинца) алюминиевую оболочку используют в качестве нулевого провода в четырехпроводных сетях переменного тока. К недостаткам алюминиевых оболочек относятся их подверженность коррозии, особенно во влажной среде.
Для защиты от коррозии и механических повреждений на оболочки кабелей накладывают защитные покровы.

В последнее время получают распространение кабели с пластмассовой изоляцией в пластмассовой оболочке, которые изготовляют на напряжение от 1 до 35 кВ для трасс с неограниченной разностью уровней прокладки. В качестве изоляции в этих кабелях применяют поливинилхлорид или полиэтилен. Оболочку выполняют из поливинилхлорида. На пластмассовую изоляцию кабелей напряжением 6 и 10 кВ накладывают экраны из металлической ленты (медной или алюминиевой фольги), а в кабелях 10 кВ еще и экран по жиле из полупроводящего полиэтилена или поливинилхлорида.
Контрольные кабели для присоединения к приборам и аппаратам до 660 В переменного тока или до 1000 В постоянного выпускаются как с медными, так и с алюминиевыми жилами, с резиновой или пластмассовой изоляцией, в свинцовой, поливинилхлоридной и стальной оболочке. Число медных жил в кабеле может быть от 4 до 61, алюминиевых — до 37. Номинальное сечение медной жилы — от 0,75 до 6 мм2, алюминиевой — от 2,5 до 10 мм2. Контрольные кабели аналогично силовым могут иметь поверх оболочки защитные покровы.

Наиболее распространенными марками силовых кабелей с изоляцией из пропитанной бумаги являются:
СБ — с медными жилами, в свинцовой оболочке, бронированные двумя стальными лентами, с наружным покровом, применяемые для прокладки в земле;
АСБ — то же с алюминиевыми жилами;
ААБ — с алюминиевыми жилами, в алюминиевой оболочке;
СБГ, ААБГ — без наружного покрова, применяемые для прокладки в помещениях, туннелях, каналах;
ААШв — с алюминиевыми жилами, в алюминиевой оболочке, с наружным покровом из поливинилхлоридного шланга, применяемые для прокладки в земле, а особенно в помещениях, туннелях, каналах, так как поливинилхлорид является покровом, не поддерживающим горения.
Длительно допустимые рабочие температуры на жилах не должны превышать: для кабелей на напряжение 1 и 3 кВ — 80, 6 кВ — 65, 10 кВ — 60 °С. Минимальный радиус изгиба равен 15-кратному наружному диаметру для многожильных кабелей в свинцовой оболочке и 25-кратному — для кабелей в алюминиевой оболочке. Толщина нормально пропитанной изоляции жил кабелей до 1 кВ в зависимости от их сечения составляет 0,75—0,95 мм, поясной изоляции — 0,6 мм, для кабелей напряжением 6 кВ толщина изоляции жил и поясной изоляции составляет 2,0 и 0,95 мм и напряжением 10 кВ — соответственно 2,75 и 1,25 мм. Толщина свинцовой оболочки в зависимости от диаметра кабеля колеблется от 0,9 до 2,1 мм, алюминиевой — от 1,0 до 1,8 мм.
После прокладки и монтажа кабели с бумажной изоляцией должны выдержать испытание 6-кратным номинальным напряжением постоянного тока. Так, кабели 10 кВ должны быть испытаны напряжением 60 кВ. Кабели с пластмассовой изоляцией используют для прокладки в земле и помещениях.
Наиболее распространенными марками силовых кабелей с пластмассовой изоляцией являются:
АВВБ — с алюминиевыми жилами, изоляцией и оболочкой из поливинилхлоридного пластиката, бронированный, с наружным покровом, применяется для прокладки в земле;
АПВБ — то же, но с изоляцией из полиэтилена;
ВВГ — с медными жилами, изоляцией и оболочкой из поливинилхлоридного пластиката, применяется для прокладки в помещениях;
АВВГ — то же, но с алюминиевыми жилами.
У кабелей с пластмассовой изоляцией допустимые рабочие температуры на жилах составляют при номинальном напряжении 1 и 3 кВ 70 °С, 6 кВ — 65 °С, 10 кВ — 60 °С, максимально допустимый нагрев жил кабелей при токах короткого замыкания меньше, чем кабелей с бумажной изоляцией.
Металлическая лента экрана рассчитана на однофазный ток 50 А, что в разветвленных сетях с большими токами замыкания на землю является недостаточным.
При обозначении контрольных кабелей марка кабеля начинается с буквы К, например
КРСГ — контрольный кабель с медными жилами, с резиновой изоляцией, в свинцовой оболочке, применяется для прокладки внутри помещений, в каналах, туннелях, в местах, не подверженных вибрациям;
АКРНГ— контрольный кабель с алюминиевыми жилами, с изоляцией из резины я оболочкой из негорючей резины, применяется для прокладки в пожароопасных помещениях, каналах, туннелях;
АКРВГ— то же, но оболочка из поливинилхлоридного пластиката, может применяться в условиях агрессивной среды;
АКВВГ — контрольный кабель с алюминиевыми жилами, с изоляцией и оболочкой из поливинилхлоридного пластиката; область применения та же, что и для кабеля АКРВГ.

Длительно допускаемая температура па жиле контрольных кабелей с резиновой изоляцией должна быть не более 65 °С, с поливинилхлоридной — не более 70 С. Радиус изгиба кабелей в свинцовой небронированной оболочке — не менее 10 диаметров кабеля, для остальных кабелей — не менее 7 диаметров. Толщина резиновой изоляции в зависимости от сечения кабеля составляет 1,0—1,2 мм, пластмассовой — 0,6—1,0 мм. В эксплуатации контрольные кабеля должны выдерживать испытание напряжением 1500 В переменного тока.

Воздушные и кабельные линии электропередачи

Воздушная линия электропередачи (ВЛ) – устройство, предназначенное для передачи или распределения электрической энергии по проводам с защитной изолирующей оболочкой (ВЛЗ) или неизолированным проводам (ВЛ), находящимся на открытом воздухе и прикрепленным с помощью траверс (кронштейнов), изоляторов и линейной арматуры к опорам или другим инженерным сооружениям (мостам, путепроводам). Главными элементами ВЛ являются:

• провода;
• защитные тросы;
• опора, поддерживающая провода и торосы на определенной высоте над уровнем земли или воды;
• изоляторы, изолирующие провода от тела опоры;
• линейная арматура.

За начало и за конец воздушной линии принимают линейные порталы распределительных устройств. По конструктивному устройству ВЛ делятся на одноцепные и многоцепные, как правило 2-цепные.

Обычно ВЛ состоит из трех фаз, поэтому опоры одноцепных ВЛ напряжением выше 1 кВ рассчитаны на подвеску трёх фазных проводов (одной цепи) (рис. 1), на опорах двухцепных ВЛ подвешивают шесть проводов (две параллельно идущие цепи). При необходимости над фазными проводами подвешивается один или два грозозащитных троса. На опорах ВЛ распределительной сети напряжением до 1 кВ подвешивается от 5 до 12 проводов для электроснабжения различных потребителей по одной ВЛ (наружное и внутреннее освещение, электросиловое хозяйство, бытовые нагрузки). ВЛ напряжением до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью помимо фазных снабжена нулевым проводом.

Рис. 1. Фрагменты ВЛ 220 кВ: а – одноцепной; б – двухцепной

Провода воздушных линий электропередачи в основном изготавливаются из алюминия и его сплавов, в некоторых случаях из меди и ее сплавов, выполняются из холоднотянутой проволоки, обладающей достаточной механической прочностью. Однако наибольшее распространение получили многопроволочные провода из двух металлов с хорошими механическими характеристиками и относительно невысокой стоимостью. К проводам такого типа относятся сталеалюминиевые провода с отношением площадей поперечного сечения алюминиевой и стальной части от 4,0 до 8,0. Примеры расположения фазных проводов и грозозащитных тросов показаны на рис. 2, а конструктивные параметры ВЛ стандартного ряда напряжений приведены в табл. 1.

Рис. 2. Примеры расположения фазных проводов и грозозащитных тросов на опорах: а – треугольное; б – горизонтальное; в – шестиугольное «бочкой»; г – обратной «елкой»

Таблица 1. Конструктивные параметры воздушных линий

Для всех приведенных вариантов расположения фазных проводов на опорах характерно несимметричное расположение проводов по отношению друг к другу. Соответственно это ведет к неодинаковому реактивному сопротивлению и проводимости разных фаз, обусловленных взаимной индуктивностью между проводами линии и как следствие к несимметрии фазных напряжений и падению напряжения.

Для того чтобы сделать емкость и индуктивность всех трех фаз цепи одинаковыми, на линии электропередачи применяют транспозицию проводов, т.е. взаимно меняют их расположение друг относительно друга, при этом каждый провод фазы проходит одну треть пути (рис. 3). Одно такое тройное перемещение называется циклом транспозиции.

Рис. 3. Схема полного цикла транспозиции участков воздушной линии электропередачи: 1, 2, 3 – фазные провода

Транспозицию фазных проводов воздушной линии электропередачи с неизолированными проводами применяют на напряжение 110 кВ и выше и при протяженности линии 100 км и больше. Один из вариантов монтажа проводов на транспозиционной опоре показан на рис. 4. Следует отметить, что транспозицию токопроводящих жил иногда применяют и в КЛ, кроме того современные технологии проектирования и сооружения ВЛ позволяют технически реализовать управление параметрами линии (управляемые самокомпенсирующиеся линии и компактные воздушные линии сверхвысокого напряжения).

Рис. 4. Транспозиционная опора

Провода и защитные тросы ВЛ в определенных местах должны быть жестко закреплены на натяжных изоляторах анкерных опор (концевые опоры 1 и 7, устанавливаемые в начале и конце ВЛ, как это показано на рис. 5 и натянуты до заданного тяжения. Между анкерными опорами устанавливают промежуточные опоры, необходимые для поддержания проводов и тросов, при помощи поддерживающих гирлянд изоляторов с поддерживающими зажимами, на заданной высоте (опоры 2, 3, 6), устанавливаемые на прямом участке ВЛ; угловые (опоры 4 и 5), устанавливаемые на поворотах трассы ВЛ; переходные (опоры 2 и 3), устанавливаемые в пролете пересечения воздушной линией какого-либо естественного препятствия или инженерного сооружения, например, железной дороги или шоссе.

Рис. 5. Эскиз воздушной линии электропередачи

Расстояние между анкерными опорами называют анкерным пролетом воздушной линии электропередачи (рис. 6). Горизонтальное расстояние между точками крепления провода на соседних опорах называется длиной пролета L. Эскиз пролета ВЛ показан на рис. 7. Длину пролета выбирают в основном по экономическим соображениям, кроме переходных пролетов, учитывая, как высоту опор, так и провисание проводов и тросов, а также количество опор и изоляторов по всей длине ВЛ.

Рис. 6. Эскиз анкерного пролета ВЛ: 1 – поддерживающая гирлянда изоляторов; 2 – натяжная гирлянда; 3 – промежуточная опора; 4 – анкерная опора

Наименьшее расстояние по вертикали от земли до провода при его наибольшем провисании называют габаритом линии до земли – h. Габарит линии должен выдерживаться для всех номинальных напряжений с учетом опасности перекрытия воздушного промежутка между фазными проводами и наиболее высокой точкой местности. Также необходимо учитывать экологические аспекты воздействия высоких напряженностей электромагнитного поля на живые организмы и растения.

Наибольшее отклонение фазного провода f_п или грозозащитного троса f_т от горизонтали под действием равномерно распределенной нагрузки от собственной массы, массы гололеда и давления ветра называют стрелой провеса. Для предотвращения схлёстывания проводов стрела провеса троса выполняется меньше стрелы провеса провода на 0,5 – 1,5 м.

Конструктивные элементы ВЛ, такие как фазные провода, тросы, гирлянды изоляторов обладают значительной массой поэтому силы действующие на одну опору достигает сотен тысяч ньютон (Н). Силы тяжения на провод от веса провода, веса натяжных гирлянд изоляторов и гололедных образований направлены по нормали вниз, а силы, обусловленные ветровым напором, по нормали в сторону от вектора ветрового потока, как это показано на рис. 7.

Рис. 7. Эскиз пролета воздушной линии электропередачи

С целью уменьшения индуктивного сопротивления и увеличения пропускной способности ВЛ дальних передач используют различные варианты компактных ЛЭП, характерной особенностью которых является уменьшенное расстояние между фазными проводами. Компактные ЛЭП имеют более узкий пространственный коридор, меньший уровень напряженности электрического поля на уровне земли и позволяют технически реализовать управление параметрами линии (управляемые самокомпенсирующиеся линии и линии с нетрадиционной конфигурацией расщепленных фаз).

2. Кабельная линия электропередачи

Кабельная линия электропередачи (КЛ) состоит из одного или нескольких кабелей и кабельной арматуры для соединения кабелей и для присоединения кабелей к электрическим аппаратам или шинам распределительных устройств.

В отличие от ВЛ кабели прокладываются не только на открытом воздухе, но и внутри помещений (рис. 8), в земле и воде. Поэтому КЛ подвержены воздействию влаги, химической агрессивности воды и почвы, механическим повреждениям при проведении земляных работ и смещении грунта во время ливневых дождей и паводков. Конструкция кабеля и сооружений для прокладки кабеля должна предусматривать защиту от указанных воздействий.

Рис. 8. Прокладка силовых кабелей в помещении и на улице

По значению номинального напряжения кабели делятся на три группы: кабели низкого напряжения (до 1 кВ), кабели среднего напряжения (6…35 кВ), кабели высокого напряжения (110 кВ и выше). По роду тока различают кабели переменного и постоянного тока.

Силовые кабели выполняются одножильными, двухжильными, трехжильными, четырехжильными и пятижильными. Одножильными выполняются кабели высокого напряжения; двухжильными – кабели постоянного тока; трехжильными – кабели среднего напряжения.

Кабели низкого напряжения выполняются с количеством жил до пяти. Такие кабели могут иметь одну, две или три фазных жилы, а также нулевую рабочую жилу N и нулевую защитную жилу РЕ или совмещенную нулевую рабочую и защитную жилу PEN.

По материалу токопроводящих жил различают кабели с алюминиевыми и медными жилами. В силу дефицитности меди наибольшее распространение получили кабели с алюминиевыми жилами. В качестве изоляционного материала используется кабельная бумага, пропитанная маслоканифольным составом, пластмасса и резина. Различают кабели с нормальной пропиткой, обедненной пропиткой и пропиткой нестекающим составом. Кабели с обедненной или нестекающей пропиткой прокладывают по трассе с большим перепадом высот или по вертикальным участкам трассы.

Кабели высокого напряжения выполняются маслонаполненными или газонаполненными. В этих кабелях бумажная изоляция заполняется маслом или газом под давлением.

Защита изоляции от высыхания и попадания воздуха и влаги обеспечивается наложением на изоляцию герметичной оболочки. Защита кабеля от возможных механических повреждений обеспечивается броней. Для защиты от агрессивности внешней среды служит наружный защитный покров.

При изучении кабельных линий целесообразно отметить сверхпроводящие кабели для линий электропередачи в основу конструкции которых положено явление сверхпроводимости. В упрощенном виде явление сверхпроводимости в металлах можно представить следующим образом. Между электронами как между одноименно заряженными частицами действуют кулоновские силы отталкивания. Однако при сверхнизких температурах для сверхпроводящих материалов (а это 27 чистых металлов и большое количество специальных сплавов и соединений) характер взаимодействия электронов между собой и с атомной решеткой существенно видоизменяется. В результате становится возможным притягивание электронов и образование так называемых электронных (куперовских) пар. Возникновение этих пар, их увеличение, образование «конденсата» электронных пар и объясняет появление сверхпроводимости. С повышением температуры часть электронов термически возбуждается и переходит в одиночное состояние. При некоторой так называемой критической температуре все электроны становятся нормальными и состояние сверхпроводимости исчезает. То же происходит и при повышении напряженности магнитного поля. Критические температуры сверхпроводящих сплавов и соединений, используемых в технике, составляют 10 — 18 К, т.е. от –263 до –255°С.

Первые проекты, экспериментальные модели и опытные образцы таких кабелей в гибких гофрированных криостатирующих оболочках были реализованы лишь в 70—80-е годы XX века. В качестве сверхпроводника использовались ленты на основе интерметаллического соединения ниобия с оловом, охлаждаемые жидким гелием.

В 1986 г. было открыто явление высокотемпературной сверхпроводимости, и уже в начале 1987 г. были получены проводники такого рода, представляющие собой керамические материалы, критическая температура которых была повышена до 90 К. Примерный состав первого высокотемпературного сверхпроводника YBa₂Cu₃O_7–d (d < 0,2). Такой сверхпроводник представляет собой неупорядоченную систему мелких кристаллов, имеющих размер от 1 до 10 мкм, находящихся в слабом электрическом контакте друг с другом. К концу XX века были начаты и к этому времени достаточно продвинуты работы по созданию сверхпроводящих кабелей на основе высокотемпературных сверхпроводников. Такие кабели принципиально отличаются от своих предшественников. Жидкий азот, применяемый для охлаждения, на несколько порядков дешевле гелия, а его запасы практически безграничны. Очень важным является то, что жидкий азот при рабочих давлениях 0,8 — 1 МПа является прекрасным диэлектриком, превосходящим по своим свойствам пропиточные составы, используемые в традиционных кабелях.

Технико-экономические исследования показывают, что высокотемпературные сверхпроводящие кабели будут более эффективными по сравнению с другими видами электропередачи уже при передаваемой мощности более 0,4 — 0,6 ГВ·А в зависимости от реального объекта применения. Высокотемпературные сверхпроводящие кабели предполагается в будущем использовать в энергетике в качестве токопроводов на электростанциях мощностью свыше 0,5 ГВт, а также глубоких вводов в мегаполисы и крупные энергоемкие комплексы. При этом необходимо реально оценивать экономические аспекты и полный комплекс работ по обеспечению надежности таких кабелей в эксплуатации.

Однако следует отметить, что при строительстве новых и реконструкции старых КЛ необходимо руководствоваться положениями ПАО «Россети», согласно которым на КЛ запрещено применять:

• силовые кабели, не отвечающие действующим требованиям по пожарной безопасности и выделяющие большие концентрации токсичных продуктов при горении;
• кабели с бумажно-масляной изоляцией и маслонаполненные;
• кабели, изготовленные по технологии силанольной сшивки (силанольносшиваемые композиции содержат привитые органофункциональные силановые группы, и сшивание молекулярной цепи полиэтилена (ПЭ), приводящее к образованию пространственной структуры, в этом случае происходит за счет связи кремний-кислород-кремний (Si-O-Si), а не углерод-углерод (С-С), как это имеет место при пероксидном сшивании).

Кабельную продукцию в зависимости от конструкций подразделяют на кабели, провода и шнуры.

Кабель – полностью готовое к применению заводское электротехническое изделие, состоящее из одной или более изолированных токопроводящих жил (проводников), заключенных, как правило, в металлическую или неметаллическую оболочку, поверх которой в зависимости от условий прокладки и эксплуатации может иметься соответствующий защитный покров, в состав которого может входить броня. Силовые кабели в зависимости от класса напряжения имеют от одной до пяти алюминиевых или медных жил сечением от 1,5 до 2000 мм 2 , из них сечением до 16 мм 2 – однопроволочные, свыше – многопроволочные.

Провод – одна неизолированная или одна и более изолированных жил, поверх которых в зависимости от условий прокладки и эксплуатации может иметься неметаллическая оболочка, обмотка и (или) оплетка волокнистыми материалами или проволокой.

Шнур – две или более изолированных, или особо гибких жил сечением до 1,5 мм 2 , скрученных или уложенных параллельно, поверх которых в зависимости от условий прокладки и эксплуатации могут быть наложены неметаллическая оболочка и защитные покрытия.