Klassifizierung von Freileitungen

Anfang des 20. Jahrhunderts arbeitete der herausragende Erfinder serbischer Herkunft, Nikola Tesla, an einer drahtlosen Option für die Energieübertragung, doch selbst nach einem Jahrhundert erlangten solche Entwicklungen keine großtechnischen industriellen Anwendungen. Die Hauptmethode zur Energieversorgung des Verbrauchers sind immer noch Kabel- und Freileitungen.

Stromleitungen: Zweck und Typen

Die Stromleitung ist möglicherweise die grundlegendste Komponente von Stromnetzen, die Teil des Systems von Stromgeräten und -vorrichtungen ist und deren Hauptzweck darin besteht, elektrische Energie von Anlagen, die sie produzieren (Kraftwerke), zu konvertieren und zu verteilen (Umspannwerke), an Verbraucher zu übertragen. In der Regel sind dies alle elektrischen Leitungen, die sich außerhalb der aufgeführten elektrischen Einrichtungen befinden.

Historischer Hinweis: Die erste Stromleitung (Gleichstrom, 2 kV) wurde nach einem Projekt des französischen Wissenschaftlers F. Depreux im Jahr 1882 in Deutschland gebaut. Es hatte eine Länge von ca. 57 km und verband die Städte München und Miesbach.

Durch die Art der Installation und Anordnung werden Kabel- und Freileitungen getrennt. In den letzten Jahren wurden insbesondere für die Energieversorgung von Megacities gasisolierte Leitungen gebaut. Sie werden zur Übertragung hoher Kapazitäten bei sehr dichter Bebauung eingesetzt, um die Fläche der Stromleitungen zu schonen und Umweltstandards und -anforderungen sicherzustellen.

Kabelleitungen finden Anwendung, wenn die Anordnung der Luft aufgrund technischer oder ästhetischer Parameter schwierig oder unmöglich ist. Aufgrund der vergleichsweise geringen Kosten, der besseren Wartbarkeit (durchschnittlich 12-mal weniger Zeit für die Behebung eines Unfalls oder einer Störung) und des hohen Durchsatzes sind Freileitungen am gefragtesten.

Definition Allgemeine Einteilung

Elektrische Freileitung (VLEP) - eine Reihe von Geräten, die sich im Freien befinden und zur Übertragung von Elektrizität ausgelegt sind. Der Aufbau von Freileitungen umfasst Drähte, Traversen mit Isolatoren, Stützen. Als letztere können in einigen Fällen Strukturelemente von Brücken, Überführungen, Gebäuden und anderen Strukturen verwendet werden. Beim Bau und Betrieb von Freileitungen und Netzen werden auch verschiedene Hilfsarmaturen (Blitzschutz, Erdungsvorrichtungen), zusätzliche und verwandte Geräte (Hochfrequenz- und Glasfaserkommunikation, Zwischenabtriebe) und Komponenten zur Kennzeichnung von Komponenten verwendet.

Freileitungen werden aufgrund der Art der übertragenen Energie in Wechselstrom- und Gleichstromnetze unterteilt. Letztere sind aufgrund bestimmter technischer Schwierigkeiten und Ineffizienzen nicht weit verbreitet und werden nur zur Stromversorgung spezialisierter Verbraucher verwendet: Gleichstromantriebe, Elektrolysegeschäfte, städtische Kontaktnetze (elektrifizierte Fahrzeuge).

Freileitungen werden je nach Nennspannung in der Regel in zwei große Klassen eingeteilt:

1. Niederspannung, Spannung bis 1 kV. Die staatlichen Normen definieren vier Nennwerte: 40, 220, 380 und 660 V.
2. Hochspannung über 1 kV. Hier sind zwölf Nennwerte definiert: Mittelspannung - von 3 bis 35 kV, hoch - von 110 bis 220 kV, ultrahoch - 330, 500 und 700 kV und ultrahoch - über 1 MV.

Hinweis: Alle angegebenen Werte entsprechen der (linearen) Spannung zwischen den Phasen eines Dreiphasennetzes (Sechs- und Zwölfphasensysteme weisen keine ernsthafte industrielle Verteilung auf).

Von GOELRO nach UES

Die folgende Klassifizierung beschreibt die Infrastruktur und Funktionalität von Freileitungen.

Nach der Abdeckung des Territoriums des Netzwerks sind unterteilt:

• ultralang (Spannung über 500 kV) für den Anschluss regionaler Energiesysteme;
• Stamm (220, 330 kV), der zu ihrer Bildung dient (Verbindung von Kraftwerken mit Verteilungsanlagen);
• Verteilung (35 - 150 kV), deren Hauptzweck die Lieferung von Elektrizität an Großverbraucher (Industrieanlagen, Landwirtschaftskomplex und große Siedlungen) ist;
• Versorgung oder Versorgung (unter 20 kV), Bereitstellung der Energieversorgung für andere Verbraucher (Stadt, Industrie und Landwirtschaft).

Freileitungen sind wichtig für die Bildung des einheitlichen Energiesystems des Landes, dessen Grundstein bei der Umsetzung des GOELRO-Plans (State Electrification of Russia) der jungen Sowjetrepublik vor etwa einem Jahrhundert gelegt wurde, um ein hohes Maß an Zuverlässigkeit der Energieversorgung und deren Fehlertoleranz zu gewährleisten.

Entsprechend der topologischen Struktur und Konfiguration können die Hochspannungsleitungen offen (radial) und geschlossen sein, wobei die Notstromversorgung zwei oder mehr Quellen enthält.

Durch die Anzahl der parallelen Stromkreise, die auf einer Route verlaufen, werden die Leitungen in Einzel-, Doppel- und Mehrfachstromkreise unterteilt (ein Stromkreis bedeutet einen vollständigen Satz von Drähten eines dreiphasigen Netzes). Haben die Stromkreise unterschiedliche Nennspannungswerte, so wird eine solche Hochspannungsleitung als kombiniert bezeichnet. Ketten können sowohl auf einem Träger als auch auf verschiedenen montiert werden. Im ersten Fall nehmen natürlich die Masse, die Abmessungen und die Komplexität des Trägers zu, aber die Schutzzone der Leitung nimmt ab, was in dicht besiedelten Gebieten manchmal eine entscheidende Rolle bei der Vorbereitung des Projekts spielt.

Zusätzlich wird die Trennung von Freileitungen und Netzen verwendet, basierend auf der Leistung der Neutralleiter (isoliert, fest geerdet usw.) und dem Betriebsmodus (Standard, Notfall, Installation).

Sicherheitszone

Um die Sicherheit, die normale Funktionsweise, die einfache Wartung und Reparatur von Hochspannungsleitungen sowie die Vermeidung von Verletzungen und Todesfällen zu gewährleisten, werden entlang der Strecken Zonen mit einer besonderen Verwendungsweise eingeführt. Somit ist die Sicherheitszone von Freileitungen ein Grundstück und der Luftraum darüber, eingeschlossen zwischen vertikalen Ebenen, die in einem gewissen Abstand von den äußeren Drähten liegen. In den Sicherheitszonen verboten die Arbeit von Hebezeugen, den Bau von Gebäuden und Bauwerken. Der Mindestabstand zur Freileitung wird durch die Nennspannung bestimmt.

Beim Überqueren von nicht schiffbaren Gewässern entspricht die Schutzzone von Freileitungen ähnlichen Entfernungen, und für schiffbare Gewässer erhöht sich ihre Größe auf 100 Meter. Darüber hinaus bestimmen die Richtlinien die geringste Entfernung von Drähten von der Erdoberfläche, Industrie- und Wohngebäuden, Bäumen. Es ist verboten, Hochspannungswege über den Dächern von Gebäuden (mit Ausnahme der Produktion, in besonderen Fällen), über den Territorien von Einrichtungen für Kinder, Stadien, Kultur- und Unterhaltungsstätten und Handelsflächen zu verlegen.

Hochspannungsmasten

Stützen - Konstruktionen aus Holz, Stahlbeton, Metall oder Verbundwerkstoffen, um den erforderlichen Abstand von Drähten und Blitzschutzkabeln zur Erdoberfläche zu gewährleisten. Die kostengünstigste Option - Holzregale, die im letzten Jahrhundert häufig für den Bau von Hochspannungsleitungen eingesetzt wurden - werden nach und nach außer Betrieb genommen, und neue werden fast nicht installiert. Die Hauptelemente der Halterungen von Freileitungen umfassen:

• Stiftung Stiftungen
• Gestelle
• Streben
• Dehnungsstreifen.

Entwürfe werden in Anker und Zwischenprodukte unterteilt. Der erste Satz am Anfang und Ende der Linie, wenn die Richtung der Route geändert wird. Eine besondere Klasse von Ankerstützen wird vorübergehend an den Kreuzungspunkten der Hochspannungsleitungen mit Wasseradern, Überführungen und ähnlichen Objekten eingesetzt. Dies sind die massivsten und am stärksten belasteten Strukturen. In schwierigen Fällen kann ihre Höhe 300 Meter erreichen!

Die Stärke und Abmessungen der Konstruktion der Zwischenstützen, die nur für gerade Streckenabschnitte verwendet werden, sind nicht so beeindruckend. Je nach Verwendungszweck werden sie in transponiert (zum Ändern der Position von Phasendrähten), gekreuzt, verzweigt, abgesenkt und erhöht unterteilt. Seit 1976 sind alle Stützen streng vereinheitlicht worden, aber heutzutage gibt es einen Prozess, der von der Massenverwendung typischer Produkte abweicht. Sie versuchen, jeden Track so gut wie möglich an die Bedingungen eines Reliefs, der Landschaft und des Klimas anzupassen.

Drähte für Freileitungen

Die Hauptanforderung an VLEP-Drähte ist eine hohe mechanische Festigkeit. Sie sind in zwei Klassen unterteilt - nicht isoliert und isoliert. Sie können in Form von mehrdrähtigen und eindrähtigen Leitern hergestellt werden. Letztere, bestehend aus einem Kupfer- oder Stahlkern, werden nur für den Bau von Niederspannungsstrecken verwendet.

Litzen für Freileitungen können aus Stahl, Legierungen auf Aluminium- oder Reinmetallbasis, Kupfer (letztere werden aufgrund der hohen Kosten auf langen Strecken praktisch nicht verwendet) hergestellt werden. Die gebräuchlichsten Leiter bestehen aus Aluminium (in der Bezeichnung steht der Buchstabe "A") oder Stahl-Aluminium-Legierungen (Güteklasse AC oder ACS (verstärkt)). Strukturell handelt es sich um verdrillte Stahldrähte, um die Aluminiumleiter gewickelt sind. Stahl, zum Schutz vor Korrosion, verzinkt.

Die Wahl des Abschnitts richtet sich nach der übertragenen Leistung des zulässigen Spannungsabfalls, den mechanischen Eigenschaften. Standardquerschnitte von in Russland hergestellten Drähten sind 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120 und 240. Eine Vorstellung der Mindestquerschnitte von Drähten, die für den Bau von Freileitungen verwendet werden, kann der folgenden Tabelle entnommen werden.

Abzweigungen werden häufiger mit isolierten Drähten (Marken APR, AVT) durchgeführt. Die Produkte haben eine wetterfeste Isolationsbeschichtung und ein Stahlkabel. Die Kabelverbindungen in den Spannweiten werden in Bereichen montiert, die keiner mechanischen Beanspruchung ausgesetzt sind. Sie werden durch Zusammendrücken (unter Verwendung geeigneter Vorrichtungen und Materialien) oder durch Schweißen (mit Termitenblöcken oder einem speziellen Gerät) zusammengefügt.

In den letzten Jahren werden beim Bau von Freileitungen zunehmend selbsttragende isolierte Drähte eingesetzt. Für Niederspannungs-Hochspannungsleitungen produziert die Industrie SIP-1, -2 und -4 und für 10-35-kV-Leitungen SIP-3.

Bei Pfaden mit Spannungen über 330 kV wird zur Vermeidung von Koronaentladungen die Verwendung einer geteilten Phase praktiziert - ein Draht mit großem Querschnitt wird durch mehrere kleinere ersetzt, die aneinander befestigt sind. Mit zunehmender Nennspannung steigt ihre Anzahl von 2 auf 8.

Lineare Verstärkung

VLEP-Beschläge umfassen Traversen, Isolatoren, Klammern und Aufhängungen, Verkleidungen und Klammern, Befestigungselemente (Klammern, Klammern, Beschläge).

Die Hauptfunktion der Traverse besteht darin, die Drähte so zu befestigen, dass der erforderliche Abstand zwischen den entgegengesetzten Phasen gewährleistet ist. Produkte sind spezielle Metallstrukturen aus Ecken, Streifen, Stiften usw. mit einer lackierten oder verzinkten Oberfläche. Es gibt ungefähr zwei Dutzend Größen und Arten von Traversen mit einem Gewicht von 10 bis 50 kg (bezeichnet als TM-1 ... TM22).

Isolatoren dienen zur zuverlässigen und sicheren Befestigung von Drähten.Sie werden je nach Herstellungsmaterial (Porzellan, gehärtetes Glas, Polymere), Funktionszweck (Träger, Durchgang, Einführung) und Art der Befestigung an Traversen (Stift, Stab und Aufhängung) in Gruppen eingeteilt. Isolatoren werden unter einer bestimmten Spannung hergestellt, die in der alphanumerischen Kennzeichnung angegeben werden muss. Die Hauptanforderungen für diese Art von Armaturen bei der Installation von Freileitungen sind mechanische und elektrische Festigkeit und Wärmebeständigkeit.

Um Leitungsvibrationen zu reduzieren und Drahtbrüche zu vermeiden, werden spezielle Dämpfungsvorrichtungen oder Dämpfungsschleifen verwendet.

Technische Daten und Schutz

Bei der Planung und Installation von Freileitungen werden die folgenden wichtigen Merkmale berücksichtigt:

• Die Länge der Zwischenspanne (der Abstand zwischen den Achsen benachbarter Racks).
• Der Abstand zwischen den Phasenleitern und dem niedrigsten Leiter ist von der Erdoberfläche (Leitungsabmessung).
• Die Länge des Isolatorstrangs richtet sich nach der Nennspannung.
• Die volle Höhe der Stützen.

Die wichtigsten Parameter von Freileitungen ab 10 kV können Sie der Tabelle entnehmen.

Um Schäden an Freileitungen und Notabschaltungen während eines Gewitters zu vermeiden, wird ein Stahl- oder Stahl-Aluminium-Kabelblitzableiter mit einem Querschnitt von 50-70 mm über die Phasendrähte geführt²an Polen geerdet. Oft ist es hohl, und dieser Raum wird zum Organisieren von Hochfrequenzkommunikationskanälen verwendet.

Schutz gegen Überspannungen durch Blitzeinschläge bieten Ventilableiter. Bei einem an den Drähten auftretenden induzierten Blitzimpuls kommt es zu einem Durchbruch der Funkenstrecke, wodurch die Entladung auf einen Träger mit Erdpotential fließt, ohne die Isolation zu beschädigen. Der Widerstand des Trägers wird durch spezielle Erdungsvorrichtungen verringert.

Vorbereitung und Installation

Der technologische Prozess des Baus der Hochspannungsleitung besteht aus Vorbereitungs-, Bau-, Installations- und Inbetriebnahmearbeiten. Die erste umfasst den Kauf von Ausrüstung und Materialien, Stahlbeton- und Metallkonstruktionen, die Projektstudie, die Vorbereitung der Route und der Streikposten sowie die Entwicklung des PER (Plan für die Herstellung von Elektroarbeiten).

Die Bauarbeiten umfassen das Graben von Gruben, das Installieren und Montieren von Stützen sowie das Verteilen von Bewehrungs- und Erdungssätzen entlang der Strecke. Die direkte Installation von Freileitungen beginnt mit dem Rollen der Drähte und Kabel und dem Herstellen von Verbindungen. Dann sollten sie auf die Stützen gehoben und gespannt werden, wobei die Pfeile des Durchhangs zu sehen sind (der größte Abstand zwischen dem Draht und der geraden Linie, die die Befestigungspunkte mit den Stützen verbindet). Abschließend werden die Drähte und Kabel an den Isolatoren gebunden.

Neben den allgemeinen Sicherheitsmaßnahmen müssen bei Arbeiten an Freileitungen die folgenden Regeln beachtet werden:

• Die Einstellung aller Arbeiten bei Annäherung an eine Gewitterfront.
• Gewährleistung des Schutzes des Personals vor den Auswirkungen von in den Kabeln induzierten elektrischen Potentialen (Kurzschluss und Erdung).
• Nachtarbeitsverbot (mit Ausnahme der Installation von Kreuzungen mit Überführungen, Eisenbahnen), Eis, Nebel, mit einer Windgeschwindigkeit von mehr als 15 m / s.

Überprüfen Sie vor der Inbetriebnahme die Durchhang- und Leitungsabmessungen, messen Sie den Spannungsabfall in den Steckverbindern und den Widerstand der Erdungsvorrichtungen.

Service und Reparatur

Nach den Arbeitsvorschriften werden alle Freileitungen über 1 kV alle sechs Monate von Instandhaltungs-, Ingenieur- und Technikpersonal überprüft - einmal jährlich auf folgende Störungen:

• Fremdkörper auf Drähte werfen;
• Bruch oder Durchbrennen einzelner Phasendrähte, Verletzung der Pfeileinstellung des Durchhangs (sollte die Bemessung nicht um mehr als 5% überschreiten);
• Beschädigung oder Überlappung von Isolatoren, Schnüren, Ableitern;
• Zerstörung von Stützen;
• Verstöße in der Sicherheitszone (Aufbewahrung von Fremdkörpern, Auffinden von übergroßen Geräten, Verengung der Lichtungsbreite aufgrund des Wachstums von Bäumen und Sträuchern).

Außerordentliche Inspektionen der Route werden während der Eisbildung, während des Überlaufens von Flüssen, bei natürlichen und von Menschen verursachten Bränden sowie nach einer automatischen Abschaltung durchgeführt. Inspektionen mit einem Anstieg der Stützen werden nach Bedarf durchgeführt (mindestens 1 Mal in 6 Jahren).

Bei einem Verstoß gegen die Unversehrtheit eines Teils der Drahtseile (bis zu 17% des Gesamtquerschnitts) wird die beschädigte Stelle mit einer Reparaturhülse oder einem Verband repariert. Bei großen Beschädigungen wird der Draht durchgeschnitten und mit einer speziellen Klemme wieder angeschlossen.

Während der laufenden Reparatur der Atemwege werden die wackeligen Stützen und Streben gerade gerichtet, die Dichtheit aller Schraubverbindungen überprüft, die Schutzlackschicht auf den Metallstrukturen wird wiederhergestellt, Nummerierungen, Schilder und Plakate angebracht. Den Widerstand von Erdungsgeräten messen.

Die Überholung von Freileitungen setzt die Durchführung aller laufenden Reparaturen voraus. Darüber hinaus wird ein vollständiger Drahtzug mit einer Messung des Übergangswiderstands der Kupplungen und der Durchführung von Nachreparatur-Testereignissen durchgeführt.