Линии электропередач: принцип работы и разновидности
ЛЭП – линия электропередачи. Это важная составляющая энергетических систем. Линия электропередачи нужна для того, чтобы передавать электроэнергию от генерирующих устройств к распределительным. Электроэнергия передаётся по прочным проводам из металла.
Есть несколько способов проложить провода:
- Воздушный способ. Провода прокладываются по воздуху;
- Кабельный способ. Провода прокладываются в грунте или воде;
- Газоизолированный способ. Провода изолируются в металлический кожух с газом.
Эти разновидности прокладки проводов являются основными. В настоящее время имеются единичные случаи опытов по использованию беспроводной передачи электроэнергии, однако пока такой способ нельзя считать популярным, а потому его применяют только для маломощных устройств.
Воздушные линии электропередачи
Воздушные линии электропередачи (или сокращённо ВЛЭП) отличаются сложной конструкцией. Эксплуатация устройства требует определённых знаний и алгоритма действий, которые отражены в специальной документации.
Существует оборудование, для которого характерна передача электроэнергии по проводам, которые находятся на открытом пространстве. Этот тип конструкций сокращённо называется ВЛ. И это не только высоковольтная линия. ВЛ – это комплекс деталей, которые связаны между собой единой системой функционирования.
Оборудование осуществляет передачу энергии по проводам, находящимся на открытом пространстве, а потому конструкция имеет сложный состав. Сложность этой конструкции обусловлена тем, что при производстве устройства на первом месте находится безопасность.
Обязательные составные элементы
Любая линия электропередач имеет следующие детали:
- Провода для передачи тока;
- Несущие опоры;
- Изоляторы.
Вот главные составные детали любого устройства. Есть и другие детали, но их наличие или отсутствие зависят от многих параметров. Например, от арматуры, расположения или маркировки. Также имеет значение наличие вспомогательного оборудования или дополнительного способа связи.
Арматура состоит из крепёжных деталей, служащих для соединения проводов, а также для прикрепления их к опорам. Примечательно, что некоторые элементы, такие как разрядники обеспечивают безопасность и предотвращают поломку устройства во время неблагоприятных погодных условий.
Устройство секционирования отвечает за отключение части ЛЭП в период работ во время аварии. Аппаратура нужна для удалённого контроля и управления отдельными функциями.
Основная документация
Есть ряд документов, в которых прописаны правила по работе и использовании устройств. Документы необходимы для регламентации проектирования, строительства и использования устройств.
Существует множество типов ВЛ, в результате чего их можно разделить на следующие группы:
- Работа с разными видами тока. Множество воздушных линий предназначены для работы с переменным током. Однако встречаются и конструкции для работы с постоянным током, их общая протяжённость небольшая;
- Основное назначение. Выделяют межсистемные, магистральные и сельские сети. Межсистемные предназначены для объединения множества энергосистем. Магистральные объединяют станции в рамках одной системы. Распределительные связывают крупнейшие организации и населённые пункты. Городские или сельские сети объединяют энергосистемы в одном регионе или селе;
- Разновидности составных элементов. Различают сети с глухозаземлённой, изолированной и заземлённой нейтралью;
- Режим работы. Состояние всех элементов может быть разное, поэтому различают аварийный и монтажный режим работы. При аварийном режиме часть проводов оборвана. Монтажный режим устанавливается при монтаже проводов или опор.
Вот лишь несколько способов разделения высоковольтных линий. Такая классификация создана, прежде всего, для удобства и для понимания специфики работы той или иной конструкции. Разделение на несколько видов даёт информацию о составляющих конструкции.
Элементы линии электропередач
Высоковольтная линия электропередач состоит из трассы, фундамента опоры, длины пролёта, стрелы провеса. Каждая из этих составляющих отвечает за определённые функции. Трасса указывает на расположение устройства относительно земли, фундамент опоры нужен для передачи нагрузки с конструкции, длина пролёта является расстоянием между близко расположенными друг к другу опорами.
Это сложная система, монтаж которой требует отлаженных действий, сноровки и специализированных знаний. Мастера делают предварительные замеры, для того чтобы разместить устройства передачи в правильном месте. Расчёты позволяют выбрать место для размещения.
Обязательным условием является указание расстояния между подвесом проводов. Также значение имеет габарит провода. Это расстояние от одной части провода до поверхности. Все эти характеристики влияют на бесперебойную работу конструкции и позволяют быстро восстановить работу в случае неожиданной поломки.
Среди прочих классов выделяется кабельная линия электропередачи. Эта разновидность изделия отличается от высоковольтной линии отделением проводов в единую конструкцию.
Эта разновидность устройств может разделяться на подземные, подводные и по сооружениям. Данная классификация неслучайна и показывает условия, при которых можно использовать изделие, а также возможное место его установки.
Так, кабель может проводиться в воде или грунте, но его конец в обязательном порядке будет проходить рядом с сооружением.
Кабельные сооружения нужны, прежде всего, для соединения кабеля с крепёжными деталями. Распространены модели с твёрдой изоляцией. Иногда используются и другие виды изоляций.
Потери в ЛЭП могут возникать по разным причинам, благодаря чему они тоже получили свою классификацию. Так, разделяют потери от нагрева, разряда, радиоизлучения или передачи высокой мощности. Точное определение вида потери в ЛЭП позволяет устранить аварии эффективно и в максимально короткие сроки.
Опора является главным инструментом, с помощью которого прикрепляются элементы к любой линии электропередачи. В свою очередь опоры тоже бывают разные и могут разделяться на несколько групп по нескольким общим характеристикам или другим параметрам.
Итак, опоры классифицируются на группы:
- Способ крепления. Существуют анкерные (концевые) опоры с устройством крепления и натяжения провода или промежуточные, которые устанавливаются в грунт или могут располагаться на фундаменте;
- Материал изготовления. Опоры бывают деревянные, стальные или железобетонные. Все эти материалы отличаются высокой прочностью и практичностью в применении.
Эта классификация позволяет принять решение об использовании того или иного вида опоры при возведении линии электропередачи. Решение о применении разновидности элемента принимается в каждом конкретном случае отдельно. Но есть и другие детали конструкции, которые должны присутствовать обязательно.
Одной из таких деталей является изолятор. Изоляторы нужны для крепления и изоляции проводов. Наибольшую популярностью имеют подвесные изоляторы, поскольку при их использовании можно сделать нужную длину гирлянды. Соответственно, чем напряжение выше, тем больше длина. Изоляторы могут производиться из разных материалов, но общее их свойство - это надёжность.
Ещё одним важным составным элементом конструкции становится арматура. Эта деталь соединяет цепочки изоляторов и крепит их к проводам. Не обойтись и без таких защитных приспособлений, они необходимы для защиты устройства от непредвиденных поломок.
Заземление осуществляется с помощью крепления основного устройства к контуру. Особое внимание уделяется заземлению опор, потому что может произойти утечка тока, которая нанесёт вред опоре.
Главные особенности работы ЛЭП зависят от напряжения, мощности и других факторов. Влияет город, погодные условия и даже состояние грунта. При проектировании линии электропередач важно расположить её так, чтобы конструкция не нанесла вред человеку или окружающей среде. Достичь этого можно с помощью предварительных технических расчётов.