Современная электроэнергетика
Главная   >>   Современная электроэнергетика

Современная электроэнергетика

9.6. Геометрические характеристики

Геометрические размеры опор ВЛ косвенным образом определяют ее некоторые экономические характеристики. От значений высоты и ширины опоры при прочих равных условиях зависит объем материала, из которого изготовлены элементы опоры, а следовательно, и ее стоимость. Кроме того, ширина опоры частично определяет и поперечный размер полосы отчуждения территории под трассу линии, что в условиях рыночной экономики при высокой стоимости земли является подчас причиной отказа от сооружения ВЛ в пользу варианта кабельной линии с существенно меньшей шириной трассы.

Вертикальный и горизонтальный габариты воздушной линии определяются взаимным расположением:

ее токоведущих элементов (проводов) и заземленных частей (траверс и стоек опоры);
проводов и грозозащитных тросов, если последние предусмотрены конструкцией;
проводов в нижней точке их провисания в пролете относительно поверхности земли.

Рассмотрим условия выбора соответствующих этим условиям расстояний на примере одноцепной портальной свободностоящей металлической опоры с двумя тросами, схематически изображенной на рис. 9.13, где также показаны интересующие нас геометрические размеры.

Вертикальный габарит линии, т.е. высота опоры Ноп, как это видно из рис. 9.13, определяется выражением

где hг — нормированный габарит линии до земли; fнб — наибольшая стрела провеса провода; lг — длина гирлянды изоляторов с арматурой; hт — высота крепления троса над траверсой (высота тросостойки).

Как уже говорилось в § 9.2, габарит линии, т.е. величина hг, определяется условиями безопасности передвижения под проводами линии транспортных средств и механизмов. Она нормируется в зависимости от характера местности (населенная, ненаселенная, труднодоступная) и номинального напряжения ВЛ.

Величина стрелы провеса f в промежуточном пролете длиной L определяется допустимым механическим напряжением в низшей точке провода sдоп при конкретных климатических условиях и соответствующей удельной нагрузке g:

Наибольшая стрела провеса имеет место либо при высшей расчетной температуре воздуха qнб за счет термического удлинения провода, либо при наибольшей вертикальной механической нагрузке от массы провода, покрытого гололедом при соответствующей температуре qГ = -5 °С и отсутствии ветра.

Длина гирлянды изоляторов с арматурой lг определяется типом используемых изоляторов и их количеством в зависимости от номинального напряжения ВЛ (см. табл. 9.9).

Положение грозозащитного троса, т.е. высота тросостойки hT, определяется по условиям защиты проводов от прямых ударов молнии. Для обеспечения такой защиты защитный угол aз должен быть не более установленных ПУЭ его допустимых значений aдоп. Для опор с одним тросом aдоп = 30°, с двумя тросами — 20°.

При aз = aдоп, как следует из рис. 9.14, расстояние по вертикали между проводом и тросом hп-т равно

При известных значениях aдоп, расстояния между соседними фазами DBC, длины гирлянды с арматурой и расстояния по горизонтали от оси стойки до троса ат из этого выражения однозначно определяется искомая величина hт.

Наименьшее допустимое изоляционное расстояние по воздуху от токоведущих до заземленных частей ВЛ удоп определяется условиями исключения пробоя воздушного промежутка при рабочем напряжении, при грозовых и внутренних перенапряжениях, а также условием безопасного подъема ремонтного персонала на опору, когда линия находится под напряжением. Последнему условию соответствует наибольшее значение удоп, которое для ВЛ 35—500 кВ составляет от 1,5 до 4,5 м.

При использовании на ВЛ как подвесных гирлянд стеклянных и фарфоровых изоляторов, так и стержневых полимерных изоляторов расстояние от провода до стойки опоры у определяется с учетом возможного отклонения провода под давлением ветра (рис. 9.15) на угол j, зависящий от соотношения удельных нагрузок — вертикальной от собственной массы провода без гололеда Gпр и горизонтальной от действия ветра Fв, которые формируют результирующий вектор силы Fрез, действующей на провод.

При этом минимально допустимое расстояние между фазой линии и стойкой опоры

где sin j = Fв/Fрез.

Значение Dф min служит для определения расстояния между фазами Dмф. При их горизонтальном расположении

где Ьст — ширина стойки опоры.

В табл. 9.11 даны значения конструктивных параметров ВЛ 35—750 кВ, о которых шла речь выше, а именно:

  • длины промежуточного пролета L при сооружении ВЛ в равнинной местности;
  • расстояния между фазами Dмф при их горизонтальном расположении на опоре;
  • длины подвесной гирлянды изоляторов с арматурой lг;
  • высоты промежуточной опоры Hоп;
  • габарита линии до земли в ненаселенной местности hг;
  • числа проводов в фазе N;
  • диапазонов сечений F сталеалюминиевых проводов (их алюминиевой части).

Данные табл. 9.11 свидетельствуют о том, что ВЛ СВН (330—750 кВ) характеризуются весьма внушительными размерами. Их вертикальный габарит составляет 25—41 м, а ширина опоры, если принять ее равной двойному междуфазному расстоянию, находится в пределах от 18 до 35 м. Несмотря на то что в процентном отношении к суммарной протяженности ВЛ напряжением 35 кВ и выше такие линии в России составляют небольшую долю (менее 10 %), территория, занимаемая ими, оказывается довольно значительной. В связи с этим во всем мире проводятся исследования, направленные на создание более компактных конструкций ВЛ, которые одновременно обладали бы повышенной пропускной способностью, пониженным влиянием на окружающую среду и в большей степени удовлетворяли бы требованиям технической эстетики.