Κατασκευές γυμνών καλωδίων για εναέριες γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας

Οι αγωγοί εναέριων γραμμών, καθώς και καλώδια ενισχυμένα στην κορυφή των υποστηριγμάτων του ηλεκτρικού δικτύου για την προστασία των αγωγών από ατμοσφαιρικά κύματα και απευθείας κεραυνούς, εργάζονται σε δύσκολες συνθήκες, καθώς βρίσκονται σε εξωτερικούς χώρους και εκτίθενται σε διάφορα ατμοσφαιρικά φαινόμενα (άνεμος, βροχή, πάγος , αλλαγές θερμοκρασίας) και χημικές ακαθαρσίες στον εξωτερικό αέρα.

Επομένως, μαζί με την καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα, τα καλώδια πρέπει να έχουν επαρκή μηχανική αντοχή και να αντέχουν καλά τις επιπτώσεις των ατμοσφαιρικών φαινομένων και των χημικών ακαθαρσιών. Επιπλέον, η λειτουργία τους πρέπει να συνδέεται με το χαμηλότερο κόστος, ενώ παράλληλα να εγγυάται την αδιάλειπτη παροχή ρεύματος.

Οι διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας των εναέριων γραμμών ισχύος καθορίζουν την ανάγκη για διαφορετικούς σχεδιασμούς αγωγών.

Οι κύριες κατασκευές είναι:

1) αγωγοί μονού σύρματος κατασκευασμένοι από ένα μέταλλο,

2) μονός μεταλλικός αγωγός πολλαπλών συρμάτων,

3) κλώνοι αγωγοί δύο μετάλλων,

4) κούφια καλώδια,

5) διμεταλλικοί αγωγοί.

Λόγω της μεγαλύτερης μηχανικής αντοχής και ευκαμψίας σε σύγκριση με τους μονοπύρηνους αγωγούς της ίδιας διατομής, οι αγωγοί με έλικα έχουν αποκτήσει ευρεία χρήση.

Οι κοίλοι ή κοίλοι αγωγοί χρησιμοποιούνται για γραμμές ισχύος με τάση 220 kV και άνω, επειδή λόγω των μεγάλων διαμέτρων τους σε σύγκριση με τους αγωγούς πολλαπλών πυρήνων, μπορούν να μειώσουν ή και να αποφύγουν τις απώλειες κορώνας.

Τα συμπαγή σύρματα, όπως υποδηλώνει το όνομα, είναι κατασκευασμένα από ένα μόνο καλώδιο.

Τα μεμονωμένα μεταλλικά σύρματα αποτελούνται από πολλά στριμμένα σύρματα (Εικ. 1). Οι αγωγοί έχουν έναν κεντρικό αγωγό γύρω από τον οποίο κατασκευάζονται διαδοχικές στρώσεις (σειρές) αγωγών. Κάθε επόμενο στρώμα έχει 6 περισσότερα καλώδια από το προηγούμενο. Με ένα καλώδιο στο κέντρο, υπάρχουν 6 σύρματα στην πρώτη συστροφή, στη δεύτερη - 12, στην τρίτη - 18. Επομένως, με μια συστροφή, το σύρμα στρίβεται από 7, με δύο περιστροφές - από 19 και σε τρεις περιστροφές - από 37 καλώδια.

Η συστροφή των παρακείμενων νημάτων γίνεται σε διαφορετικές κατευθύνσεις, γεγονός που παρέχει ένα πιο στρογγυλό σχήμα και σας επιτρέπει να αποκτήσετε ένα σύρμα που είναι πιο ανθεκτικό στο ξετύλιγμα.

Σε ειδικές περιπτώσεις χρησιμοποιούνται λανθάνοντα σύρματα άλλων κλώνων.

Ρύζι. 1. Πολλαπλοί αγωγοί από ένα μέταλλο: a-7-wire, b-19-wire.

Η προσωρινή αντίσταση των συρματόσχοινων είναι περίπου το 90% του αθροίσματος των προσωρινών αντιστάσεων των μεμονωμένων συρμάτων. Η μείωση της προσωρινής αντίστασης του αγωγού οφείλεται γενικά στην ανομοιόμορφη κατανομή της δύναμης που ασκείται κατά μήκος του αγωγού μεταξύ των αγωγών του αγωγού.

Πλεονεκτήματα των τεντωμένων καλωδίων

Τα συρματόσχοινα έχουν μια σειρά από σημαντικά πλεονεκτήματα σε σχέση με τα μονοσύρματα:

1.Τα καλώδια πολλαπλών πυρήνων είναι πιο εύκαμπτα από τα μονοπύρηνα σύρματα ίδιας διατομής, γεγονός που εγγυάται μεγαλύτερη ασφάλεια και ευκολία εγκατάστασης.

Υπό την επίδραση του ανέμου, οι αγωγοί των εναέριων γραμμών ταλαντεύονται συνεχώς και μερικές φορές δονούνται, γεγονός που προκαλεί πρόσθετες μηχανικές καταπονήσεις και κόπωση μετάλλων.Σε αυτή την περίπτωση, οι αγωγοί ενός σύρματος καταστρέφονται πολύ πιο γρήγορα από τους πολυσύρματους.

2. Η υψηλή μέγιστη αντοχή του υλικού μπορεί να επιτευχθεί μόνο για σύρματα με σχετικά μικρές διαμέτρους. Οι αγωγοί μονού σύρματος με διατομές 25, 35 mm2 και άνω θα μείωναν την τελική αντίσταση.

Στους αγωγούς με έλικα, δεν μπορεί να υπάρξει τόσο μεγάλη εξασθένηση της αντοχής του σύρματος που προκαλείται από κατασκευαστικά ελαττώματα όσο στους μονόκλωνους αγωγούς.

Τα δηλωμένα πλεονεκτήματα των καλωδίων πολλαπλών πυρήνων οδήγησαν στο γεγονός ότι μόνο σύρματα με μικρές διατομές κατασκευάζονταν με σύρματα μονού πυρήνα. Στην κατασκευή εναέριων δικτύων, στις περισσότερες περιπτώσεις χρησιμοποιούνται καλώδια πολλαπλών πυρήνων. Οι αγωγοί εναέριων γραμμών από αλουμίνιο κατασκευάζονται πάντα με αγωγούς κλώνου. Οι μονοσύρματοι αγωγοί αυτού του μετάλλου δεν έχουν την απαραίτητη μηχανική αντοχή και δεν εξασφαλίζουν την αξιοπιστία της παροχής ρεύματος στους καταναλωτές.

Αγωγοί χάλυβα-αλουμινίου εναέριων γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας

Η επιθυμία να αυξηθεί η μηχανική αντοχή των συρμάτων αλουμινίου οδήγησε στην παραγωγή συρμάτων αλουμινίου με πυρήνες χάλυβα, το λεγόμενο χάλυβα-αλουμίνιο.

Τα σύρματα χάλυβα-αλουμινίου εμφανίστηκαν στην πρακτική μετάδοσης ισχύος λόγω της επιθυμίας να δημιουργηθεί ένα σύρμα με υψηλή μηχανική αντοχή και επαρκή ηλεκτρική αγωγιμότητα.Τα πλεονεκτήματα των αγωγών χάλυβα-αλουμινίου σε σύγκριση με τους ισοδύναμους αγώγιμους αγωγούς χαλκού είναι σημαντικά χαμηλότερο βάρος και σημαντικά μεγαλύτερη εξωτερική διάμετρος του σύρματος. Λόγω της αύξησης της διαμέτρου, της τάσης στην οποία εμφανίζεται το στέμμα του αγωγού, το αποτέλεσμα είναι μείωση των απωλειών κορώνας.

Ο πυρήνας του σύρματος είναι κατασκευασμένος από ένα ή περισσότερα στριμμένα γαλβανισμένα χαλύβδινα σύρματα με προσωρινή αντίσταση περίπου 120 kg / mm2. Οι αγωγοί αλουμινίου που καλύπτουν τον πυρήνα με ένα, δύο ή τρία στρώματα είναι το μέρος του αγωγού που φέρει ρεύμα.

Στους ηλεκτρικούς υπολογισμούς των συρμάτων χάλυβα-αλουμινίου δεν λαμβάνεται υπόψη η ηλεκτρική αγωγιμότητα του χαλύβδινου τμήματος του σύρματος, αφού είναι σχετικά μικρή σε σύγκριση με την αγωγιμότητα του αλουμινένιου τμήματος του σύρματος.

Η μηχανική καταπόνηση (τάση σύρματος) αντιμετωπίζεται από τον χάλυβα και το αλουμίνιο. Σε αγωγούς χάλυβα-αλουμινίου με αναλογία διατομής αλουμινίου προς διατομή χάλυβα περίπου 5-6, οι αγωγοί αλουμινίου καταλαμβάνουν το 50-60% της συνολικής τάσης στον αγωγό, ενώ το υπόλοιπο είναι ο πυρήνας του χάλυβα.

Τα σύρματα χάλυβα-αλουμινίου χρησιμοποιούνται κυρίως στην κατασκευή περιφερειακών δικτύων από 35 έως 330 τετραγωνικά μέτρα.

Η αντίσταση των αγωγών χάλυβα-αλουμινίου στα χημικά αντιδραστήρια στον αέρα είναι η ίδια με αυτή του αλουμινίου και του χάλυβα χωριστά. Είναι αδύνατο να τοποθετηθούν αγωγοί χάλυβα-αλουμινίου κοντά στις θάλασσες: υπάρχει ταχεία καταστροφή αγωγών αλουμινίου δίπλα στον πυρήνα χάλυβα υπό τη δράση της ηλεκτρολυτικής διάβρωσης.

Εάν είναι απαραίτητο να συνδυαστεί η χαμηλή ενεργός αντίσταση ενός σύρματος με πολύ υψηλή μηχανική αντοχή, χρησιμοποιούνται σύρματα χάλυβα-μπρούτζου και χάλυβα-αλουμινίου.

Οι πιο συνηθισμένοι αγωγοί χάλυβα-αλουμινίου της μάρκας AC, με αναλογία διατομών αλουμινίου προς χάλυβα περίπου 5,5-6.

Τα καλώδια Aldry έχουν ελαφρώς χαμηλότερη ηλεκτρική αγωγιμότητα από το αλουμίνιο, αλλά σχεδόν 2 φορές μεγαλύτερη μηχανική αντοχή. Το Aldry είναι ένα κράμα αλουμινίου με μικρές ποσότητες μαγνησίου και διοξειδίου του πυριτίου. Το χαμηλό ειδικό βάρος του σκλήθρου και η υψηλή μηχανική αντοχή του επιτρέπουν μεγάλες αποστάσεις.

Κοίλα καλώδια

Οι κατασκευές με κοίλο σύρμα φαίνονται στο Σχ. 2. Στο πρώτο από αυτά (Εικ. 2, α), στρογγυλά χάλκινα σύρματα υπερτίθενται στον σπειροειδή πυρήνα. Ανάλογα με τη διατομή του σύρματος, κατασκευάζονται 1-3 στοιχεία σύρματος. Ένας άλλος τύπος κοίλου σύρματος (Εικ. 2.6) είναι κατασκευασμένος από διαμορφωμένα σύρματα συνδεδεμένα με ειδική κλειδαριά.Αυτός ο τύπος κοίλου σύρματος είναι πιο ορθολογικός.

Οι γραμμές τάσης 220 kv και άνω, όταν κατασκευάζονται με αγωγούς χάλυβα-αλουμινίου, απαιτούν μικρότερο κόστος κατασκευής και λειτουργίας από τις γραμμές με κοίλους χάλκινους αγωγούς.

Ρύζι. 2. Κοίλα σύρματα: α — με βιδωτό πυρήνα από στρογγυλά σύρματα, β — από διαμορφωμένα σύρματα με κλειδαριά.

Διμεταλλικά σύρματα

Η επιθυμία να συνδυαστεί η υψηλή αγωγιμότητα του χαλκού με την υψηλή μηχανική αντοχή του χάλυβα οδήγησε στη δημιουργία διμεταλλικών αγωγών. Το χαλύβδινο σύρμα καλύπτεται με ένα στρώμα χαλκού, τα μέταλλα ενώνονται με συγκόλληση. Η αναλογία διατομής χαλκού και χάλυβα μπορεί να ποικίλλει ευρέως, γεγονός που καθιστά δυνατή την απόκτηση συρμάτων με χαρακτηριστικά κοντά σε αυτά των συρμάτων χαλκού ή χάλυβα.

Μάρκες μοντέρνων γυμνών καλωδίων και ο σχεδιασμός τους:

• Α — σύρμα στριμμένο από σύρματα αλουμινίου,

• AKP — σύρμα κατηγορίας Α, αλλά ο ενδιάμεσος χώρος ολόκληρου του σύρματος, εκτός από την εξωτερική επιφάνεια, είναι γεμάτος με ουδέτερο γράσο με αυξημένη αντοχή στη θερμότητα,

• AC — σύρμα που αποτελείται από χαλύβδινο πυρήνα και σύρματα αλουμινίου,

• ASKS — καλώδιο μάρκας AC, αλλά ο ενδιάμεσος χώρος του χαλύβδινου πυρήνα, συμπεριλαμβανομένης της εξωτερικής του επιφάνειας, είναι γεμάτος με ουδέτερο γράσο με αυξημένη αντοχή στη θερμότητα,

• ASKP — καλώδιο μάρκας AC, αλλά ο χώρος διασύνδεσης ολόκληρου του σύρματος, εκτός από την εξωτερική επιφάνεια, είναι γεμάτος με ουδέτερο γράσο με αυξημένη αντίσταση στη θερμότητα,

• ASK — Αγωγός μάρκας AC, αλλά ο πυρήνας από χάλυβα είναι μονωμένος με δύο λωρίδες μεμβράνης τερεφθαλικού πολυαιθυλενίου. Ο πυρήνας από χάλυβα πολλαπλών συρμάτων κάτω από φύλλα τερεφθαλικού πολυαιθυλενίου πρέπει να επικαλύπτεται με ουδέτερο γράσο με αυξημένη αντοχή στη θερμότητα,

• Σύρμα AN στριμμένο από αγωγούς από κράμα αλουμινίου που δεν έχουν υποστεί θερμική επεξεργασία μάρκας ABE,

• АЖ — σύρμα στριμμένο από θερμικά επεξεργασμένους αγωγούς από κράμα αλουμινίου της μάρκας ABE.