Линии электропередач: виды линий и конструкций
ЛЭП расшифровываются, как линии электропередачи. Эти конструкции являются важным элементом в энергетической системе любой инфраструктуры. ЛЭП способны передавать электроэнергию по прочным проводам из металла. Линейные входы и выходы считаются точками начала и конца линий электропередач, а для ветвления используется специальная опора и линейный вход.
По ЛЭП также обмениваются информацией с помощью высокочастотных сигналов. Применяются они для передачи телеметрических данных, сигналов релейной защиты и противоаварийной автоматики, а также для диспетчерского управления.
Какие бывают ЛЭП?
Проводником для передачи электроэнергии выступает медь или алюминий. Все ЛЭП можно разделить на 3 большие группы, которые зависят от способа прокладки проводов. Выделяют воздушный способ с прокладкой по воздуху, кабельный с прокладкой в грунте или воде и газоизолированный способ с изоляцией проводов газом. Все перечисленные способы являются основными при монтаже, однако сегодня существуют разовые попытки передавать электроэнергию без проводов. Такой способ обеспечения энергией применяют только для маломощных устройств. Несмотря на применение беспроводного варианта передачи электроэнергии, кабельные и воздушные ЛЭП остаются самым распространенным способом для поставки потребителю энергии.
В последнее время для городских инфраструктур чаще устанавливают газоизолированные сети для передачи больших мощностей. Такой подход позволяет экономить площадь для ЛЭП и соответствовать уровню экологии на участке. Кабельные линии обустраивают в местах, где затруднителен монтаж воздушных. Однако воздушные линии остаются более востребованными из-за меньшей цены для производства и лучшей ремонтопригодности. Узнать больше об используемых линия электропередач можно в новостном блоке.
Кабельные линии электропередач и их виды
Как было описано, кабельные ЛЭП монтируют при плотной застройке. Они представляют собой несколько линий, установленных рядом друг с другом в параллельном направлении. Между участками кабеля устанавливаются муфты.
Классификация кабельных ЛЭП происходит по таким же принципам, как и у воздушных сетей, а отличительные особенности сводятся к минимуму. Так, по способу прокладки кабельные разделяют на подземные, подводные и по сооружениям. В число ЛЭП по сооружениям входят:
- кабельные туннели в виде закрытых просторных коридоров;
- кабельные каналы, в которых человек уже не может передвигаться;
- кабельные шахты, представляющие из себя вертикальный коридор;
- камера, которая представляет собой закрытое подземное сооружение;
- эстакада в виде горизонтального открытого сооружения;
- галерея, которая похоже на эстакаду, но является закрытым типом.
Также кабельные ЛЭП классифицируют по типу изоляции, выделяют твердую и жидкостную изоляцию. К твердому относят изоляционные оплетки из полимеров, а к жидкостному — нефтяное масло. Реже для изоляции используют специальные газы или другие твердые материалы.
Воздушные линии электропередач
Воздушные линии электропередач — это комплексная конструкция, которая используется для перемещения энергии по кабелям, расположенным на открытом воздухе. Кабели удерживаются на опорах и защищены охранной зоной.
Воздушную сеть могут установить почти на любой местности с разными атмосферными условиями, будь то резкие перепады температур или большое количество осадков. Однако при монтаже акцентируют внимание на погодных явлениях, учитывают особенности участка для прокладки и прочие параметры. Установка воздушных линий должна соответствовать следующим нормам:
- высокая проводимость электричества;
- выгодная стоимость;
- устойчивость к повреждениям и коррозии;
- безопасность для человека и окружающей среды.
Главная сложность конструкции заключается в обеспечении безопасности при монтаже и эксплуатации, так как линии электропередач находятся на обширном и свободном пространстве.
Из чего состоят установки ВЛЭП: опоры и другие элементы
Любая воздушная линия электропередач состоит из проводов, опор, изоляторов, арматуры, грозозащитных тросов, разрядников и заземления. К основным элементам опор для сети электропередач относят:
- фундамент;
- стойки;
- подкосы;
- растяжки.
Наличие других составных элементов, в виде заземляющих устройств, зависит от вида ВЛЭП и других параметров. Также для основного списка используется вспомогательное оборудование и дополнительные способы связи.
Для удержания конструкции ВЛЭП используют опоры. Самым бюджетным вариантом являются обычные деревянные столбы, однако их применяют только для линий с напряжением до 35 кВт. Для конструкций с напряжением выше применяют опоры из железобетона, а сами провода поднимают выше, расстояние между фазами увеличивается. На опорах размещают системы защиты от молний и реакторы. Система защиты представляет из себя трос и штыревые молниеотводы.
Выделяют промежуточные и анкерные конструкции ВЛЭП. Последние монтируют только в начале и конце линии. На пересечениях линий электропередач с водными артериями и другими подобными объектами применяют переходные анкерные опоры. Это самые высокие и масштабные конструкции, которые достигают в высоту 300 метров.
Промежуточные опоры занимают меньше места и применяются для прямых участков трасс. По назначению выделяют транспозиционные, перекрестные, ответвительные, повышенные и пониженные опоры. Несмотря на разделение, при монтаже каждую сеть адаптируют к условиям рельефа участка и его климату.
Для установки ВЛЭП используют арматуры, которые необходимы для соединения проводов и крепежа их на опорах. Иногда для конструкции используют разрядники, предотвращающие поломку во время штормового ветра или других погодных условий.
Провода для воздушных линий
Провода для воздушных линий электропередач должны обладать высоко механической прочностью. Их разделяют на 2 класса: изолированные и неизолированные. Провода создают в виде однопроволочных, которые состоят из одной жилы и применяются только для сетей с низким напряжением, и многопроволочных проводников.
Многопроволочные применяются для воздушных ЛЭП и могут быть выполнены из сплавов, стали или меди. Чаще в основе проводов используют алюминий или сплавы на его основе. Многопроволочные провода представляют собой скрученные стальные жилы, поверх которых располагается выбранный материал, будь то сплав, алюминий или медь. Чтобы провода не поддавались коррозии, их покрывают цинком. О других материалах и технологиях в строительстве можно прочитать на соответствующей вкладке.
Выбор сечения проводов происходит на основе мощности при падении напряжения и исходя из механических характеристик. Ответвления выполняются изолированными проводами. Полученное изделие состоит из стального троса и изоляционного покрытия, которое защищает от атмосферных явлений. Соединения готовых проводов монтируют на участках, которые не подвержены механическим воздействиям. Монтаж происходит с помощью их обжатия или сваривания.
Технические характеристики воздушных линий электропередач
При проектировании и установке воздушных линий учитываются следующие характеристики:
- длина проводов между соседними стойками;
- расстояние удаления фазных проводников друг от друга и от земли;
- длина изоляторов, которая будет соответствовать номинальному напряжению;
- полная высота опор.
С повышением номинальной мощности все параметры увеличиваются. Чтобы воздушные линии работали стабильно во время грозы или других погодных явлений, над фазными проводами проводят стальной или алюминиевый молниеотвод в виде троса, который заземлен на опорах. Также защиту от перенапряжения обеспечивают вентильные разрядники, помогающие сети перераспределять грозовой импульс на опору, не повреждая изоляции. Опоры, в свою очередь, уменьшают сопротивление за счет заземляющего устройства.
Классификация линий передач
Помимо перечисленных 3 основных групп, ЛЭП разделяют по виду расположения кабелей и функциям конструкции. По расположению кабелей выделяют воздушные, находящиеся над поверхностью, и закрытые, которые располагаются в кабель-каналах. Также линии электропередач можно разделить по способу передачи тока и монтажа, роду тока, режиму работы, охвату территории и назначению.
Линии передач переменного и постоянного тока
Линии электропередач переменного тока используют для передачи энергии с минимумом потерь. Подобные линии применяют для передачи энергии на дальние расстояния. Их часто используют в Европе, реже — в России. Также вид ЛЭП используют для оборудования железных дорог.
На линиях электропередач с постоянным током энергия всегда распределяется вне зависимости от направления и сопротивления. Вид ЛЭП в большей части используется в России. Установки с постоянным током легче монтировать и эксплуатировать, однако конструкция способствует потере тока при перемещении.
Виды ЛЭП по режиму работы и охвату территории
По режиму работы выделяют линии электропередач с глухозаземленной и изолированной нейтралью, а также с резонансно-заземленной и эффективно-заземленной нейтралью.
По охвату территории сети разделяют на:
- сверхдальние, которые предназначены для региональных систем и напряжением свыше 500 кВт;
- магистральные для соединения электростанций с распределительными сооружениями и напряжением в 220 или 330 кВт;
- распределительные, которые устанавливают для поставки энергии крупным потребителям с напряжением в 35-150 кВт;
- подводящие или питающие, обеспечивающие энергоснабжение городских, промышленных и сельскохозяйственных потребителей и напряжением ниже 20 кВт.
Воздушные линии электропередач бывают радиальными, замкнутыми и с резервным источником питания. По количеству параллельных цепей ЛЭП разделяют на одно-, двух- и многоцепные сети. Если цепи имеют разные значения напряжения, то такую воздушную сеть называют комбинированной.
Охранная зона ЛЭП
Для правильной эксплуатации линий электропередач, ремонта, функционирования и обеспечения сохранности сети вводятся хоны с специальным режимом использования. Поэтому воздушные линии электропередач — это не только участок земли, но и воздушное пространство над сетью.
Специалисты строительных работ запрещают работать в охранных зонах грузоподъемной технике, а также возводить здания и сооружения. Минимальное расстояние от сети электропередач определяется напряжением. Так, для номинального напряжения в 35 кВт размер охранной зоны составляет 15 м, а для величины в 350 кВт расстояние уже будет равно 30 м.
Документами по эксплуатации определяется наименьшее удаление сети от поверхности земли, а также от жилых или производственных построек. Монтаж высоковольтных трасс запрещен над крышами зданий, стадионов, общественных мест и детских учреждений.
Обслуживание и монтаж
Процесс возведения сооружения воздушных линий электропередач состоит из подготовительной, строительно-монтажной и пусковой работы. Подготовительная работа сводится к закупу оборудования и материалов, конструкций, подготовке трассы, изучению цельного проекта и разработке плана производства монтажных работ.
На этапе монтажных работ происходит рытье котлованов, установка и сборка опор для ЛЭП, распределение вдоль сети арматур и механизмов заземления. Монтаж начинается с соединения и раскатки проводов. После провода поднимаются на опоры и натягиваются. В завершении работ провода и тросы на изоляторах увязывают.
Перед запуском ЛЭП выполняется проверка стрелы провеса и габаритов линии, измеряется падение напряжения и сопротивление заземляющих устройств. При работах на воздушных линиях электропередач соблюдаются следующие правила:
- Работы прекращаются при приближении штормового или грозового фронта.
- Персонал должен быть обеспечен защитой от воздействия проводов.
- Работа запрещена в ночное время, при тумане и гололеде.
После запуска сети электропередачи все воздушные линии с напряжением больше 1 кВт проверяются каждые полгода обслуживающим персоналом и 1 раз в год инженерами на предмет неисправностей.
При проверке раз в год сеть электропередач проверяют на наличие посторонних предметов на проводах, обрывов отдельных участков, провесов линий, повреждение изоляторов или разрядников, разрушение опор и нарушение охранной зоны. В случае обнаружения нарушений поврежденный участок восстанавливают с помощью ремонтной муфты или бандажа. Большие повреждения разрезают и соединяют зажимом.
В ходе ремонта ЛЭП выправляют опоры, проверяют затяжку резьбовых соединений, восстанавливают защитный слой на конструкции и делают замер сопротивления на заземляющих устройствах. При капитальном ремонте воздушных линий выполняют все перечисленные работы, а также осуществляют полную перетяжку проводов с замером переходного сопротивления соединительных муфт.
Пожарная безопасность при эксплуатации
Температура внутри кабелей не должна различаться с внешней больше, чем на 10 °C в летнее время. При пожарах в кабельных помещениях происходит развитие горения и его существенное распространение с течением времени. При этом воспламенение кабелей может возникнуть в нескольких местах и на значительной протяженности участка. Этот факт связан с тем, что весь провод находится под нагрузкой, и его изоляция может нагреться до температуры, близкой к самовоспламенению.
Также быстрое воспламенение ЛЭП связано с использованием в конструкциях металлических элементов, которые в случае пожара или перегрузки нагреваются до температуры большей, чем температура воспламенения. Из-за этого выбирают огнетушащие вещества, способные ликвидировать горение и исключить возможность повторного возгорания. Исследования материалов показывают, что распыленная вода обладает большей огнетушащей способностью, чем установки пенного тушения, так как она хорошо охлаждает кабели и строительные конструкции.
Как “не прогореть” со складом?
Пожары в секторе складской недвижимости случаются с удручающей частотой: так, 3 августа произошел резонансный пожар на складе Ozon в Подмосковье, 14 августа загорелся склад с растительным маслом в Казани, 15 августа — склад с горючим в Санкт-Петербурге и мебельный склад в Ижевске, и это лишь самые громкие ЧП. Почему горят склады и как сократить масштабы возможных последствий ЧП еще на этапе строительства — разбирались эксперты компании ROCKWOOL Russia, производителя строительных материалов из каменной ваты.
В конце 2021 года склады стали самым растущим сектором коммерческой недвижимости, а в начале 2022 года этот рост продолжился, несмотря на санкции. За первое полугодие в России ввели в эксплуатацию 1 232 тыс. кв. м. складов, что на 79% больше, чем за аналогичный период 2021 года, сообщает консалтинговая компания Knight Frank Russia. На сегодняшний день общий объем складов в России превышает 34 млн кв. м..
«Развитие e-commerce и розничной торговли подтолкнуло рынок складской недвижимости к интенсивному развитию и быстрому возведению новых площадей. На строительство крупного склада «под ключ» сегодня уходит не больше двух лет, но скорость порой плохо сказывается на качестве. Кроме того, компании зачастую стремятся не только ускорить, но и удешевить процесс возведения склада и экономят на материалах с высокой степенью огнестойкости. А это чревато большими рисками. Если элементы конструкции склада не могут сопротивляться огню, пламя будет распространяться по помещениям очень быстро», — отмечает Андрей Петров, ведущий инженер-проектировщик ROCKWOOL.
Почему горят склады?
По данным ФГБУ ВНИИПО МЧС РОССИИ, пожары в производственных зданиях и на складах чаще всего происходят по причине нарушения правил эксплуатации электрооборудования и бытовых электроприборов — в 2021 году с этим было связано 2 460 возгораний на подобных объектах. На втором месте оказалось неосторожное обращение с огнем (734 пожара), на третьем — нарушение правил устройства и эксплуатации печей (570 возгораний).
Пожар на складе — это, как правило, существенный материальный ущерб, а зачастую и человеческие жертвы. Что необходимо учитывать при строительстве склада, чтобы минимизировать последствия возможного возгорания и выиграть время на эвакуацию людей? В зависимости от типа склада (открытый или закрытый), а также от его специализации (то есть, характера имущества, которое планируется хранить), правила могут отличаться, однако есть принципы, которые необходимо соблюдать при строительстве любой складской недвижимости.
Огнестойкость здания
Степень огнестойкости здания определяется огнестойкостью его строительных конструкций. Этот параметр говорит о том, как долго постройка может противостоять пожару и удерживать распространение огня. Ключевой фактор здесь — это температура, при которой строительные материалы воспламеняются. Так, очень низкой огнестойкостью отличается дерево: оно загорается уже при 150 °С. И наоборот — высокой устойчивостью к огню обладает красный глиняный кирпич, он не горит и может выдерживать температуру до 900 °C до пяти часов.
Также с точки зрения огнестойкости часто допускаются ошибки при тепло- и звукоизоляции складского комплекса. В этой категории существует множество строительных материалов, которые легко воспламеняются под воздействием высоких температур. Например, полимерные утеплители с большим количеством антипиренов при пожаре разрушаются и выделяют горючие газы с ядовитыми продуктами горения. Кроме того, в зависимости от сложности пожара и длительности теплового воздействия даже слабогорючие материалы могут утратить свои свойства. Например, PIR-панели: формально их относят к слабогорючим, но они выдерживают температуру лишь до 140-150°С, тогда как при пожаре температура внутри помещения достигает 800-900 °C.
Чтобы обезопасить склад от быстрого распространения огня при его возникновении, для изоляции необходимо использовать огнестойкие материалы. В частности, ФГБУ ВНИИПО МЧС РОССИИ рекомендуют применять минеральную вату. Допускается использование решений только из минераловатных плит либо комбинированных вариантов (пенополистирольные плиты с подложкой из каменной ваты).
«Каменная вата является не только негорючим, но и огнезащитным материалом. Например, испытания показали, что минеральные волокна жёстких гидрофобизированных плит FT BARRIER D выдерживают температуру более 1000°C и выступают в качестве барьера, буквально блокируя огонь в одном помещении. Задерживая распространение пламени, этот материал дает дополнительное время для спасения людей и имущества. Огнестойкость каменной ваты не утрачивается даже спустя годы использования. Кроме того, этот материал экологичен и в случае пожара не выделяет жара, дыма или горящих капель. Эта особенность снижает вероятность отравления людей токсичными продуктами горения», — рассказывает Андрей Петров, ведущий инженер-проектировщик ROCKWOOL.
Планирование склада
Разделение на зоны, определение мест для стеллажей, выбор корректных расстояний между объектами и ширина проходов — все элементы планировки помещений склада играют роль с точки зрения пожароопасности.
Ключевое правило касается установки стеллажей. Минимальное расстояние между стеллажом и стеной, колонной, а также приборами отопления должно быть не менее 70 см, между стеллажом и перекрытием (фермой или стропилами), а также осветительным прибором — 50 см. В складских помещениях шириной до 30 метров и площадью до 700 кв. м. напротив эвакуационных выходов и дверных проемов должен быть проход шириной не менее 1,5 метра. Если площадь больше 700 кв. м., необходим такой же проход и вдоль помещения склада.
В отдельных случаях расстояния между стеллажами определяются соответствующими технологическими инструкциями. Например, на складе для хранения автошин продольный проход должен быть не менее 1,2 метра шириной, а поперечные проходы напротив дверей — не менее 4,5 м. На складах для хранения хлопка-волокна, шерсти, брезента или мешков все проходы должны иметь ширину не менее 2 метров.
Еще одно важное правило, связанное с зонированием склада, касается разметки. На полу четкими линиями должны быть отмечены места для складирования с учетом продольных и поперечных проходов, эвакуационных выходов и доступа к средствам пожаротушения.
Что обязательно должно быть на каждом складе:
- система пожаротушения и датчики, реагирующие на дым, открытое пламя (актуально для хранилищ горюче-смазочных материалов) или на резкий подъем температуры;
- сигнальная кнопка для оповещения о ЧП;
- средства пожаротушения, пожарный водопровод или щиты;
- аварийное освещение;
- рубильник для экстренного обесточивания;
- система навигации, указывающая путь эвакуации из здания;
- пути эвакуации, облицованные минеральной ватой.
Человеческий фактор
Безусловно, помимо технической защиты склада от последствий возможного возгорания, необходимо прорабатывать и человеческий фактор. Повесить на стену огнетушитель и план эвакуации недостаточно. Согласно законодательству РФ, на любом предприятии должна быть утверждена инструкция о мерах пожарной безопасности, и склад здесь — не исключение.
Чтобы избежать катастрофических последствий, как минимум раз в полгода необходимо проводить инструктаж по обеспечению пожаробезопасности объекта. Новичков можно допускать к работе исключительно после прохождения обучения мерам пожарной безопасности.
Что входит в такой инструктаж?
Во-первых, необходимо прописать правила поведения: сотрудники должны четко понимать, как вести себя на рабочем месте, чтобы не спровоцировать возгорание. Это касается не только курения, но и, например, использования электроприборов. Человек сталкивается с ними каждый день и в каком-то смысле теряет бдительность, поэтому правилам пожарной безопасности при эксплуатации бытовых электроприборoв стоит уделить особое внимание. Это может быть не только проверка знаний, но и специальные наглядные памятки в местах общего пользования.
Во-вторых, в рамках инструктажа необходимо разъяснять сотрудникам их действия при возникновении пожара. Сюда входит и знание плана эвакуации, и вызов пожарных, и умение пользоваться огнетушителем. Быстрая реакция работников склада на мелкое возгорание может спасти не одну жизнь и предотвратить многомиллионный ущерб.
Помимо сугубо практического смысла, противопожарный инструктаж имеет и психологическое значение. Четкий и понятный алгоритм действий на случай пожара позволяет избежать паники среди персонала, а значит — и снизить риски возникновения жертв.
Полной гарантии защиты от огня не может дать никто, однако сократить возможный ущерб от пожара реально. Для этого важно детально просчитывать все возможные риски и не экономить на качестве строительных материалов, а также не допускать халатного отношения к требованиям пожарной безопасности. Ведь последствия могут оказаться куда дороже.
Какая крыша не боится пожара?
Кровельным системам на основе компонентов ROCKROOF и других решений из натуральной каменной ваты ROCKWOOL присвоен наивысший класс пожарной безопасности К0 и пределы огнестойкости от RE15 до RE90. Исследование провели специалисты ВНИИПО МЧС РФ, они подтвердили, что использование таких материалов допустимо на крышах любой площади и без применения дополнительных противопожарных рассечек.
«Современная кровля – это сложная многослойная конструкция, от надежности которой зависит долговечность и сохранность всего сооружения. Заключение ВНИИПО МЧС РФ, которое получила наша продукция, несет практическую пользу для архитекторов и проектировщиков, поскольку упрощает выбор подходящего кровельного решения и ускоряет процесс согласования пожаробезопасности конструкции. Материалы ROCKWOOL официально рекомендованы для использования в зданиях различного функционального назначения», – подчеркнул Григорий Громаков, менеджер по развитию направления «Плоские Кровли» ROCKWOOL Russia.
Согласно статистике, в 70% случаев при пожарах в зданиях происходит возгорание крыши. Из-за применения в устройстве кровли непроверенных материалов, которые легко воспламеняются, при пожаре огонь распространяется стремительно, а его тушение осложняется значительной площадью горения и высокими рисками обрушения здания. Именно поэтому при строительстве так важно обращать внимание на пожаробезопасность используемых материалов.
Классификация строительных конструкций по пожарной опасности четко обозначена «Техническим регламентом о требованиях пожарной безопасности» (федеральный закон от 22 июля 2008 года № 123-ФЗ). Согласно этому документу, все конструкции делятся на четыре класса: К0 (непожароопасные), К1 (малопожароопасные), К2 (умереннопожароопасные) и К3 (пожароопасные). Конструкции класса К0, который был присвоен и решениям ROCKWOOL, считаются самыми надежными с точки зрения противостояния огню. Именно такие решения применяются для возведения зданий первой категории функциональной пожарной опасности – это, например, жилые дома, учреждения для людей со специальными потребностями, для детей дошкольного возраста, а также школы и больницы.
Классификация по уровню огнестойкости также регламентирована федеральным законом №123-ФЗ. Ключевой показатель – это предел огнестойкости материала, который рассчитывается как промежуток времени от начала возгорания до разрушения конструкции. В случае с кровлей речь идет о количестве минут, в течение которых она может сопротивляться огню без обрушения. По результатам проведенных исследований теплоизоляционные решения ROCKWOOL для кровель обладают пределом огнестойкости до RE90. Это значит, что кровельные системы, созданные с применением решений из натуральной каменной ваты ROCKWOOL, могут сопротивляться огню до полутора часов.
Сегодня крупнейшие отечественные девелоперы и застройщики все чаще отдают предпочтения решениям из каменной ваты. Помимо таких преимуществ, как удобство монтажа, качество изоляции и долговечность, этот материал отличается негорючестью, а значит – делает постройку более безопасной.