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.
Всеволод Яковлев: «Работая над проектом, помним, что мы с заказчиком в одной команде»
Проектировщики и заказчики, несмотря на иногда разное видение проектов, всегда могут прийти к консенсусу. В этом уверен управляющий партнер архитектурного бюро «Проксима», член Союза архитекторов России Всеволод Яковлев. Он рассказал «Строительному Еженедельнику» об особенностях работы компании с партнерами.
– Всеволод Александрович, расскажите, как начиналась «Проксима». Что уже сделано?
– Работаем на рынке мы более 10 лет. Начинали с малого, с небольших заказов по проектированию. Более серьезную деятельность стали осуществлять приблизительно с 2011–2012 годов. В частности, начали активно работать с крупными строительными компаниями города. Сейчас в нашем портфолио немало интересных и знаковых проектов. Среди них есть и жилые, и общественные, и производственные здания.
– Можете ли выделить какие-то проекты?
– Все проекты нам по-своему дороги. В них вложили частичку себя. Из крупных последних проектов могу отметить ЖК «Северный» Группы ЦДС. Строительство его началось в прошлом году. По своим архитектурным особенностям он принципиально новый в своем сегменте. Мы разрабатывали его концепцию, делали проектную, рабочую документацию и сейчас ведем авторский надзор.
Также интересно было работать с компанией Docklands development в их проекте на Васильевском острове. Важно, что мы любим всех заказчиков и, повторюсь, каждый разработанный объект очень важен для нас.
– А случалось такое, что у вас и заказчика было разное видение проекта?
– Бывало, и не раз. И это нормальная ситуация при работе проектировщиков с заказчиками. При этом в случае каких-то разногласий по проекту мы всегда приходили и приходим к консенсусу, который удовлетворяет всех. Важно понимать, что, работая над проектом, ты с заказчиком находишься в одной команде.
– «Проксима» занимается и разработкой концепций реставрации исторических зданий. В чем тут особенность?
– Это особо тонкая работа. Важно не навредить историческому объекту и при этом сохранить и подчеркнуть его особенности. В этом плане Петербург уникальный город – и тут есть с чем работать. Совсем недавно мы закончили и согласовали с КГИОП концепцию реставрации объекта исторического наследия по адресу: Большая Морская улица, 32. До революции в здании располагался Русский банк для внешней торговли. В советский и современный период работал Архитектурно-строительный техникум, в другое место он переехал совсем недавно. У нас работают люди, которые учились в техникуме, – и сейчас помогают реставрировать здание. Уверен, что скоро оно заиграет новыми красками.
– Вы активно используете в работе BIM. В чем его преимущества?
– Использовать BIM-технологии мы начали около пяти лет назад. Это стало очередным скачком нашего развития. Безусловно, вначале было сложно, так как это принципиальный отход от того, что ты чертишь на бумаге. Делались определенные ошибки. Но о переходе на цифровое моделирование нисколько не жалеем. Благодаря BIM мы стали быстрее и эффективнее работать. Это видят и наши заказчики.
– Приближается День строителя. Чего бы Вы хотели пожелать коллегам?
– Чтобы было все у всех хорошо и стало еще лучше. Это касается и профессиональной деятельности, и личной жизни. Помните, что строитель – великая и уважаемая профессия. Всех с праздником!
В формате BIM
Участники строительного рынка положительно оценивают внедрение технологий информационного моделирования. При этом они считают, что этот процесс не стоит искусственно ускорять.
В строительной отрасли России продолжается расширение использования BIM-технологий. Также на федеральном уровне принят ряд законодательных документов, которые должны способствовать внедрению информационного моделирования на всех стадиях жизненного цикла зданий. Но, по мнению участников рынка, говорить о том, что строительная сфера почти полностью перешла на BIM, пока рано.
Планомерное движение
По словам руководителя направления BIM-технологий ГК «Инград» Дмитрия Милёхина, если речь идет об искусственном ускорении внедрения BIM, то достичь этого в короткие сроки попросту невозможно, в силу многих обстоятельств. Это и острая нехватка кадров, отсутствие государственных образовательных программ, сопротивление нововведениям на разных уровнях внутри самих организаций.
«Технологии должны развиваться постепенно, в соответствии с правилами формирования спроса и предложения. К слову, на Западе тоже не то чтобы так далеко продвинулись в освоении BIM-технологии, как это принято считать у нас. Многие наши заказчики и проектировщики уже даже опережают средний уровень западного информационного моделирования. Если подразумевается, что в процессе должно участвовать государство, то нужно пересматривать образовательные программы в части преподавания САПР-дисциплин в строительных институтах, чаще использовать BIM-технологии на крупных государственных стройках и стимулировать применение зарубежного и разработку отечественного программного обеспечения BIM», – считает он.
Как отмечают в «БАРС Груп», ключевой момент внедрения, с одной стороны, состоит в организационной, юридической (законодательной) основе мероприятий, направленных на создание единого цифрового пространства, переход от бумажных носителей к электронным, на адаптацию существующих нормативов под цифровое моделирование. С другой стороны, важна техническая возможность внедрения BIM, работы по созданию удобных инструментов обработки визуализации, анализа данных и коммуникации.
Ускорение включения технологии в строительную отрасль возможно через детализацию законодательного регулирования BIM, считает юрисконсульт Bilfinger Tebodin Артём Челохов. В России у этих технологий уже сформировалась юридическая база, однако степень ее проработки еще далека от международного уровня. Так, если в России определение BIM было внесено в Градкодекс РФ только в 2019 году, то зарубежное законодательство в этой области ведет свою историю с 1980-х годов. «На наш взгляд, – добавляет специалист, – ускорение внедрения BIM возможно через адаптацию зарубежного опыта – систем международных правил, которые уже достигли устойчивого состояния: например, национального стандарта BIM (NBIMS) (USA)».
Екатерина Кутева, генеральный директор проектно-конструкторского бюро «Строй-Проект» (входит в Группу ЦДС), полагает, что ускорять внедрение BIM-технологий, конечно же, надо. «С другой стороны, излишняя интенсификация процесса может привести к путанице. В любом случае здесь необходимо выстроить мощную структуру с привлечением опытных специалистов, мотивированных на развитие и работу с BIM-технологиями. Сейчас ситуация на рынке такова, что необходимо планомерное и системное развитие, пусть не семимильными шагами, но все же уверенными и вперед. Рынок адаптируется к сложившейся ситуации, коммерческие организации в этом плане выглядят более независимыми в плане выбора софта для внедрения BIM-технологий», – говорит она.
Схожие вывод делает и BIM-менеджер компании «Эн-Системс» Дмитрий Бисеров. «Там, где у игроков рынка есть потребность оптимизировать расходы, сделать проектирование и стройку прозрачными, повысить качество продукта – освоение BIM уже свершившийся факт. Это видно в сегменте жилищного строительства. При этом в секторе госконтрактов, занимающем значительную долю рынка, BIM пока не является бизнес-инструментом. Неготовность нормативной базы, отсутствие расценок на разработку проектно-сметной документации, обязательство использования BIM в проектах, отсутствие национального BIM-классификатора и т. д. Без решения этих вопросов будет сохраняться ситуация, когда проектировщик разрабатывает модель объекта только для решения своих задач и за свой счет. Либо ситуация, когда у тех бюджетных организаций, которые захотят работать с этой технологией, будут связаны руки», – отмечает он.
«Для полноценного внедрения BIM-технологий в строительную отрасль нужно осознание всеми ее участниками необходимости их использования. Проектировщики это уже давно поняли. Те, кто непосредственно работает на строительной площадке, – пока не все. Но процесс и там идет, так как цифровая модель объекта намного понятнее и удобнее «бумаги». Думаю, что буквально пройдет три года – и BIM будет уже везде», – уверен управляющий партнер архитектурного бюро «Проксима» Всеволод Яковлев.
Тонкая подстройка
При внедрении BIM-технологий в строительную отрасль, считают эксперты, также следует решить вопросы, связанные с использованием самих IT-платформ, которые выпускаются разными производителями.
Технический специалист САПР компании «Системный софт» Олег Кирьянов напоминает, что большинство вендоров – это зарубежные компании, которые поставляют свои продукты во множество стран. «Очевидно, что унифицировать софт под всех не получится. Это и не нужно, так как похожие программы различных производителей решают одни и те же проблемы по-своему. В этом и заключается огромный плюс мультивендорности: каждый выбирает тот продукт, в котором ему удобнее работать. Тем более, практически все платформы информационного моделирования работают с IFC-форматом, что позволяет взаимодействовать программам разных производителей друг с другом. А вот государственные стандарты и классификаторы необходимо унифицировать. Без данной процедуры информационное моделирование не будет одинаково комфортным и выгодным для участников процесса "проектирование – строительство – эксплуатация"», – отмечает он.
По мнению генерального директора «КБК Проект» Василия Костина, основная проблема при проектировании с использованием BIM-моделей в России – это совмещение ПО именно с российской нормативно-технической базой. «Например, в Autodesk Revit для этого приходится подключать модули-надстройки от сторонних разработчиков. Это одна сторона медали, вторая – это унификация сдаваемой заказчику и контролирующим органам технической документации. В настоящее время не существует единых требований к самой модели объекта на всех ее стадиях (проектная, строительная, эксплуатационная). В этом одна из причин того, что большое количество проектных компаний не в состоянии сформировать пакет эксплуатационных документов. Кроме того, серьезной проблемой остается и отсутствие соответствующего российского программного обеспечения. Ведь задача-то стоит: внедрить BIM с использованием российского софта», – подчеркивает он.
С помощью поднастройки BIM можно решить узкоспециализированные задачи. В частности, по словам генерального директора компании Argumentum Дмитрия Жигалова, в настоящий момент важно создать унифицированную платформу для связи между производителями строительных блоков и конструкций и проектировщиками зданий. «Сейчас существует множество подобных платформ по типу «магазина приложений», встроенных в системы архитектурного проектирования, но их много, они не русифицированы, модели блоков часто имеют проблемы совместимости и не включают в себя строительные блоки отечественного производства. Это усложняет BIM-проектирование. Поэтому одна из основных задач – создание унифицированного многоязычного «магазина», который будет встроен во все основные приложения. Это позволит усилить позиции России на внутреннем и внешнем рынках и для наших архитекторов, и производителей строительных материалов», – резюмирует эксперт.
Мнение
Игорь Ейбогин, руководитель технического департамента СИХ «Аквилон Инвест»:
– Внедрение BIM-технологий ресурсозатратно. Для масштабного развития их в России прежде всего необходимы качественное отечественное программное обеспечение, квалифицированные специалисты, а также законодательно утвержденные нормативы. Это объемная работа, которая требует подключения не только отдельных строительных компаний, но и госорганов.
Александр Хрусталёв, BIM-менеджер архитектурного бюро ABD architects:
– Об ускорении разговоры идут уже давно, считаю, что лучше направить усилия в другом направлении, а именно на детальную проработку стандартов и схем взаимодействия между участниками отрасли. Для ускорения нужно уделять больше внимания подготовке BIM-специалистов, а также четко понимать – заказчикам – сценарии использования информационных моделей. Для удобства обработки информации нужно унифицировать структуру моделей из различного ПО и структуру хранения данных – соответственно, нужно продолжение совершенствования формата IFC. Сами платформы, на мой взгляд, в унификации не нуждаются.
Дмитрий Кузнецов, эксперт по системам автоматизации зданий и ЦОД IТ-компании КРОК:
– Необходимости в каком-то принудительном переходе на единую платформу нет. Эволюция и экономика все расставят по местам. Сейчас в России существуют два направления – это использование либо экосистемы Autodesk, либо основанный на принципах открытого взаимодействия подход OpenBIM. Он объединяет в себе программные продукты различных разработчиков, связанные единым форматом файлов файла IFC. В отличие от монополии, конкуренция и существование альтернативных вариантов способствуют прогрессу. Сейчас каждый специалист может выбрать тот программный продукт, в котором ему удобнее работать и который наиболее полно отвечает поставленным задачам.