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.
Максим Лазуткин: «Умные» стекла защитят от холода и солнечного света»
Директор по техническому регулированию и поддержке клиентов компании Pilkington Glass (холдинг SP Glass) Максим Лазуткин рассказал «Строительному Еженедельнику» об особенностях выпускаемого на предприятии энергосберегающего стекла с напылением. Такое стекло сейчас используется во всем мире.
– Расскажите о вашем предприятии. Каковы ассортимент выпускаемой вами продукции и объем производства?
– Прежде всего хочу отметить, что наше предприятие является частью всемирно известной британской компании Pilkington. Начала она свою деятельность в 1826-м, а сегодня активно работает в 49 странах мира. В 2006 году компания Pilkington запустила завод по изготовлению прозрачного листового стекла в России. Расположен он в Подмосковье, в Раменском районе. В 2012 году владельцем завода стала группа компаний SP Glass, чьими акционерами выступили «РОСНАНО», NSG Group, Glasswall и Европейский банк реконструкции и развития. В 2014 году был открыт цех по нанесению нанопокрытий магнетронным способом. В настоящее время наш завод выпускает плоское прозрачное листовое стекло с размерами до 3210 на 6000 мм и толщиной от 4 до 12 мм – и объемы производства достигают 250 тыс. т в год. Выпускаем также стекла c нанопокрытиями – солнцезащитные и энергосберегающие – под торговыми марками Suncool, Optitherm, Lifeglass, всего около 10 млн кв. м в год.
– В чем технологическая особенность выпускаемой вами продукции?
– В уникальности технологии напыления. Магнетронный способ напыления позволяет наносить покрытие на стекло в несколько слоев на молекулярном уровне. Покрытие такое тонкое, что оно незаметно человеческому глазу, в тысячу раз тоньше листа бумаги. Кстати, в 2014 году наша продукция первой в строительной области получила знак «Российская нанотехнологическая продукция».
Состав и комбинация слоев напыления позволяют из обычного стекла получить стекло, обладающее удивительными способностями: препятствовать охлаждению и сберегать тепло помещений в холодное время года, защищать от теплового излучения солнца в летний период.
Наши флагманские продукты с покрытием Double Silver (два слоя серебра в напылении) являются высокоселективными, то есть деликатно и избирательно работают с солнечными излучением, пропуская внутрь помещения только видимый свет, препятствуя проникновению остального солнечного излучения, которое негативно влияет на микроклимат в помещении.
– Ваши стекла задействуются в архитектурных решениях при строительстве офисных, развлекательных центров, других объектов. Можете ли привести примеры объектов, где использовано ваше стекло?
– В портфолио Pilkington Glass Russia – более 4,5 тыс. объектов по всему миру. Стекло с покрытием Double Silver отправляется в Австралию, Катар, Мексику и Индию. Сейчас заканчивается строительство госпиталя Al Ain в Абу-Даби и бизнес-центра Nuevos Horizontes в Гондурасе, для них было выбрано «прохладное» стекло Pilkington Suncool 40/22. Продукт пропускает лишь 22% солнечного жара, что значительно снижает нагрузку на кондиционирование.
Высокое светопропускание и высокую защиту от солнца пассажирам аэропорта «Платов» в Ростове-на-Дону обеспечивает стекло Pilkington Suncool 70/35.
Наша продукция задействована в ЖК «Воробьев Дом», ЖК «Донской Олимп» и ЖК «Лица» в Москве. Если говорить о Санкт-Петербурге, то наших рук дело – лофт-квартал Docklands, бизнес-центр Fort Tower и МФК «М-1 Арена».
– Кто является вашим партнером из компаний, занимающихся жилищным строительством?
– Политика нашей компании – долгосрочные партнерские отношения. Сложно выделить кого-то из партнеров, учитывая географию наших поставок. Количество деловых партнеров превышает сотни компаний по всему миру.
– Как выбрать остекление? На какие характеристики следует обратить внимание?
– Лучшая рекомендация – обратиться к профессионалам. Правильно выбранные стекла с «умным» напылением позволяют решить вопросы сохранения тепла, защиты от солнца и шума.
Сотрудники нашей компании выясняют малейшие нюансы будущего здания, чтобы предложить оптимальный баланс наиболее важных характеристик остекления (пропускание света, энергосберегающие и солнцезащитные параметры, показатели защиты от шума), которые отличаются от региона установки, длительности теплых и холодных периодов времени, интенсивности солнечного излучения.
При этом мы не забываем о надежности и помогаем выбрать оптимальную толщину стекол, которые будут выдерживать порывы ветра, перепады давления и температур в течение длительного срока эксплуатации.
Андрей Брук: «Инновации CAREL делают жизнь лучше»
Локализация производства CAREL в России – закономерный шаг в политике компании, а системы мониторинга и диспетчеризации скоро станут неотъемлемой частью любого серьезного проекта. Об этом и многом другом «Строительному Еженедельнику» рассказал Андрей Брук, генеральный директор ООО «Карел Рус» – представительства итальянской компании CAREL Industries S. p. A. в России и странах Таможенного союза.
– Андрей Павлович, бренд CAREL в России уже довольно известен, однако хотелось бы получше узнать историю этой фирмы.
– Компания CAREL была создана в 1973 году в небольшом итальянском городке Бруджине, в 40 км от знаменитой Венеции и в 20 км от не менее знаменитой Падуи. Первое время фирма занималась изготовлением щитов автоматики, специализируясь на прецизионных кондиционерах и другой климатической и холодильной технике. Позднее к этому добавилось производство увлажнителей воздуха, контроллеров и датчиков. Компания одной из первых применила специализированный электронный контроллер для управления климатической и холодильной техникой. Производство и внедрение в практику первых электронных регистраторов температуры и влажности воздуха – также одна из вех на пути развития CAREL.
К настоящему времени компания подошла с солидным багажом передовых разработок в своей области. Важным событием стало первичное размещение акций CAREL на итальянской бирже летом 2018 года. К настоящему времени стоимость акций компании существенно выросла, что является свидетельством ее заслуженного признания как технологического лидера в своей нише рынка. За последние годы компания CAREL получила несколько наград за инновационные разработки в различных областях климатической техники, а 10 мая 2019 года была отмечена премией «100 примеров итальянского мастерства».
Еще одной вехой в развитии CAREL стало приобретение в конце 2018 года компаний HygroMatik (Германия) и Recuperator (Италия), производящих промышленные увлажнители воздуха и рекуператоры тепла для вентиляционных агрегатов.
Результатом всех этих достижений стал почти 20-процентный рост продаж CAREL Industries S. p. A. по итогам I квартала 2019 года в сравнении с аналогичным периодом прошлого года.
– Когда компания CAREL пришла в нашу страну?
– Регулярные поставки оборудования CAREL в Россию начались в конце 1990-х годов. К середине «нулевых» потребность в более структурированной технической и маркетинговой поддержке стала очевидной, и в мае 2009 года было образовано представительство CAREL в России. Его работа сразу же существенно повлияла на объем продаж – уже в 2009 году он вырос почти вдвое по сравнению с предыдущим. Тенденция роста сохранилась и в последующие годы.
В настоящее время офисы представительства CAREL находятся в Москве и Санкт-Петербурге. Мы обеспечиваем техническую поддержку наших клиентов, проводим семинары для проектировщиков, продавцов, специалистов сервисных служб. Помимо этого, в последние годы важным направлением нашей работы стала локализация производства увлажнителей и контроллеров в России.
Поставки оборудования CAREL по-прежнему осуществляют наши дистрибьюторы.
– С какими заказами – коммерческими или государственными – работа представительства идет более успешно?
– У нас есть две категории клиентов – «холодильщики» и «вентиляционщики». Среди первых большинство составляют коммерческие заказчики – производители промышленного и торгового холодильного оборудования, торговые сети. У «вентиляционщиков», особенно в последнее время, большую часть занимают проекты с государственным участием. Мы будем рады, если наш опыт и инновационные технологии будут востребованы во всех сферах российской экономики. Технически и организационно мы к этому готовы: это касается и локализации производства основных продуктов, и локализации систем мониторинга на серверах в России, и включения CAREL в каталог по импортозамещению.
– В прошлых публикациях уже рассказывалось о работе по локализации производства CAREL в России. Как продвигается процесс?
– С 2016 года в России успешно производятся программируемые контроллеры и паровые увлажнители воздуха. Локализация производства предполагает большую близость компании к нуждам местных потребителей, учет специфики региональных потребностей. За последние годы компания, помимо завода в Италии, выпускающего продукцию с 1973 года, создала собственные производственные мощности в Китае, Бразилии, США, Хорватии. Так что локализация производства в России – логичный и естественный шаг в политике CAREL.
Сейчас идет технологическая подготовка к запуску дополнительного сборочного участка контроллеров, предполагающего более высокую степень локализации. По нашим расчетам, это позволит выпускать продукт, цена и потребительские свойства которого будут оптимизированы к нуждам наших клиентов в России.
Помимо локализации производства, начиная с 2018 года CAREL активно сотрудничает с образовательными учреждениями в Москве (МГУПП, МГТУ им. Н. Э. Баумана) и Петербурге (ИТМО). Совместно с ними мы выполняем научно-исследовательские работы, проводим обучающие курсы для студентов и аспирантов. При этом для выполнения исследований используются самые современные наработки CAREL, которые только начинают завоевывать европейский и североамериканский рынки. Участие в таких исследованиях является хорошим стартом для будущих специалистов по холодильной технике в их дальнейшей работе. Для CAREL такое взаимодействие также очень важно, поскольку оно помогает готовить специалистов, в том числе и для нужд самой компании.
– Более всего компания CAREL известна своими паровыми увлажнителями воздуха. Как развивается это направление сейчас?
– Увлажнение воздуха в отопительный сезон необходимо в жилых помещениях для комфортного пребывания людей и обеспечения сохранности предметов интерьера – мебели, картин и т. п. Помимо этого, поддержания определенного уровня влажности воздуха требуют многие технологические процессы: химические и фармацевтические производства, типографии, табачные фабрики, медицинские учреждения, пищевые производства и хранилища. В Петербурге, помимо перечисленного, среди наших клиентов большую долю занимают музеи, реставрационные мастерские, фондохранилища, театры и концертные залы.
Однако следует отметить, что в целом город на Неве отстает от Москвы в части оснащения увлажнителями жилья, особенно премиум-класса. На данный момент уже несколько столичных жилых комплексов класса люкс оснащается увлажнителями еще на стадии проектирования и строительства. Жизнь показывает, что это очень правильно как для интерьерных решений, так и для прокладки инженерных систем (вода, дренаж, водоподготовка, силовые и управляющие кабели и пр.). В историческом центре не последнее место занимает проблема дефицита выделенной мощности.
Требование времени для любой современной инженерной системы – возможность интеграции в систему «умный дом». В этой области мы также активно сотрудничаем с местными компаниями для адаптации решений CAREL к нашему рынку.
– Вы упомянули системы мониторинга. Какое место, по Вашему мнению, они занимают в проекте современного здания?
– На мой взгляд, когда поколение «миллениалов» войдет в экономически активный возраст, ситуация начнет очень быстро меняться к лучшему. Этому будут способствовать и привычка к использованию интернет-приложений во всех сферах жизни, и доступность и повсеместная распространенность гаджетов, и ценовая доступность IT-решений. Для меня ситуация выглядит очень похожей на появление и распространение мобильной связи, которая в 1990-х годах выглядела дорогой игрушкой обеспеченных людей, а сейчас жизнь без нее невозможно себе представить.
Системы мониторинга и диспетчеризации, разумеется, должны присутствовать в любом здании. Очень важно донести это до заказчика еще на ранних стадиях проектирования, чтобы потом не прокладывать кабели поверх интерьеров. Такие решения обеспечивают существенную экономию за счет прямой экономии всех видов ресурсов, дисциплинирующего воздействия на сервисные и обслуживающие компании и уменьшения стоимости их работ, а также предотвращения аварийных ситуаций и исключения расходов по устранению их последствий.
Особенно сильно эффект систем мониторинга проявляется при их внедрении на однотипных сетевых объектах, позволяя сравнивать их энергоэффективность и управлять их работой из единого диспетчерского центра. Это востребовано управляющими компаниями, едиными сервисными службами и многими заказчиками, стремящимися к целевому уменьшению эксплуатационных расходов.
CAREL предоставляет как готовые решения в этой области, так и инструменты для самостоятельной разработки подобных решений.