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.
Перспективы применения металлоконструкций в жилищном строительстве
Новые возможности для развития отраслей металлургии и производства металлоконструкций в связи с изменениями в законодательстве о жилищном строительстве обсудили участники круглого стола «Металлопрокат, трубы и конструкции для строительного комплекса Санкт-Петербурга и Ленинградской области».
Организованное Российским союзом поставщиков металлопроката (РСПМ) совместно с бизнес-клубом «РСПМ Северо-Запад», мероприятие стало площадкой для дискуссии, в которой приняли участие почти 50 руководителей и специалистов предприятий металлургии, металлоторговли, сервисных металлоцентров (СМЦ), производства строительных материалов, а также металлоизделий и конструкций.
На круглом столе был представлен развернутый анализ ситуации на мировом рынке металла и металлоконструкций. Поскольку, как подчеркнул заместитель главного редактора информационно-издательской службы (ИИС) «Металлоснабжение и сбыт» Виктор Тарнавский, все движения на рынке, которые происходят за рубежом, зачастую влияют на динамику цен на российском внутреннем рынке.
В свою очередь, координатор бизнес-клуба «РСПМ Северо-Запад», генеральный директор ООО «Фирма «СЕВЗАПМЕТАЛЛ» Валерий Голенкин проанализировал состояние отечественной экономики с учетом динамики ВВП, инвестиций, объема выполненных работ в строительстве, потребления металлопроката, ввода жилья в РФ, состояния различных отраслей, а также привел данные аналитиков о развилках экономической неопределенности.
На встрече были затронуты такие вопросы, как перспективы применения металлоконструкций в жилищном строительстве (пока, отметил генеральный директор ООО «Пионер-Инвест» Юрий Грудин, это единичные примеры), увеличение доли российской продукции при реализации крупных инвестиционных проектов (к примеру, «Ямал СПГ», модули для которого – преимущественно китайского производства). Говорилось и о качестве проектных решений с применением металлоконструкций, и о нежелании заказчиков (а нередко – генподрядчиков) отказываться от железобетона.
В качестве ответа на экономические вызовы были высказаны идеи о возможностях реформирования и представлены уже реализуемые проекты.
О необходимости синергии в отрасли заявил руководитель направления Дирекции по продажам проектных решений ООО «ТК ЕвразХолдинг» Дмитрий Пухнаревич. Одним из путей достижения цели в «ЕвразХолдинге» видят оперативность поставок, для чего компания создает хабы с «честными складскими остатками металла».
На преимуществах металлоконструкций перед бетоном сделал акцент в своем выступлении представитель АО «Объединенная металлургическая компания» Алексей Зинягин. В частности, он упомянул о высокой несущей способности каркаса, что важно для высотных зданий, при его сравнительно малом весе. Снижение нагрузки на фундамент здания, напомнил он, ведет к дополнительной экономии. Г-н Зинягин отметил также, что колонны из металлоконструкций занимают меньшую площадь – и это дает больший простор в организации пространства.
Со своей стороны, менеджер Дирекции по продажам АО «Северсталь Менеджмент» Сергей Спиваков назвал в числе перспективных целей компании тесное сотрудничество с проектировщиками в разработке новых решений для «стального» строительства, сотрудничество с ассоциациями строителей для продвижения проектов и «стальных» решений, внимание к конечным потребителям.
Наконец, генеральный директор ООО «Металлострой» Игорь Джавадов обратил внимание собравшихся на несовпадение подхода ведущих зарубежных и отечественных металлургических компаний к взаимодействию с производителями металлоконструкций: в отличие от зарубежных партнеров ООО «Металлострой», российские лидеры металлургической отрасли не начинают отгрузку металлопроката без предоплаты, посетовал г-н Джавадов.
Наиболее дискуссионным получилось общение участников круглого стола с Юрием Грудиным, единственным представителем девелоперского сообщества. Говоря о причинах отказа девелоперов от проектов с применением металлоконструкций, Юрий Грудин подчеркнул, что не верит в «бетонное лобби». «Рынок не брал дома, построенные и спроектированные с применением металлоконструкций, по массе причин. Например, из-за сложности соответствия требованиям пожарной безопасности, небольшой вариативности планировок», – сказал он. По его мнению, проектировщики должны доказывать заказчику и генподрядчику, что металлокаркас – это выгоднее, проще и быстрее.
Светопрозрачные конструкции:легкость, прочность, экологичность
В современном строительстве на протяжении последних десятилетий прослеживается отчетливый тренд к увеличению площадей остекления как внутри зданий, так и на их фасадах. При этом расширяется применение светопрозрачных конструкций (СПК) на основе алюминия, доля которых на рынке растет с каждым годом.
Направления использования
Традиционным сегментом применения оконно-фасадных конструкций из алюминиевого профиля являются объекты социального и производственного назначения. По сей день основной объем потребления приходится на деловые и торговые центры, спортивные сооружения и т. п. Но участники рынка отмечают тенденцию к расширению использования алюминиевых светопрозрачных конструкций в жилищном строительстве. «До 2016 года основными проектами, куда мы поставляли свои системы, были административные и общественные здания. Появление в нашем портфеле новинок – SlimLine и Masterline, отличающихся разнообразием внешнего вида и улучшенными техническими характеристиками, – позволило нам значительно увеличить объем жилищных проектов», – поясняет директор филиала Reynaers Aluminium RUS в Северо-Западном регионе Сергей Колосов. «Изначальные возможности алюминиевых систем гораздо шире. Можно учесть хотя бы тот факт, что алюминиевые светопрозрачные конструкции можно устанавливать в регионах с сейсмичностью в 9 баллов. Не говоря уже о возможности исполнения противопожарных, бронированных и других специальных систем», – отмечает руководитель Северо-Западного представительства компании Schuco Нодар Тузбая.
Виды остекления
Говоря о применении светопрозрачных конструкций, можно выделить четыре укрупненных направления. Это внутренние перегородки, оконно-фасадные системы, крыши зданий (атриумы и зенитные фонари) и полностью остекленные помещения (террасы, теплицы и т. п.). В каждом из вышеупомянутых случаев в зависимости от поставленных задач и климатических условий целесообразным может быть как утепленное, так и холодное остекление.
Алюминий при высоких показателях прочности и долговечности отличает высокая теплопроводность, что послужило причиной сужения сферы его использования в северном климате. Но с появлением профилей с терморазрывом и алюмо-деревянных конструкций оконно-фасадные системы на основе алюминия увеличили долю в сегменте теплого остекления, сохраняя позиции в традиционной для вида области холодного остекления.
Потребительский спрос
По данным исследования «Фасадной академии», в 2017 году рынок алюминиевых конструкций для светопрозрачных фасадов составил около 18 тыс. т, а потребление алюминиевых конструкций для светопрозрачных фасадов – около 6, 5 тыс. кв. м. Доля рынка светопрозрачных алюминиевых конструкций растет – несмотря на то, что по стоимости такие системы превышают в большинстве случаев металлопластиковые аналоги.
Технологические особенности конструкций из алюминия:
Легкость и прочность
Использование алюминия благодаря его низкой плотности позволяет расширить площади остекления, не создавая дополнительных нагрузок на несущие конструкции. Это позволило строительной отрасли удовлетворить потребительский спрос на больший объем естественного освещения помещений, не приводя при этом к дополнительным затратам на увеличение запаса прочности конструкций в целом. Вес 1 кв. м металлопластикового окна с однокамерным стеклопакетом доходит до 35 кг, в то время как в алюминиевом исполнении он составит меньше 20 кг. «Панорамное остекление, французские балконы со створками высотой свыше 2,5 м сегодня перестают быть новинками, становясь с каждым днем все более широко используемыми благодаря прочности и легкости алюминиевого профиля», – отмечает Сергей Колосов. Помимо этого, алюминий отличает высокий уровень стойкости к температурным перепадам, деформациям и коррозии, а также высокая пожаробезопасность – материал не горит и не так-то легко плавится. Нодар Тузбая к основным преимуществам алюминиевых оконно-фасадных систем относит именно их «светопрозрачность», поясняя, что «за счет своих повышенных статических свойств алюминиевые и стальные системы могут удерживать больший вес и размеры стеклопакетов, при этом видимая часть самих конструкций сводится к минимуму».
Долговечность и экологичность
Такое неоспоримое преимущество конструкций из алюминия, как долговечность, изначально играло и продолжает играть весомую роль для потребителя. «Светопрозрачная конструкция из алюминиевого профиля соответствующего сплава и качества прослужит не менее 50 лет», – утверждает Сергей Колосов. Но необходимо отметить, что в последние годы все большую значимость приобретает экологический фактор. LEED, BREAM, GREEN ZOOM и другие системы экологической сертификации рекомендуют применение оконно-фасадных систем из алюминия. В качестве преимуществ данного материала указывается полное отсутствие выделений вредных веществ вне зависимости от условий эксплуатации, а также возможность 100%-ной переработки любого алюминиевого изделия. Помимо вышеперечисленного отмечаются и высокие звукозащитные свойства светопрозрачных алюминиевых конструкций, способных снизить уровень шума на 40 дБ.