Проектування повітряних ліній електропередач

проектування повітряних ліній згідно нормативних документів України

З чого починаєтся та як проходить проектування повітряних ліній електропередач (проектування електричних мереж):

Забезпечення електроенергією споживачів завжди пов’язане з будівництвом ліній. Найбільшого поширення в сільській місцевості, на відкритих просторах отримали саме повітряні лінії електропередач. У порівнянні з кабельними вони мають меншу вартість і щільність забудови. У містах і великих населених пунктах, як правило, цей вид не використовується.

Однак без проектування і будівництва повітряних ліній електропередач зараз неможливо обійтися. З економічної точки зору це найбільш вигідний спосіб передачі енергії на великі відстані. Передача під високою напругою (110 кВ і вище) дозволяє з мінімальними втратами забезпечити віддалені райони електрикою.

Повітряна лінія електропередачі – це пристрій, що служить для передачі електроенергії по проводах. Розташовані такі ЛЕП на відкритому повітрі і є траси, тобто смуги землі, на яких з певним проміжком змонтовані опори.

Розрахунок і проектування повітряних ліній електропередач є важливою частиною будівництва, тому як від результатів буде залежати не тільки стабільність і якість продукції, що поставляється в будинки споживачів енергії, а й безпеку. Тому здійснювати всі кроки повинні тільки досвідчені професіонали, які мають достатню кваліфікацію.

 

Замовити послугу монтажу та проектування повітряної лінії електропередач

 

 

Нормативи будівництва і проектування повітряних ЛЕП

 

Процес планування та будівництва траси докладно записан в «Правилах улаштування електроустановок» (ПУЕ). В даному документі викладені основні принципи проектування повітряних ліній електропередач до 110 кВ і до 500 кВ. Будівництво ЛЕП з великою напругою здійснюється за спеціальними нормами і регламентами.

Монтаж опор потрапляє під класифікацію будівельних роботи, тому монтаж будь-яких конструкцій потрапляє під вимоги СНиП. Також орієнтиром для проектувальників служать діючі директивні документи, що стосуються спорудження та експлуатації ПЛ. Важливо враховувати перспективу розвитку електромережі. Тому при проектуванні і будівництві повітряних ліній електропередач слід брати до уваги документацію з питання розвитку на 5-10 років.

 

З чого складається повітряна ЛЕП

 

Головні елементи траси – опори і дроти. Також важливими конструктивними частинами є:

  1. Траверси – спеціальні конструкції, які не допускають зіткнення проводів на всьому протязі лінії;
  2. Ізолятори – бувають двох видів. Штирові можуть застосовуватися на лініях з напругою до 35 кВ (включно), вони монтуються на опори за допомогою спеціальних кріпильних елементів, а дроти з’єднуються з ними за допомогою дротяної в’язки. Підвісні ізолятори можуть бути встановлені як на лінії до 35 кВ, так і на ЛЕП 110 кВ і вище. Ці елементи складаються з фарфоровому або скляному основної частини і з’єднуються за допомогою металевої арматури один з одним у вигляді гірлянд. Провід кріпляться зажимами і спеціальними деталями;
  3. Контури заземлення;
  4. Лінійна арматура – необхідна для з’єднання ізоляторів і їх елементів з проводами і опорами;
  5. Розрядники – апарати для обмеження перенапруг;
  6. Грозозахисні троси – сталеві або сталеалюмініевие канати, стягнуті з декількох дротів.

 

Вибір дротів при проектуванні повітряних ЛЕП

 

Основним струмопровідних матеріалом в даний час служить алюміній. Однак він не відрізняється високою міцністю, тому при виробництві проводів його використовують разом зі сталлю. З цього матеріалу виконують сердечник проводу, а потім обвивають алюмінієм. Дроти відрізняються гнучкістю. Сталеалюмініевие дроти монтуються на лініях з напругою понад 1000 В, алюмінієві найчастіше простягаються на трасах до 35 кВ і в рідкісних випадках – до 110 кВ.

Також для будівництва повітряних ЛЕП іноді вибирають і інші види проводів: сталеві (на ЛЕП до 1000 В і на сільських до 36 кВ), в особливих випадках беруться мідні, бронзові і сталебронзові.

 

Вибір опор при проектуванні повітряних ліній електропередач

 

Опори проектуються спеціально для протягування високовольтних ліній. Встановлюються вони безпосередньо в грунт або на обладнаний фундамент. Якщо траса пролягає через лінійні споруди (мости, тунелі), то дроти кріпляться за допомогою кронштейнів і стійок. При протягуванні ЛЕП в ущелинах користуються вантовими тросовими розтяжками.

Однак в більшості випадків використовують саме опори. Вони можуть бути різними в залежності від їх положення на лінії і способу кріплення проводів (анкерні або проміжні).

Виготовляються з декількох видів матеріалів:

  • дерев’яні;
  • залізобетонні;
  • металеві;

Дерев’яні опори. Мають невелику вартість (що важливо для розрахунків і проектування повітряних ліній електропередач) і досить прості у виготовленні. Ці переваги актуальні для районів, багатих лісовими ресурсами. Однак є й недоліки: дерево схильне до гниття, тому перед монтажем їх слід обробляти антисептиками і ретельно стежити за їх станом в процесі експлуатації.

ЗБВ. Можуть встановлюватися на територіях з розрахунковою температурою повітря до -55 градусів за Цельсієм. Основою є центріфуговані залізобетонні стійки, на додаток використовуються різні елементи кріплення (хомути, наскрізні болти, вузли кріплення і т.д.). При проектуванні повітряних ЛЕП слід враховувати високу вартість цього матеріалу та міцність. Установку таких опор виробляють в спеціально підготовлені циліндричні котловани. Перевагою ЗБВ є підвищена стійкість до руйнуючих факторів зовнішнього середовища.

Металеві опори. Основним сплавом, що застосовуються при виробництві, є сталь. Для продовження терміну служби їх слід фарбувати, захищаючи таким чином від корозії. Установку виробляють на залізобетонні фундаменти. Можуть застосовуватися на лініях електропередач з напругою 35 кВ і більше.

 

За своїм призначенням опори класифікуються на:

  • Проміжні. Встановлюються на прямих ділянках траси ЛЕП. Не призначені для натягу, лише для підтримки проводів і тросів. Зазвичай проміжні опори складають приблизно 80-90% від усього числа конструкцій на лінії.
  • Анкерні. Можуть сприймати навантаження, створювані різницею натягу проводів і тросів. Тут можуть використовуватися залізобетонні стійки підвищеної міцності для підсилення конструкцій. Встановлюються на прямих ділянках траси ЛЕП, що проходять через природні перешкоди і дороги для обмеження анкерного прольоту. Також в місцях змін кількості і марок проводів.
  • Кутові. Експлуатуються в місцях зміни напрямку траси. Сприймають навантаження різного рівня: при невеликих кутах повороту до 30 ° монтують кутові проміжні опори, а при повороті на величину більше 30 градусів – анкерні.
  • Кінцеві. Починають або замикають трасу повітряної ЛЕП. Сконструйовані таким чином, щоб витримувати односторонню навантаження, створювану тяжіння проводом і тросів.
  • Спеціальні. Це різні типи опор, призначені для вирішення особливих завдань:
      1. Перехресні – для розміщення в місцях перетину ПЛ двох напрямків;
      2. Відгалужувальні – для організації відводів додаткових ліній від основної магістралі;
      3. Транспозіційні – монтуються при необхідності зміни порядку розташування проводів;
      4. Противітрові – покликані підсилити механічну міцність і стійкість цієї ділянки траси.

 

Класифікація повітряних ліній електропередач

 

Для більш точного розуміння технологічних процесів необхідно знати відмінності різних ЛЕП. Відрізняються вони за такими параметрами:

  1. За родом струму (змінного і постійного);
  2. За значенням напруги (для постійного струму – 400 кВ, для змінного – 0,4; 6; 10; 35; 110; 150; 220; 330; 400; 500; 750; 1150 кВ);
  3. По класу (нижчого, середнього і вищого). Залежно від напруги їх ділять на 3 групи, кожна з яких має свої особливості розрахунку і проектування;
  4. За призначенням (наддалекі, магістральні, для розподілу між об’єктами енергоспоживання і для підведення струму до кінцевих споживачів);
  5. За кількістю ланцюгів (одно-, дво- і багатоланцюгові).

 

 

Стадії проектування

Ряд робіт, що проводяться в рамках планування нової лінії електропередач, можна розділити на 3 стадії

 

  • Протяжність лінії,
  • Напрямок,
  • Кількість ланцюгів,
  • Перетин дроту,
  • Плановане навантаження,
  • Типи опор, тросів, ізолюючої арматури і т.д.

Також на етапі підготовки вирішується питання про надання права прокладки коридору для магістральної лінії. Організації, що містять електричні мережі даного регіону, повинні узгодити цей нюанс і надати відповідні документи.

Проектування повітряної лінії електропередачі 110 кВ неможливо без проведення досліджень місцевості. В процесі розробки проектної документації необхідно враховувати безліч даних, які уточнюються в процесі інженерних вишукувань:

  • геологічних,
  • геодезичних,
  • гідрологічних,
  • екологічних,
  • метеорологічних і ін.

За результатами проектувальники не тільки отримують необхідну інформацію в текстовій формі, але і топографічні схеми і карти із зазначенням існуючих комунікацій і будівель, що дозволяють найбільш точно спланувати розташування майбутньої лінії. Як правило, пропонується кілька варіантів, серед яких вибирають один за принципами раціонального землекористування, збереження навколишнього середовища, забезпечення якісним та стабільним електроенергією споживачів. Вирішується питання про кількість ліній і їх напрузі (одна з найвищим або 2-3 зі зниженим). Складається акт вибору траси, яка в подальшому буде ретельно спроектована. На цьому етапі також проходить отримання технічних умов, в яких викладені вимоги до дозволеною максимальною потужності ЛЕП.

Друга (проектна) стадія

Здійснюються безпосередньо розрахунки і креслення, на яких повинні бути відображені лінія електропередач і всі необхідні об’єкти і споруди. Фахівці при складанні документації спираються на вимоги будівельних норм, правил і стандартів, чинне законодавство, правила улаштування електроустановок і т.д.

Розрахунок і проектування повітряних ліній електропередач проводиться за такими характеристиками:

  • Довжина і напрямок ЛЕП,
  • Номінальна напруга,
  • Перетин проводів, які будуть використані при будівельних роботах,
  • Типи проводів (вони бувають ізольовані, самонесучі, неізольовані),
  • Вид опор,
  • Матеріали оснащення,
  • Арматура,
  • Забезпечення електробезпеки споживачів,
  • Способи їх підключення до електромережі,
  • Норми безпеки при обслуговуванні і експлуатації ЛЕП

На даному етапі робіт найбільше значення мають навички фахівця. На даний момент не існує працюючого програмного забезпечення, яке б могло повністю врахувати всі параметри, реалізувати всі процеси від початку до кінця і на виході дати повноцінний проект повітряної лінії електропередач. Тому весь процес ведеться безпосередньо фахівцем лише із залученням різних видів програм для розрахунку перетинів, місць знаходження проміжних опор і т.д.

Рівень кваліфікації та професіоналізму, досвід роботи проектувальника в значній мірі впливають на якість результату. Тому при виборі компанії для проектування повітряних ЛЕП слід брати до уваги не тільки загальну характеристику фірми, а й індивідуальні характеристики персоналу, а також відгуки і приклади вже реалізованих проектів.

У проекті повинні обов’язково враховуватися місця розташування інших об’єктів на ділянці вибрану під будівництво. Якщо буде здійснюватися перетин з лініями зв’язку, залізними і автомобільними дорогами, газопроводами, слід узгоджувати це із спеціальними організаціями. Зазвичай ці процеси тривають досить довго, це треба враховувати при розрахунку термінів проектування.

 

Третя стадія – узгодження

Для закінчення робіт по проекту і початку його реалізації потрібно отримати дозвіл від спеціалізованих уповноважених установ. Як правило, третій етап найбільш трудомісткий, він включає в себе проведення експертизи проектної документації.

Дана процедура є обов’язковою і проводиться, як правило, на державному рівні. Однак присутні і незалежні організації, які можуть залучатися для цієї мети.

Предметом експертної оцінки стає відповідність документації до норм і вимог санітарно-епідеміологічного контролю, екологічного контролю, охорони навколишнього середовища, пожежної та промислової безпеки і т.д. Результатом даної процедури стає позитивне або негативний висновок. У першому випадку проект передається на подальше узгодження замовнику, після чого приступають до його реалізації. При негативній відповіді проектувальник може оскаржити це рішення або повторно направити документацію на оцінку після внесення змін і виправлення помилок та недоліків.

Для проведення безпосередньо будівельних робіт повітряних ЛЕП, готується також робоча документація по проекту. Потім переходять до етапу спорудження лінії і введення в експлуатацію.

 

Розрахунки при проектуванні ПЛ

Орієнтиром для фахівців служать ПУЕ, які наказують певні значення технічних параметрів для різних кліматичних умов. Географічне розташування ділянки та погодні явища, актуальні для цього регіону, дуже важлива роль при прорахунку параметрів повітряних ліній електропередач. Також необхідно брати до уваги температурні показники (максимальну і мінімальну за рік).

Оскільки повітряні лінії експлуатуються на відкритому повітрі і цілий рік піддаються зовнішнім впливам, слід особливо ретельно підбирати матеріали і типи конструкційних елементів. Серед основних факторів можна виділити вітрові навантаження і інтенсивність ожеледних явищ. Показники цих впливів в різних районах країни послужили основою для складання спеціальної карти, де вказані межі тієї чи іншої зони. Фахівцю потрібно користуватися даними графічними матеріалами, при необхідності уточнюючи їх.

Також при проектуванні повітряної лінії електропередачі на 110 кВ і вище потрібно брати до уваги втрати електроенергії на корону, які відбуваються через іонізації повітря близько проводів. Чим більше діаметр проводу, тим менше втрати. Тому визначені мінімальні значення перетинів для ВЛ різної напруги:

  • 110 кВ – від 11,4 мм,
  • 150 кВ – від 15,2 мм,
  • 220 кВ – від 21,6 мм.

На ЛЕП з більш високою напругою довелося б протягувати дроти з дуже великим перетином, що недоцільно і дуже дорого. Тому в таких випадках втрати на корону зменшують за рахунок розщеплення фази на кілька: при 330 кВ – на дві, для ПЛ на 500 кВ – на три, для ЛЕП 750 кВ – на чотири або п’ять.

Що ще слід враховувати при проектуванні повітряних ліній? Як уже згадувалося вище, кліматичні зовнішні впливи відіграють вирішальну роль при експлуатації. Розглянемо докладніше.

 

Замовити проект або розрахунок монтажу та проектування повітряної лінії електропередач

Фактори впливу

 

  • Атмосферні перенапруги. Провокуються грозами і блискавками. Короткочасні перенапруги чреваті пробоями в ізоляції, її руйнуванням. Пошкоджена ділянка може в подальшому призвести до короткого замикання, тому слід передбачати системи автоматики, які будуть відключати лінію при найменших неполадках. Також для запобігання аварійних ситуацій в проекті передбачають установку обмежувачів перенапруги (ОПН).
  • Сильне зниження температури повітря. Тягне за собою нагрів і збільшення струму дроти. Довжина його при цьому скорочується, що призводить до створення механічної напруги в мережі.
  • Комутаційні (внутрішні) перенапруги в мережі. Виникають в процесі експлуатації в результаті періодичних включень і виключень. Можуть також викликати пробої в ізоляції. Слід передбачити захист і автоматичне блокування. Особливу увагу необхідно приділити при проектуванні повітряних ліній електропередач на 330 кВ і вище.
  • Перепади температур. Оскільки матеріали проводів мають властивості до розширення і стискання, то потрібно правильно розрахувати різницю температурних показників і підібрати під неї відповідний тип провідників. Найбільш сильний вплив це фактори в регіонах з різким або дуже холодним кліматом, так як амплітуда температурних перепадів може досягати дуже високих значень. Пікові показники влітку і взимку беруться із загальнодоступних джерел або проведених для даної місцевості досліджень.
  • Збільшення температури проводів. Посилюється їх провисання внаслідок подовження. Зростає ризик обриву через зниження міцності. Порушуються розрахункові розміри лінії, це ставить під загрозу безпеку експлуатації і якість одержуваної електроенергії.
  • Вітрові навантаження. Створюють додаткові горизонтальні навантаження. Посилюється натяг проводів, а сильні ураганні пориви можуть спровокувати розрив або навіть поломку опор. Слід враховувати вплив вітру і передбачати в проекті вибір відповідних матеріалів для даного регіону.
  • Екологічна обстановка. Наявність в атмосферному повітрі часток пилу і золи і їх подальше осідання при підвищенні вологості може спричинити за собою ослаблення або перекриття ізоляції проводів. При прокладанні ЛЕП в районах, близьких до моря, де підвищена концентрація солі в повітрі, алюмінієві частини проводів швидше окислюються і руйнуються. Це також слід враховувати при виборі матеріалу і типу провідників.
  • Ожеледні явища. Полій з’являється при намерзанні снігу, паморозі, крапель дощу і туману. Через це збільшується навантаження на дроти, троси, опори. Зменшується запас міцності матеріалів і зростає ризик обриву або падіння конструкцій. Також збільшується розмір провисання ліній.

Необхідно передбачити установку додаткового запобіжного обладнання, що знижує ризики при механічних впливах.

  • Вібрації ( «слабкий вітер»). Це коливання проводів з малою довжиною хвилі (2-10 м), невеликою амплітудою (2-3 діаметра дроту), але високою частотою (5-50 Гц). Вібрації призводять до завихрення потоків повітря навколо поверхні проводів, а це провокує швидкий знос матеріалів, розрив в місцях кріплень. Рішення проблеми стає монтаж віброгасителів, що поглинають енергію коливань і зменшують амплітуду. Це захищає лінію від сильних пошкоджень і сприяє запобіганню аварійних ситуацій.
  • «Танець» проводів. Схожа з вібраціями, але відрізняється характеристиками коливань: частота 0,2-0,4 Гц, амплітуда (0,5-5 м), довжина хвилі 1-2 прольоту ЛЕП. Як правило, тривалість явища невелика, але іноді вона може досягати декількох діб. Причинами стають сильний вітер і ожеледь. Загрожує це обривами, перекриттям напруги. Таке явище характеризується як досить рідкісне, однак небезпечне з серйозними наслідками. Щоб забезпечити захист від «танця», в проекті передбачають вантажі і маятникові гасителі.

Як висновки за статтею можна відзначити, що проектування і будівництво повітряних ліній електропередач – це складний процес. Забезпечити якість і стабільність роботи електромережі можна лише в тому випадку, якщо дотримуються всі вимоги і норми чинних правил, а також якщо проект готується висококваліфікованими спеціалістами, які мають великий досвід роботи!

Замовити послугу – проектування повітряних ліній електропередач

Якщо в Вас залишились питання – ви можете замовити дзвінок нашого оператора, який Вам допоможе