Лінії електропередач | Журнал Популярна Механіка

  1. Трубки замість куточків
  2. Чому гудуть дроти
  3. Лід і струни
  4. Опори-унікуми

Що може бути буденніше ліній електропередач? Опори ЛЕП - одне з найпоширеніших інженерних споруд, і вони весь час у нас перед очима. Однак і в цій сфері теж є свої технологічні тонкощі і навіть простір для технічного прогресу. Не дуже помітні для нас повітряні лінії електропередач знаходять новий вигляд і нову конструкцію.

Найчастіше ми уявляємо собі опору ЛЕП у вигляді гратчастої конструкції. Років 30 тому це був єдиний варіант, та й в наші дні їх продовжують будувати. На місце будівництва привозять набір металевих куточків і крок за кроком згвинчував з цих типових елементів опору. Потім приїжджає кран і ставить конструкцію вертикально. Такий процес займає досить багато часу, що позначається на термінах прокладки ліній, а самі ці опори з смутними гратчастими силуетами вельми недовговічні. Причина - слабкий захист від корозії. Технологічне недосконалість такої опори доповнює простий бетонний фундамент. Якщо зроблений він недобросовісно, ​​наприклад із застосуванням розчину неналежної якості, то через якийсь час бетон потріскається, в тріщини потрапить вода. Кілька циклів заморожування-танення, і фундамент треба переробляти або серйозно ремонтувати.

Трубки замість куточків

Про те, що за альтернатива йде на зміну традиційним опор з чорного металу, ми запитали представників ПАТ «Россеті». «У нашій компанії, яка є найбільшим електромережним оператором в Росії, - говорить фахівець цієї організації, - ми давно намагалися знайти рішення проблем, пов'язаних з гратчастими опорами, і в кінці 1990-х почали переходити на граніті опори. Це циліндричні стійки з гнутого профілю, фактично труби, в поперечному перерізі мають вигляд багатогранника. Крім того, ми стали застосовувати нові методи антикорозійного захисту, в основному метод гарячого цинкування. Це електрохімічний спосіб нанесення захисного покриття на метал. В агресивному середовищі шар цинку стоншується, але несуча частина опори залишається неушкодженою ».

Крім більшої довговічності нові опори відрізняються ще й простотою монтажу. Ніяких куточків більше згвинчувати не треба: трубчасті елементи майбутньої опори просто вставляються один в одного, потім з'єднання закріплюється. Змонтувати таку конструкцію можна в вісім-десять разів швидше, ніж зібрати ґратчасту. Відповідні перетворення зазнали і фундаменти. Замість звичайного бетонного стали застосовувати так звані палі-оболонки. Конструкція опускається в землю, до неї кріпиться відповідний фланець, а на нього вже ставиться сама опора. Розрахунковий термін служби таких опор - до 70 років, тобто приблизно в два рази більше, ніж у ґратчастих.

Опори електричних повітряних ліній ми зазвичай уявляємо собі саме так Опори електричних повітряних ліній ми зазвичай уявляємо собі саме так. Однак класична ґратчаста конструкція поступово поступається місцем більш прогресивним варіантам - багатогранним опор і опор з композитних матеріалів.

Чому гудуть дроти

А дроти? Вони висять високо над землею і видали схожі на товсті монолітні троси. Насправді високовольтні дроти свити з дроту. Звичайний і повсюдно застосовується провід має сталевий сердечник, який забезпечує конструктивну міцність і знаходиться в оточенні алюмінієвого дроту, так званих зовнішніх повивов, через які передається струмовий навантаження. Між сталлю і алюмінієм прокладена мастило. Вона потрібна для того, щоб зменшити тертя між сталлю і алюмінієм - матеріалами, що мають різний коефіцієнт теплового розширення. Але оскільки алюмінієвий дріт має круглий перетин, витки прилягають один до одного нещільно, поверхня дроту має виражений рельєф. У цього недоліку є два наслідки. По-перше, в щілини між витками проникає волога і вимиває мастило. Тертя посилюється, і створюються умови для корозії. В результаті термін служби такого проводу становить не більше 12 років. Щоб продовжити термін служби, на провід часом надягають ремонтні манжети, які також можуть стати причинами проблем (про це трохи нижче). Крім того, така конструкція дроти сприяє створенню поблизу повітряної лінії добре помітного гулу. Відбувається він через те, що змінна напруга 50 Гц народжує змінне магнітне поле, яке змушує окремі жили в проводі вібрувати, що тягне їх зіткнення один з одним, і ми чуємо характерний гудіння. У країнах ЄС такий шум вважається акустичним забрудненням, і з ним борються. Тепер така боротьба почалася і у нас.

«Старі дроти ми зараз хочемо замінити на дроти нової конструкції, яку розробляємо, - говорить представник ПАТ« Россеті ». - Це теж сталь-алюмінієві дроти, але дріт там застосовується не круглого перетину, а скоріше трапецієподібного. Повів виходить щільним, а поверхня дроту гладка, без щілин. Волога всередину потрапити майже не може, мастило не вимивається, сердечник не іржавіє, і термін служби такого проводу наближається до тридцяти років. Провід схожої конструкції вже використовуються в таких країнах, як Фінляндія та Австрія. Лінії з новими проводами є і в Росії - в Калузькій області. Це лінія «Орбіта-Супутник» довжиною 37 км. Причому там дроти мають не просто гладку поверхню, але і інший сердечник. Він виконаний не з сталі, а зі скловолокна. Такий провід легше, але міцніше на розрив, ніж звичайний сталь-алюмінієвий ».

Однак найостаннішим конструкторським досягненням у цій галузі можна вважати провід, створений американським концерном 3M. У цих проводах несуча здатність забезпечується тільки струмопровідними повивами. Там немає сердечника, але самі повів армовані оксидом алюмінію, чим досягається висока міцність. У цього проводу прекрасна несуча здатність, і при стандартних опорах він за рахунок своєї міцності і малої ваги може витримувати прольоти довжиною до 700 м (стандарт 250-300 м). Крім того, провід дуже стійкий до теплових навантажень, що обумовлює його використання в південних штатах США і, наприклад, в Італії. Однак у дроти від 3M є один істотний мінус - занадто висока ціна.

Оригінальні «дизайнерські» опори служать безсумнівним прикрасою ландшафту, проте навряд чи вони отримають широке поширення Оригінальні «дизайнерські» опори служать безсумнівним прикрасою ландшафту, проте навряд чи вони отримають широке поширення. У пріоритеті у електромережних компаній надійність передачі енергії, а не дорогі «скульптури».

Лід і струни

У повітряних ліній електропередач є свої природні вороги. Один з них - обмерзання проводів. Особливо це лихо характерно для південних районів Росії. При температурі близько нуля краплі мряки падають на провід і замерзають на ньому. Відбувається утворення кристалічної шапки на верхній частині дроти. Але це тільки початок. Шапка під своєю вагою поступово провертає провід, підставляючи замерзає вологи іншу сторону. Рано чи пізно навколо дроти утворюється крижана муфта, і якщо вага муфти перевищить 200 кг на метр, провід обірветься і хтось залишиться без світла. У компанії «Россеті» є своє ноу-хау по боротьбі з льодом. Ділянка лінії з обмерзлими проводами відключається від лінії, але підключається до джерела постійного струму. При використанні постійного струму омічний опір дроти можна практично не враховувати і пропускати струми, скажімо, в два рази сильніше, ніж розрахункове значення для змінного струму. Провід нагрівається, і лід плавиться. Провід скидають непотрібний вантаж. Але якщо на проводах є ремонтні муфти, то виникає додатковий опір, і ось тоді провід може і перегоріти.

Інший ворог - високочастотні і низькочастотні коливання. Натягнутий дріт повітряної лінії - це струна, яка під впливом вітру починає вібрувати з високою частотою. Якщо ця частота співпаде з власною частотою дроти і станеться поєднання амплітуд, провід може порватися. Щоб впоратися з цією проблемою, на лініях встановлюють спеціальні пристрої - гасителі вібрації, мають вигляд троса з двома грузиками. Ця конструкція, що має свою частоту коливань, засмучує амплітуди і гасить вібрацію.

З низькочастотними коливаннями пов'язаний такий шкідливий ефект, як «танець проводів». Коли на лінії відбувається обрив (наприклад, через що утворився льоду), виникають коливання проводів, які йдуть хвилею далі, через кілька прольотів. В результаті можуть погнутися або навіть впасти п'ять-сім опор, складових анкерний проліт (відстань між двома опорами з жорстким кріпленням проводу). Відомий засіб боротьби з «танцем» - встановлення міжфазних розпірок між сусідніми проводами. При наявності розпірки дроти будуть взаємно гасити свої коливання. Інший варіант - використання на лінії опор з композитних матеріалів, зокрема зі склопластику. На відміну від металевих опор, композитна має властивість пружної деформації і легко «відіграє» коливання проводів, нагнувшись, а потім відновивши вертикальне положення. Така опора може запобігти каскадне падіння цілого ділянки лінії.

На фото чітко видно різницю між традиційним високовольтним проводом і проводом нової конструкції На фото чітко видно різницю між традиційним високовольтним проводом і проводом нової конструкції. Замість дроту круглого перетину використана попередньо деформована дріт, а місце сталевого сердечника зайняв сердечник з композиту.

Опори-унікуми

Зрозуміло, існують різного роду унікальні випадки, пов'язані з прокладкою повітряних ліній. Наприклад, при установці опор в обводнених грунт або в умовах вічної мерзлоти звичайні палі-оболонки для фундаменту не підійдуть. Тоді використовуються гвинтові палі, які угвинчують в грунт як шуруп, щоб досягти максимально міцної основи. Особливий випадок - це проходження ЛЕП широких водних перешкод. Там використовуються спеціальні висотні опори, які важать раз в десять більше звичайних і мають висоту 250-270 м. Оскільки довжина прольоту може становити більше двох кілометрів, застосовується особливий дріт з посиленим сердечником, який додатково підтримується грузотросом. Так влаштований, наприклад, перехід ЛЕП через Каму з довжиною прольоту 2250 м.

Окрему групу опор представляють конструкції, покликані не тільки тримати дроти, а й нести в собі певну естетичну цінність, наприклад опори-скульптури. У 2006 році компанія «Россеті» ініціювала проект з метою розробити опори з оригінальним дизайном. Були цікаві роботи, але автори їх, дизайнери, часто не могли оцінити можливість і технологічність інженерного втілення цих конструкцій. Взагалі треба сказати, що опори, в які вкладено художній задум, як, наприклад, опори-фігури в Сочі, зазвичай встановлюються не з ініціативи мережевих компаній, а на замовлення якихось сторонніх комерційних або державних організацій. Наприклад, в США популярна опора у вигляді літери M, стилізованої під логотип мережі фастфуду «Макдоналдс».

Стаття «Висока енергія» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №9, Сентябрь 2015 ).

Новости
Строим Баню своими руками
Прежде чем начинать строить баню своими руками нужно выбрать материал, из которого её будем строить. Самая теплая баня получается из камыша и глины. Баня из деревянных бревен или из кирпича также очень

Как построить баню дешево своими руками
Баня является излюбленным местом отдыха для многих. Ее самостоятельно можно соорудить на дачном участке или на территории собственного дома. Постройка такого строения – процесс довольно продолжительный

Баня своими руками: основные рекомендации
Любовь к бане у русского человека передается из поколения в поколение и уже заложена в самих генах. Многие из нас, будучи еще совсем детьми, парились в баньке со своими отцами и дедами, а, повзрослев,

Как правильно построить баню своими руками: инструкции, фото, видео и полезные советы
Каждый второй, а может быть и первый, мечтает о бане. Это место для отдыха, расслабления и очищения. И конечно, эпицентр оздоровления, источник целительной силы и энергии. Многие задумываются о том,

Русская баня своими руками – от проекта до отделки + Видео
1 Особенности русской бани В древности для знати строили "чистилище" русского духа из рубленого бревна. Считалось, что главной характерной чертой бани является легкий пар. Влажность в парной должна быть

Строим баню своими руками: варианты возведения
Итак, строим баню своими руками. Какие же именно работы делаются в первую очередь? Любое строительство необходимо начинать с фундамента. Для несложной конструкции бани, например из бруса, подойдет

Строим гараж из металлопрофиля своими руками + чертежи, фото и видео
Построить гараж из металлопрофиля своими руками под силу каждому домовладельцу. Вам не понадобятся специфические навыки. Достаточно изучить технологию и следовать её основным требованиям. Что такое

Как построить баню? Строительство бани от фундамента до крыши
Баня является неотъемлемой частью русского быта. И даже наш соотечественник, пронизанный духом современности, не откажется от хорошей возможности попариться в семейной бане, построенной своими руками

Как правильно построить русскую деревянную баню на даче: устройство, поэтапное строительство (фундамент, стены, полы, крыша, полок, парная), технология, постройка - строим баню своими руками (пошаговая инструкция, правила, советы, рекомендации, фото)
Как бы ни хвалили финские сауны, японские офуро и турецкие хамамы, но лучше русских бань ничего нет. Поэтому неудивительно, что многие владельцы загородных домов и дач хотят иметь свою баню. Часть из

Как построить баню своими руками правильно и быстро: щитовую, дешевую, фото и видео
  Постройка собственной бани на участке загородного дома, дело достаточно серьезное и хлопотное, поэтому подойти к этому вопросу нужно с полной ответственностью. В этой статье мы постараемся осветить