Монтаж электрических сетей

  М.А. КОРОТКЕВИЧ





                МОНТАЖ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
                СЕТЕЙ




  Допущено
   Министерством образования Республики Беларусь в качестве учебного пособия для студентов учреждений высшего образования по электротехническим специальностям















     Минск «Вышэйшая школа»

2012

УДК 621.311(075.8)
ББК 31.279-08я73
     К68



   Рецензенты: кафедра «Электроснабжение» Белорусского государственного аграрного технического университета; доцент кафедры «Электроснабжение» Гомельского государственного технического университета им. П.О. Сухого кандидат техническиз наук Ю.А. Рудченко

   Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги или любой ее части не может быть осуществлено без разрешения издательства









      Короткевич, М. А.
К68 Монтаж электрических сетей : учеб. пособие / М. А. Короткевич. - Минск : Выш. шк., 2012. -512 с. : ил.
         ISBN 978-985-06-2085-9.
         Рассмотрены вопросы сборки и установки опор, монтажа проводов, грозозащитных тросов, заземляющих устройств и фундаментов воздушных линий электропередачи напряжением до 750 кВ, монтажа кабельных линий электропередачи, а также некоторые вопросы выполнения ремонтных работ на отключенных воздушных и кабельных линиях электропредачи, технология производства ремонтных работ на воздушных линиях без снятия с них напряжения.
         Для студентов учреждений высшего образования по электротехническим специальностям. Может быть полезно инженернотехническому персоналу электросистем.

УДК 621.311(075.8)
ББК 31.279-08я73

ISBN 978-985-06-2085-9      © Короткевич М.А. 2012
                            © Оформление УП «Издательство “Вышэйшая школа”», 2012

ПРЕДИСЛОВИЕ



   Обеспечение выдачи мощности с электрических станций и удовлетворение нужд потребителей в качественном и надежном снабжении электрической энергией осуществляется за счет сооружения новых и эксплуатации существующих линий электропередачи и трансформаторных подстанций различных номинальных напряжений.
   В Белорусской энергосистеме протяженность линий электропередачи напряжением 0,38...750 кВ составляет свыше 268 тыс. км, а количество трансформаторных подстанций с высшим напряжением 6...750 кВ приближается к 70 тысячам.
   Цель дисциплины «Монтаж электрических сетей» состоит в подготовке студента к самостоятельной работе по руководству монтажом, реконструкцией и модернизацией объектов электрических сетей (воздушных и кабельных линий электропередачи и трансформаторных подстанций). Будущий специалист должен знать основы не только сооружения воздушных и кабельных линий электропередачи, но и выполнения ремонтных работ. Он должен уметь использовать нормативные документы для организации выполнения операций по монтажу оборудования подстанций, сборке и установке фундаментов и опор, раскатке, натягиванию и визированию проводов и грозозащитных тросов, обеспечению соблюдения габаритных расстояний до земли и пересекаемых инженерных сооружений. При этом будущий специалист должен быть готов к руководству работами по сооружению электросетевых объектов как из унифицированных элементов, так и из элементов, разработанных для конкретной линии или подстанции.

3

   Считается, что если заказчик ограничен в сроках строительства, но более свободен в финансовых средствах, то сооружение линий может осуществляться с использованием унифицированных и типовых конструкций. Если заказчик требует создания современного линейного сооружения, то необходимы индивидуальная разработка и изготовление конструкций. Увеличение первоначальных капитальных затрат, вызванное увеличением объемов проектирования, несомненно, должно окупиться снижением эксплуатационных затрат в течение определенного времени.
   Технологическая часть курса базируется на дисциплинах «Электрические системы и сети», «Проектирование механической части линий электропередачи», «Прикладная механика».
   К сожалению, учебники и учебные пособия по дисциплине «Монтаж электрических сетей», предназначенные для студентов учреждений высшего образования, до настоящего времени ни в Республике Беларусь, ни в России не издавались. Данное учебное пособие призвано в какой-то мере восполнить имеющийся пробел.
   В соответствии с базовой программой дисциплины (регистрационный номер ЭФ-37/4 баз) в учебном пособии излагаются вопросы монтажа и ремонта воздушных (напряжением до 750 кВ) и кабельных (напряжением до 110 кВ) линий электропередачи, а также трансформаторных подстанций. Приводится организационная структура, структура транспортных и такелажных работ при сооружении воздушных и кабельных линий электропередачи. Рассмотрены способы установки опор из различных материалов, монтаж заземляющих устройств, фундаментов металлических опор, проводов и грозозащитных тросов, влияние воздушных линий электропередачи на окружающую среду. Приведена методика обоснования целесообразности прокладки воздушных линий электропередачи над лесным массивом. Изложены способы монтажа кабельных линий в земляных траншеях и кабельных сооружениях, а также способы монтажа трансформаторных подстанций.
   При написании книги автор использовал свой многолетний опыт преподавания данного предмета на кафедре «Электрические системы» Белорусского национального технического университета.

4

   Автор выражает благодарность рецензентам книги -коллективу кафедры «Электроснабжение» Белорусского государственного аграрного технического университета (в частности, профессору Г.И. Януковичу), а также доценту кафедры «Электроснабжение» Гомельского государственного технического университета им. П.О. Сухого кандидату технических наук Ю.А. Рудченко, замечания которых в максимальной степени были учтены при подготовке рукописи к изданию.
   Все отзывы и пожелания просьба направлять по адресу: издательство «Вышэйшая школа», пр. Победителй, 11, 220048, Минск.

Автор

1.   ОРГАНИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ


1.1. Основные термины и определения

   Приведем основные термины и определения, применяемые для обозначения элементов воздушных линий электропередачи.
   Промежуточные опоры - это устанавливаемые на прямых участках трассы опоры, к которым подвешиваются провода. Они рассчитываются на воздействие вертикальных (от собственного веса и веса гололеда) и ветровых нагрузок, направленных перпендикулярно к оси линии или под углом 45° к ней, на провода и тросы и проверяются на воздействие горизонтальных нагрузок в аварийном режиме при обрыве одного провода (либо троса), направленного вдоль оси линии.
   Промежуточные угловые опоры - это опоры, устанавливаемые в местах поворота трассы линии на угол, не превышающий 10°.
   Промежуточные переходные опоры, устанавливаемые в местах пересечения трассы линии с инженерными сооружениями или водными преградами, отличаются от других промежуточных опор большей высотой мест крепления проводов и тросов.
   Анкерные опоры - это опоры, предназначенные для натяжения на них проводов и тросов. Различают анкерные опоры на прямых участках трассы линии, анкерно-угловые, концевые, переходные и транспозиционные.
   Анкерные опоры на прямых участках трассы линии предназначены для натяжения на них проводов с обеих сторон опоры и, следовательно, воспринимают разность тяжений по проводам и тросам, обусловленную неодинаковой длиной приведенного пролета смежных анкерных участков. Они рассчитываются на воздействие редуцированного тяжения от обрыва одной или двух фаз либо одного троса.
   Анкерно-угловые опоры - это опоры, устанавливаемые в точках, где меняется направление трассы линии на угол, превышающий 10°. Они также рассчитываются на воздей-6

ствие редуцированного тяжения от обрыва одной или двух фаз либо одного троса.
   Анкерные концевые опоры должны воспринимать полное тяжение всех проводов и тросов анкерного пролета со стороны одного из прилегающих пролетов.
   Анкерные переходные опоры, применяемые в местах пересечения трассы линии с инженерными сооружениями или водными преградами, отличаются от других анкерных опор большей высотой мест крепления проводов и тросов.
   Анкерные транспозиционные опоры - это опоры, предназначенные для изменения взаимного расположения проводов разных фаз. Провод, который соединяет провода фазы, находящиеся по обе стороны анкерной опоры, называется шлейфом.
   Фундамент опоры - это конструкция (или нижняя часть опоры), заделанная в грунт либо опирающаяся на грунт и передающая на него нагрузки от массы опоры и воздействующих на нее внешних нагрузок.
   Промежуточный пролет - расстояние между соседними промежуточными опорами.
   Анкерный пролет - расстояние между осями двух ближайших анкерных опор.
   Габаритный пролет - это пролет, длина которого соответствует допустимому вертикальному расстоянию (габариту) от нижней точки нижнего провода линии до земли.
   Ветровой пролет - длина пролета, соответствующая горизонтальной ветровой нагрузке от проводов двух смежных полупролетов линии.
   Весовой пролет - длина пролета, соответствующая вертикальной весовой нагрузке от проводов двух смежных полупролетов.
   При неодинаковой высоте точек подвеса провода на соседних промежуточных опорах различают:
   •   большой эквивалентный пролет - пролет, соответствующий подвесу провода на уровне высокой опоры;
   •   малый эквивалентный пролет - пролет, соответствующий подвесу провода на уровне более низкой опоры.
   Половина суммы длин большого и малого эквивалентных пролетов равна длине промежуточного пролета.
   Приведенный пролет - средняя длина промежуточного пролета анкерного участка.

7

   Визируемый пролет - пролет, в котором измеряется стрела провеса провода и троса при их монтаже на анкерном участке.
   Критические пролеты - расчетные значения длин пролетов.
   Первый критический пролет - пролет такой длины, при которой напряжения в материале провода в режимах наименьшей температуры и среднегодовых условий равны между собой и равны допустимым значениям.
   Второй критический пролет - пролет такой длины, при котором напряжения в материале провода в режимах наименьшей температуры и наибольшей нагрузки равны между собой и равны допустимым значениям.
   Третий критический пролет - пролет такой длины, при котором напряжения в материале провода в режимах среднегодовых условий и наибольшей нагрузки равны между собой и равны допустимым значениям.
   Трасса линии - полоса земли вдоль оси воздушной линии, отведенная для ее строительства.
   Пикетом на строительстве линии называется центр расположения опоры, закрепленный на трассе специальным пикетным знаком.
   Материалы, применяемые при сооружении воздушных линий электропередачи, можно условно разделить:
   •    на конструкционные, из которых изготавливают опоры и фундаменты;
   •    проводниковые, из которых состоят провода и грозозащитные тросы, а также элементы заземляющих устройств;
   •    изоляционные (фарфор, стекло, полимеры), из которых изготавливают изоляторы, обеспечивающие изоляцию проводов друг от друга и от конструктивных элементов опор;
   •    вспомогательные (линейная арматура, горюче-смазочные материалы для эксплуатации машин и механизмов).
   Воздушные линии электропередачи напряжением 35 кВ и выше в Республике Беларусь в настоящее время сооружаются на железобетонных опорах, напряжением 0,38 кВ - на железобетонных и на деревянных опорах с железобетонными приставками.
   Первоначально все воздушные линии электропередачи напряжением до 220 кВ сооружались на деревянных опорах, пропитанных антисептиком. Однако непродолжитель-8

ный срок их службы и частая повреждаемость предопределили применение более долговечных решетчатых металлических свободностоящих или на стальных оттяжках опор, но вместе с тем и более дорогих, требующих также значительных затрат времени на их сборку.
   Непрерывный рост электропотребления и, следовательно, необходимость в сооружении в кратчайшие сроки новых линий электропередачи в условиях острого дефицита металла привело в 60-70-х годах прошлого века к массовому внедрению железобетонных изделий в практику электросетевого строительства. К началу 70-х годов были разработаны промежуточные, анкерно-угловые железобетонные опоры на напряжение до 330 кВ, а также двухцепные промежуточные опоры на напряжение 330 кВ.
   Применение железобетонных опор на воздушных линиях электропередачи позволяло уменьшать расход металла, значительно снижать затраты на сборку опор на пикетах и тем самым сокращать продолжительность строительства линии. Железобетонные опоры требуют небольших затрат в процессе эксплуатации, а линии электропередачи считаются более эстетичными по сравнению с такими же линиями на металлических или деревянных опорах.
   Экономия металла от замены металлических опор на железобетонные существенна. Так, на одну металлическую анкерно-угловую опору линии напряжением 330 кВ требуется (с учетом фундаментов) около 20 т металла, а на железобетонную (с учетом ригелей, анкерных плит, оттяжек) - около 3 т.
   На строительстве линии напряжением 330 кВ Моло-дечно - Лида трестом «Западэлектросетьстрой» впервые в СССР в 1971 г. были применены анкерно-угловые железобетонные опоры на цилиндрических центрифугированных стойках длиной 20 м с внешним диаметром 800 мм, а на линии напряжением 330 кВ Смоленская АЭС - Кричев в 1980 г. (тоже впервые в СССР) - двухцепные железобетонные промежуточные опоры.
   Конструкция опоры для двухцепной линии электропередачи напряжением 330 кВ состоит из двух железобетонных стоек, скрепленных между собой двумя металлическими траверсами с консолями, расположенными в два яруса, и ветровыми металлическими связями (внутренние связи). На верхней траверсе крепятся четыре фазы (две

9

внутри опоры и две на консолях), на нижней траверсе каждая фаза крепится на своей консоли.
   Анкерно-угловая железобетонная опора на напряжение 330 кВ имеет три стойки (под каждую фазу по одной стойке), соединенные жесткими связями. Стойки закрепляются оттяжками, соединенными с анкерными плитами. На больших углах поворота ставят дополнительно одну или две стойки, имеющие жесткую связь с основными. В слабых грунтах на каждую стойку устанавливают ригели и насыпают банкетки.
   Отметим, что первая в СССР линия напряжением 110 кВ на железобетонных опорах была построена трестом «За-падэлектросетьстрой» (линия Василевичская ГРЭС - Ре-чица - Гомель).
   Железобетоном называется бетон, имеющий стальную арматуру. Бетон представляет собой искусственный материал, получаемый в результате химической реакции, проходящей в смеси цемента, воды и заполнителя (песка, щебня, гравия). Бетон прочен на сжатие, но хрупок и плохо работает на растяжение (сопротивление бетона растяжению на порядок ниже сопротивления сжатию). Для увеличения прочности в бетон закладывается стальная арматура, принимающая на себя растягивающие усилия, коэффициент температурного расширения которой близок к коэффициенту температурного расширения бетона. Это обеспечивает их совместную работу и монолитность железобетона.
   При растяжении сталь может удлиняться в 5-6 раз больше, чем бетон, вследствие чего в бетоне могут появиться трещины. Во избежание этого при изготовлении опор применяют предварительное натяжение стальной арматуры.
   Основные технические характеристики бетона, из которого изготавливаются стойки для опор линий электропередачи, - класс по прочности на сжатие (С), марки по морозостойкости (F), водонепроницаемости (W), средней плотности (D).
   Класс бетона по прочности на сжатие в проектном возрасте (через 28 дней после изготовления) должен быть не менее С²⁵/₃₀ (здесь 25 - значение нормативного сопротивления, Н/мм²; 30 - гарантированная прочность бетона, Н/мм²).

10