Части ЛЭП: из чего состоит линия электропередачи

Для большинства людей ЛЭП - это «провода на столбах». Но для энергетика воздушная линия - сложное сооружение с десятками элементов, у каждого из которых своя роль. Разберёмся, из чего состоит ЛЭП и что за что отвечает.

Воздушная линия - это не только провода и опоры. В типовом описании выделяют несколько ключевых элементов:

• Провода - передают электрическую энергию
• Грозозащитные тросы - защищают линию от ударов молнии
• Опоры - держат провода и тросы на заданной высоте
• Изоляторы - изолируют провода от опор
• Линейная арматура - зажимы, подвески, крюки, распорки и другие детали крепления
• Траверсы и кронштейны - элементы опоры для крепления изоляторов
• Фундамент и ригели - передают нагрузки от опоры в грунт
• Заземление и молниеотводы - отводят ток молнии и токи короткого замыкания в землю

Каждый из этих элементов участвует в общей задаче: надёжно держать провода в воздухе на безопасной высоте и обеспечивать непрерывную подачу электроэнергии.

Провод - основной рабочий элемент линии. Основные материалы проводов ВЛ - алюминий, сталеалюминий, а для низких напряжений - самонесущий изолированный провод (СИП).

На высоковольтных линиях 35–750 кВ применяют многопроволочные провода (например, АС) - алюминий со стальным сердечником.

Одна цепь трёхфазной линии состоит из трёх фазных проводов. На многоцепных линиях на одной опоре может размещаться две и более цепей.

На очень мощных линиях фаза может быть расщеплена на 2–4 и более параллельных провода с дистанционными распорками - это снижает коронные потери и электрические напряжённости вокруг провода.

Над фазными проводами часто можно заметить ещё один, верхний провод - это грозозащитный трос (ГЗТ). Он:

• крепится к вершине опоры и, как правило, жёстко заземлён
• располагается выше всех фазных проводов
• принимает на себя основную часть прямых ударов молнии и отводит ток в землю через опору

За счёт грозозащитных тросов резко снижается число грозовых отключений линий, особенно на высоковольтных ВЛ 110 кВ и выше.

Опора ЛЭП - сооружение, удерживающее провода и грозотросы на заданном расстоянии от земли и друг от друга.

Классическая опора включает:

• Стойку - вертикальный элемент, задающий высоту провода над землёй
• Траверсы - горизонтальные элементы для крепления изоляторов и проводов
• Раскосы и подкосы - наклонные элементы, усиливающие конструкцию и воспринимающие боковые и продольные нагрузки
• Фундамент - заглублённая часть, передающая нагрузки в грунт
• Ригели - поперечные элементы в подземной части, увеличивающие устойчивость к горизонтальным усилиям

Материал опоры может быть деревянным, железобетонным, стальным решётчатым или стальным многогранным; выбор зависит от напряжения, пролётов, климата и особенностей трассы.

Если бы провод просто прикрутили к металлической стойке, ток ушёл бы в землю, и линия не работала бы. Эту задачу решают изоляторы.

Основные функции изоляторов:

• электрическая изоляция провода от опоры
• механическая поддержка провода (несут вес провода, гололёд и ветровые нагрузки)

Типы изоляторов:

• Штыревые - для ВЛ до 35 кВ, устанавливаются на траверсах, провод крепится вязкой
• Подвесные (тарельчатые) - для 35–750 кВ, собираются в гирлянды из нескольких стеклянных или фарфоровых «тарелок»: чем выше напряжение, тем длиннее гирлянда
• Полимерные - современные композиционные изоляторы с меньшей массой и повышенной устойчивостью к загрязнению и грозовым перенапряжениям

Под общим названием линейная арматура скрывается большой набор деталей, с помощью которых провода крепятся к изоляторам и опорам.

К линейной арматуре относятся:

• поддерживающие и натяжные зажимы
• скобы, серьги, звенья, соединяющие элементы арматуры
• дистанционные распорки на расщеплённых фазах
• виброгасители - специальные грузы на проводах, которые гасят ветровую вибрацию и предотвращают усталостные разрушения

От качества и правильной установки арматуры зависит, не «устает» ли провод на ветру, не перетирается ли он в зажиме и не произойдут ли схлёстывания при сильном ветре и гололёде.

Нижняя часть опоры не видна, но играет ключевую роль.

• Фундамент (заделка в грунт, железобетонная плита или монолит) передаёт нагрузки от веса опоры, проводов, гололёда и ветра
• Ригель в подземной части увеличивает площадь сопротивления опрокидыванию и сдвигу
• Заземляющее устройство опоры обеспечивает безопасный отвод токов короткого замыкания и грозовых импульсов в грунт

Для металлических и железобетонных опор устройство заземления - обязательное требование ПУЭ; сопротивление заземлителя контролируется при вводе линии в эксплуатацию и в процессе эксплуатации.

Если собрать всё сказанное в одну картинку, типичная воздушная ЛЭП выглядит так:

• Провода фаз передают электрическую энергию
• Изоляторы и линейная арматура крепят провода к траверсам и опорам, не давая току уйти в землю
• Грозозащитный трос принимает на себя удары молнии и уводит их в землю через заземлённую опору
• Опора с фундаментом и ригелями держит всю конструкцию на безопасной высоте и выдерживает ветер, гололёд и температурные деформации
• Заземляющее устройство защищает людей и оборудование при аварийных режимах

Именно согласованная работа всех этих элементов обеспечивает надёжность ЛЭП на протяжении десятилетий эксплуатации.