С помощью воздушных линий (ВЛ) происходит подача электрической энергии на значительные расстояния, ее распределение между потребителями. Чтобы работа и эксплуатация электроустановки были корректными, безопасными, перед ее строительством ведутся тщательные инженерные расчеты. Их результаты заносятся в проект воздушной линии. Монтаж проводится строго по данным, изложенным в этом документе. Правила устройства электроустановок (ПУЭ) предъявляют основной набор требований, которым должны соответствовать габариты линии электропередач, как новых, так и действующих. В нормативе этому отведена отдельная глава.
Габариты и их классификация
Реконструкция или ремонт часто сопровождаются перекладкой проводов или строительством под ВЛ сооружений. В таких случаях необходимо проверять, то есть снова измерять ее габариты. По нормативной документации – это предельно допустимые расстояния. К ним относится вертикальная удаленность проводов от поверхности земли, а также различных устройств, сооружений. ВЛ может встречать на пути и другие препятствия. Поэтому при проектировании учитываются также расстояние по вертикали от проводов до полотен дорог, поверхности водоемов.
Сначала подробнее опишем все габариты воздушных линий электропередач. К ним относится:
- высота подвеса, соответствующая вертикальному расстоянию между точками, где кабели крепятся к изоляторам, и землей;
- стрела провеса или разница между высотой подвеса и наименьшим расстоянием от проводов до земли, измеренным ровно посередине между опорами, т.е. там, где они ближе всего к поверхности – оно зависит от температуры воздуха, марки опор, величины пролета;
- расстояния до объектов, которые пересекает на пути ВЛ или с которыми она сближается – в частности, к ним относятся находящиеся под ней кустарники, деревья, реки, озера, автомобильные, железные дороги, трамвайные пути, различные постройки;
- длина промежуточного пролета или между соседними опорами, величину которого задает рабочее напряжение, тип и размеры опор линий электропередачи, особенности климата, размер сечения проводников;
- положение опор, для контроля которого необходимо измерить их смещение вдоль и поперек линии – по реальным отклонениям от вертикали или горизонтали рассчитывают относительные значения, которые не должны превышать нормативные.
Измерительные методики
При измерениях высоты подвеса и стрелы провеса инженеры часто пользуются изолирующей штангой. Этот инструмент дает самые точные результаты искомых величин. При этом сам метод является пока наиболее простым. С помощью этого инструмента можно определить также расстояние между проводами линий, которые пересекаются.
На практике применяют также маркированные канаты, которые бывают хлопковыми или хлопчатобумажными. Дистанцию между точкой провода и землей определяют специальным роликом, который ставится на провод посредством изолирующей штанги. Оба описанных метода применимы только на новых, не введенных в эксплуатацию линиях.
На действующих линиях с большой точностью позволяют определить габариты ВЛ различные оптические приборы. Важно, что обесточивать линию на время измерений не требуется. Если используются простейшие приспособления или теодолит, то прибор ставится на некотором расстоянии от проекции провода на землю. Нужные величины вычисляют по формуле, учитывающей также угол между трубкой устройства и проводом.
Сначала измеряют высоту подвеса, затем расстояние до низшей точки провисания кабеля. Простым вычитанием определяют стрелу провеса. Учитывается, что на опоре есть провода разных электрических фаз. Существенно, что разность между величинами стрел провеса (разрегулировка) таких кабелей не может быть больше 10% от значения, указанного в проекте.
Также инженеры пользуются при измерениях высотомерами и дальномерами. Такие приборы тоже предоставляют высокую точность. Это очень важно, ведь просчеты могут привести к перехлесту проводов, их обрывам, что чревато несчастными случаями.
Периодичность измерений
Для воздушных линий электропередачи, уже находящихся в использовании, предусмотрены регулярные проверки и испытания, среди прочего предусматривающие измерения их габаритов. Они ведутся в рамках капитальных ремонтов, а также в периоды между ними.
Правила предполагают, что периодичность капитального ремонта ВЛ может превышать один год. Когда опоры деревянные, он должен проводиться раз в 5 лет или даже чаще. Если ВЛ образуют железобетонные опоры, капитальный ремонт нужно делать не реже, чем раз в 10 лет.
При наличии подозрений в том, что фактические значения габаритов линии отклоняются от нормативных, проводится проверка габаритов. Также проверяется разрегулировка кабелей и тросов. Выполняются следующие работы:
- измеряются стрелы провеса проводов и тросов;
- измеряются расстояния между проводами;
- проводятся измерения вертикального удаления проводов от пересекаемых объектов.
Измерение сопротивления воздушных линий
Такие измерения необходимы на этапе проектирования каждой новой ВЛ, для которой надо выбрать кабели подходящих сечений. По величине удельного сопротивления линии можно вычислить, какие в ней имеются потери напряжения. Их величина непосредственно зависит от размера сечения. Предварительно надо проверить, какие будут потери напряжения в линии при выбранных сечениях. Если они выше, чем допустимые, то величину сечений надо увеличить и снова провести расчет.
При этом инженерами используется формула сопротивления линии электропередачи. В полном виде она учитывает, что кроме активного сопротивления, надо принять во внимание вклад индуктивного. Его можно игнорировать только, если площадь сечения кабелей менее 16 кв. мм. Формула, определяющая потери напряжения в случае единственного потребителя энергии, довольно проста. В действительности приходится рассчитывать потери по более сложным ее модификациям, учитывающим, что потребителей несколько.