Blankdrahtkonstruktionen für Freileitungen

Freileitungsleiter sowie Kabel, die an der Oberseite der Stromleitungsstützen verstärkt sind, um die Leiter vor atmosphärischen Wellen und direkten Blitzeinschlägen zu schützen, funktionieren unter schwierigen Bedingungen, da sie sich im Freien befinden und verschiedenen atmosphärischen Phänomenen (Wind, Regen, Eis) ausgesetzt sind , Temperaturschwankungen) und chemische Verunreinigungen in der Außenluft.

Daher müssen die Drähte neben einer guten elektrischen Leitfähigkeit eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen und den Auswirkungen atmosphärischer Phänomene und chemischer Verunreinigungen gut standhalten. Darüber hinaus muss ihr Betrieb mit geringsten Kosten verbunden sein und gleichzeitig eine unterbrechungsfreie Stromversorgung gewährleisten.

Die unterschiedlichen Betriebsbedingungen von Freileitungen erfordern unterschiedliche Leiterkonstruktionen.

Die Hauptkonstruktionen sind:

1) eindrähtige Leiter aus einem Metall,

2) mehradriger einzelner Metallleiter,

3) Litzenleiter aus zwei Metallen,

4) Hohldrähte,

5) Bimetallleiter.

Aufgrund der höheren mechanischen Festigkeit und Flexibilität im Vergleich zu einadrigen Leitern gleichen Querschnitts haben Litzenleiter eine weite Verbreitung gefunden.

Für Stromleitungen ab einer Spannung von 220 kV werden Hohl- oder Hohlleiter eingesetzt, da sie aufgrund ihrer im Vergleich zu mehradrigen Leitern großen Durchmesser Koronaverluste reduzieren oder sogar vermeiden können.

Massivdrähte bestehen, wie der Name schon sagt, aus einem einzigen Draht.

Einzelne Metalldrähte bestehen aus mehreren verdrillten Drähten (Abb. 1). Leiter haben einen zentralen Leiter, um den herum aufeinanderfolgende Schichten (Reihen) von Leitern angebracht sind. Jede nachfolgende Schicht hat 6 Drähte mehr als die vorherige. Mit einem Draht in der Mitte gibt es 6 Drähte in der ersten Drehung, in der zweiten - 12, in der dritten - 18. Daher wird der Draht bei einer Drehung von 7, bei zwei Drehungen von 19 und in verdrillt drei Windungen - aus 37 Drähten.

Das Verdrehen benachbarter Fäden erfolgt in verschiedene Richtungen, was für eine rundere Form sorgt und es Ihnen ermöglicht, einen Draht zu erhalten, der widerstandsfähiger gegen Abwickeln ist.

In Sonderfällen werden auch Litzen anderer Litzen verwendet.

Reis. 1. Mehrdrahtige Leiter aus einem Metall: a-7-adrig, b-19-adrig.

Der temporäre Widerstand von Litzendrähten beträgt etwa 90 % der Summe der temporären Widerstände der einzelnen Drähte. Die Verringerung des temporären Widerstands des Leiters ist im Allgemeinen auf die ungleichmäßige Verteilung der entlang des Leiters wirkenden Kraft zwischen den Leitern des Leiters zurückzuführen.

Vorteile von gespannten Drähten

Litzendrähte haben gegenüber Einzeldrahtdrähten eine Reihe wesentlicher Vorteile:

1.Mehradrige Leitungen sind flexibler als einadrige Leitungen gleichen Querschnitts, was eine höhere Sicherheit und einfache Installation gewährleistet.

Unter dem Einfluss des Windes schwanken die Leiter von Freileitungen ständig und vibrieren manchmal, was zu zusätzlichen mechanischen Belastungen und Metallermüdung führt. Dabei werden einadrige Leiter viel schneller zerstört als mehradrige.

2. Eine hohe maximale Festigkeit des Materials kann nur bei Drähten mit relativ kleinen Durchmessern erreicht werden. Eindrähtige Leiter mit Querschnitten von 25, 35 mm2 und mehr würden den Endwiderstand verringern.

Bei mehrdrähtigen Leitern kann es aufgrund von Herstellungsfehlern nicht zu einer so starken Schwächung der Drahtfestigkeit kommen wie bei eindrähtigen Leitern.

Die genannten Vorteile mehradriger Leitungen führten dazu, dass aus einadrigen Leitungen nur Leitungen mit kleinen Querschnitten hergestellt wurden. Beim Bau von Luftnetzen werden in den meisten Fällen mehradrige Leitungen verwendet. Aluminium-Freileitungsleiter werden immer mit Litzenleitern hergestellt. Eindrahtige Leiter aus diesem Metall verfügen nicht über die erforderliche mechanische Festigkeit und gewährleisten nicht die Zuverlässigkeit der Stromversorgung der Verbraucher.

Stahl-Aluminium-Leiter von Freileitungen

Der Wunsch, die mechanische Festigkeit von Aluminiumdrähten zu erhöhen, führte zur Herstellung von Aluminiumdrähten mit Stahlkern, dem sogenannten Stahl-Aluminium.

Stahl-Aluminium-Drähte tauchten in der Praxis der Energieübertragung auf, weil man einen Draht mit hoher mechanischer Festigkeit und ausreichender elektrischer Leitfähigkeit herstellen wollte.Die Vorteile von Stahl-Aluminium-Leitern im Vergleich zu gleichwertigen leitfähigen Kupferleitern sind ein deutlich geringeres Gewicht und ein deutlich größerer Außendurchmesser des Drahtes. Aufgrund der Vergrößerung des Durchmessers, der Spannung, bei der die Korona des Leiters auftritt, kommt es zu einer Verringerung der Koronaverluste.

Der Drahtkern besteht aus einem oder mehreren verdrillten verzinkten Stahldrähten mit einem temporären Widerstand von etwa 120 kg/mm2. Aluminiumleiter, die den Kern mit einer, zwei oder drei Schichten bedecken, sind der stromführende Teil des Leiters.

Bei den elektrischen Berechnungen von Stahl-Aluminium-Drähten wird die elektrische Leitfähigkeit des Stahlteils des Drahtes nicht berücksichtigt, da sie im Vergleich zur Leitfähigkeit des Aluminiumteils des Drahtes relativ gering ist.

Stahl und Aluminium unterliegen mechanischer Belastung (Drahtbeanspruchung). Bei Stahl-Aluminium-Leitern mit einem Verhältnis von Aluminiumquerschnitt zu Stahlquerschnitt von etwa 5–6 nehmen die Aluminiumleiter 50–60 % der Gesamtbelastung des Leiters auf, der Rest entfällt auf den Stahlkern.

Stahl-Aluminium-Drähte werden hauptsächlich beim Bau regionaler Netze von 35 bis 330 Quadratmetern verwendet.

Die Beständigkeit von Stahl-Aluminium-Leitern gegenüber chemischen Reagenzien in der Luft ist dieselbe wie die von Aluminium und Stahl einzeln. Es ist unmöglich, Stahl-Aluminium-Leiter in der Nähe von Meeren zu verlegen: Durch die Einwirkung elektrolytischer Korrosion kommt es zu einer schnellen Zerstörung der an den Stahlkern angrenzenden Aluminiumleiter.

Wenn es darum geht, einen geringen Wirkwiderstand eines Drahtes mit einer sehr hohen mechanischen Festigkeit zu kombinieren, werden Stahl-Bronze- und Stahl-Aluminium-Drähte verwendet.

Die gebräuchlichsten Stahl-Aluminium-Leiter der Marke AC, mit einem Verhältnis von Aluminium- zu Stahlquerschnitten von etwa 5,5-6.

Aldry-Drähte haben eine etwas geringere elektrische Leitfähigkeit als Aluminium, aber eine fast doppelt so hohe mechanische Festigkeit. Aldry ist eine Aluminiumlegierung mit geringen Mengen Magnesium und Siliziumdioxid. Das geringe spezifische Gewicht der Erle und ihre hohe mechanische Festigkeit ermöglichen große Distanzen.

Hohldrähte

Hohldrahtkonstruktionen sind in Abb. dargestellt. 2. Im ersten von ihnen (Abb. 2, a) werden runde Kupferdrähte auf den Spiralkern gelegt. Je nach Drahtquerschnitt werden 1-3 Drahtseile hergestellt. Eine andere Art von Hohldraht (Abb. 2.6) besteht aus geformten Drähten, die mit einem speziellen Schloss verbunden sind. Diese Art von Hohldraht ist rationeller.

Leitungen mit einer Spannung von 220 kV und höher erfordern, wenn sie mit Stahl-Aluminium-Leitern hergestellt werden, weniger Bau- und Betriebskosten als Leitungen mit Hohlleitern aus Kupfer.

Reis. 2. Hohldrähte: a – mit Schraubkern aus Runddrähten, b – aus geformten Drähten mit Schloss.

Bimetalldrähte

Der Wunsch, die hohe Leitfähigkeit von Kupfer mit der hohen mechanischen Festigkeit von Stahl zu kombinieren, führte zur Entwicklung von Bimetallleitern. Der Stahldraht ist mit einer Kupferschicht überzogen, die Metalle werden durch Schweißen verbunden. Das Querschnittsverhältnis von Kupfer und Stahl kann stark variieren, was es ermöglicht, Drähte mit Eigenschaften zu erhalten, die denen von Kupfer- oder Stahldrähten nahekommen.

Marken moderner blanker Drähte und deren Design:

• A – aus Aluminiumdrähten verdrillter Draht,

• AKP – Draht der Klasse A, aber der Zwischendrahtraum des gesamten Drahtes, mit Ausnahme der Außenfläche, ist mit neutralem Fett mit erhöhter Hitzebeständigkeit gefüllt,

• Wechselstrom – Draht bestehend aus einem Stahlkern und Aluminiumdrähten,

• FRAGT – AC-Markendraht, aber der Zwischendrahtraum des Stahlkerns, einschließlich seiner Außenfläche, ist mit neutralem Fett mit erhöhter Hitzebeständigkeit gefüllt,

• ASKP – Draht der Marke AC, aber der Zwischenraum des gesamten Drahtes, mit Ausnahme der Außenfläche, ist mit neutralem Fett mit erhöhter Hitzebeständigkeit gefüllt,

• ASK – Leiter der Marke AC, aber der Stahlkern ist mit zwei Streifen Polyethylenterephthalatfolie isoliert. Der mehrdrähtige Stahlkern unter Polyethylenterephthalatplatten muss mit einem Neutralfett mit erhöhter Hitzebeständigkeit beschichtet werden,

• AN-Draht, verdrillt aus nicht wärmebehandelten Aluminiumlegierungsleitern der Marke ABE,

• АЖ – verdrillter Draht aus wärmebehandelten Leitern aus Aluminiumlegierung der Marke ABE.