Каково расстояние между двумя опорами линий электропередачи?

Мы часто видим опоры линий электропередачи, расположенные на равном расстоянии друг от друга, иногда ближе, иногда дальше. Случайно ли расстояние между опорами? Хотя расстояние между опорами (расстояние между опорами) не фиксировано, оно определяется на основе тщательного анализа. В этой статье объясняется, как определяется расстояние между опорами.

Важность расстояния между опорами линий электропередачи

Расчет расстояния между опорами линий электропередачи — один из важнейших параметров в проектировании линий электропередачи. Он определяет условия нагрузки на проводники, запас прочности линии и экономическую эффективность проекта.

С точки зрения структурной безопасности расстояние между опорами влияет на провисание и натяжение проводов. Если расстояние между опорами слишком большое, проводники будут испытывать чрезмерное провисание под собственным весом, что приведет к недостаточному зазору между ними и потенциальной угрозе безопасности со стороны деревьев или зданий. И наоборот, если расстояние между опорами слишком мало, количество оснований опор значительно увеличится, что приведет к увеличению инвестиций в проект и затрат на обслуживание.

С точки зрения электробезопасности разумное расстояние между опорами обеспечивает безопасный зазор между каждым фазным проводником, а также между проводниками и землей, предотвращая возникновение дуг и искрений, а также гарантируя надежную работу системы.

С экономической точки зрения, оптимизированное расстояние между опорами уменьшает количество оснований опор и расход материалов, улучшает общий внешний вид линии, повышает эффективность прокладки кабелей и снижает долгосрочные расходы на обслуживание. Поэтому расстояние между опорами ЛЭП тщательно просчитывается.

Основные факторы, определяющие расстояние между опорами линий электропередачи

Определение расстояния между башнями — это не эмпирическая оценка, а результат, полученный инженерами в результате множества расчётов и стандартизированных оценок. На него в основном влияют следующие четыре фактора:

Тип и напряжение проводника

Основными факторами, влияющими на расстояние между опорами, являются структура и механические свойства проводника. Провода с разным сечением, весом и натяжением имеют существенно различающиеся допустимые пролёты.

Например, широко используемые провода ACSR (алюминиевый многожильный стальной провод) и AAAC (провод из цельноалюминиевого сплава) позволяют увеличить расстояние между опорами, сохраняя при этом безопасный зазор благодаря своей лёгкости и высокой прочности. Натяжение провода обратно пропорционально провису. Проектировщики обычно определяют максимально допустимое расстояние между опорами, рассчитывая напряжённое состояние провода при различных температурах, ветровых нагрузках и гололёде.

Например:

• Расстояние между опорами обычных проводников типа А составляет около 250–350 метров;
• Провода высокой прочности могут достигать длины от 400 до 500 метров;
• При использовании проводников с композитным сердечником или сердечником из углеродного волокна расстояние между опорами может превышать 600 метров (на равнинных участках).

Таким образом, тип и натяжение проводника определяют «верхний предел» расчета расстояния между опорами.

Уровень напряжения

С ростом напряжения расстояние между опорами линий электропередачи, как правило, увеличивается. Это связано с тем, что высоковольтные линии требуют больших электрических зазоров, а значит, и больших запасов прочности по расстоянию между проводниками, межфазному расстоянию и зазору до земли.

Ниже приведены типичные диапазоны расстояний между опорами для общих уровней напряжения:

• Линии 110 кВ: 200-300 метров
• Линии 220 кВ: 300-400 метров
• Линии 500 кВ: 400-600 метров
• Сверхвысокое напряжение (СВН ±800 кВ / 1000 кВ): 600-800 метров и даже больше

Уровень напряжения влияет не только на расстояние между опорами, но и определяет высоту опоры, длину гирлянды изоляторов и расположение фаз проводника. Таким образом, уровень напряжения является ключевым электрическим фактором при определении расстояния между опорами линии электропередачи.

Топография и условия окружающей среды

Топографические условия напрямую определяют гибкость размещения вышек и распределение расстояния между ними.

• Равнинные местности: ровный рельеф и низкая ветровая нагрузка позволяют увеличить расстояние между башнями, что позволяет сократить количество их оснований.
• Горные или холмистые местности: большие перепады высот и сложный рельеф требуют установки опор меньшей высоты, чтобы обеспечить свободное пространство над землей для проводников и гарантировать безопасность конструкции.
• Районы пересечения рек и долин: требуются сверхвысокие или сплошные опоры линий электропередачи с расстоянием между опорами от 600 до 1000 метров и даже больше.

Кроме того, климатические условия существенно влияют на расстояние между башнями:

• В регионах с сильным ветром расстояние между башнями сокращается, чтобы свести к минимуму ветровую вибрацию и колебания.
• В районах обледенения расстояние между опорами уменьшается, чтобы предотвратить чрезмерное провисание проводов и их поломку после образования льда.
• В прибрежных районах с высокой соленостью воды сокращение расстояния между опорами снижает риск коррозии и продлевает срок службы опор и проводников.

Таким образом, расстояние между опорами линий электропередачи должно быть точно рассчитано с учетом географических и метеорологических параметров, чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию линии в этих экстремальных условиях.

Стандарты проектирования линии и загрузки

Проектирование линии электропередачи должно соответствовать соответствующим национальным и международным стандартам, таким как:

• IEC 60826: Стандарт механической прочности и нагрузки для высоковольтных воздушных линий электропередачи;
• IEEE 605: Руководство по механической нагрузке и проектированию линий электропередачи;
• GB 50545 (Китайский национальный стандарт): Нормы проектирования воздушных линий электропередачи.

Анализируя эти сочетания нагрузок и используя кривые провисания-деформации и коэффициенты запаса прочности, можно определить наиболее экономичное и безопасное расстояние между опорами. Для проектов с высоким напряжением или суровыми условиями проектировщики часто используют трёхмерное моделирование рельефа и программное обеспечение для конечно-элементного анализа, чтобы оптимизировать размещение опор и достичь оптимального баланса между стоимостью и безопасностью.

Типичные диапазоны расстояний для различных типов опор линий электропередачи

Высоковольтные опоры линий электропередачи

Высоковольтные опоры электропередачи обычно используются для линий электропередачи напряжением 110–220 кВ с типичным шагом около 250–350 метров. Этот тип опор широко применяется в городских и пригородных электросетях. Они отличаются лёгкой конструкцией, низкой стоимостью изготовления, гибкостью и удобством монтажа. Их конструкция ориентирована на сочетание экономичности и эффективного использования пространства для обеспечения безопасной и эффективной передачи электроэнергии в условиях ограниченных городских условий. Сварные конструкции из угловой стали или стальных труб часто используются для обеспечения устойчивости и надёжности в условиях умеренной ветровой нагрузки, а также для эстетического оформления городской среды и удобства строительства.

Опора сверхвысокого напряжения

Опоры сверхвысокого напряжения обычно используются для линий электропередачи напряжением 330–500 кВ с шагом опор 350–500 метров. Они характеризуются высоким корпусом, высокой ветроустойчивостью и устойчивостью конструкции. Они часто изготавливаются из стальных труб или массивных уголковых стальных опор. При проектировании опор такого типа необходимо тщательно продумать контроль провисания проводов и обеспечить электробезопасные зазоры для обеспечения достаточной жесткости конструкции и изоляционного расстояния при больших пролетах. Опоры подходят для пересечения участков со сложным рельефом и сильными ветровыми нагрузками и являются важными опорными конструкциями для магистральных линий электропередачи.

Вышка передачи сверхвысокого напряжения

Опоры сверхвысокого напряжения (СВН) в основном используются для сверхдальних линий электропередачи напряжением ±800 кВ или 1000 кВ с общим шагом 500–800 метров. Их конструкция обеспечивает баланс между высоким напряжением, большой пролётностью и высокой устойчивостью. Для сокращения количества оснований опор и затрат на обслуживание линии обычно используются высокопрочная сталь, фундаменты глубокого заложения и модульные конструкции. Опоры такого типа часто используются в крупных проектах, таких как переходы через долины и реки. Они позволяют значительно снизить сопротивление линии и потери энергии, являясь незаменимым компонентом современных систем сверхвысокого напряжения.

Примеры из практики и отраслевые стандарты

Международные стандартные ссылки

• IEC 60826: Содержит руководство по расчетным нагрузкам и коэффициентам безопасности для воздушных линий электропередачи;
• IEEE 605: определяет методы контроля напряжений в проводниках и опорах в условиях ветра, льда и сейсмической активности;
• Отчет CIGRÉ: обобщает инженерный опыт разных стран по оптимизации пролетов и конструкций опор линий электропередачи.

Примеры проектов

• Линия электропередачи 500 кВ через реку (участок реки Янцзы): расстояние между опорами превышает 800 метров, используется специализированная конструкция подвесной опоры с высотой опор более 200 метров.
• Горная линия электропередачи 220 кВ (Сычуань): среднее расстояние между опорами составляет 150–200 метров, оно сокращается из-за сложного рельефа местности и высоких ветровых нагрузок.
• Линия сверхвысокого напряжения постоянного тока ±800 кВ (Китай — Центральный и Восточный регион): среднее расстояние между опорами составляет 600–750 м. Сочетание высокопрочных проводов с оптимизированной конструкцией фундамента значительно сокращает количество фундаментов опор.

Эти случаи показывают, что расстояние между вышками должно всесторонне учитывать параметры линии, характеристики рельефа местности и метеорологические условия и должно обеспечиваться посредством строгих расчетов и полевых проверок для обеспечения безопасности и надежности.

Заключение

Подводя итог, можно сказать, что расстояние между двумя опорами линий электропередачи не является фиксированной величиной; это комплексный результат, полученный на основе инженерных расчетов, стандартов и анализа окружающей среды.

Будучи профессиональным производителем опор линий электропередачи , компания JOISYNC понимает, что требования к расстоянию между опорами значительно различаются в зависимости от региона и уровня напряжения. Используя передовое программное обеспечение для проектирования, строгие структурные расчёты и обширный производственный опыт, мы можем предложить нашим клиентам оптимизированные типы опор и расстояния между ними, гарантируя, что каждая линия электропередачи будет соответствовать оптимальному балансу между безопасностью, экономической эффективностью и надёжностью.