Введение
Пересечение воздушной линией электропередач неподвижного препятствия
Пересечение воздушной линии электропередач – это пролет воздушной линии электропередач над препятствием, таким как автомобильная дорога, река, долина или пролив. Способ организации пересечения зависит от местных условий и действующих норм и правил на момент строительства линии электропередач. Пересечения воздушных линий электропередач иногда требуют значительных строительных работ и могут создавать эксплуатационные сложности. В таких случаях лица, ответственные за строительство, должны рассмотреть возможность более эффективного преодоления препятствия с помощью подземного или подводного кабеля.
Перекрестки дорог и железнодорожных линий
Переходы дорог, железнодорожных путей и небольших и средних водотоков обычно не требуют специальных строительных работ. Однако в первые годы строительства линий электропередач требовалось возведение подмостей под проводами при пересечении железнодорожных путей или дорог. Позже в Германии и некоторых других странах на каждом конце пересечения линии электропередач с государственной железной дорогой устанавливалась тупиковая опора, которую до сих пор можно увидеть на некоторых старых линиях. Для пересечения линий электропередач с автомагистралями опоры необходимо реконструировать до их износа, поскольку они требуют повышенного обслуживания. При подходящих местных условиях линию электропередач можно проложить через долину мостом. Например, мост через долину Кёрш недалеко от Эслингена (Германия) несет 110 кВ трехфазную линию EnBW AG с двумя цепями. Из-за опасности коротких замыканий, вызванных падающими предметами, как правило, избегают прокладки линий под другими объектами.
Пересечения воздушных линий на государственных границах
Часто на каждой стороне границы устанавливается якорный пилон, особенно если линии электропередач по обе стороны границы принадлежат разным компаниям. Такая схема снижает объем работ по техническому обслуживанию, который в противном случае потребовал бы прямой координации персонала с обеих сторон границы, и максимально избегает возможных проблем с контролирующими органами, связанных с пересечением границы.
Пересечения других воздушных линий
На пересечениях воздушных линий электропередачи другими воздушными линиями, обе линии должны выдерживать необходимые безопасные расстояния между проводами и землей. Как правило, линия с более низким напряжением прокладывается под линией с более высоким напряжением. Строители стремятся планировать такие пересечения максимально экономично. Обычно это достигается путем, по возможности, оставления пересекаемой линии без изменений. Подводки существующих линий часто выполняются вблизи опор линий, поскольку это часто позволяет избежать повышения высоты существующих опор и соблюсти необходимые безопасные расстояния до земли и другой линии. При подводках часто меняется конфигурация опор, и из-за их небольшой высоты предпочтительнее использовать расположение проводников в одном уровне. Иногда на таких пересечениях возникают сложности из-за максимальной допустимой высоты опор, обусловленной требованиями безопасности полетов. Если на данном участке невозможно возвести опоры верхней линии на требуемую высоту, нижняя линия будет перестроена на более низкие опоры или заменена подземным кабелем. Уникальное пересечение двух линий электропередачи можно найти к северу от Кинкардина в Шотландии по координатам 56°5'17"N 3°43'11"W. Здесь линия электропередачи Кинкардин-Тилинг пересекается с двумя другими линиями. Одна из двух цепей линии Кинкардин-Тилинг пересекает эти линии на двух небольших опорах, а другая цепь – посредством подземного кабеля.
Переходы воздушных линий воздушных трамваев
Воздушные линии должны пересекать трассу канатной дороги только над ней, если это вообще возможно. Необходимые защитные расстояния от воздушных линий до тросов канатной дороги регулируются нормами, касающимися строительства канатных дорог и воздушных линий электропередачи. В случае пересечения канатной дорогой воздушной линии, необходимо строго соблюдать максимальные безопасные расстояния между воздушной линией и полом кабины канатной дороги. Пересечения канатных дорог над и под воздушными линиями, как правило, полностью регламентированы. Однако, часто в зоне пересечения принимаются специальные меры предосторожности. Так, на пересечениях воздушных линий, где воздушная линия проходит над тросом канатной дороги, иногда устанавливаются два страховочных троса для предотвращения падения проводника с троса канатной дороги в случае обрыва пилона или изолятора. В качестве альтернативы, на опорах воздушной линии под проводниками могут быть установлены дополнительные поперечные перекладины, предотвращающие падение проводников при выходе из строя изолятора на канатной дороге. Иногда пролет линии над канатной дорогой может быть усилен жесткой конструкцией по всей его длине или, по крайней мере, на пролете, пересекающем трассу канатной дороги. На пересечениях, где канатная дорога проходит над воздушной линией, линия часто устанавливается на специальных мачтах в зоне пересечения, которые обеспечивают дополнительную поддержку линии в месте пересечения с канатной дорогой. Такие меры не обязательны согласно правилам эксплуатации воздушных линий, но часто применяются, поскольку в случае неисправности канатной дороги становится возможным спасение людей из кабины без отключения воздушной линии. Примеры таких конструкций можно увидеть на пересечениях линий электропередачи 110 кВ с канатной дорогой Penkenbahn в Майрхофене, Patscherkofelbahn в Инсбруке и к югу от Церматта.
Пересечения воздушных линий широких рек и проливов
На воздушных переходах через широкие реки и проливы, при условии относительно ровного рельефа с обеих сторон, часто используются четыре пилона: два особо массивных якорных пилона для закрепления проводников перелета и две высокие мачты для поддержания линии на высоте над водой. Эти пилоны имеют более широкие поперечные перекладины и большее расстояние между ними, чем остальные пилоны линии, чтобы предотвратить касание проводников друг друга при сильном ветре. В отличие от обычных пилонов, две мачты на концах перелета часто оснащаются авиационными предупредительными огнями и лестницами для удобного доступа к вершине. Воздушные переходы через реки и проливы с пролетами более 2 км часто оказываются слишком дорогими в строительстве и эксплуатации. Из-за опасности ветроиндуцированных колебаний проводников необходимо либо увеличивать расстояние между ними, либо устанавливать изоляторы между проводниками в зоне пролета. Связанные проводники, применяемые практически во всех линиях сверхвысокого напряжения, более подвержены колебаниям от воздействия ветра, чем одиночные проводники. Поэтому для перелета необходимо использовать одиночные проводники, что означает, что именно участок перелета определяет максимальную передаваемую мощность. Кроме того, нельзя строить пилоны произвольной высоты на концах перелета, и обычно существует значительная минимальная высота, обусловленная проходом судов под линией. Это приводит к высокому механическому напряжению в проводниках на больших пролетах. Такое напряжение требует использования проводников, в основном стальных, которые имеют худшую электропроводность, чем обычные воздушные проводники из меди, сплава Aldrey или стали, покрытой алюминием, и также ограничивает передаваемую электрическую мощность. Поэтому для перелетов шириной более 2 км ответственные за строительство должны рассматривать прокладку подводного кабеля как более целесообразное решение. Альтернативно, можно возвести один или несколько пилонов в пересекаемом водном пространстве. Такие переходы иногда встречаются в Северной Америке, однако они используются только в тех случаях, когда это экономически и практически выгоднее, чем прокладка кабеля под водой, например, при небольшой глубине и отсутствии требований к большой высоте прохода для судов. Кроме того, такое строительство может быть сопряжено с трудностями в получении разрешений, поскольку пилоны, стоящие в воде, могут рассматриваться как опасные препятствия для судоходства, особенно в туманную погоду. В некоторых случаях на небольших мостах, пересекающих широкие водные пути, могут быть установлены пилоны или поперечные перекладины для крепления проводников. Такое решение, которое может создать проблемы безопасности при обслуживании моста, было реализовано, например, на датском мосту Сторстрём. Весьма вероятно, что воздушные переходы линий через широкие водные пространства будут заменены подводными кабелями. Так, воздушная линия, пересекающая Мессинский пролив – с пролетом 3646 метров являвшаяся одной из самых длинных воздушных линий в мире, с 200-метровыми пилонами, одними из самых высоких в мире – была заменена подводным кабелем из-за ее небольшой максимальной передаваемой электрической мощности.
Пересечение долин воздушной линией
Переходы воздушных линий электропередачи через долины состоят из двух анкерных опор, по одной на каждом конце долины. Если рельеф долины подходящий, эти опоры не обязательно должны быть очень высокими. В очень широких долинах предпочтительнее использовать опору для каждой фазы, чтобы обеспечить достаточное расстояние между проводниками. В таких случаях часто устанавливается дополнительная анкерная опора позади перехода, предназначенная для изменения угла проводников. Проблемы, связанные с большими пролетами, также возникают в этих случаях, но их можно легко и экономично решить, если рельеф не требует высоких опор пересечения, используя отдельную опору для каждого проводника.
Структуры
Переходная мачта используется для пересечения водоема или долины. Из-за большого пролета переходные мачты над реками и морскими проливами часто выше стандартных мачт. Они могут быть оснащены сигнальными огнями, и, в отличие от стандартных мачт, часто имеют лестницы для удобного доступа к вершине. Во многих случаях их высота делает их идеальными для размещения радиоантенн и передающего оборудования. Переходные мачты для долин, в зависимости от местных условий местности, не обязательно должны быть высокими, но расстояние между токоведущими проводами должно быть достаточным, чтобы предотвратить их столкновение при сильном ветре; эти мачты имеют широкие поперечные перекладины для предотвращения этого. Для очень больших пролетов каждая фаза может иметь отдельную мачту, особенно если мачты невысокие. Специальные переходные мачты часто используются там, где канатные дороги пересекают линии электропередач. Эти мачты спроектированы с интегрированными строительными лесами, чтобы до вагонов канатной дороги можно было добраться, не касаясь линии электропередач. Это позволяет спасать пассажиров из канатной дороги в случае ее поломки, не обесточивая линию электропередач. Такие установки можно найти, например, к югу от города Церматт (Швейцария), на Патшеркофельбан (возле Инсбрука, Австрия) и на Пенкенбан (Майрхофен, Австрия).