Izolacja linii energetycznych

Energetycy od dawna wykształcili tradycję nazywania urządzeń służących do przesyłu energii elektrycznej ze źródła (generatora) do konsumenta terminem „linia”, chociaż mają one bardzo skomplikowaną konstrukcję techniczną i w niektórych przypadkach obejmują kilkaset lub tysiące kilometrów.

Mówiąc najprościej, każda linia transmisyjna składa się tylko z dwóch elementów:

• obecne systemy ołowiane, które zapewniają przepływ prądów elektrycznych;

• środek dielektryczny otaczający te przewody, aby zapobiec przepływowi prądu w niepotrzebnym kierunku. To środowisko nazywa się po prostu izolacją.

Zgodnie z metodą zastosowanych materiałów izolacyjnych linie energetyczne dzielą się na:

• powietrze;

• kabel.

Napowietrzne linie energetyczne

Struktury te wykorzystują właściwości dielektryczne powietrza otaczającej atmosfery do izolowania przewodników prądowych. Uwzględnia to fakt, że jego opór zmienia się w zależności od pogody, temperatury, wilgotności i innych parametrów. Aby wyeliminować te czynniki, wybiera się optymalną odległość między przewodami dla każdego rodzaju napięcia.Wraz ze wzrostem jego wartości zwiększa się bezpieczna odległość przewodów od siebie.

Ponieważ potencjał dowolnego przewodu prądowego może płynąć do ziemi, przewody fazowe również oddalają się od powierzchni uziemienia. W praktyce jednak wznoszą się znacznie wyżej, gdyż pod nimi można chodzić lub pracować, przemieszczać się pojazdy transportowe i lokalizować budynki gospodarcze. Wszystko to jest brane pod uwagę przy projektowaniu wspornika, na którym zamocowane są druty.

Izolacja napowietrznych linii energetycznych

Oprócz dobrania odległości między przewodami a ziemią w powietrzu konieczne jest zamocowanie przewodów prądowych na masztach tak, aby nie zakłócić ich rezystancji elektrycznej. W końcu materiały użyte na podpory (drewno i beton w deszczowej pogodzie oraz metalowe konstrukcje w każdych warunkach) są dobrymi przewodnikami prądu.

Do mocowania otwartych drutów na masztach podpór stosuje się specjalne konstrukcje, które są nazywane izolatory... Wykonane są z odpornego materiału dielektrycznego. Najczęściej wybierają specjalne rodzaje porcelany, szkła lub rzadziej tworzyw sztucznych.

Projekt oddzielnego rodzaju izolatorów porcelanowych pokazano na zdjęciu.

Izolator pokazany po lewej stronie jest wykonany z jednego kawałka porcelany. A prawa składa się z dwóch części.

Zgodnie ze sposobem mocowania do masztu izolatory dzielą się na:

• konstrukcje kołkowe, które są przymocowane do metalowego kołka zamontowanego na trawersie w pozycji pionowej;

• zawieszone urządzenia zawieszone na maszcie;

• wzory naprężeń zamocowane w płaszczyźnie poziomej, aby wytrzymać siły rozciągające.

Wszystkie są produkowane do pracy w określonej klasie napięcia sieciowego. Jednocześnie odczuwają znaczne siły mechaniczne w kierunku pionowym i poziomym wytwarzane przez przymocowane do nich druty w każdych warunkach pogodowych.

Silne podmuchy wiatru, nawet w połączeniu z gromadzeniem się śniegu i lodu, nie powinny pogarszać wytrzymałości mechanicznej izolatorów i przewodów, a długotrwały deszcz, a nawet deszcz nie powinien mieć wpływu na ich rezystancję elektryczną. W przeciwnym razie pojawi się tryb awaryjny, którego usunięcie będzie wymagało ogromnych kosztów.

Poniższe zdjęcie pokazuje przykład mocowania otwartych przewodów jednofazowej linii 220 V na trawersie masztu nośnego podczas podłączania urządzenia oświetlenia ulicznego za pomocą izolatorów porcelanowych.

Ta metoda jest szeroko stosowana do oświetlania dróg, chodników, obszarów terytorium. Materiał takiego izolatora może wytrzymać siły mechaniczne:

• napinanie drutów działające w płaszczyźnie poziomej wzdłuż osi linii elektroenergetycznej;

• ciężar zawieszonej na nich konstrukcji działającej na ściskanie izolatora.

Te same konstrukcje są stosowane dla linii 0,4 kV.

Otwarte przewody metalowe są zastępowane napowietrznymi liniami energetycznymi o napięciu do 35 kV włącznie. izolowane konstrukcje samonośne.

Podczas ich stosowania nie stosuje się izolatorów porcelanowych ani szklanych, ale system mocowania kabli i przewodów pokazany na zdjęciu.

Na słupach, na których łączone są odsłonięte przewody i konstrukcje samonośne, stosuje się oba rodzaje mocowania.

Wraz ze wzrostem napięcia przyłożonego do napowietrznej linii przesyłowej zwiększają się rozmiary izolatorów i ich właściwości dielektryczne.Mocniejsze izolatory działają na liniach napowietrznych 10 kV.

Do pochłaniania poziomych sił rozciągających druty w miejscach, w których linie skręcają, na przykład w celu obejścia zbiorników, stosuje się izolatory naciągowe, które mogą składać się z girland.

Zdjęcie pokazuje połączone zastosowanie izolatorów wsporczych i napięciowych na wzmocnionym wsporniku wsporczym VL-10 kV.

Te same konstrukcje są instalowane na wspornikach z odłączniki… Izolatory wsporcze zapewniają pracę ruchomych łopatek i nieruchomych styków stałych odłącznika, a izolatory napięciowe pochłaniają siły ciągnące przewodów.

Zdjęcie potwierdza, że ​​\u200b\u200bprojekt wszystkich izolatorów linii napowietrznych 25 kV stał się bardziej złożony. Zwiększyli odległość między przewodami prądowymi linii elektroenergetycznej a materiałem nośnym.

Widać to wyraźnie na linii napowietrznej 110 kV, gdzie ciąg izolatorów uległ wydłużeniu i obecnie stosowana jest ich konstrukcja podwieszana.

Końce linii napowietrznych są połączone z przepustami transformatorowymi znajdującymi się na podstacjach.

Punkty przyłączenia linii elektroenergetycznych do urządzeń rozdzielni otwartej wysokiego napięcia 110 kV zabezpieczone są bardziej złożonymi konstrukcjami izolatorów nośnych, które są w stanie wytrzymać znaczne obciążenia elektryczne i mechaniczne. Usuwają przewody pod napięciem ze wsporników na jeszcze większą odległość.

To samo widać na zdjęciu metalowej wieży napowietrznej do przesyłu energii wysokiego napięcia 330 kV. Na zdjęciu widać, że każda faza ma separację przewodów prądowych, których przewody są zamocowane na trawersie jeszcze bardziej wzmocnionym wieńcem ze szklanych izolatorów naciągowych.

Izolatory wsporcze stacji 330 kV jeszcze bardziej oddalają przewody i szyny zbiorcze od urządzeń.

Linie energetyczne kablowe

W tych strukturach przewodzące rdzenie faz są oddzielone od siebie warstwą stałego dielektryka i chronione przed wpływem środowiska mocną, ale elastyczną powłoką. Czasami zamiast ciał stałych można użyć płynnego oleju kablowego wytwarzanego z produktów ropopochodnych lub substancji gazowych. Ale takie dielektryki są rzadko używane w praktyce.

Pod względem kosztów produkcji linie kablowe są droższe niż napowietrzne linie przesyłowe. Dlatego układa się je w obrębie miasta, wewnątrz budynków mieszkalnych, na terenach przemysłowych, na skrzyżowaniach z zaporami wodnymi, gdy nie ma możliwości zamontowania podpór antenowych.

Do układania kabli stwórz korytka kablowe, kanały lub zwykłe zakopane rowyktóre ograniczają dostęp do obwodów pod napięciem.

Izolacja linii kablowych

Budowa kabla zasilającego do linii elektroenergetycznych zależy od ilości przesyłanej przez niego mocy oraz przyłożonego napięcia.

Żyły kabla są zwykle wykonane ze stopów miedzi lub aluminium, a rodzaj zastosowanych między nimi materiałów dielektrycznych zależy od wielkości przyłożonego napięcia.

W urządzeniach do 1000 woltów najczęściej stosuje się warstwy mieszanek polietylenowych lub struktury z wypełniaczami papierowymi oraz wiązki impregnowane olejem kablowym o różnej konsystencji.

Przybliżony układ warstw izolacji dla niestandardowego kabla czterożyłowego pokazano na zdjęciu.

Tutaj metal każdego przewodzącego rdzenia jest pokryty warstwą izolacyjną, która styka się z wiązkami papieru i wypełniaczami umieszczonymi w izolacji taśmy.Zewnętrzna powłoka całkowicie uszczelnia całą konstrukcję.

Gdy papier jest impregnowany olejami mineralnymi z różnymi dodatkami zwiększającymi lepkość warstwy, jednocześnie zwiększają się właściwości dielektryczne. Takie lepkie kable nasączone olejem mogą pracować w obwodach wysokiego napięcia do 10 kV włącznie.

Techniczny sposób wytwarzania drutów ołowianych zwiększa właściwości eksploatacyjne warstwy dielektrycznej. W tym celu każdy rdzeń wykonany jest w postaci osobnego kabla koncentrycznego z impregnacją lepką, umieszczonego wewnątrz osłony ołowianej.

Przestrzeń pomiędzy takimi żyłami jest wypełniona wypełniaczem jutowym i umieszczona wewnątrz zbrojonej warstwy drutów stalowych ocynkowanych, otoczonych zewnętrzną uszczelnioną warstwą ochronną.

Takie kable z żyłami ołowianymi pracują w obwodach wysokiego napięcia do 35 kV włącznie.

Do przesyłania energii elektrycznej wzdłuż kabla o wyższych napięciach do 110 kV i wyższych stosuje się inne konstrukcje warstwy izolacyjnej. Może to być mniej lepki olej kablowy, gazy obojętne (najczęściej azot). Ciśnienie oleju w takich warstwach może być niskie (do 1 kg/cm2), średnie (do 3×5 kg/cm2) lub wysokie (do 10-14 kg/cm2). Takie kable pracują w obwodach wysokiego napięcia do 500 kV włącznie.

Przeglądy izolacji linii elektroenergetycznych

Podczas eksploatacji urządzeń elektrycznych ocenia się stan warstw dielektrycznych:

• zawsze;

• cyklicznie.

Specjalne urządzenia kontrolne dokonują ciągłej analizy jakości izolacji w trybie automatycznym. Są dostrojone w taki sposób, że podczas normalnej pracy mierzą bardzo niskie prądy upływu.Gdy następuje przebicie warstwy dielektrycznej, prądy te wzrastają, a moment ich przejścia przez wartość krytyczną jest ustalany przez przekaźnikowy obwód prądowy z wydaniem polecenia alarmowego w celu powiadomienia personelu serwisowego.

Okresowe monitorowanie stanu izolacji urządzeń elektrycznych, w tym linii elektroenergetycznych, powierzone jest specjalnie utworzonym laboratoriom elektrycznym, które przeprowadzają kontrole wysokonapięciowe w formie pomiarów i badań specjalistycznymi instalacjami mobilnymi lub stacjonarnymi.

Kadra techniczna takich laboratoriów w systemie elektroenergetycznym jest podzielona na odrębne działy zwane służbą izolacyjną. Pod kierunkiem kierownika bierze udział w rutynowych testach istniejących urządzeń energetycznych i linii elektroenergetycznych oraz jest zobowiązana przed każdorazowym wprowadzeniem jakichkolwiek urządzeń, na których przeprowadzono prace profilaktyczne z demontażem obwodu, do złożenia pisemnego opinię o gotowości sekcji wejściowej do wytrzymania obciążenia wysokim napięciem wraz z izolacją.

Przeczytaj także: Przyczyny uszkodzeń napowietrznych linii elektroenergetycznych