Urządzenie napowietrznych linii energetycznych o różnym napięciu

Transport energii elektrycznej na średnie i duże odległości odbywa się najczęściej liniami energetycznymi zlokalizowanymi na otwartej przestrzeni. Ich konstrukcja musi zawsze spełniać dwa główne wymagania:

1. Wysoka niezawodność przenoszenia mocy;

2. Zapewnienie bezpieczeństwa ludzi, zwierząt i sprzętu.

Podczas eksploatacji pod wpływem różnych zjawisk naturalnych związanych z huraganowymi podmuchami wiatru, lodem, mrozem linie elektroenergetyczne okresowo poddawane są zwiększonym obciążeniom mechanicznym.

Aby kompleksowo rozwiązać problem bezpiecznego transportu energii elektrycznej, energetycy muszą podnieść przewody zasilające na dużą wysokość, rozprowadzić je w przestrzeni, odizolować od elementów budynku i zainstalować wraz z przewodami prądowymi o zwiększonych przekrojach na wysokich wspornikach dla siły.

Ogólny układ i układ napowietrznych linii elektroenergetycznych

Schematycznie można przedstawić dowolną linię elektroenergetyczną:

• podpory montowane w gruncie;

• przewody, przez które płynie prąd;

• kształtki liniowe montowane na wspornikach;

• izolatory przymocowane do twornika i utrzymujące orientację przewodów w powietrzu.

Oprócz elementów linii napowietrznych konieczne jest uwzględnienie:

• fundamenty pod podpory;

• system ochrony odgromowej;

• urządzenia uziemiające.

Podporami są:

1. kotwienie zaprojektowane tak, aby wytrzymać siły naprężonych drutów i wyposażone w urządzenia napinające na okuciach;

2. pośrednia, służąca do mocowania przewodów przez zaciski podtrzymujące.

Odległość na ziemi między dwoma podporami kotwiącymi nazywana jest sekcją lub rozpiętością kotwicy, a dla podpór pośrednich między sobą lub z kotwicą - pośrednią.

Kiedy napowietrzna linia elektroenergetyczna przechodzi przez bariery wodne, konstrukcje inżynieryjne lub inne krytyczne obiekty, wówczas na końcach takiego odcinka instalowane są wsporniki z napinaczami drutu, a odległość między nimi nazywana jest pośrednim odcinkiem kotwicy.

Druty między wspornikami nigdy nie są ciągnięte jak sznurek – w linii prostej. Zawsze lekko zwisają w powietrzu, biorąc pod uwagę warunki pogodowe. Ale jednocześnie należy wziąć pod uwagę bezpieczeństwo ich odległości od obiektów naziemnych:

• nawierzchnie kolejowe;

• przewody kontaktowe;

• autostrady transportowe;

• przewody linii komunikacyjnych lub innych linii napowietrznych;

• obiekty przemysłowe i inne.

Zawieszenie drutu ze stanu naprężonego nazywa się wisząca strzała…Różnie szacuje się to między podporami, ponieważ ich wierzchołki mogą znajdować się na tym samym poziomie lub z rzędnymi.

Ugięcie względem najwyższego punktu podparcia jest zawsze większe niż ugięcie dolnego.

Wymiary, długość i konstrukcja każdego typu napowietrznej linii przesyłowej zależą od rodzaju prądu (zmiennego lub stałego) przesyłanej przez nią energii elektrycznej oraz wielkości jej napięcia, które może być mniejsze niż 0,4 kV lub sięgać 1150 kV.

Układ przewodów linii napowietrznych

Ponieważ prąd elektryczny płynie tylko w pętli zamkniętej, konsumenci są zasilani przez co najmniej dwa przewody. Zgodnie z tą zasadą powstają proste linie napowietrzne z jednofazowym prądem przemiennym o napięciu 220 V. Bardziej złożone obwody elektryczne przesyłają energię w obwodzie trzy- lub czteroprzewodowym ze sztywno izolowanym lub uziemionym zerem.

Średnica i metal drutu są dobierane do obciążenia projektowego każdej linii. Najpopularniejszymi materiałami są aluminium i stal. Mogą być wykonane jako pojedynczy przewodnik monolityczny do obwodów niskiego napięcia lub utkane ze struktur wielodrutowych do linii przesyłowych wysokiego napięcia.

Wewnętrzną przestrzeń między drutami można wypełnić smarem neutralnym, który zwiększa lub nie zwiększa odporność na ciepło.

Konstrukcje wielodrutowe wykonane z przewodników aluminiowych, które przenoszą dobry prąd, są tworzone ze stalowymi rdzeniami, które są zaprojektowane tak, aby przejmować naprężenia mechaniczne i zapobiegać pęknięciom.

GOST zapewnia klasyfikację otwartych przewodów dla napowietrznych linii elektroenergetycznych i określa ich oznaczenie: M, A, AC, PSO, PS, ACKC, ASKP, ACS, ACO, ACS. W tym przypadku druty jednożyłowe są oznaczone rozmiarem średnicy. Na przykład skrót PSO-5 brzmi „drut stalowy wykonany z pojedynczego rdzenia o średnicy 5 mm.» Przewody wielożyłowe do linii elektroenergetycznych mają inne oznaczenie, w tym dwucyfrowe oznaczenie zapisywane jako ułamek:

• pierwsza to całkowita powierzchnia przekroju drutów aluminiowych w mm2;

• drugi to pole przekroju poprzecznego wkładki stalowej (mm²).

Oprócz otwartych przewodów metalowych, przewody są coraz częściej stosowane w nowoczesnych liniach napowietrznych:

• izolacja samonośna;

• zabezpieczony ekstrudowanym polimerem, który zapobiega występowaniu zwarć w przypadku zamiatania faz przez wiatr lub wyrzucania ciał obcych z ziemi.

VL v samonośne samonośne izolowane przewody stopniowo zastępują stare nieocieplone konstrukcje. Coraz częściej stosuje się je w sieciach wewnętrznych wykonanych z rdzeni miedzianych lub aluminiowych pokrytych gumą z ochronną warstwą dielektrycznych materiałów włóknistych lub związków PVC bez dodatkowego zabezpieczenia zewnętrznego.

Aby wykluczyć występowanie wyładowań koronowych o dużej długości, przewody o napięciu VL-330 kV i wyższym są dzielone na dodatkowe przepływy.

Na VL-330 dwa przewody są zainstalowane poziomo, na linii 500 kV zwiększają się do trzech i są umieszczone na wierzchołkach trójkąta równobocznego. Dla linii napowietrznych 750 i 1150 kV stosuje się separację odpowiednio 4, 5 lub 8 strumieni, zlokalizowanych w narożach ich własnych wielokątów równobocznych.

Powstawanie „korony” prowadzi nie tylko do strat energii, ale również zaburza kształt oscylacji sinusoidalnej. Dlatego walczą z nim konstruktywnymi metodami.

Urządzenie wspierające

Podpory są zwykle tworzone w celu zabezpieczenia przewodów obwodu elektrycznego.Ale na równoległych odcinkach dwóch linii można zastosować jedną wspólną podporę, która jest przeznaczona do ich wspólnej instalacji. Takie konstrukcje nazywane są podwójnym obwodem.

Materiałem do produkcji podpór może być:

1. narożniki profilowane różnych gatunków stali;

2. kłody drewna konstrukcyjnego impregnowane środkami przeciwbutwieniowymi;

3. Konstrukcje żelbetowe z prętami zbrojeniowymi.

Konstrukcje nośne wykonane z drewna są najtańsze, ale nawet przy dobrej impregnacji i odpowiedniej konserwacji służą nie dłużej niż 50 ÷ 60 lat.

Zgodnie z projektem technicznym podpory linii napowietrznych powyżej 1 kV różnią się od niskonapięciowych złożonością i wysokością zamocowania przewodów.

Wykonane są w postaci podłużnych graniastosłupów lub stożków z szeroką podstawą u dołu.

Każda konstrukcja nośna jest obliczana pod kątem wytrzymałości mechanicznej i stabilności, istnieje wystarczająca rezerwa konstrukcyjna dla istniejących obciążeń. Należy jednak pamiętać, że podczas eksploatacji możliwe są naruszenia różnych jego elementów w wyniku korozji, uderzenia, niezgodności z technologią instalacji.

Prowadzi to do osłabienia sztywności pojedynczej konstrukcji, deformacji, a czasem opadania podpór.Często takie przypadki mają miejsce w czasie, gdy ludzie pracują na podporach, demontują lub przeciągają druty, tworząc zmienne siły osiowe.

Z tego powodu przyjęcie ekipy montażystów do pracy na wysokości od konstrukcji wsporczej następuje po sprawdzeniu ich stanu technicznego wraz z oceną jakości jej części zakopanej w gruncie.

Urządzenie izolacyjne

Na napowietrznych liniach elektroenergetycznych produkty wykonane z materiałów o wysokich właściwościach dielektrycznych z opór ÷ Ohm. M. Nazywa się je izolatorami i są wykonane z:

• porcelana (ceramika);

• szkło;

• materiały polimerowe.

Konstrukcja i wymiary izolatorów zależą od:

• od wielkości przyłożonych do nich obciążeń dynamicznych i statycznych;

• wartości skutecznego napięcia instalacji elektrycznej;

• Warunki pracy.

Złożony kształt powierzchni, działając pod wpływem różnych zjawisk atmosferycznych, stwarza zwiększoną drogę przepływu ewentualnego wyładowania elektrycznego.

Izolatory instalowane na liniach napowietrznych do mocowania przewodów dzielą się na dwie grupy:

1. szpilka;

2. zawieszony.

modele ceramiczne

Kołki porcelanowe lub ceramiczne z pojedynczymi izolatorami znalazły większe zastosowanie na liniach napowietrznych do 1 kV, chociaż działają na liniach do 35 kV włącznie. Ale są one używane pod warunkiem mocowania drutów o niskim przekroju, tworząc małe siły ciągnące.

Girlandy z podwieszanych izolatorów porcelanowych instalowane są na liniach 35 kV.

Zestaw pojedynczego izolatora wiszącego z porcelany zawiera korpus dielektryczny i nasadkę wykonaną z żeliwa ciągliwego. Obie części są połączone ze sobą specjalnym stalowym prętem. Całkowita liczba takich elementów w girlandzie jest określona przez:

• wartość napięcia linii napowietrznej;

• konstrukcje wsporcze;

• cechy działania sprzętu.

Wraz ze wzrostem napięcia sieci zwiększa się liczba izolatorów w łańcuchu. Na przykład dla linii napowietrznych 35 kV wystarczy zainstalować 2 lub 3 z nich, a dla 110 kV potrzeba już 6 ÷ 7.

Izolatory szklane

Te projekty mają wiele zalet w porównaniu z porcelaną:

• brak wewnętrznych wad materiału izolacyjnego, które wpływają na powstawanie wycieków;

• zwiększona wytrzymałość na siły skręcające;

• przezroczystość konstrukcji, która umożliwia wizualną ocenę stanu i obserwację kąta polaryzacji strumienia świetlnego;

• brak oznak starzenia;

• mniej ładunków niż własna waga;

• automatyzacja produkcji i hutnictwa.

Wady izolatorów szklanych to:

• słaba odporność na wandalizm;

• niska udarność;

• możliwość uszkodzenia podczas transportu i instalacji przez siły mechaniczne.

Izolatory polimerowe

Posiadają zwiększoną wytrzymałość mechaniczną oraz wagę, zmniejszoną nawet o 90% w porównaniu do odpowiedników ceramicznych i szklanych. Dodatkowe korzyści obejmują:

• łatwość instalacji;

• większa odporność na zanieczyszczenia z atmosfery, co jednak nie wyklucza konieczności okresowego czyszczenia ich powierzchni;

• hydrofobowość;

• dobra podatność na przepięcia;

• zwiększona odporność na wandalizm.

Trwałość materiałów polimerowych zależy również od warunków eksploatacji. W środowisku powietrza o zwiększonym zanieczyszczeniu z zakładów przemysłowych polimery mogą wykazywać zjawiska „kruchego pękania”, polegające na stopniowej zmianie właściwości struktury wewnętrznej pod wpływem zachodzących w połączeniu z procesami elektrycznymi reakcji chemicznych z zanieczyszczeń i wilgoci atmosferycznej .

Kiedy wandale strzelają do izolatorów polimerowych strzałem lub kulą, zwykle nie dochodzi do całkowitego zniszczenia materiału, np. szkła.. Najczęściej śrut lub pocisk przelatuje na wylot lub wbija się w korpus spódnicy. Jednak właściwości dielektryczne są wciąż niedoceniane, a uszkodzone elementy girlandy wymagają wymiany.

Dlatego taki sprzęt powinien być okresowo sprawdzany metodami oględzin. A wykrycie takich uszkodzeń jest prawie niemożliwe bez narzędzi optycznych.

Złączki linii powietrza

Do mocowania izolatorów na wsporniku linii napowietrznej, składania ich w girlandy i instalowania na nich przewodów pod napięciem produkowane są specjalne łączniki, które zwykle nazywane są okuciami.

W zależności od wykonywanych zadań okucia dzielą się na następujące grupy:

• łącznik przeznaczony do łączenia elementów zawieszenia na różne sposoby;

• naciąg, który służy do mocowania uchwytów napinających do drutów i girland podpór kotwiących;

• wspieranie, przeprowadzanie retencji łączników drutów, pętli i węzłów ekranów;

• ochronne zaprojektowane w celu zachowania działania urządzeń linii napowietrznych w przypadku narażenia na wyładowania atmosferyczne i wibracje mechaniczne;

• złącza składające się z owalnych złączy i wkładów termitowych;

• kontakt;

• spirala;

• montaż izolatorów kołkowych;

• montaż samonośnych izolowanych przewodów.

Każda z wymienionych grup ma szeroki asortyment szczegółów i wymaga dokładniejszego zbadania. Na przykład tylko okucia ochronne obejmują:

• rogi ochronne;

• pierścienie i ekrany;

• ograniczniki;

• tłumiki drgań.

Rogi ochronne tworzą iskiernik, odwracają powstający łuk elektryczny, gdy pojawia się izolacja, a tym samym chronią sprzęt linii napowietrznej.

Pierścienie i ekrany odchylają łuk od powierzchni izolatora, poprawiają rozkład napięcia na całej powierzchni łańcucha.

Ograniczniki przepięć chronią sprzęt przed przepięciami generowanymi przez wyładowania atmosferyczne.Mogą być stosowane na bazie konstrukcji rurowych wykonanych z tworzywa winylowego lub rurek włóknisto-bakelitowych z elektrodami lub mogą być wykonane z elementów zaworowych.

Tłumiki drgań działają na liny i druty, zapobiegają uszkodzeniom na skutek naprężeń zmęczeniowych spowodowanych drganiami i drganiami.

Urządzenia uziemiające linii napowietrznych

Konieczność ponownego uziemienia podpór linii napowietrznych spowodowana jest wymaganiami dotyczącymi bezpiecznej eksploatacji w przypadku stanów awaryjnych i przepięć piorunowych. Rezystancja pętli urządzenia uziemiającego nie może przekraczać 30 omów.

W przypadku podpór metalowych wszystkie elementy złączne i zbrojenie muszą być połączone z drutem PEN, aw przypadku żelbetu połączone zero łączy wszystkie podpory i zbrojenie podpór.

Na wspornikach wykonanych z drewna, metalu i betonu zbrojonego kołki i haki podczas instalacji samonośnych izolowanych izolowanych drutów nie są uziemione, z wyjątkiem przypadków, w których konieczne jest wielokrotne uziemienie w celu ochrony przed przepięciem.

Haki i kołki zamontowane na wsporniku są połączone z pętlą uziemienia przez spawanie za pomocą drutu stalowego lub pręta o średnicy nie cieńszej niż 6 mm z obowiązkową obecnością powłoki antykorozyjnej.

Zbrojenie metalowe jest stosowane na żelbetowych wspornikach do uziemienia. Wszystkie połączenia styków przewodów uziemiających są przyspawane lub dokręcone specjalną śrubą.

Podpory napowietrznych linii elektroenergetycznych o napięciu 330 kV i większym nie są uziemiane ze względu na złożoność wdrażania rozwiązań technicznych zapewniających bezpieczną wielkość napięcia dotykowego i krokowego.W tym przypadku funkcje uziemień ochronnych są przypisane do linii dużych prędkości.