Izolarea liniilor electrice

De multă vreme, experții în energie au dezvoltat o tradiție de a apela dispozitive pentru transmiterea energiei electrice de la o sursă (generator) la un consumator cu termenul de „linie”, deși au un design tehnic foarte complex și în unele cazuri se extind la câteva sute sau mii de kilometri.

Mai simplu spus, fiecare linie de transmisie este formată din doar două componente:

• sisteme de plumb de curent care asigură fluxul de curent electric;

• mediul dielectric care înconjoară aceste fire pentru a preveni trecerea energiei electrice într-o direcție inutilă. Acest mediu se numește pur și simplu izolare.

Conform metodei materialelor de izolare utilizate, liniile electrice sunt împărțite în:

• aer;

• cablu.

Linii electrice aeriene

Aceste structuri folosesc proprietățile dielectrice ale aerului din atmosfera înconjurătoare pentru a izola conductorii de curent. Aceasta ține cont de faptul că a lui rezistenţă variază în funcție de vreme, temperatură, umiditate și alți parametri. Pentru a elimina acești factori, se selectează distanța optimă dintre fire pentru fiecare tip de tensiune.Pe măsură ce valoarea sa crește, distanța de siguranță a firelor unul față de celălalt crește.

Deoarece potențialul oricărui conductor de curent poate curge la pământ, conductorii de fază se îndepărtează și de suprafața pământului. În practică, însă, ele se ridică mult mai sus, deoarece oamenii pot merge sau pot lucra sub ele, vehiculele de transport se deplasează și pot fi amplasate anexe. Toate acestea sunt luate în considerare de proiectarea suportului pe care sunt fixate firele.

Izolarea liniilor electrice aeriene

Pe lângă alegerea distanței de aer dintre fire și pământ, este necesar să se fixeze firele de curent pe catarge pentru a nu deranja rezistența electrică a acestora. La urma urmei, materialele folosite pentru suporturi (lemnul și betonul pe vreme umedă și structurile metalice în toate circumstanțele) sunt buni conductori de electricitate.

Pentru fixarea firelor deschise pe catargele suporturilor se folosesc structuri speciale, care se numesc izolatoare... Sunt realizate dintr-un material dielectric rezistent. Cel mai adesea aleg tipuri speciale de porțelan, sticlă sau, mai rar, materiale plastice.

Designul unui tip separat de izolatori din porțelan este prezentat în fotografie.

Izolatorul prezentat în stânga este realizat dintr-o singură bucată de porțelan. Iar dreapta este formată din două părți.

Conform metodei de atașare la catarg, izolatorii sunt împărțiți în:

• structuri de știft care sunt atașate la un știft metalic montat pe traversă în poziție verticală;

• dispozitive suspendate suspendate de un catarg;

• modele de tensiune fixate într-un plan orizontal pentru a rezista forțelor de tracțiune.

Toate sunt fabricate pentru a funcționa la o anumită clasă de tensiune de rețea. În același timp, ei percep forțe mecanice semnificative în direcția verticală și orizontală create de firele atașate lor în toate condițiile meteorologice.

Rafalele puternice de vânt, chiar și în combinație cu acumularea de zăpadă și gheață, nu ar trebui să afecteze rezistența mecanică a izolatorilor și a firelor, iar ploaia prelungită și chiar ploaia nu ar trebui să le afecteze rezistența electrică. În caz contrar, va exista un mod de urgență, a cărui eliminare va necesita costuri uriașe.

Fotografia de mai jos arată un exemplu de fixare a firelor deschise ale unei linii monofazate de 220 de volți pe traversa unui catarg de sprijin atunci când conectați un dispozitiv de iluminat stradal folosind izolatori din porțelan.

Această metodă este utilizată pe scară largă pentru a ilumina drumuri, trotuare, zone ale teritoriului. Materialul unui astfel de izolator poate rezista la forțele mecanice de:

• tensionarea firelor care acționează în plan orizontal de-a lungul axei liniei de alimentare;

• greutăţile structurii suspendate pe acestea acţionând asupra comprimarii izolatorului.

Aceleași modele sunt utilizate pentru liniile de 0,4 kV.

Conductoarele metalice deschise sunt înlocuite cu linii electrice aeriene cu tensiune de până la 35 kV inclusiv. structuri izolate autoportante.

La utilizarea acestora nu se folosesc izolatori din porțelan sau sticlă, ci sistemul de prindere a cablurilor și a sârmei prezentat în fotografie.

Pe stâlpii unde sunt conectate fire expuse și structuri autoportante, se folosesc ambele tipuri de prindere.

Pe măsură ce tensiunea aplicată liniei aeriene de transport crește, mărimile izolatoarelor și proprietățile dielectrice ale acestora cresc.Izolatoarele mai puternice funcționează pe linii aeriene de 10 kV.

Pentru a absorbi forțele de tensiune orizontale ale firelor în locurile în care liniile se întorc, de exemplu, pentru a ocoli rezervoarele, se folosesc izolatori de tensiune, care pot consta din ghirlande.

Fotografia arată utilizarea combinată a izolatorilor de sprijin și de tensiune pe un suport de sprijin armat de VL-10 kV.

Aceleași structuri sunt instalate pe suporturi cu deconectatoare… Izolatoarele de susținere asigură funcționarea lamelor mobile și a contactelor fixe fixe ale deconectatorului, iar izolatoarele de tensiune absorb forțele de tragere ale conductorilor.

Fotografia confirmă faptul că proiectarea tuturor izolatoarelor aeriene de 25 kV a devenit mai complexă. Au crescut distanța dintre conductorii de curent ai liniei de alimentare și materialul purtător.

Acest lucru este clar vizibil pe linia aeriană de 110 kV, unde șirul de izolatori a devenit mai lung și construcția lor suspendată este acum utilizată.

Capetele liniilor aeriene sunt conectate la bucșele transformatoarelor situate la substații.

Punctele de conectare a liniilor electrice la echipamentele tabloului deschis de înaltă tensiune de 110 kV sunt protejate de structuri mai complexe de izolatori portanti care pot rezista la sarcini electrice și mecanice semnificative. Ele îndepărtează firele sub tensiune de pe suporturi la o distanță și mai mare.

Același lucru se poate observa și în fotografia unui turn deasupra capului din metal pentru transmiterea puterii de înaltă tensiune de 330 kV. Fotografia arată că fiecare fază are o separare a conductoarelor de curent, ale căror conductoare sunt fixate pe traversă cu o coroană și mai întărită de izolatori de tensiune din sticlă.

Izolatoarele de stâlp ale unei stații de 330 kV mută conductoarele și barele colectoare și mai departe de echipament.

Linii de alimentare prin cablu

În aceste structuri, nucleele conductoare ale fazelor sunt separate între ele printr-un strat de dielectric solid și sunt protejate de influența mediului printr-o înveliș puternică, dar elastică. Uneori, în loc de solide, poate fi folosit ulei lichid de cablu, produs din produse petroliere sau substanțe gazoase. Dar astfel de dielectrici sunt rar folosite în practică.

În ceea ce privește costurile de producție, liniile de cablu sunt mai scumpe decât liniile aeriene de transport. Prin urmare, acestea sunt așezate în interiorul orașului, în interiorul clădirilor rezidențiale, zonelor industriale, la intersecții cu bariere de apă, atunci când suporturile aeriene nu pot fi instalate.

Pentru așezarea cablurilor, creați canale pentru cabluri, canale sau cele obișnuite tranșee îngropatecare restricționează accesul la circuitele sub tensiune.

Izolarea liniilor electrice de cablu

Construcția cablului de alimentare pentru liniile electrice depinde de cantitatea de putere transmisă prin acesta și de tensiunea aplicată.

Conductoarele cablului sunt de obicei realizate din aliaje de cupru sau aluminiu, iar tipul de materiale dielectrice utilizate între ele depinde de mărimea tensiunii aplicate.

În dispozitivele de până la 1000 de volți, se folosesc cel mai adesea straturi de compuși de polietilenă sau structuri cu umpluturi de hârtie și mănunchiuri impregnate cu ulei de cablu de consistență diferită.

Dispunerea aproximativă a straturilor de izolație pentru un cablu cu patru fire nestandard este prezentată în fotografie.

Aici, metalul fiecărui miez conductor este acoperit cu un strat izolator care vine în contact cu mănunchiurile de hârtie și materialele de umplutură plasate în izolația centurii.Carcasa exterioară etanșează complet întreaga structură.

Când hârtia este impregnată cu uleiuri minerale cu diverși aditivi pentru a crește vâscozitatea stratului, proprietățile dielectrice cresc simultan. Astfel de cabluri vâscoase impregnate cu ulei pot funcționa în circuite de înaltă tensiune de până la 10 kV inclusiv.

Metoda tehnică de fabricare a firelor de plumb crește proprietățile operaționale ale stratului dielectric. Pentru aceasta, fiecare miez este realizat sub forma unui cablu coaxial separat cu impregnare vâscoasă, plasat în interiorul mantalei de plumb.

Spațiul dintre astfel de vene este umplut cu umplutură de iută și plasat în interiorul unui strat blindat de sârme de oțel galvanizate, înconjurat de un strat protector exterior sigilat.

Astfel de cabluri cu conductoare metalice plumb funcționează în circuite de înaltă tensiune până la 35 kV inclusiv.

Pentru transmiterea energiei electrice de-a lungul cablului cu tensiuni mai mari de până la 110 kV și mai mari, se folosesc alte structuri ale stratului de izolație. Acesta poate fi ulei de cablu mai puțin vâscos, gaze inerte (cel mai adesea azot). Presiunea uleiului în astfel de straturi poate fi scăzută (până la 1 kg / cm2), medie (până la 3 × 5 kg / cm2) sau ridicată (până la 10-14 kg / cm2). Astfel de cabluri funcționează în circuite de înaltă tensiune de până la 500 kV inclusiv.

Inspecții ale izolației liniilor electrice

În timpul funcționării echipamentelor electrice, se evaluează starea straturilor dielectrice:

• mereu;

• periodic.

Dispozitivele speciale de control efectuează o analiză continuă a calității izolației în regim automat. Acestea sunt reglate astfel încât să măsoare curenți de scurgere foarte mici în timpul funcționării normale.Atunci când are loc o defalcare a stratului dielectric, acești curenți cresc și momentul trecerii lor prin valoarea critică este fixat de un circuit de curent releu cu emiterea unei comenzi de alarmă pentru a anunța personalul de service.

Monitorizarea periodică a stării de izolare a echipamentelor electrice, inclusiv a liniilor electrice, este atribuită laboratoarelor electrice special formate care efectuează inspecții de înaltă tensiune sub formă de măsurători și încercări cu instalații mobile sau staționare specializate.

Personalul tehnic al unor astfel de laboratoare din sistemul de alimentare este împărțit în departamente separate numite serviciu de izolație. Ea, sub conducerea managerului, participă la testele de rutină ale echipamentelor energetice și liniilor electrice existente și este obligată, înainte de fiecare introducere a oricăror dispozitive pe care s-au efectuat lucrări preventive cu dezasamblarea circuitului, să prezinte un scris opinie despre pregătirea secțiunii de intrare pentru a rezista la sarcina de înaltă tensiune cu izolație.

Citeste si: Cauzele deteriorării liniilor electrice aeriene