Una linea elettrica è una linea di fili o cavi per la trasmissione di elettricità. Linee elettriche aeree e in cavo Decodifica 110 kV

L'eccezionale inventore di origine serba Nikola Tesla ha lavorato all'opzione wireless per la trasmissione di elettricità all'inizio del XX secolo, ma anche un secolo dopo tali sviluppi non hanno ricevuto un'applicazione industriale su larga scala. I cavi e le linee elettriche aeree rimangono il metodo principale per fornire energia ai consumatori.

Linee elettriche: scopo e tipologie

Una linea di trasmissione di energia è forse il componente più elementare delle reti elettriche, parte di un sistema di apparecchiature e dispositivi energetici, il cui scopo principale è la trasmissione di energia elettrica dagli impianti che la producono (centrali elettriche), la convertono e la distribuiscono ( sottostazioni elettriche) ai consumatori. In generale, questo è il nome dato a tutte le linee elettriche situate al di fuori delle strutture elettriche elencate.

Notizie storiche: la prima linea di trasmissione di energia (corrente continua, tensione 2 kV) fu costruita in Germania su progetto dello scienziato francese F. Depres nel 1882. Aveva una lunghezza di circa 57 km e collegava le città di Monaco e Miesbach.

In base al metodo di installazione e disposizione, i cavi e le linee elettriche aeree sono divisi. IN l'anno scorso, soprattutto per l'approvvigionamento energetico delle megalopoli, vengono costruite linee isolate con gas. Sono utilizzati per trasmettere potenze elevate in molto edifici densi risparmiare spazio occupato dalle linee elettriche e garantire standard e requisiti ambientali.

Le linee in cavo vengono utilizzate laddove l'installazione di linee aeree è difficile o impossibile a causa di parametri tecnici o estetici. A causa della loro convenienza comparativa, della migliore manutenibilità (in media, il tempo per eliminare un incidente o malfunzionamento è 12 volte inferiore) e dell'elevata produttività, le linee elettriche aeree sono le più richieste.

Definizione. Classificazione generale

La linea elettrica aerea (OHL) è un insieme di dispositivi situati all'aperto e destinati alla trasmissione di energia elettrica. Le linee aeree comprendono cavi, traverse con isolatori e supporti. In alcuni casi questi ultimi possono essere elementi strutturali di ponti, cavalcavia, edifici e altre strutture. Durante la costruzione e l'esercizio di linee e reti elettriche aeree, vengono utilizzati anche vari accessori ausiliari (protezione contro i fulmini, dispositivi di messa a terra), apparecchiature aggiuntive e correlate (comunicazioni ad alta frequenza e in fibra ottica, presa di forza intermedia) ed elementi di marcatura dei componenti .

In base alla tipologia di energia trasmessa, le linee aeree si dividono in reti AC e reti DC. Questi ultimi, a causa di alcune difficoltà tecniche e inefficienze, non sono ampiamente utilizzati e vengono utilizzati solo per l'alimentazione di consumatori specializzati: azionamenti DC, negozi di elettrolisi, reti di contatto urbane (trasporto elettrificato).

In base alla tensione nominale, le linee elettriche aeree vengono solitamente divise in due grandi classi:

1. Bassa tensione, tensione fino a 1 kV. Standard statali Sono definiti quattro valori nominali: 40, 220, 380 e 660 V.
2. Alta tensione, superiore a 1 kV. Qui vengono definiti dodici valori nominali: media tensione - da 3 a 35 kV, alta - da 110 a 220 kV, ultra alta - 330, 500 e 700 kV e ultra alta - oltre 1 MV.

Nota: tutti i valori indicati corrispondono alla tensione fase-fase (linea-linea) di una rete trifase (i sistemi a sei e dodici fasi non sono ampiamente utilizzati a livello industriale).

Da GOELRO a UES

La seguente classificazione descrive l'infrastruttura e la funzionalità delle linee elettriche aeree.

In base alla copertura del territorio le reti si dividono in:

• per ultra-lunga distanza (tensione superiore a 500 kV), destinati alla comunicazione dei sistemi energetici regionali;
• linee principali (220, 330 kV), che servono per la loro formazione (collegamento di centrali elettriche con impianti di distribuzione);
• distribuzione (35 - 150 kV), il cui scopo principale è fornire elettricità ai grandi consumatori (impianti industriali, complessi agricoli e grandi aree popolate);
• fornitura o fornitura (inferiore a 20 kV), fornendo fornitura di energia ad altri consumatori (urbani, industriali e agricoli).

Le linee elettriche aeree sono importanti nella formazione del Sistema energetico unificato del Paese, le cui basi furono gettate durante l'attuazione del piano GOELRO (Elettrificazione statale della Russia) della giovane Repubblica sovietica circa un secolo fa per garantire alto livello affidabilità dell'approvvigionamento energetico, sua tolleranza ai guasti.

A seconda della struttura topologica e della configurazione, le linee elettriche aeree possono essere aperte (radiale), chiuse, con alimentazione di riserva (contenente due o più fonti).

In base al numero di circuiti paralleli che passano lungo un percorso, le linee sono divise in circuito singolo, doppio e multiplo (un circuito è un insieme completo di cavi in ​​una rete trifase). Se i circuiti hanno valori di tensione nominale diversi, tale linea elettrica aerea viene chiamata combinata. Le catene possono essere fissate sia ad un supporto che a diversi. Naturalmente nel primo caso aumentano il peso, le dimensioni e la complessità del sostegno, ma si riduce la zona di sicurezza della linea, che in zone densamente popolate talvolta gioca un ruolo decisivo nell'elaborazione del progetto.

Inoltre, viene utilizzata la separazione delle linee aeree e delle reti, in base alla progettazione dei neutri (isolati, solidamente messi a terra, ecc.) e alla modalità operativa (standard, emergenza, installazione).

Territorio protetto

Per garantire la sicurezza, il normale funzionamento, la facilità di manutenzione e riparazione delle linee elettriche aeree, nonché per prevenire infortuni e morti, lungo i percorsi vengono introdotte zone con regime d'uso speciale. Pertanto, la zona di sicurezza delle linee elettriche aeree è appezzamento di terreno e lo spazio aereo sovrastante, racchiuso tra piani verticali posti ad una certa distanza dai fili esterni. Nelle zone protette è vietato l'uso di mezzi di sollevamento e la costruzione di edifici e strutture. Distanza minima da una linea elettrica aerea è determinata dalla tensione nominale.

Quando si attraversano corpi idrici non navigabili, la zona protettiva delle linee elettriche aeree corrisponde a distanze simili e per i corpi idrici navigabili la sua dimensione aumenta fino a 100 metri. Inoltre, le linee guida determinano le distanze minime dei cavi dalla superficie terrestre, dagli edifici industriali e residenziali e dagli alberi. È vietato posare percorsi ad alta tensione sui tetti degli edifici (ad eccezione di quelli industriali, in casi particolari), sui territori degli istituti per bambini, degli stadi, delle aree culturali, di intrattenimento e commerciali.

I supporti sono strutture in legno, cemento armato, metallo o materiali compositi per garantire la distanza richiesta dei fili e dei cavi di protezione contro i fulmini dalla superficie terrestre. Maggior parte un'opzione economica- le cremagliere in legno, ampiamente utilizzate nel secolo scorso nella costruzione delle linee ad alta tensione, vengono gradualmente messe fuori servizio e quelle nuove non vengono quasi mai installate. Gli elementi principali dei supporti delle linee aeree di trasmissione di energia includono:

• fondazioni,
• scaffali,
• puntoni,
• smagliature.

Le strutture si dividono in ancoranti e intermedie. I primi vengono installati all'inizio e alla fine della linea, quando cambia la direzione del percorso. Una classe speciale di supporti di ancoraggio sono quelli transitori, utilizzati nelle intersezioni delle linee elettriche aeree con arterie d'acqua, cavalcavia e oggetti simili. Queste sono le strutture più massicce e altamente caricate. Nei casi difficili, la loro altezza può raggiungere i 300 metri!

La robustezza e le dimensioni della struttura dei supporti intermedi, utilizzati solo per tratti rettilinei dei percorsi, non sono così impressionanti. A seconda del loro scopo, si dividono in trasposizione (utilizzata per modificare la posizione dei fili di fase), croce, diramazione, ridotta e aumentata. Dal 1976 tutti i supporti sono stati rigorosamente unificati, ma oggigiorno si sta verificando un processo di allontanamento dall'uso di massa dei prodotti standard. Cercano di adattare il più possibile ogni percorso alle condizioni del rilievo, del paesaggio e del clima.

Il requisito principale per i cavi delle linee elettriche aeree è l'elevata resistenza meccanica. Sono divisi in due classi: non isolati e isolati. Possono essere realizzati sotto forma di conduttori a trefoli e a filo singolo. Questi ultimi, costituiti da un unico nucleo di rame o acciaio, vengono utilizzati solo per la realizzazione di tratte a bassa tensione.

I fili a trefolo per linee elettriche aeree possono essere realizzati in acciaio, leghe a base di alluminio o metallo puro, rame (questi ultimi, a causa del loro costo elevato, non vengono praticamente utilizzati sui lunghi percorsi). I conduttori più comuni sono realizzati in alluminio (la lettera “A” è presente nella designazione) o leghe acciaio-alluminio (grado AC o ASU (rinforzato)). Strutturalmente, sono fili di acciaio ritorti, sui quali sono avvolti conduttori di alluminio. Quelli in acciaio sono zincati per proteggerli dalla corrosione.

La sezione trasversale viene scelta in base alla potenza trasmessa, alla caduta di tensione ammissibile e alle caratteristiche meccaniche. Le sezioni standard dei cavi prodotti in Russia sono 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120 e 240. Un'idea delle sezioni minime dei cavi utilizzati per la costruzione delle linee aeree può essere ricavati dalla tabella sottostante.

Spesso le derivazioni sono realizzate con fili isolati (marche APR, AVT). I prodotti hanno un rivestimento isolante resistente agli agenti atmosferici e un cavo di sostegno in acciaio. I collegamenti elettrici nelle campate vengono installati in aree non soggette a sollecitazioni meccaniche. Vengono giuntati mediante aggraffatura (utilizzando dispositivi e materiali adeguati) o saldatura (con blocchi di termite o un apparecchio speciale).

Negli ultimi anni i cavi isolati autoportanti sono stati sempre più utilizzati nella costruzione di linee aeree. Per le linee di trasmissione aeree a bassa tensione, l'industria produce i gradi SIP-1, -2 e -4 e per le linee 10-35 kV - SIP-3.

Su percorsi con tensioni superiori a 330 kV, per evitare scariche corona, viene praticato l'uso di una fase divisa: un filo di grande sezione viene sostituito da diversi più piccoli, fissati insieme. All'aumentare della tensione nominale il loro numero aumenta da 2 a 8.

Raccordi lineari

I raccordi per linee di trasmissione aeree comprendono traverse, isolatori, morsetti e ganci, strisce e distanziatori, dispositivi di fissaggio (staffe, morsetti, hardware).

La funzione principale della traversa è quella di fissare i fili in modo tale da garantire la distanza richiesta tra le fasi opposte. I prodotti sono speciali strutture metalliche costituite da angolari, listelli, perni, ecc. con superficie verniciata o zincata. Esistono circa due dozzine di dimensioni e tipi standard di traverse, di peso compreso tra 10 e 50 kg (designate come TM-1...TM22).

Gli isolanti vengono utilizzati per il fissaggio affidabile e sicuro dei cavi. Sono divisi in gruppi, a seconda del materiale di fabbricazione (porcellana, vetro temperato, polimeri), dello scopo funzionale (supporto, passaggio, ingresso) e dei metodi di fissaggio alle traverse (perno, asta e sospensione). Gli isolatori sono prodotti per una determinata tensione, che deve essere indicata in marcature alfanumeriche. I requisiti principali per questo tipo di raccordi durante l'installazione di linee elettriche aeree sono la resistenza meccanica ed elettrica e la resistenza al calore.

Per ridurre le vibrazioni della linea ed evitare attorcigliamenti del filo, vengono utilizzati speciali dispositivi di smorzamento o anelli di smorzamento.

Parametri tecnici e protezione

Quando si progettano e installano le linee elettriche aeree, vengono prese in considerazione le seguenti caratteristiche più importanti:

• La lunghezza della campata intermedia (la distanza tra gli assi dei rack adiacenti).
• La distanza tra i conduttori di fase e quello più basso dalla superficie terrestre (dimensione della linea).
• La lunghezza della ghirlanda isolante in base alla tensione nominale.
• Tutta l'altezza dei supporti.

Puoi farti un'idea dei parametri principali delle linee elettriche aeree da 10 kV e superiori dalla tabella.

Per evitare danni alle linee aeree e prevenire arresti di emergenza durante un temporale, sui fili di fase viene installato un parafulmine in cavo di acciaio o acciaio-alluminio con una sezione di 50-70 mm 2, messo a terra su supporti. Spesso è vuoto e questo spazio viene utilizzato per organizzare canali di comunicazione ad alta frequenza.

La protezione contro le sovratensioni derivanti dai fulmini è garantita da scaricatori a valvola. Se sui cavi si verifica un impulso di fulmine indotto, si verifica una rottura dello spinterometro, per cui la scarica fluisce verso un supporto al potenziale di terra senza danneggiare l'isolamento. La resistenza del supporto viene ridotta utilizzando speciali dispositivi di messa a terra.

Preparazione e installazione

Processo tecnologico le strutture delle linee aeree di trasmissione di energia consistono in lavori preparatori, di costruzione, di installazione e di messa in servizio. I primi comprendono l'acquisto di attrezzature e materiali, cemento armato e strutture metalliche, studio del progetto, preparazione del percorso e picchettaggio, elaborazione del PPER (piano di lavoro dell'impianto elettrico).

I lavori di costruzione comprendono lo scavo di fosse, l'installazione e il montaggio di supporti, la distribuzione di rinforzi e kit di messa a terra lungo il percorso. L'effettiva installazione delle linee elettriche aeree inizia con lo srotolamento di fili e cavi e la realizzazione dei collegamenti. Poi si procede sollevandoli sui supporti, mettendoli in tensione e traguardando le frecce di abbassamento (la distanza maggiore tra il filo e la linea retta che collega i punti del suo attacco ai supporti). Infine, fili e cavi sono legati agli isolanti.

Oltre alle precauzioni generali di sicurezza, i lavori sulle linee elettriche aeree richiedono il rispetto delle norme seguenti regole:

• Interrompere tutti i lavori quando si avvicina un fronte temporalesco.
• Garantire la protezione del personale dagli effetti dei potenziali elettrici indotti nei cavi (cortocircuito e messa a terra).
• Divieto di lavoro notturno (ad eccezione della realizzazione di incroci con cavalcavia, ferrovie), ghiaccio, nebbia e con velocità del vento superiore a 15 m/s.

Prima della messa in servizio, controllare l'abbassamento e le dimensioni della linea, misurare la caduta di tensione nei connettori e la resistenza dei dispositivi di messa a terra.

Manutenzione e riparazione

Secondo la normativa sul lavoro, tutte le linee aeree superiori a 1 kV sono soggette a ispezione ogni sei mesi personale di servizio, da parte di ingegneri e tecnici - una volta all'anno, per i seguenti difetti:

• lanciare oggetti estranei sui fili;
• rotture o esaurimento dei singoli fili di fase, violazione della regolazione dell'abbassamento (non deve superare i valori di progetto di oltre il 5%);
• danneggiamento o sovrapposizione di isolatori, ghirlande, scaricatori;
• distruzione dei supporti;
• violazioni nella zona di sicurezza (deposito di oggetti estranei, presenza di attrezzature sovradimensionate, restringimento della larghezza dello spiazzo a causa della crescita di alberi e arbusti).

Ispezioni straordinarie del percorso vengono effettuate durante la formazione di ghiaccio, durante le piene dei fiumi, gli incendi naturali e provocati dall'uomo, nonché dopo lo spegnimento automatico. Le ispezioni con sollevamento su supporti vengono effettuate secondo necessità (almeno una volta ogni 6 anni).

Se viene rilevata una violazione dell'integrità di parte dei fili (fino al 17% della sezione trasversale totale), l'area danneggiata viene ripristinata applicando un giunto o una benda di riparazione. In caso di danni gravi, il filo viene tagliato e ricollegato con una fascetta speciale.

Durante riparazioni attuali percorso aereo raddrizzare supporti e montanti traballanti, controllare la tenuta di tutti connessioni filettate, ripristinare lo strato protettivo di vernice su strutture metalliche, numerazioni, segnaletica e cartellonistica. Misurare la resistenza dei dispositivi di messa a terra.

La revisione delle linee elettriche aeree comporta l'esecuzione di tutti i lavori di riparazione di routine. Inoltre viene effettuato un ritensionamento completo dei fili, con la misurazione della resistenza di transizione dei giunti e test post riparazione.

Linee aeree (OL) servono per trasmettere l'energia elettrica attraverso cavi posati all'aria aperta e fissati a speciali supporti o staffe di strutture ingegneristiche mediante isolatori e raccordi. I principali elementi strutturali delle linee aeree sono fili, cavi di protezione, supporti, isolatori e raccordi lineari. Negli ambienti urbani le linee aeree sono più diffuse in periferia, così come nelle zone con edifici fino a cinque piani. Gli elementi delle linee aeree devono avere una resistenza meccanica sufficiente, pertanto, durante la loro progettazione, oltre a quelli elettrici, vengono effettuati anche calcoli meccanici per determinare non solo il materiale e la sezione dei fili, ma anche il tipo di isolanti e supporti, la distanza tra fili e supporti, ecc.

A seconda dello scopo e del luogo di installazione, si distinguono i seguenti tipi di supporti:

intermedio, progettato per sostenere i cavi su tratti rettilinei di linee. La distanza tra i supporti (campate) è di 35-45 m per tensioni fino a 1000 V e circa 60 m per tensioni di 6-10 kV. I fili sono fissati qui utilizzando isolatori a perno (non saldamente);

ancoraggio, avente un design più rigido e durevole per assorbire le forze longitudinali derivanti dalla differenza di tensione lungo i fili e sostenere (in caso di rottura) tutti i fili rimasti nella campata dell'ancoraggio. Tali sostegni vengono installati anche sui tratti rettilinei del percorso (con una luce di circa 250 m per una tensione di 6-10 kV) e negli incroci con strutture varie. I cavi sono fissati per ancorare saldamente i supporti agli isolatori pendenti o a perno;

terminale, installato all'inizio e alla fine della linea. Sono una tipologia di supporti di ancoraggio e devono resistere alla tensione costante unidirezionale dei fili;

angolare, installato in luoghi in cui cambia la direzione del percorso. Questi supporti sono rinforzati con puntoni o rinforzi metallici;

speciali o transitori, installati nelle intersezioni di linee aeree con strutture o ostacoli (fiumi, ferrovie, ecc.). Differiscono dagli altri supporti di una determinata linea in altezza o design.

Per realizzare i supporti vengono utilizzati legno, metallo o cemento armato.

A seconda del progetto, i supporti in legno possono essere:

separare;

A forma di A, costituito da due montanti, convergenti in alto e divergenti alla base;

tre gambe, costituito da tre pilastri convergenti in alto e divergenti alla base;

A forma di U, costituito da due cremagliere collegate superiormente da una traversa orizzontale;

A forma di AP, costituito da due supporti ad A collegati da una traversa orizzontale;

composito, costituito da un supporto e un accessorio (figliastro), fissato ad esso con una benda in filo di acciaio.

Per aumentare la loro durata, i supporti in legno sono impregnati di antisettici, che rallentano notevolmente il processo di decadimento del legno. Durante il funzionamento, il trattamento antisettico viene effettuato applicando una benda antisettica nei punti soggetti a putrefazione, con pasta antisettica applicata su tutte le crepe, giunture e tagli.

I supporti metallici sono realizzati in tubi o profilati di acciaio, cemento armato - sotto forma di montanti cavi rotondi o rettangolari con una sezione trasversale decrescente verso la parte superiore del supporto.

Isolatori e ganci vengono utilizzati per fissare i cavi della linea aerea ai supporti, mentre isolatori e perni vengono utilizzati per fissarli a una traversa. Gli isolanti possono essere di porcellana o vetro, perni o sospesi (nei punti di fissaggio dell'ancoraggio) (Fig. 1, a-c). Si avvitano saldamente su ganci o perni mediante appositi tappi in polietilene o stoppa impregnati con minio o olio siccativo.

Immagine 1. a - perno 6-10 kV; b - perno 35 kV; c - sospeso; g, d - aste polimeriche

Gli isolatori di linea aerea sono realizzati in porcellana o vetro temperato, materiali con elevata resistenza meccanica ed elettrica e resistenza agli agenti atmosferici. Un vantaggio significativo degli isolanti in vetro è che, se danneggiato, il vetro temperato si frantuma. Ciò facilita l'individuazione degli isolatori danneggiati sulla linea.

In base alla progettazione, gli isolatori sono divisi in pin e pendenti.

Gli isolatori pin vengono utilizzati su linee con tensioni fino a 1 kV, 6-10 kV e, raramente, 35 kV (Fig. 1, a, b). Si fissano ai supporti tramite ganci o perni.

Gli isolatori sospesi (Fig. 1, c) vengono utilizzati su linee aeree con una tensione di 35 kV e superiore. Sono costituiti da una parte isolante in porcellana o vetro 1, un cappuccio in ghisa malleabile 2, un'asta metallica 3 e un legante cementizio 4. Gli isolatori sospesi sono assemblati in ghirlande, che possono essere di sostegno (su supporti intermedi) o di tensionamento (su supporti di ancoraggio). Il numero di isolatori nella ghirlanda è determinato dalla tensione di linea; 35 kV - 3-4 isolanti, 110 kV - 6-8.

Vengono utilizzati anche isolanti polimerici (Fig. 1, d). Sono un elemento ad asta in fibra di vetro, sul quale è posto un rivestimento protettivo con nervature in fluoroplastica o gomma siliconica:

I cavi della linea aerea devono avere una resistenza meccanica sufficiente. Possono essere singoli o multifilari. I fili di acciaio a filo singolo vengono utilizzati esclusivamente per linee con tensioni fino a 1000 V; i fili trefolati in acciaio, bimetallo, alluminio e sue leghe sono diventati prevalenti grazie alla loro maggiore resistenza meccanica e flessibilità. Molto spesso, su linee aeree con tensioni fino a 6-10 kV, vengono utilizzati fili a trefoli di alluminio di grado A e fili di acciaio zincato di grado PS.

I fili in acciaio-alluminio (Fig. 2, c) vengono utilizzati su linee aeree con tensioni superiori a 1 kV. Sono prodotti con diversi rapporti di sezioni di parti in alluminio e acciaio. Più basso è questo rapporto, maggiore è la resistenza meccanica del filo e viene quindi utilizzato in zone con condizioni climatiche più severe (con parete di ghiaccio più spessa). La qualità dei fili acciaio-alluminio indica le sezioni trasversali delle parti in alluminio e acciaio, ad esempio AC 95/16.

Figura 2. UN - forma generale filo intrecciato; b - sezione trasversale del filo di alluminio; c - sezione trasversale del filo di acciaio-alluminio

I fili realizzati in leghe di alluminio (AN - non trattato termicamente, AZh - trattato termicamente) hanno una maggiore resistenza meccanica e quasi la stessa conduttività elettrica rispetto alle leghe di alluminio. Vengono utilizzati su linee aeree con tensioni superiori a 1 kV in aree con spessore delle pareti di ghiaccio fino a 20 mm.

I fili sono localizzati diversi modi. Sulle linee a circuito singolo sono solitamente disposti a triangolo.

Attualmente sono ampiamente utilizzati i cosiddetti cavi isolati autoportanti (SIP) con tensioni fino a 10 kV. In una linea da 380 V, i cavi sono costituiti da un cavo portante non isolato, che è neutro, tre cavi lineari isolati e un cavo isolato per l'illuminazione esterna. I fili isolati lineari sono avvolti attorno al filo neutro di supporto. Il filo portante è in acciaio-alluminio e i fili lineari sono in alluminio. Questi ultimi sono rivestiti con polietilene (filo tipo APV) resistente alla luce, stabilizzato al calore (reticolato). I vantaggi delle linee aeree con fili isolati rispetto alle linee con fili scoperti includono l'assenza di isolatori sui supporti, massimo sfruttamento dell'altezza del supporto per i cavi pendenti; non è necessario potare gli alberi nell'area della linea.

Per i rami da linee con tensioni fino a 1000 V agli ingressi negli edifici, vengono utilizzati fili isolati del marchio APR o AVT. Hanno un cavo portante in acciaio e un isolamento resistente agli agenti atmosferici.

I fili vengono fissati ai supporti in vari modi, a seconda della loro posizione sull'isolante. Sui supporti intermedi, i fili sono fissati agli isolatori a perno con fascette o filo di legatura dello stesso materiale del filo, e quest'ultimo non deve presentare pieghe nel punto di attacco. I fili situati sulla testa dell'isolatore sono fissati con una fascetta e sul collo dell'isolatore con una fascetta laterale.

Sui supporti di ancoraggio, angolari e terminali, i cavi con tensioni fino a 1000 V sono fissati attorcigliando i fili con una cosiddetta "spina", i cavi con tensioni di 6-10 kV sono fissati con un anello. Negli ancoraggi e nei supporti angolari, nei punti di attraversamento di ferrovie, vialetti, binari del tram e negli incroci con varie linee elettriche e di comunicazione, viene utilizzata la doppia sospensione di cavi.

I fili vengono collegati mediante morsetti, un connettore ovale crimpato, un connettore ovale o un dispositivo speciale attorcigliato. In alcuni casi, la saldatura viene utilizzata utilizzando cartucce di termite e un apparecchio speciale. Per i fili di acciaio pieni, è possibile utilizzare la saldatura a sovrapposizione utilizzando piccoli trasformatori. Nelle campate tra i supporti non è consentito avere più di due collegamenti via cavo e nelle campate in cui le linee aeree si intersecano con varie strutture, i collegamenti via cavo non sono consentiti. Sui supporti il ​​collegamento deve essere realizzato in modo tale da non subire sollecitazioni meccaniche.

I raccordi lineari vengono utilizzati per il fissaggio dei cavi agli isolatori e degli isolatori ai supporti e si dividono nelle seguenti tipologie principali: morsetti, raccordi di accoppiamento, connettori, ecc.

I morsetti vengono utilizzati per fissare fili e cavi e fissarli a ghirlande di isolatori e si dividono in di supporto, sospesi su supporti intermedi, e di tensione, utilizzati su supporti di tipo ancoraggio (Fig. 3, a, b, c).

Figura 3. a - morsetto di supporto; b - morsetto tenditore; c - morsetto di tensione pressato; d - ghirlanda di supporto di isolatori; d - distanziale; e - connettore ovale; g - connettore pressato

I raccordi di accoppiamento sono progettati per appendere ghirlande su supporti e collegare tra loro ghirlande multicatena e comprendono staffe, orecchini, orecchie e bilancieri. La staffa serve per fissare la ghirlanda alla traversa di sostegno. La ghirlanda di supporto (Fig. 3, d) è fissata sulla traversa del supporto intermedio mediante l'orecchino 1, l'altro lato del quale è inserito nel cappuccio dell'isolatore di sospensione superiore 2. L'occhiello 3 viene utilizzato per fissare la ghirlanda di supporto morsetto 4 all'isolatore inferiore.

I connettori vengono utilizzati per collegare singole sezioni di filo. Sono ovali e pressati. Nei connettori ovali, i fili sono crimpati o attorcigliati (Fig. 3, e). I connettori pressati (Fig. 3, g) vengono utilizzati per collegare fili di grande sezione. Nei fili in acciaio-alluminio le parti in acciaio e quelle in alluminio vengono crimpate separatamente.

I cavi, insieme agli spinterometri, agli scaricatori e ai dispositivi di messa a terra, servono a proteggere le linee dalle sovratensioni dei fulmini. Sono sospesi sopra i fili di fase su linee aeree con una tensione di 35 kV e superiore, a seconda dell'area di attività dei fulmini e del materiale dei supporti, che è regolata dalle "Regole per la costruzione di impianti elettrici". I cavi di protezione dai fulmini sono generalmente realizzati in acciaio, ma se utilizzati come canali di comunicazione ad alta frequenza, sono realizzati in acciaio e alluminio. Sulle linee 35-110 kV il cavo è fissato su supporti intermedi in metallo e cemento armato senza isolamento del cavo.

Per proteggere dalle sovratensioni da fulmine tratti di linee aeree con livello di isolamento inferiore rispetto al resto della linea, vengono utilizzati scaricatori tubolari.

Sulla linea aerea sono messi a terra tutti i supporti metallici e in cemento armato su cui sono sospesi i cavi di protezione contro i fulmini o altri mezzi di protezione contro i fulmini (scaricatori, spinterometri) delle linee 6-35 kV. Sulle linee fino a 1 kV con neutro solidamente messo a terra, i ganci e i perni dei fili di fase installati su supporti in cemento armato, nonché i raccordi di questi supporti, devono essere collegati al filo neutro.

YouTube enciclopedico

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✪ Come funzionano le linee elettriche. Trasferimento di energia su lunghe distanze. Video didattico animato. / Lezione 3

✪ Lezione 261. Perdite di energia nelle linee elettriche. Condizione per abbinare la sorgente corrente al carico

✪ Metodi di installazione dei sostegni delle linee elettriche aeree (lezione frontale)

✪ ✅Come caricare un telefono sotto una linea elettrica ad alta tensione con correnti indotte

✪ Danza dei fili della linea elettrica aerea 110 kV

Sottotitoli

Linee elettriche aeree

Linea elettrica aerea(VL) - un dispositivo progettato per trasmettere o distribuire energia elettrica attraverso cavi posti all'aperto e fissati mediante traverse (staffe), isolatori e raccordi a supporti o altre strutture (ponti, cavalcavia).

Composizione di VL

• Traverse
• Dispositivi di sezionamento
• Linee di comunicazione in fibra ottica (sotto forma di cavi autoportanti separati o integrati in un cavo di protezione contro i fulmini o in un cavo di alimentazione)
• Apparecchiature ausiliarie per esigenze operative (apparecchiature di comunicazione ad alta frequenza, presa di forza capacitiva, ecc.)
• Elementi di marcatura per cavi ad alta tensione e supporti di linee elettriche per garantire la sicurezza del volo degli aerei. I supporti sono contrassegnati con una combinazione di vernici di determinati colori, i fili sono contrassegnati con palloncini aeronautici per la marcatura durante il giorno. Le luci di recinzione illuminate vengono utilizzate per la segnalazione durante il giorno e la notte.

Documenti che regolano le linee aeree

Classificazione delle linee aeree

Per tipo di corrente

Fondamentalmente le linee aeree vengono utilizzate per la trasmissione di corrente alternata e solo in alcuni casi (ad esempio per il collegamento di sistemi elettrici, l'alimentazione di reti di contatti, ecc.) vengono utilizzate linee in corrente continua. Le linee di corrente continua hanno perdite inferiori grazie ai componenti capacitivi e induttivi. Nell'URSS furono costruite diverse linee elettriche CC:

• Linea ad alta tensione in corrente continua Mosca-Kashira - Progetto Elba,
• Linea in corrente continua ad alta tensione Volgograd-Donbass,
• Linea di corrente continua ad alta tensione Ekibastuz-Center, ecc.

Tali linee non sono ampiamente utilizzate.

Intenzionalmente

• Linee aeree a lunghissima percorrenza con una tensione pari o superiore a 500 kV (progettate per collegare singoli sistemi di alimentazione).
• Linee aeree principali con tensioni di 220 e 330 kV (progettate per trasmettere energia da potenti centrali elettriche, nonché per collegare sistemi elettrici e combinare centrali elettriche all'interno di sistemi elettrici - ad esempio, collegano centrali elettriche con punti di distribuzione).
• Linee aeree di distribuzione con tensioni di 35, 110 e 150 kV (progettate per l'alimentazione elettrica di imprese e insediamenti di vaste aree - collegamento di punti di distribuzione con consumatori)
• Linee aeree da 20 kV e inferiori, che forniscono elettricità ai consumatori.

Per tensione

• Linee aeree fino a 1000 V (linee aeree della classe di tensione più bassa)
• Linee aeree superiori a 1000 V
  • Linee aeree 1-35 kV (linee aeree di classe media tensione)
  • Linee aeree 35-330 kV (linee aeree di classe alta tensione)
  • Linee aeree 500-750 kV (linee aeree di classe ad altissima tensione)
  • Linee aeree superiori a 750 kV (linee aeree di classe ad altissima tensione)

Questi gruppi differiscono in modo significativo, principalmente in termini di condizioni e strutture di progettazione.

Nelle reti CIS di corrente alternata per uso generale 50 Hz, secondo GOST 721-77, dovrebbero essere utilizzate le seguenti tensioni nominali fase-fase: 380; (6) , 10, 20, 35, 110, 220, 330, 500, 750 e 1150 kV. Potrebbero anche esserci reti costruite secondo standard obsoleti con tensioni nominali fase-fase: 220, 3 e 150 kV.

La linea elettrica con la tensione più alta del mondo è la linea Ekibastuz-Kokchetav, la tensione nominale è di 1150 kV. Tuttavia, attualmente la linea funziona a metà della tensione: 500 kV.

La tensione nominale per le linee in corrente continua non è regolamentata; le tensioni più comunemente utilizzate sono: 150, 400 (sottostazione di Vyborgskaya - Finlandia) e 800 kV.

Altre classi di tensione possono essere utilizzate in reti speciali, principalmente per le reti di trazione di ferrovie (27,5 kV, 50 Hz CA e 3,3 kV CC), metropolitana (825 V CC), tram e filobus (600 V CC).

Secondo la modalità operativa dei neutri negli impianti elettrici

• Reti trifase con senza messa a terra (isolato) neutri (il neutro non è collegato al dispositivo di terra o è collegato ad esso tramite dispositivi ad alta resistenza). Nella CSI, questa modalità neutra viene utilizzata in reti con una tensione di 3-35 kV con basse correnti di guasti a terra monofase.
• Reti trifase con radicato in modo risonante (compensato) neutri (il bus neutro è collegato a terra tramite induttanza). Nella CSI viene utilizzato in reti con una tensione di 3-35 kV con correnti elevate di guasti a terra monofase.
• Reti trifase con effettivamente messo a terra neutri (reti ad alta e altissima tensione, i cui neutri sono collegati a terra direttamente o tramite una piccola resistenza attiva). In Russia, si tratta di reti con tensioni di 110, 150 e parzialmente 220 kV, che utilizzano trasformatori (gli autotrasformatori richiedono una solida messa a terra obbligatoria del neutro).
• Reti con solidamente radicato neutro (il neutro del trasformatore o generatore è collegato al dispositivo di terra direttamente o tramite bassa resistenza). Questi includono reti con tensioni inferiori a 1 kV, nonché reti con tensioni di 220 kV e superiori.

Secondo la modalità operativa a seconda delle condizioni meccaniche

• La linea aerea funziona normalmente (fili e cavi non sono rotti).
• Linee aeree in esercizio di emergenza (in caso di rottura totale o parziale di fili e cavi).
• Modalità operativa di installazione delle linee aeree (durante l'installazione di supporti, fili e cavi).

Elementi principali delle linee aeree

• Itinerario- posizione dell'asse della linea aerea sulla superficie terrestre.
• Picchetti(PC) - segmenti in cui è suddiviso il percorso, la lunghezza del PC dipende dalla tensione nominale della linea aerea e dal tipo di terreno.
• Segno di picchetto zero segna l'inizio del percorso.
• Segno del centro sul percorso della linea aerea in costruzione indica il centro della posizione di appoggio.
• Picchetti di produzione- installazione di picchetti e segnali centrali sul percorso in conformità con l'elenco dei posizionamenti di supporto.
• Fondazione di sostegno- una struttura annegata nel terreno o appoggiata su di esso e che trasferisce ad essa il carico proveniente da supporti, isolanti, fili (cavi) e da agenti esterni (ghiaccio, vento).
• Base di fondazione- il terreno della parte inferiore della fossa, che sostiene il carico.
• Durata(lunghezza della campata) - la distanza tra i centri di due supporti su cui sono sospesi i fili. Distinguere intermedio campata (tra due supporti intermedi adiacenti) e ancora campata (tra i supporti di ancoraggio). Arco di transizione- una campata che attraversa qualsiasi struttura o ostacolo naturale (fiume, burrone).
• Angolo di rotazione della linea- angolo α tra le direzioni del percorso della linea aerea in campate adiacenti (prima e dopo la svolta).
• Abbassamento- distanza verticale tra il punto più basso del filo nella campata e la retta che collega i punti del suo attacco ai supporti.
• Dimensione del filo- distanza verticale dal cavo in campata alle strutture ingegneristiche attraversate dal percorso, dalla superficie terrestre o dall'acqua.
• Pennacchio (un ciclo continuo) - un pezzo di filo che collega i fili in tensione di campate di ancoraggio adiacenti su un supporto di ancoraggio.

Installazione di linee elettriche aeree

L'installazione delle linee elettriche viene eseguita utilizzando il metodo di installazione “pull”. Ciò è particolarmente vero nel caso di terreni difficili. Quando si scelgono le attrezzature per l'installazione delle linee elettriche, è necessario tenere conto del numero di fili in una fase, del loro diametro e della distanza massima tra i supporti delle linee elettriche.

Linee elettriche in cavo

Linea elettrica via cavo(CL) - una linea per la trasmissione di elettricità o dei suoi singoli impulsi, costituita da uno o più cavi paralleli con raccordi di collegamento, bloccaggio e terminali (terminali) e dispositivi di fissaggio, e per le linee riempite d'olio, inoltre, con dispositivi di alimentazione e un olio sistema di allarme di pressione.

Classificazione

Le linee via cavo sono classificate in modo simile alle linee aeree. Oltretutto, linee via cavo dividere:

• a seconda delle condizioni di passaggio:
  • metropolitana;
  • dagli edifici;
  • sott'acqua.
• per tipo di isolamento:
  • liquido (impregnato di olio di petrolio per cavi);
  • difficile:
    • carta-olio;
    • cloruro di polivinile (PVC);
    • carta-gomma (RIP);
    • gomma etilene propilene (EPR).

Gli isolamenti con sostanze gassose e alcuni tipi di isolanti liquidi e solidi non sono elencati qui a causa del loro utilizzo relativamente raro al momento della stesura di questo articolo [ Quando?] .

Strutture di cavi

Le strutture dei cavi includono:

• Tunnel via cavo- una struttura chiusa (corridoio) con strutture portanti posizionate al suo interno per il posizionamento di cavi e giunti di cavi su di essi, con passaggio libero su tutta la lunghezza, consentendo la posa dei cavi, la riparazione e l'ispezione delle linee di cavi.
• canale via cavo- una struttura non transitabile, chiusa e parzialmente o completamente interrata nel terreno, nel pavimento, nel soffitto, ecc. e destinata a posizionare al suo interno cavi, la cui installazione, ispezione e riparazione possono essere effettuate solo con il soffitto rimosso.
• Miniera di cavi- una struttura in cavo verticale (di solito a sezione rettangolare), la cui altezza è parecchie volte maggiore del lato della sezione, dotata di staffe o di una scala per lo spostamento delle persone lungo di essa (tramite pozzi) o un muro che sia completamente o parzialmente smontabili (alberi non passanti).
• Pavimento via cavo- parte dell'edificio delimitata dal pavimento e dal soffitto o copertura, con una distanza tra il pavimento e le parti sporgenti del soffitto o copertura di almeno 1,8 m.
• Doppio pavimento- un'intercapedine delimitata dalle pareti del locale, dal soffitto dell'interpiano e dal pavimento del locale con lastre amovibili (su tutta o parte dell'ambiente).
• Blocco del cavo- una struttura di cavi con tubi (canali) per la posa dei cavi al loro interno con relativi pozzetti.
• Telecamera via cavo- una struttura di cavi sotterranei, ricoperta da una soletta cieca rimovibile in cemento, destinata alla posa di giunti di cavi o alla trazione di cavi in ​​blocchi. Si chiama una camera che ha un portello per entrarvi cavo bene.
• Portacavi- struttura in cavo esteso fuori terra o fuori terra aperta orizzontale o inclinata. Il portacavi può essere passante o non passante.
• Galleria via cavo- struttura di passaggio cavi estesa fuori terra o fuori terra chiusa (totalmente o parzialmente, ad esempio, senza pareti laterali), orizzontale o inclinata.

Sicurezza antincendio

La temperatura all'interno dei canali via cavo (tunnel) in estate non dovrebbe essere superiore di più di 10 °C alla temperatura dell'aria esterna.

In caso di incendi nelle sale cavi, la combustione procede lentamente nel periodo iniziale e solo dopo qualche tempo la velocità di propagazione della combustione aumenta in modo significativo. L'esperienza dimostra che durante gli incendi reali nelle gallerie dei cavi si osservano temperature fino a 600 °C e oltre. Ciò si spiega con il fatto che in condizioni reali bruciano cavi che sono sotto carico di corrente per lungo tempo e il cui isolamento è riscaldato dall'interno ad una temperatura di 80 °C e superiore. L'accensione simultanea dei cavi può verificarsi in più punti e su una lunghezza considerevole. Ciò è dovuto al fatto che il cavo è sotto carico e il suo isolamento si riscalda fino a una temperatura prossima alla temperatura di autoaccensione.

Il cavo è costituito da numerosi elementi strutturali, per la fabbricazione dei quali viene utilizzata un'ampia gamma di materiali infiammabili, compresi materiali con una bassa temperatura di accensione e materiali soggetti a combustione senza fiamma. Anche nella progettazione del cavo e strutture di cavi include elementi metallici. In caso di incendio o sovraccarico di corrente, questi elementi vengono riscaldati ad una temperatura dell'ordine di 500-600 ˚C, che supera la temperatura di accensione (250-350 ˚C) di molti materiali polimerici inclusi nella struttura del cavo, e pertanto possono essere riaccesi da elementi metallici riscaldati dopo che è stata interrotta l'erogazione dell'agente estinguente. A questo proposito, è necessario selezionare indicatori standard per la fornitura di agenti estinguenti al fine di garantire l'eliminazione della combustione ardente, nonché per escludere la possibilità di riaccensione.

A lungo Nelle sale cavi sono stati utilizzati sistemi di estinzione a schiuma. Tuttavia, l’esperienza operativa ha rivelato una serie di carenze:

• durata di conservazione limitata dei concentrati di schiuma e inammissibilità dello stoccaggio delle loro soluzioni acquose;
• instabilità del lavoro;
• difficoltà di installazione;
• necessità cura speciale dietro al dosatore dell'agente schiumogeno;
• rapida distruzione della schiuma a temperatura ambiente elevata (circa 800 °C) durante un incendio.

Gli studi hanno dimostrato che l'acqua nebulizzata ha una maggiore capacità estinguente rispetto alla schiuma aeromeccanica, poiché bagna e raffredda bene i cavi e le strutture edili in fiamme.

La velocità lineare di propagazione della fiamma per le strutture di cavi (combustione dei cavi) è di 1,1 m/min.

Superconduttori ad alta temperatura

Filo HTSC

Perdite nelle linee elettriche

Le perdite di elettricità nei cavi dipendono dall'intensità della corrente, pertanto, quando la si trasmette su lunghe distanze, la tensione viene aumentata più volte (riducendo l'intensità della corrente dello stesso numero di volte) utilizzando un trasformatore che, quando trasmette la stessa potenza, può ridurre significativamente le perdite. Tuttavia, all'aumentare della tensione, iniziano a verificarsi vari fenomeni di scarica.

Nelle linee aeree ad altissima tensione si verificano perdite di potenza attiva dovute alla corona (scarica corona). La scarica a corona si verifica quando l'intensità del campo elettrico E (\displaystyle E) sulla superficie del filo supererà il valore di soglia E k (\displaystyle E_(k)), che può essere calcolato utilizzando la formula empirica di Peak:
E k = 30 , 3 β (1 + 0,298 r β) (\displaystyle E_(k)=30(,)3\beta \left((1+(\frac (0(,)298)(\sqrt (r \beta ))))\destra)) kV/cm,
Dove r (\displaystyle r)- raggio del filo in metri, β (\displaystyle \beta )- il rapporto tra la densità dell'aria e la norma.

L'intensità del campo elettrico è direttamente proporzionale alla tensione sul filo e inversamente proporzionale al suo raggio, quindi è possibile combattere le perdite dovute all'effetto corona aumentando il raggio dei fili e anche (in misura minore) utilizzando la suddivisione di fase, ovvero utilizzando più fili in ogni fase tenuti da appositi distanziatori ad una distanza di 40-50 cm Le perdite corona sono circa proporzionali al prodotto U (U - U cr) (\displaystyle U(UU_(\text(cr)))).

Perdite nelle linee elettriche CA

Una grandezza importante che influenza l’efficienza delle linee elettriche in corrente alternata è la grandezza che caratterizza il rapporto tra potenza attiva e potenza reattiva in linea - cos φ. La potenza attiva è la parte della potenza totale passata attraverso i cavi e trasferita al carico; La potenza reattiva è la potenza generata dalla linea, dalla sua potenza di carica (la capacità tra la linea e la terra), nonché dal generatore stesso, e consumata dal carico reattivo (carico induttivo). Le perdite di potenza attiva nella linea dipendono anche dalla potenza reattiva trasmessa. Maggiore è il flusso di potenza reattiva, maggiore è la perdita di potenza attiva.

Quando le linee elettriche CA sono più lunghe di diverse migliaia di chilometri, si osserva un altro tipo di perdita: l'emissione radio. Poiché questa lunghezza è già paragonabile alla lunghezza di un'onda elettromagnetica con una frequenza di 50 Hz ( λ = c / ν = (\displaystyle \lambda =c/\nu =) 6000 km, lunghezza vibratore a quarto d'onda λ / 4 = (\displaystyle \lambda /4=) 1500 km), il filo funziona come un'antenna radiante.

Potenza naturale e capacità di trasmissione delle linee elettriche

Potere naturale

Le linee elettriche hanno induttanza e capacità. La potenza capacitiva è proporzionale al quadrato della tensione e non dipende dalla potenza trasmessa lungo la linea. La potenza induttiva della linea è proporzionale al quadrato della corrente, e quindi alla potenza della linea. Ad un certo carico, la potenza induttiva e capacitiva della linea diventano uguali e si compensano a vicenda. La linea diventa “ideale”, consumando tanta potenza reattiva quanta ne produce. Questo potere è chiamato potere naturale. È determinato solo dall'induttanza lineare e dalla capacità e non dipende dalla lunghezza della linea. In base alla quantità di energia naturale si può valutare approssimativamente la capacità della linea di trasmissione di energia. Quando si trasmette tale potenza sulla linea, si verificano perdite di potenza minime, la sua modalità operativa è ottimale. Quando le fasi vengono divise, riducendo la reattanza induttiva e aumentando la conducibilità capacitiva della linea, la potenza naturale aumenta. All'aumentare della distanza tra i fili diminuisce la potenza naturale e viceversa, per aumentare la potenza naturale è necessario ridurre la distanza tra i fili. Le linee di cavi con elevata conduttività capacitiva e bassa induttanza hanno la potenza naturale più elevata.

Larghezza di banda

Per capacità di trasmissione di potenza si intende la massima potenza attiva di tre fasi di trasmissione di potenza, che può essere trasmessa in uno stato stazionario a lungo termine, tenendo conto delle limitazioni operative e tecniche. La potenza attiva massima trasmessa dalla trasmissione di potenza è limitata dalle condizioni di stabilità statica dei generatori delle centrali elettriche, dalle parti trasmittenti e riceventi del sistema di energia elettrica e dalla potenza consentita per i cavi di riscaldamento con corrente consentita. Dalla pratica di gestione dei sistemi di energia elettrica, ne consegue che la capacità delle linee di trasmissione di energia di 500 kV e oltre è solitamente determinata dal fattore di stabilità statica; per le linee di trasmissione di energia di 220-330 kV, possono sorgere restrizioni sia in termini di stabilità e in termini di riscaldamento consentito, 110 kV e inferiore - solo in termini di riscaldamento.

Caratteristiche della portata delle linee elettriche aeree

Contenuto:

Uno dei pilastri della civiltà moderna è la fornitura di energia elettrica. Il ruolo chiave in esso è svolto dalle linee di trasmissione di energia. Indipendentemente dalla distanza degli impianti di generazione dai consumatori finali, per collegarli sono necessari conduttori estesi. Successivamente parleremo più in dettaglio di cosa sono questi conduttori, chiamati linee elettriche.

Quali tipi di linee elettriche aeree esistono?

I fili collegati ai supporti sono linee elettriche aeree. Oggi sono stati padroneggiati due metodi per trasmettere elettricità su lunghe distanze. Si basano su tensioni alternate e continue. La trasmissione di elettricità a tensione costante è ancora meno comune rispetto alla tensione alternata. Ciò è spiegato dal fatto che la corrente continua stessa non viene generata, ma è ottenuta da corrente alternata.

Per questo motivo aggiuntivo auto elettrica. E hanno cominciato ad apparire relativamente di recente, poiché si basano su potenti dispositivi a semiconduttore. Tali semiconduttori sono apparsi solo 20-30 anni fa, cioè approssimativamente negli anni '90 del XX secolo. Di conseguenza, prima di allora, erano già state realizzate numerose linee elettriche in corrente alternata. Le differenze tra le linee elettriche sono mostrate di seguito nel diagramma schematico.

Le maggiori perdite sono causate dalla resistenza attiva del materiale del filo. Non importa quale corrente sia continua o alternata. Per superarli, la tensione all'inizio della trasmissione viene aumentata il più possibile. La soglia del milione di volt è già stata superata. Il generatore G alimenta le linee di alimentazione CA attraverso il trasformatore T1. E alla fine della trasmissione la tensione diminuisce. La linea elettrica alimenta il carico H attraverso il trasformatore T2. Un trasformatore è lo strumento di conversione della tensione più semplice e affidabile.

Un lettore con poca conoscenza dell'alimentazione avrà molto probabilmente una domanda sul significato della trasmissione di potenza in corrente continua. E le ragioni sono puramente economiche: la trasmissione di corrente continua di elettricità nelle linee elettriche consente di per sé grandi risparmi:

1. Il generatore produce tensione trifase. Pertanto, per l'alimentazione CA sono sempre necessari tre fili. E in corrente continua, tutta la potenza delle tre fasi può essere trasmessa attraverso due fili. E quando si usa la terra come conduttore, un filo alla volta. Di conseguenza, il risparmio sui soli materiali è triplicato a favore delle linee elettriche CC.
2. Le reti elettriche CA, se combinate in un unico sistema comune, devono avere la stessa fasatura (sincronizzazione). Ciò significa che il valore della tensione istantanea nelle reti elettriche collegate deve essere lo stesso. Altrimenti ci sarà una differenza di potenziale tra le fasi collegate delle reti elettriche. Come risultato di una connessione senza fase, un incidente paragonabile a corto circuito. Questo non è affatto tipico delle reti elettriche CC. Per loro conta solo la tensione effettiva al momento della connessione.
3. I circuiti elettrici funzionanti con corrente alternata sono caratterizzati da impedenza, che è correlata all'induttanza e alla capacità. Anche le linee elettriche CA hanno impedenza. Più lunga è la linea, maggiori saranno l'impedenza e le perdite ad essa associate. Per i circuiti elettrici CC, non esiste il concetto di impedenza, così come le perdite associate al cambiamento della direzione del movimento della corrente elettrica.
4. Come già accennato nel paragrafo 2, per la stabilità del sistema energetico, i generatori devono essere sincronizzati. Ma quanto più grande è il sistema che funziona a corrente alternata e, di conseguenza, il numero di generatori elettrici, tanto più difficile è sincronizzarli. E per i sistemi di alimentazione CC, qualsiasi numero di generatori funzionerà normalmente.

Dato che oggi non esistono semiconduttori o altri sistemi sufficientemente potenti per convertire la tensione in modo efficiente e affidabile, la maggior parte delle linee elettriche funziona ancora con corrente alternata. Per questo motivo ci concentreremo ulteriormente solo su di essi.

Un altro punto nella classificazione delle linee elettriche è il loro scopo. A questo proposito, le linee sono divise in

• ultra lungo,
• linee principali,
• distribuzione

Il loro design è fondamentalmente diverso a causa dei diversi valori di tensione. Pertanto, nelle linee elettriche a lunghissima distanza, che formano sistemi, vengono utilizzate le tensioni più elevate esistenti nell'attuale fase di sviluppo tecnologico. Il valore di 500 kV è il minimo per loro. Ciò è spiegato dalla significativa distanza l'una dall'altra delle potenti centrali elettriche, ognuna delle quali è la base di un sistema energetico separato.

Dispone di una propria rete di distribuzione, il cui compito è fornire grandi gruppi di consumatori finali. Sono collegati alle sottostazioni di distribuzione con tensione di 220 o 330 kV in alta tensione. Queste sottostazioni sono i consumatori finali delle linee elettriche principali. Poiché il flusso energetico è già molto vicino agli insediamenti, la tensione deve essere ridotta.

La distribuzione dell'elettricità viene effettuata da linee elettriche con tensioni di 20 e 35 kV per il settore residenziale, nonché 110 e 150 kV per potenti impianti industriali. Il punto successivo nella classificazione delle linee elettriche è per classe di tensione. Grazie a questa funzione, le linee elettriche possono essere identificate visivamente. Ogni classe di tensione ha isolanti corrispondenti. Il loro design è una sorta di identificazione della linea elettrica. Gli isolatori vengono realizzati aumentando il numero di coppe ceramiche in base all'aumento della tensione. E le sue classi in kilovolt (comprese le tensioni tra le fasi adottate per i paesi della CSI) sono le seguenti:

• 1 (380 V);
• 35 (6, 10, 20);
• 110…220;
• 330…750 (500);
• 750 (1150).

Oltre agli isolanti, le caratteristiche distintive sono i fili. All’aumentare della tensione, l’effetto della scarica elettrica a corona diventa più pronunciato. Questo fenomeno spreca energia e riduce l'efficienza dell'alimentatore. Pertanto, per attenuare la scarica corona all'aumentare della tensione, a partire da 220 kV, si utilizzano fili paralleli, uno ogni circa 100 kV. Di seguito nelle immagini sono mostrate alcune delle linee aeree (OHL) di diverse classi di tensione:

Supporti delle linee elettriche e altri elementi visibili

Per garantire che il filo sia tenuto saldamente, vengono utilizzati i supporti. Nel caso più semplice, si tratta di pali di legno. Ma questo design è applicabile solo a linee fino a 35 kV. E con l'aumento del valore del legno, in questa classe di sollecitazione vengono sempre più utilizzati supporti in cemento armato. All'aumentare della tensione, i cavi devono essere sollevati più in alto e la distanza tra le fasi maggiore. In confronto, i supporti si presentano così:

In generale, i supporti sono un argomento separato, piuttosto ampio. Per questo motivo non entreremo qui nel dettaglio del tema dei sostegni delle linee di trasmissione di energia. Ma per mostrare brevemente e concisamente al lettore le sue basi, mostreremo l'immagine:

Per concludere l'informazione sulle linee elettriche aeree citeremo quegli elementi aggiuntivi che si trovano sui sostegni e sono ben visibili. Questo

• sistemi di protezione contro i fulmini,
• così come i reattori.

Oltre agli elementi elencati, molti altri vengono utilizzati nelle linee di trasmissione di energia. Ma lasciamoli fuori dall’ambito dell’articolo e passiamo ai cavi.

Linee via cavo

L'aria è un isolante. Le linee aeree si basano su questa proprietà. Ma esistono altri materiali isolanti più efficaci. Il loro utilizzo consente di ridurre notevolmente le distanze tra i conduttori di fase. Ma il prezzo di un cavo del genere è così alto che non si può parlare di utilizzarlo al posto delle linee elettriche aeree. Per questo motivo i cavi vengono posati dove ci sono difficoltà con le linee aeree.

Linea elettrica aerea(VL) - un dispositivo destinato a trasmettere o distribuire energia elettrica attraverso fili dotati di guaina isolante protettiva (VLZ) o fili scoperti (VL), situato all'aperto e fissato mediante traverse (staffe), isolatori e raccordi lineari a supporti o altre strutture ingegneristiche (ponti, cavalcavia). Gli elementi principali delle linee aeree sono:

• fili;
• cavi di sicurezza;
• sostenere cavi di sostegno e collinette ad una certa altezza dal suolo o dal livello dell'acqua;
• isolatori che isolano i fili dal corpo di supporto;
• raccordi lineari.

Come inizio e fine della linea aerea si prendono i portali lineari dei dispositivi di distribuzione. In base alla loro progettazione, le linee aeree sono suddivise in monocircuito e multicircuito, solitamente a 2 circuiti.

Tipicamente, una linea aerea è composta da tre fasi, quindi i supporti delle linee aeree a circuito singolo con tensioni superiori a 1 kV sono progettati per appendere fili trifase (un circuito) (Fig. 1), sei fili (due circuiti paralleli) sono sospesi sui supporti delle linee aeree a doppia avvolgimento. Se necessario, uno o due cavi di protezione contro i fulmini sono sospesi sopra i conduttori di fase. Da 5 a 12 fili sono appesi sui supporti della linea aerea di una rete di distribuzione con tensioni fino a 1 kV per fornire energia a vari consumatori su una linea aerea (illuminazione esterna ed interna, alimentazione elettrica, carichi domestici). Una linea aerea con una tensione fino a 1 kV con neutro saldamente messo a terra è dotata di un filo neutro oltre a quelli di fase.

Riso. 1. Frammenti di linea aerea 220 kV:a – catena singola; b – doppia catena

I cavi delle linee elettriche aeree sono costituiti principalmente da alluminio e sue leghe, in alcuni casi da rame e sue leghe, e sono realizzati con filo trafilato a freddo con sufficiente resistenza meccanica. Tuttavia, i più utilizzati sono i fili trefolati costituiti da due metalli con buone caratteristiche meccaniche e costo relativamente basso. Fili di questo tipo includono fili di acciaio-alluminio con un rapporto di area sezione trasversale particolari in alluminio e acciaio da 4.0 a 8.0. Esempi di posizione dei fili di fase e dei cavi di protezione contro i fulmini sono mostrati in Fig. 2, e i parametri di progettazione delle linee aeree con un intervallo di tensione standard sono riportati nella tabella. 1.

Riso. 2. : a – triangolare; b – orizzontale; c – “botte” esagonale; d – rovescio “Albero di Natale”

Tabella 1. Parametri di progetto delle linee aeree

Tutte le opzioni di cui sopra per la disposizione dei fili di fase sui supporti sono caratterizzate da una disposizione asimmetrica dei fili l'uno rispetto all'altro. Di conseguenza, ciò porta a una reattanza e una conduttività diseguali delle diverse fasi, causate dall'induttanza reciproca tra i fili della linea e, di conseguenza, all'asimmetria delle tensioni di fase e alla caduta di tensione.

Per rendere uguali la capacità e l'induttanza di tutte e tre le fasi del circuito, sulla linea di alimentazione viene utilizzata la trasposizione dei fili, ad es. cambiano reciprocamente la loro posizione l'uno rispetto all'altro, con ciascun filo di fase che percorre un terzo del percorso (Fig. 3). Uno di questi tripli movimenti è chiamato ciclo di trasposizione.

Riso. 3. Schema del ciclo completo di trasposizione dei tratti di linea elettrica aerea: Fili 1, 2, 3 – fase

La trasposizione dei conduttori di fase delle linee elettriche aeree con fili scoperti viene utilizzata per tensioni di 110 kV e superiori e per lunghezze di linea di 100 km e oltre. Una delle opzioni per l'installazione dei cavi su un supporto di trasposizione è mostrata in Fig. 4. Va notato che in CL a volte viene utilizzata anche la trasposizione dei conduttori che trasportano corrente tecnologie moderne la progettazione e la costruzione delle linee aeree consentono di realizzare tecnicamente il controllo dei parametri delle linee (linee controllate autocompensanti e linee aeree compatte ad altissima tensione).

Riso. 4.

Fili e cavi di protezione della linea aerea in determinati punti devono essere fissati rigidamente agli isolatori di tensione dei supporti di ancoraggio (supporti terminali 1 e 7, installati all'inizio e alla fine della linea aerea, come mostrato in Fig. 5 e tesi a una determinata tensione.Tra i supporti di ancoraggio, necessari per sostenere fili e cavi, vengono installati supporti intermedi, utilizzando ghirlande di sostegno di isolatori con morsetti di sostegno, ad una determinata altezza (supporti 2, 3, 6), installati su un tratto rettilineo del soffitto linea; d'angolo (supporti 4 e 5), installato alle svolte del percorso della linea aerea; transitorio (supporti 2 e 3), installato nell'arco dell'intersezione di una linea aerea con qualsiasi ostacolo naturale o struttura ingegneristica, ad esempio, ferrovia o autostrada.

Riso. 5.

La distanza tra i supporti di ancoraggio è chiamata campata di ancoraggio della linea elettrica aerea (Fig. 6). La distanza orizzontale tra i punti di attacco del filo su supporti adiacenti è chiamata lunghezza della campata l . Uno schema della campata della linea aerea è mostrato in Fig. 7. La lunghezza della campata viene scelta principalmente per ragioni economiche, ad eccezione delle campate di transizione, tenendo conto sia dell'altezza dei supporti che del cedimento di fili e cavi, nonché del numero di supporti e isolanti lungo l'intera lunghezza della sopraelevata linea.

Riso. 6. : 1 – ghirlanda di sostegno degli isolatori; 2 – ghirlanda di tensione; 3 – supporto intermedio; 4 – supporto di ancoraggio

La distanza verticale più piccola dal suolo al filo con il suo abbassamento maggiore è chiamata dimensione della linea dal suolo - H . Le dimensioni della linea devono essere mantenute per tutte le tensioni nominali, tenendo conto del rischio di intasamento del traferro tra i conduttori di fase e il punto più alto del terreno. È inoltre necessario tenere conto degli aspetti ambientali dell'impatto di campi elettromagnetici di elevata intensità sugli organismi viventi e sulle piante.

La più grande deviazione del filo di fase F p o cavo di protezione contro i fulmini F t dall'orizzontale sotto l'influenza di un carico uniformemente distribuito dalla sua stessa massa, massa di ghiaccio e pressione del vento è chiamata freccia abbassata. Per evitare che i cavi si aggroviglino, l'abbassamento del cavo è di 0,5 - 1,5 m inferiore all'abbassamento del filo.

Gli elementi strutturali delle linee aeree, come fili di fase, cavi, ghirlande di isolanti, hanno una massa significativa, quindi le forze che agiscono su un supporto raggiungono centinaia di migliaia di Newton (N). Le forze gravitazionali sul filo derivanti dal peso del filo, dal peso delle corde di tensione degli isolanti e dalle formazioni di ghiaccio sono dirette normalmente verso il basso e le forze causate dalla pressione del vento sono dirette normalmente lontano dal vettore del flusso del vento, come mostrato in Fig. . 7.

Riso. 7.

Per ridurre la reattanza induttiva e aumentare la capacità delle linee di trasmissione a lunga distanza, utilizzano varie opzioni linee elettriche compatte, tratto caratteristico che è la distanza ridotta tra i fili di fase. Le linee elettriche compatte hanno un corridoio spaziale più stretto, un livello inferiore di intensità del campo elettrico a livello del suolo e consentono l'implementazione tecnica del controllo dei parametri della linea (linee controllate autocompensanti e linee con una configurazione non convenzionale di fasi divise).

2. Cavo di linea elettrica

Linea elettrica via cavo (CL) è costituito da uno o più cavi e pressacavi per il collegamento dei cavi e per il collegamento dei cavi ad apparecchi elettrici o bus di apparecchi di distribuzione.

A differenza delle linee aeree, i cavi vengono posati non solo all'aperto, ma anche all'interno (Fig. 8), nel terreno e nell'acqua. Pertanto, i CL sono sensibili all'umidità, all'aggressività chimica dell'acqua e del suolo e ai danni meccanici durante lavori di sterro e spostamento del suolo durante forti piogge e inondazioni. La progettazione dei cavi e delle strutture di posa dei cavi deve garantire la protezione dagli influssi specificati.

Riso. 8.

In base alla tensione nominale i cavi si dividono in tre gruppi: cavi basso voltaggio(fino a 1 kV), cavi voltaggio medio(6…35 kV), cavi alta tensione(110 kV e oltre). In base al tipo di corrente si distinguono Cavi CA e CC.

Vengono eseguiti i cavi di alimentazione single-core, due-core, tre-core, quattro-core e cinque-core. I cavi ad alta tensione sono costituiti da conduttori singoli; cavi bipolari – CC; cavi tripolari – media tensione.

I cavi a bassa tensione sono realizzati con un massimo di cinque nuclei. Tali cavi possono avere conduttori monofase, bifase o trifase, nonché un conduttore di lavoro zero N e zero nucleo protettivo RIF o nucleo combinato di lavoro e protezione zero combinato PENNA .

In base al materiale dei nuclei che trasportano corrente, i cavi con conduttori in alluminio e rame. A causa della scarsità di rame, i cavi con conduttori in alluminio sono i più utilizzati. Utilizzato come materiale isolante carta per cavi impregnata di olio di colofonia, plastica e gomma. Esistono cavi con impregnazione normale, impregnazione impoverita e impregnazione con composizione antigoccia. I cavi con impregnazione esaurita o non drenante vengono posati lungo un percorso con notevole dislivello o lungo tratti verticali del percorso.

Vengono realizzati i cavi ad alta tensione riempito di olio o di gas. In questi cavi l'isolamento in carta è riempito con olio o gas sotto pressione.

La protezione dell'isolante dall'essiccamento e dall'ingresso di aria e umidità è assicurata applicando un guscio sigillato all'isolante. Il cavo è protetto da possibili danni meccanici tramite armatura. Per proteggersi dall'aggressività dell'ambiente esterno, viene utilizzata una copertura protettiva esterna.

Quando si studiano le linee via cavo, è consigliabile notare cavi superconduttori per linee elettriche La cui progettazione si basa sul fenomeno della superconduttività. In forma semplificata, il fenomeno superconduttività nei metalli può essere rappresentato come segue. Le forze repulsive di Coulomb agiscono tra gli elettroni come tra particelle con carica simile. Tuttavia, a temperature ultra-basse per i materiali superconduttori (che comprendono 27 metalli puri e un gran numero di leghe e composti speciali), la natura dell'interazione degli elettroni tra loro e con il reticolo atomico cambia in modo significativo. Di conseguenza, diventa possibile attrarre elettroni e formare le cosiddette coppie di elettroni (Cooper). La comparsa di queste coppie, il loro aumento e la formazione di un “condensato” di coppie di elettroni spiega la comparsa della superconduttività. Con l'aumento della temperatura, alcuni elettroni si eccitano termicamente e passano in un unico stato. Ad una certa temperatura cosiddetta critica, tutti gli elettroni diventano normali e lo stato di superconduttività scompare. La stessa cosa accade quando la tensione aumenta. magnetico secondola. Le temperature critiche delle leghe e dei composti superconduttori utilizzati nella tecnologia sono 10 - 18 K, cioè da –263 a –255°С.

I primi progetti, modelli sperimentali e prototipi di tali cavi in ​​guaine criostatiche ondulate flessibili furono implementati solo negli anni '70 -'80 del XX secolo. Come superconduttore sono stati utilizzati nastri a base di un composto intermetallico di niobio con stagno, raffreddato con elio liquido.

Nel 1986 il fenomeno fu scoperto superconduttività ad alta temperatura, e già all'inizio del 1987 furono ottenuti direttori di questo tipo, che sono materiali ceramici, la cui temperatura critica è stata aumentata a 90 K. La composizione approssimativa del primo superconduttore ad alta temperatura YBa 2 Cu 3 O 7–d (d< 0,2). Такой сверхпроводник представляет собой неупорядоченную систему мелких кристаллов, имеющих размер от 1 до 10 мкм, находящихся в слабом электрическом контакте друг с другом. К концу XX века были начаты и к этому времени достаточно продвинуты работы по созданию сверхпроводящих кабелей на основе высокотемпературных сверхпроводников. Такие кабели принципиально отличаются от своих предшественников. Жидкий азот, применяемый для охлаждения, на несколько порядков дешевле гелия, а его запасы практически безграничны. Очень важным является то, что жидкий азот при рабочих давлениях 0,8 - 1 МПа является прекрасным диэлектриком, превосходящим по своим свойствам пропиточные составы, используемые в традиционных кабелях.

Studi di fattibilità mostrano che i cavi superconduttori ad alta temperatura saranno più efficienti rispetto ad altri tipi di trasmissione di potenza anche con una potenza trasmessa superiore a 0,4 - 0,6 GVA, a seconda dell'applicazione effettiva. In futuro, nel settore energetico, i cavi superconduttori ad alta temperatura verranno utilizzati come conduttori di corrente nelle centrali elettriche con una capacità superiore a 0,5 GW, nonché come cavi profondi nelle megalopoli e nei grandi complessi ad alta intensità energetica. Allo stesso tempo, è necessario valutare realisticamente gli aspetti economici e l'intera gamma di lavori per garantire l'affidabilità di tali cavi durante il funzionamento.

Tuttavia, va notato che quando si costruiscono nuove e si ricostruiscono vecchie linee in cavo, è necessario ispirarsi alle disposizioni di PJSC Rosseti, secondo le quali è vietato utilizzare :

• cavi di alimentazione che non soddisfano i requisiti attuali per sicurezza antincendio e rilasciando grandi concentrazioni di prodotti tossici durante la combustione;
• cavi con isolamento in carta-olio e riempiti d'olio;
• cavi realizzati con la tecnologia di reticolazione del silanolo (le composizioni di reticolazione del silanolo contengono gruppi silanici organofunzionali innestati e la reticolazione della catena molecolare del polietilene (PE), portando alla formazione di una struttura spaziale, in questo caso avviene a causa della legame silicio-ossigeno-silicio (Si-O-Si), anziché carbonio-carbonio (C-C), come nel caso della reticolazione con perossido).

A seconda del design, i prodotti via cavo sono suddivisi in cavi , fili E corde .

Cavo– un prodotto elettrico fabbricato in fabbrica completamente pronto per l'uso, costituito da uno o più nuclei isolati che trasportano corrente (conduttori), solitamente racchiusi in un involucro metallico o non metallico, sopra il quale, a seconda delle condizioni di installazione e il funzionamento, potrebbe essere presente una copertura protettiva adeguata, che includa l'armatura. I cavi di alimentazione, a seconda della classe di tensione, hanno da uno a cinque conduttori in alluminio o rame con sezione da 1,5 a 2000 mm 2, di cui con sezione fino a 16 mm 2 - unifilare, sopra - multifilo.

Il cavo– un conduttore non isolato o uno o più conduttori isolati, sopra i quali, a seconda delle condizioni di installazione e di funzionamento, possono essere presenti una guaina non metallica, un avvolgimento e (o) una treccia con materiali fibrosi o filo.

Cavo– due o più conduttori isolati o particolarmente flessibili di sezione fino a 1,5 mm 2, attorcigliati o disposti in parallelo, sulla sommità dei quali, a seconda delle condizioni di installazione e di esercizio, possono essere applicati una guaina non metallica e rivestimenti protettivi applicato.