O linie electrică este o linie de sârmă sau cablu pentru transmiterea energiei electrice. Linii electrice aeriene și cabluri 110 kV decodare

Remarcabilul inventator de origine sârbă Nikola Tesla a lucrat la o opțiune fără fir pentru transmiterea energiei electrice chiar la începutul secolului al XX-lea, dar chiar și un secol mai târziu, astfel de dezvoltări nu au primit aplicații industriale pe scară largă. Cablurile și liniile electrice aeriene rămân principala metodă de livrare a energiei consumatorilor.

Liniile electrice: scop și tipuri

O linie de transport a energiei electrice este poate cea mai de bază componentă a rețelelor electrice, parte a unui sistem de echipamente și dispozitive energetice, al cărui scop principal este transmiterea energiei electrice din instalațiile care o produc (centrale electrice), o convertesc și o distribuie ( substații electrice) către consumatori. În cazuri generale, acesta este numele dat tuturor liniilor electrice situate în afara structurilor electrice enumerate.

Informații istorice: prima linie de transport a energiei electrice (curent continuu, tensiune 2 kV) a fost construită în Germania după proiectul savantului francez F. Depres în 1882. Avea o lungime de aproximativ 57 km și făcea legătura între orașele Munchen și Miesbach.

În funcție de metoda de instalare și aranjare, cablurile și liniile electrice aeriene sunt împărțite. ÎN anul trecut, în special pentru alimentarea cu energie a megaloţilor, se construiesc linii izolate cu gaz. Sunt folosite pentru a transmite puteri mari în foarte clădiri dense pentru a economisi spațiul ocupat de liniile electrice și pentru a asigura standardele și cerințele de mediu.

Liniile de cablu sunt utilizate acolo unde instalarea liniilor aeriene este dificilă sau imposibilă din cauza parametrilor tehnici sau estetici. Datorită ieftinității comparative, a mentenanței mai bune (în medie, timpul de eliminare a unui accident sau defecțiune este de 12 ori mai mic) și a randamentului mare, liniile electrice aeriene sunt cele mai solicitate.

Definiție. Clasificare generala

Linia electrică aeriană (OHL) este un set de dispozitive situate în aer liber și destinate transmiterii energiei electrice. Liniile aeriene includ fire, traverse cu izolatori și suporturi. În unele cazuri, acestea din urmă pot fi elemente structurale ale podurilor, pasajelor supraterane, clădirilor și altor structuri. În timpul construcției și exploatării liniilor și rețelelor electrice aeriene, sunt utilizate, de asemenea, diferite accesorii auxiliare (protecție împotriva trăsnetului, dispozitive de împământare), echipamente suplimentare și aferente (comunicații de înaltă frecvență și fibră optică, priză intermediară de putere) și elemente de marcare a componentelor. .

În funcție de tipul de energie transmisă, liniile aeriene sunt împărțite în rețele AC și DC. Acestea din urmă, din cauza anumitor dificultăți tehnice și ineficiență, nu sunt utilizate pe scară largă și sunt utilizate doar pentru alimentarea cu energie electrică a consumatorilor specializați: convertizoare de curent continuu, magazine de electroliză, rețele de contact oraș (transport electrificat).

Pe baza tensiunii nominale, liniile electrice aeriene sunt de obicei împărțite în două clase mari:

1. Tensiune joasă, tensiune până la 1 kV. Standardele de stat Sunt definite patru valori nominale: 40, 220, 380 și 660 V.
2. Înaltă tensiune, peste 1 kV. Douăsprezece valori nominale sunt definite aici: medie tensiune - de la 3 la 35 kV, înaltă - de la 110 la 220 kV, ultra-înaltă - 330, 500 și 700 kV și ultra-înaltă - peste 1 MV.

Notă: toate cifrele date corespund tensiunii fază la fază (linie la linie) a unei rețele trifazate (sistemele cu șase și doisprezece faze nu sunt utilizate pe scară largă industrial).

De la GOELRO la UES

Următoarea clasificare descrie infrastructura și funcționalitatea liniilor electrice aeriene.

Pe baza acoperirii teritoriului, rețelele sunt împărțite în:

• pentru distanțe ultralungi (tensiune peste 500 kV), destinate comunicării sistemelor energetice regionale;
• linii principale (220, 330 kV), care servesc la formarea acestora (legarea centralelor electrice cu instalațiile de distribuție);
• distribuție (35 - 150 kV), al cărei scop principal este furnizarea de energie electrică a marilor consumatori (facilități industriale, complexe agricole și zone mari populate);
• alimentare sau furnizare (sub 20 kV), furnizarea de energie a altor consumatori (urbani, industriali si agricoli).

Liniile electrice aeriene sunt importante în formarea Sistemului Energetic Unificat al țării, a cărui bază a fost pusă în timpul implementării planului GOELRO (Electrificarea Statului Rusiei) al tinerei Republici Sovietice în urmă cu aproximativ un secol pentru a asigura nivel inalt fiabilitatea aprovizionării cu energie, toleranța acesteia la erori.

Conform structurii și configurației topologice, liniile electrice aeriene pot fi deschise (radiale), închise, cu alimentare de rezervă (conținând două sau mai multe surse).

Pe baza numărului de circuite paralele care trec de-a lungul unui traseu, liniile sunt împărțite în circuit simplu, dublu și multi-circuit (un circuit este un set complet de fire într-o rețea trifazată). Dacă circuitele au valori diferite ale tensiunii nominale, atunci o astfel de linie electrică aeriană se numește combinată. Lanțurile pot fi atașate fie la un suport, fie la altele diferite. Desigur, în primul caz, greutatea, dimensiunile și complexitatea suportului cresc, dar se reduce zona de securitate a liniei, care în zonele dens populate joacă uneori un rol decisiv în elaborarea proiectului.

În plus, se utilizează separarea liniilor aeriene și a rețelelor, pe baza proiectării neutrelor (izolate, împământate solid etc.) și a modului de funcționare (standard, de urgență, instalare).

Teritoriu securizat

Pentru a asigura siguranța, funcționarea normală, ușurința întreținerii și reparației liniilor electrice aeriene, precum și pentru a preveni vătămările și decesele, pe trasee sunt introduse zone cu regim special de utilizare. Astfel, zona de securitate a liniilor electrice aeriene este terenși spațiul aerian de deasupra acestuia, închis între planuri verticale care stau la o anumită distanță de firele exterioare. Operarea echipamentelor de ridicat și construcția de clădiri și structuri sunt interzise în zonele protejate. Distanta minima de la o linie electrică aeriană este determinată de tensiunea nominală.

La traversarea corpurilor de apă nenavigabile, zona de protecție a liniilor electrice aeriene corespunde unor distanțe similare, iar pentru corpurile de apă navigabile dimensiunea acesteia crește la 100 de metri. În plus, liniile directoare determină distanțele minime pentru fire de la suprafața pământului, clădirile industriale și rezidențiale și copacii. Este interzisă amplasarea traseelor ​​de înaltă tensiune peste acoperișurile clădirilor (cu excepția celor industriale, în cazuri speciale), pe teritoriile instituțiilor pentru copii, stadioanelor, zonelor culturale, de divertisment și comerciale.

Suporturile sunt structuri din lemn, beton armat, metal sau materiale compozite pentru a asigura distanța necesară a firelor și a cablurilor de protecție împotriva trăsnetului față de suprafața pământului. Cel mai o optiune bugetara- rafturile din lemn, utilizate foarte larg în ultimul secol în construcția liniilor de înaltă tensiune, sunt scoase treptat din funcțiune, iar altele noi aproape niciodată nu sunt instalate. Elementele principale ale suporturilor pentru liniile aeriene de transmisie a energiei electrice includ:

• fundații,
• rafturi,
• lupte,
• vergeturi.

Structurile sunt împărțite în ancora și intermediare. Primele sunt instalate la începutul și sfârșitul liniei, când se schimbă direcția traseului. O clasă specială de suporturi de ancorare sunt cele de tranziție, utilizate la intersecțiile liniilor electrice aeriene cu artere de apă, pasaje supraterane și obiecte similare. Acestea sunt cele mai masive și mai puternic încărcate structuri. În cazuri dificile, înălțimea lor poate ajunge la 300 de metri!

Rezistența și dimensiunile proiectării suporturilor intermediare, utilizate numai pentru secțiuni drepte de trasee, nu sunt atât de impresionante. În funcție de scopul lor, ele sunt împărțite în transpunere (utilizate pentru a schimba locația firelor de fază), încrucișate, ramificate, reduse și mărite. Din 1976, toate suporturile au fost strict unificate, dar în prezent există un proces de îndepărtare de la utilizarea în masă a produselor standard. Ei încearcă să adapteze fiecare traseu cât mai mult posibil la condițiile de relief, peisaj și climă.

Principala cerință pentru firele electrice aeriene este rezistența mecanică ridicată. Ele sunt împărțite în două clase - neizolate și izolate. Ele pot fi realizate sub formă de conductori torți și cu un singur fir. Acestea din urmă, constând dintr-un miez de cupru sau oțel, sunt utilizate numai pentru construirea rutelor de joasă tensiune.

Firele toronate pentru liniile electrice aeriene pot fi realizate din oțel, aliaje pe bază de aluminiu sau metal pur, cupru (acestea din urmă, datorită costului ridicat, practic nu sunt folosite pe trasee lungi). Cele mai comune conductoare sunt fabricate din aluminiu (litera „A” este prezentă în denumire) sau aliaje oțel-aluminiu (grad AC sau ASU (armat)). Din punct de vedere structural, sunt fire de oțel răsucite, deasupra cărora sunt înfășurate conductoare de aluminiu. Cele din oțel sunt galvanizate pentru a le proteja împotriva coroziunii.

Secțiunea transversală este selectată în funcție de puterea transmisă, căderea de tensiune admisă și caracteristicile mecanice. Secțiunile transversale standard ale firelor produse în Rusia sunt 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120 și 240. O idee despre secțiunile transversale minime ale firelor utilizate pentru construcția liniilor aeriene poate se obține din tabelul de mai jos.

Ramurile sunt adesea realizate cu fire izolate (mărcile APR, AVT). Produsele au un strat izolator rezistent la intemperii si un cablu suport din otel. Conexiunile cablurilor în travee sunt instalate în zone care nu sunt supuse solicitărilor mecanice. Ele sunt îmbinate prin sertizare (folosind dispozitive și materiale adecvate) sau sudare (cu blocuri de termită sau un aparat special).

În ultimii ani, firele izolate autoportante au fost din ce în ce mai utilizate în construcția liniilor aeriene. Pentru liniile aeriene de joasă tensiune, industria produce gradele SIP-1, -2 și -4, iar pentru liniile de 10-35 kV - SIP-3.

Pe traseele cu tensiuni peste 330 kV, pentru a preveni descărcările corona, se practică utilizarea unei faze divizate - un fir de secțiune transversală mare este înlocuit cu câteva mai mici, legate între ele. Odată cu creșterea tensiunii nominale, numărul lor crește de la 2 la 8.

Fitinguri liniare

Fitingurile pentru liniile aeriene de transmisie includ traverse, izolatoare, cleme și umerase, benzi și distanțiere, dispozitive de fixare (console, cleme, feronerie).

Funcția principală a traversei este de a fixa firele astfel încât să se asigure distanța necesară între faze opuse. Produsele sunt structuri metalice speciale realizate din colturi, benzi, pini etc. cu suprafata vopsita sau zincata. Există aproximativ două duzini de dimensiuni și tipuri standard de traverse, cu o greutate de la 10 la 50 kg (denumite ca TM-1...TM22).

Izolatoarele sunt utilizate pentru fixarea sigură și sigură a firelor. Acestea sunt împărțite în grupe, în funcție de materialul de fabricație (porțelan, sticlă călită, polimeri), scopul funcțional (suport, trecere, intrare) și metodele de fixare pe traverse (știft, tijă și suspendare). Izolatoarele sunt fabricate pentru o anumită tensiune, care trebuie indicată în marcaje alfanumerice. Principalele cerințe pentru acest tip de fitinguri la instalarea liniilor electrice aeriene sunt rezistența mecanică și electrică și rezistența la căldură.

Pentru a reduce vibrația liniei și a preveni îndoirea firelor, se folosesc dispozitive speciale de amortizare sau bucle de amortizare.

Parametri tehnici și protecție

La proiectarea și instalarea liniilor electrice aeriene, se iau în considerare următoarele caracteristici cele mai importante:

• Lungimea travei intermediare (distanța dintre axele rafturilor adiacente).
• Distanța dintre conductorii de fază și cel mai mic de la suprafața pământului (dimensiunea liniei).
• Lungimea ghirlandei izolatoare în conformitate cu tensiunea nominală.
• Înălțimea completă a suporturilor.

Vă puteți face o idee despre principalii parametri ai liniilor electrice aeriene de 10 kV și mai sus din tabel.

Pentru a preveni deteriorarea liniilor aeriene și pentru a preveni opririle de urgență în timpul unei furtuni, peste firele de fază este instalată un paratrăsnet cu cablu de oțel sau oțel-aluminiu cu o secțiune transversală de 50-70 mm 2, împământat pe suporturi. Este adesea făcut gol, iar acest spațiu este folosit pentru a organiza canale de comunicare de înaltă frecvență.

Protecția împotriva supratensiunilor rezultate în urma loviturilor de trăsnet este asigurată de descărcătoare de supape. Dacă pe fire apare un impuls de fulger indus, are loc o defalcare a eclatorului, în urma căreia descărcarea curge către un suport la potențial de masă fără a deteriora izolația. Rezistența suportului este redusă folosind dispozitive speciale de împământare.

Pregatire si instalare

Proces tehnologic Structurile liniilor aeriene de transport electric constau din lucrări pregătitoare, de construcție, de instalare și de punere în funcțiune. Primele includ achiziționarea de echipamente și materiale, beton armat și structuri metalice, studiul proiectului, pregătirea traseului și pichetarea, elaborarea PPER (plan de lucru instalații electrice).

Lucrările de construcție includ săparea gropilor, instalarea și asamblarea suporturilor, distribuirea de armături și truse de împământare de-a lungul traseului. Instalarea efectivă a liniilor electrice aeriene începe cu desfășurarea firelor și cablurilor și realizarea conexiunilor. Urmează ridicarea lor pe suporturi, tensionarea lor și observarea săgeților săgeți (cea mai mare distanță dintre sârmă și linia dreaptă care leagă punctele de atașare a suporturilor). În cele din urmă, firele și cablurile sunt legate de izolatori.

Pe lângă măsurile generale de siguranță, lucrările la liniile electrice aeriene necesită respectarea urmând reguli:

• Opriți orice lucru când se apropie un front de furtună.
• Asigurarea protectiei personalului de efectele potentialelor electrice induse in fire (scurtcircuit si impamantare).
• Interzicerea lucrului pe timp de noapte (cu excepția instalării intersecțiilor cu pasaje supraterane, căi ferate), gheață, ceață, și cu viteze ale vântului mai mari de 15 m/s.

Înainte de punere în funcțiune, verificați dimensiunile scăderii și liniilor, măsurați căderea de tensiune în conectori și rezistența dispozitivelor de împământare.

Mentenanță și reparații

Conform reglementărilor de lucru, toate liniile aeriene de peste 1 kV sunt supuse inspecției la fiecare șase luni personal de serviciu, de către muncitori ingineri și tehnici - o dată pe an, pentru următoarele defecțiuni:

• aruncarea de obiecte străine pe fire;
• ruperea sau arderea firelor individuale de fază, încălcarea ajustării sag (nu trebuie să depășească valorile de proiectare cu mai mult de 5%);
• deteriorarea sau suprapunerea izolatoarelor, ghirlandelor, descărcătoarelor;
• distrugerea suporturilor;
• încălcări în zona de securitate (depozitarea obiectelor străine, prezența echipamentelor supradimensionate, îngustarea lățimii de defrișare din cauza creșterii arborilor și arbuștilor).

Inspecțiile extraordinare ale traseului se efectuează în timpul formării gheții, în timpul viiturii râurilor, incendiilor naturale și provocate de om, precum și după oprirea automată. Inspecțiile cu ridicare pe suporturi se efectuează la nevoie (cel puțin o dată la 6 ani).

Dacă este detectată o încălcare a integrității unei părți a firelor de sârmă (până la 17% din secțiunea transversală totală), zona deteriorată este restaurată prin aplicarea unui cuplaj de reparare sau a unui bandaj. În caz de deteriorare majoră, firul este tăiat și reconectat cu o clemă specială.

Pe parcursul reparatii curente calea aerului îndreptați suporturile și lonjeroanele șubrede, verificați etanșeitatea tuturor conexiuni filetate, reface stratul protector de vopsea pe structuri metalice, numerotari, semne si postere. Măsurați rezistența dispozitivelor de împământare.

Revizia liniilor electrice aeriene implică efectuarea tuturor lucrărilor de reparații de rutină. În plus, se efectuează o retensionare completă a firelor, cu măsurarea rezistenței de tranziție a cuplajelor și testarea post-reparație.

Linii aeriene (OL) servesc la transmiterea energiei electrice prin fire așezate în aer liber și fixate pe suporturi sau console speciale ale structurilor de inginerie folosind izolatori și fitinguri. Principalele elemente structurale ale liniilor aeriene sunt firele, cablurile de protecție, suporturile, izolatorii și fitingurile liniare. În mediile urbane, liniile aeriene sunt cel mai răspândite la periferie, precum și în zonele cu clădiri de până la cinci etaje. Elementele liniilor aeriene trebuie să aibă o rezistență mecanică suficientă, prin urmare, la proiectarea lor, pe lângă cele electrice, se fac și calcule mecanice pentru a determina nu numai materialul și secțiunea transversală a firelor, ci și tipul de izolatori și suporturi, distanța dintre fire și suporturi etc.

În funcție de scopul și locul de instalare, se disting următoarele tipuri de suporturi:

intermediar, conceput pentru a susține fire pe secțiuni drepte de linii. Distanța dintre suporturi (traveți) este de 35-45 m pentru tensiuni de până la 1000 V și de aproximativ 60 m pentru tensiuni de 6-10 kV. Firele sunt fixate aici folosind izolatori de pini (nu strâns);

ancora, având un design mai rigid și mai durabil pentru a absorbi forțele longitudinale din diferența de tensiune de-a lungul firelor și susține (în caz de rupere) toate firele rămase în deschiderea ancorei. Acești sprijini se instalează și pe tronsoane drepte ale traseului (cu o deschidere de circa 250 m pentru o tensiune de 6-10 kV) și la intersecții cu diverse structuri. Firele sunt fixate strâns pe suporturile de ancorare de izolatori suspendați sau știft;

terminal, instalat la începutul și la sfârșitul liniei. Sunt un tip de suporturi de ancorare și trebuie să reziste la tensiunea constantă unidirecțională a firelor;

unghiular, instalat în locurile în care direcția traseului se schimbă. Aceste suporturi sunt intarite cu bare sau bretele metalice;

speciale sau de tranziție, instalate la intersecțiile liniilor aeriene cu structuri sau obstacole (râuri, căi ferate etc.). Ele diferă de alte suporturi ale unei linii date în înălțime sau design.

Pentru realizarea suporturilor se folosesc lemn, metal sau beton armat.

În funcție de design, suporturile din lemn pot fi:

singur;

În formă de A, constând din doi stâlpi, convergenți în vârf și divergenți la bază;

cu trei picioare, formată din trei stâlpi convergenți în vârf și divergenți la bază;

În formă de U, constând din două rafturi conectate în partea superioară printr-o bară transversală orizontală;

în formă de AP, constând din două suporturi în formă de A conectate printr-o traversă orizontală;

compozit, format dintr-un suport și un atașament (fișor vitreg), atașat de acesta cu un bandaj din sârmă de oțel.

Pentru a le crește durata de viață, suporturile din lemn sunt impregnate cu antiseptice, care încetinesc semnificativ procesul de degradare a lemnului. În funcționare, tratamentul antiseptic se efectuează prin aplicarea unui bandaj antiseptic în locurile predispuse la putrezire, cu pastă antiseptică aplicată pe toate crăpăturile, îmbinările și tăieturile.

Suporturile metalice sunt realizate din țevi sau profil din oțel, beton armat - sub formă de stâlpi goli, rotunzi sau dreptunghiulari, cu o secțiune transversală descrescătoare spre vârful suportului.

Izolatoarele și cârligele sunt folosite pentru a fixa firele de linii aeriene de suporturi, iar izolatoarele și știfturile sunt folosite pentru a le fixa pe o traversă. Izolatoarele pot fi din porțelan sau din sticlă, știft sau suspendate (în locurile de fixare a ancorei) (Fig. 1, a-c). Ele sunt înșurubate ferm pe cârlige sau știfturi folosind capace speciale din polietilenă sau câlți impregnați cu plumb roșu sau ulei de uscare.

Poza 1. a - pin 6-10 kV; b - pin 35 kV; c - suspendat; g, d - tije polimerice

Izolatoarele pentru linii aeriene sunt realizate din porțelan sau sticlă călită - materiale cu rezistență mecanică și electrică ridicată și rezistență la intemperii. Un avantaj semnificativ al izolatorilor din sticlă este că, dacă este deteriorat, sticla călită se sparge. Acest lucru facilitează localizarea izolatoarelor deteriorate pe linie.

Prin design, izolatorii sunt împărțiți în știft și pandantiv.

Izolatoarele de pini sunt utilizate pe linii cu tensiuni de până la 1 kV, 6-10 kV și, rar, 35 kV (Fig. 1, a, b). Ele sunt atașate de suporturi folosind cârlige sau știfturi.

Izolatoarele suspendate (Fig. 1, c) sunt utilizate pe liniile aeriene cu o tensiune de 35 kV și mai mare. Acestea constau dintr-o piesă izolatoare din porțelan sau sticlă 1, un capac din fontă maleabilă 2, o tijă metalică 3 și un liant de ciment 4. Izolatoarele suspendate sunt asamblate în ghirlande, care pot fi de susținere (pe suporturi intermediare) sau de tensionare (pe suporturi de ancorare). Numărul de izolatori din ghirlandă este determinat de tensiunea liniei; 35 kV - 3-4 izolatoare, 110 kV - 6-8.

Se mai folosesc izolatori polimerici (Fig. 1, d). Sunt un element de tijă din fibră de sticlă, pe care este plasat un strat de protecție cu nervuri din cauciuc fluoroplastic sau siliconic:

Firele liniilor aeriene trebuie să aibă o rezistență mecanică suficientă. Ele pot fi cu un singur fir sau cu mai multe fire. Firele de oțel cu un singur fir sunt utilizate exclusiv pentru linii cu tensiuni de până la 1000 V; firele toronate din oțel, bimetal, aluminiu și aliajele sale au devenit predominante datorită rezistenței și flexibilității lor mecanice crescute. Cel mai adesea, pe liniile aeriene cu tensiuni de până la 6-10 kV, se folosesc fire de aluminiu de grad A și fire de oțel galvanizat de grad PS.

Firele de oțel-aluminiu (Fig. 2, c) sunt utilizate pe liniile aeriene cu tensiuni de peste 1 kV. Ele sunt produse cu diferite rapoarte de secțiuni ale pieselor din aluminiu și oțel. Cu cât acest raport este mai mic, cu atât rezistența mecanică a sârmei este mai mare și, prin urmare, este utilizat în zonele cu condiții climatice mai severe (cu un perete de gheață mai gros). Calitatea firelor de oțel-aluminiu indică secțiunile transversale ale pieselor din aluminiu și oțel, de exemplu, AC 95/16.

Figura 2. A - forma generala sârmă toronată; b - secțiunea transversală a sârmei de aluminiu; c - secțiunea transversală a sârmei de oțel-aluminiu

Firele din aliaje de aluminiu (AN - netratate termic, AZh - tratate termic) au o rezistență mecanică mai mare și aproape aceeași conductivitate electrică în comparație cu aliajele de aluminiu. Se folosesc pe linii aeriene cu tensiuni peste 1 kV în zone cu grosimea peretelui de gheață de până la 20 mm.

Firele sunt localizate căi diferite. Pe liniile cu un singur circuit, acestea sunt de obicei aranjate într-un triunghi.

În prezent, așa-numitele fire izolate autoportante (SIP) cu tensiuni de până la 10 kV sunt utilizate pe scară largă. Într-o linie de 380 V, firele constau dintr-un fir purtător neizolat, care este neutru, trei fire liniare izolate și un fir de iluminat exterior izolat. Firele izolate liniare sunt înfășurate în jurul firului neutru de susținere. Sârma de susținere este oțel-aluminiu, iar firele liniare sunt din aluminiu. Acestea din urmă sunt acoperite cu polietilenă termostabilizată (reticulat) rezistentă la lumină (sârmă tip APV). Avantajele liniilor aeriene cu fire izolate față de liniile cu fire goale includ absența izolatorilor pe suporturi, utilizarea maximă a înălțimii suportului pentru firele suspendate; nu este nevoie să tăiați copacii în zona liniei.

Pentru ramificații de la linii cu tensiuni de până la 1000 V până la intrări în clădiri, se folosesc fire izolate marca APR sau AVT. Au un cablu de oțel portant și izolație rezistentă la intemperii.

Firele sunt fixate pe suporturi în diferite moduri, în funcție de locația lor pe izolator. Pe suporturile intermediare, firele sunt atașate la izolatoarele de știfturi cu cleme sau sârmă de legare din același material ca și firul, iar acesta din urmă nu ar trebui să aibă îndoituri în punctul de atașare. Firele situate pe capul izolatorului sunt fixate cu o cravată de cap, iar pe gâtul izolatorului cu o legătură laterală.

Pe suporturile de ancorare, colț și capete, firele cu tensiuni de până la 1000 V sunt asigurate prin răsucirea firelor cu așa-numitul „ștecher”; firele cu tensiuni de 6-10 kV sunt asigurate cu o buclă. La suporturile de ancorare și de colț, la punctele de trecere a căilor ferate, căilor de acces, șinelor de tramvai și la intersecțiile cu diverse linii de energie și de comunicație, se utilizează dubla suspensie de fire.

Firele sunt conectate folosind cleme de matriță, un conector oval sert, un conector oval sau un dispozitiv special răsucit. În unele cazuri, sudarea este utilizată folosind cartușe de termită și un aparat special. Pentru firele solide de oțel, sudarea prin suprafață poate fi utilizată folosind transformatoare mici. În travele dintre suporturi nu este permis să existe mai mult de două conexiuni de sârmă, iar în travele în care liniile aeriene se intersectează cu diferite structuri, conexiunile de sârmă nu sunt permise. Pe suporturi, conexiunea trebuie realizată în așa fel încât să nu sufere solicitări mecanice.

Fitingurile liniare sunt utilizate pentru fixarea firelor de izolatoare și izolatoare de suport și sunt împărțite în următoarele tipuri principale: cleme, fitinguri de cuplare, conectori etc.

Clemele sunt folosite pentru a fixa firele și cablurile și a le atașa la ghirlande de izolatoare și sunt împărțite în suport, suspendat pe suporturi intermediare, și tensionare, utilizat pe suporturi de tip ancoră (Fig. 3, a, b, c).

Figura 3. a - clema de sustinere; b - clemă de tensionare a șuruburilor; c - clemă de tensionare presată; d - ghirlanda de sustinere din izolatori; d - distanta distanta; e - conector oval; g - conector presat

Fitingurile de cuplare sunt concepute pentru agățarea ghirlandelor pe suporturi și pentru a conecta ghirlande cu mai multe lanțuri între ele și includ console, cercei, urechi și brațe culbutoare. Suportul este folosit pentru a atașa ghirlanda de traversa de susținere. Ghirlanda de susținere (Fig. 3, d) este fixată pe traversa suportului intermediar folosind cercelul 1, a cărui parte cealaltă este introdusă în capacul izolatorului superior de suspensie 2. Ochiul 3 este utilizat pentru atașarea ghirlandei de susținere. clema 4 de izolatorul inferior.

Conectorii sunt utilizați pentru a conecta secțiuni individuale de sârmă. Sunt ovale și presate. În conectorii ovali, firele sunt fie sertizate, fie răsucite (Fig. 3, e). Conectorii presați (Fig. 3, g) sunt utilizați pentru a conecta fire de secțiune transversală mare. În firele de oțel-aluminiu, piesele din oțel și aluminiu sunt sertizate separat.

Cablurile, împreună cu eclatoarele de scânteie, descărcătoarele și dispozitivele de împământare, servesc la protejarea liniilor de supratensiuni cauzate de fulgere. Ele sunt suspendate deasupra firelor de fază pe linii aeriene cu o tensiune de 35 kV și mai mare, în funcție de zona de activitate a fulgerului și de materialul suporturilor, care este reglementată de „Regulile pentru construcția instalațiilor electrice”. Cablurile de protecție împotriva trăsnetului sunt de obicei fabricate din oțel, dar atunci când sunt utilizate ca canale de comunicație de înaltă frecvență, sunt fabricate din oțel și aluminiu. Pe liniile de 35-110 kV, cablul se fixează pe suporturi intermediare metalice și din beton armat fără izolație de cablu.

Pentru a proteja împotriva supratensiunilor de trăsnet secțiuni ale liniilor aeriene cu un nivel de izolație mai scăzut în comparație cu restul liniei, se folosesc descărcători tubulari.

Pe linia aeriană sunt împământate toate suporturile metalice și din beton armat pe care sunt suspendate cabluri de paratrăsnet sau sunt instalate alte mijloace de protecție împotriva trăsnetului (descărcătoare, eclatoare) de linii de 6-35 kV. La liniile de până la 1 kV cu un neutru solid împământat, cârligele și știfturile firelor de fază instalate pe suporturi din beton armat, precum și armăturile acestor suporturi, trebuie conectate la firul neutru.

YouTube enciclopedic

1 / 5

✪ Cum funcționează liniile electrice. Transfer de energie pe distanțe lungi. Video educațional animat. / Lecția 3

✪ Lecția 261. Pierderi de energie în liniile electrice. Condiție pentru potrivirea sursei de curent cu sarcina

✪ Metode de instalare a suporturilor pentru liniile electrice aeriene (curs)

✪ ✅Cum să încărcați un telefon sub o linie electrică de înaltă tensiune cu curenți induși

✪ Dansul de fire de linie electrică aeriană 110 kV

Subtitrări

Linii electrice aeriene

Linie electrică aeriană(VL) - un dispozitiv destinat transmiterii sau distribuirii energiei electrice prin fire amplasate în aer liber și atașate cu ajutorul traverselor (consolate), izolatoare și fitinguri la suporturi sau alte structuri (poduri, pasaje supraterane).

Compoziția lui VL

• Traverse
• Dispozitive de secţionare
• Linii de comunicație cu fibră optică (sub formă de cabluri autoportante separate sau încorporate într-un cablu de protecție împotriva trăsnetului sau un fir de alimentare)
• Echipamente auxiliare pentru nevoi operaționale (echipamente de comunicații de înaltă frecvență, priză capacitivă de putere etc.)
• Elemente de marcare pentru firele de înaltă tensiune și suporturile pentru liniile electrice pentru a asigura siguranța zborului aeronavei. Suporturile sunt marcate cu o combinație de vopsele de anumite culori, firele sunt marcate cu baloane de aviație pentru marcare în timpul zilei. Luminile de gard iluminate sunt folosite pentru marcare ziua și noaptea.

Documente care reglementează liniile aeriene

Clasificarea liniilor aeriene

După tipul de curent

Practic, liniile aeriene sunt folosite pentru a transmite curent alternativ și numai în anumite cazuri (de exemplu, pentru conectarea sistemelor de alimentare, alimentarea rețelelor de contact etc.) sunt folosite linii de curent continuu. Liniile de curent continuu au pierderi mai mici datorita componentelor capacitive si inductive. Mai multe linii de curent continuu au fost construite în URSS:

• Linie de curent continuu de înaltă tensiune Moscova-Kashira - Proiectul Elba,
• Linie de curent continuu de înaltă tensiune Volgograd-Donbass,
• Linie de curent continuu de înaltă tensiune Ekibastuz-Center etc.

Astfel de linii nu sunt utilizate pe scară largă.

După scop

• Linii aeriene la distanță ultra lungă cu o tensiune de 500 kV și mai mare (concepute pentru a conecta sisteme individuale de alimentare).
• Linii aeriene trunchi cu tensiuni de 220 și 330 kV (concepute pentru a transmite energie de la centrale puternice, precum și pentru a conecta sistemele de energie și combina centralele electrice în cadrul sistemelor de energie - de exemplu, ele conectează centralele electrice cu puncte de distribuție).
• Linii aeriene de distribuție cu tensiuni de 35, 110 și 150 kV (concepute pentru alimentarea cu energie electrică a întreprinderilor și localităților de suprafețe mari - conectarea punctelor de distribuție cu consumatorii)
• Linii aeriene de 20 kV și mai jos, care furnizează energie electrică consumatorilor.

Prin tensiune

• Linii aeriene de până la 1000 V (linii aeriene de cea mai joasă clasă de tensiune)
• Linii aeriene peste 1000 V
  • Linii aeriene 1-35 kV (linii aeriene de clasa medie de tensiune)
  • Linii aeriene 35-330 kV (linii aeriene de clasa de inalta tensiune)
  • Linii aeriene 500-750 kV (linii aeriene din clasa de tensiune ultra-înaltă)
  • Linii aeriene de peste 750 kV (linii aeriene din clasa de tensiune ultra-înaltă)

Aceste grupuri diferă semnificativ, în principal în ceea ce privește condițiile de proiectare și structuri.

În rețelele CIS cu curent alternativ de uz general 50 Hz, conform GOST 721-77, trebuie utilizate următoarele tensiuni nominale fază-la-fază: 380; (6) , 10, 20, 35, 110, 220, 330, 500, 750 și 1150 kV. Pot exista și rețele construite după standarde învechite cu tensiuni nominale fază-fază: 220, 3 și 150 kV.

Cea mai mare tensiune electrică din lume este linia Ekibastuz-Kokchetav, tensiunea nominală este de 1150 kV. Cu toate acestea, în prezent linia funcționează la jumătate din tensiune - 500 kV.

Tensiunea nominală pentru liniile de curent continuu nu este reglementată; cele mai frecvent utilizate tensiuni sunt: ​​150, 400 (substația Vyborgskaya - Finlanda) și 800 kV.

Alte clase de tensiune pot fi utilizate în rețele speciale, în principal pentru rețelele de tracțiune ale căilor ferate (27,5 kV, 50 Hz AC și 3,3 kV DC), metrou (825 V DC), tramvaie și troleibuze (600 VDC).

După modul de funcţionare a neutrelor din instalaţiile electrice

• Rețele trifazate cu neîntemeiată (izolat) neutru (neutrul nu este conectat la dispozitivul de împământare sau este conectat la acesta prin dispozitive cu rezistență mare). În CIS, acest mod neutru este utilizat în rețelele cu o tensiune de 3-35 kV cu curenți scăzuti de defecțiuni la pământ monofazate.
• Rețele trifazate cu împământat rezonant (compensate) neutri (busul de neutru este conectat la masă prin inductanță). În CSI este utilizat în rețele cu o tensiune de 3-35 kV cu curenți mari de defecțiuni la pământ monofazate.
• Rețele trifazate cu împământat efectiv neutri (rețele de înaltă și ultraînaltă tensiune, ale căror neutre sunt conectate la pământ direct sau printr-o rezistență activă mică). În Rusia, acestea sunt rețele cu tensiuni de 110, 150 și parțial 220 kV, care folosesc transformatoare (autotransformatoarele necesită împământare solidă obligatorie a neutrului).
• Rețele cu solid împământat neutru (neutrul transformatorului sau al generatorului este conectat la dispozitivul de împământare direct sau prin rezistență scăzută). Acestea includ rețele cu tensiuni mai mici de 1 kV, precum și rețele cu tensiuni de 220 kV și mai mari.

Dupa modul de functionare in functie de starea mecanica

• Linia aeriană este în funcționare normală (firele și cablurile nu sunt rupte).
• Linii aeriene în funcționare de urgență (în cazul ruperii totale sau parțiale a firelor și cablurilor).
• Linii aeriene ale modului de funcționare a instalației (în timpul instalării suporturilor, firelor și cablurilor).

Elementele principale ale liniilor aeriene

• Traseu- poziţia axei liniei aeriene pe suprafaţa pământului.
• Pichete(PC) - segmente în care este împărțit traseul, lungimea PC-ului depinde de tensiunea nominală a liniei aeriene și de tipul de teren.
• Semn de pichet zero marchează începutul traseului.
• Semnul centrului pe traseul liniei aeriene în construcție indică centrul locației de sprijin.
• Pichetarea producției- instalarea indicatoarelor de pichet și de centru pe traseu conform listei de amplasare a suportului.
• Sprijin fundația- o structură îngropată în pământ sau sprijinită pe acesta și care transferă sarcina către aceasta de la suporturi, izolatoare, fire (cabluri) și de la influențe externe (gheață, vânt).
• Baza fundației- solul din partea inferioară a gropii, care preia sarcina.
• Span(lungimea travei) - distanța dintre centrele a două suporturi pe care sunt suspendate firele. Distinge intermediar travee (între două suporturi intermediare adiacente) și ancoră deschidere (între suporturile de ancorare). Intervalul de tranziție- o travă care traversează orice structură sau obstacol natural (râu, râpă).
• Unghiul de rotație al liniei- unghiul α dintre direcțiile traseului liniei aeriene în travele adiacente (înainte și după viraj).
• Sag- distanta verticala dintre punctul cel mai de jos al firului din trava si linia dreapta care leaga punctele de prindere a acestuia de suporturi.
• Dimensiunea firului- distanta verticala de la sarma in trava pana la structurile ingineresti strabate de traseu, suprafata pamantului sau apa.
• Plume (O buclă) - o bucată de sârmă care leagă firele tensionate ale ancorelor adiacente pe un suport de ancorare.

Instalarea liniilor electrice aeriene

Instalarea liniilor electrice se realizează folosind metoda de instalare „tragere”. Acest lucru este valabil mai ales în cazul terenurilor dificile. La selectarea echipamentelor pentru instalarea liniilor electrice, este necesar să se țină cont de numărul de fire dintr-o fază, diametrul acestora și distanța maximă dintre suporturile liniilor de alimentare.

Linii de alimentare prin cablu

Linie de alimentare prin cablu(CL) - o linie pentru transmiterea energiei electrice sau a impulsurilor sale individuale, constând din unul sau mai multe cabluri paralele cu cuplaje de conectare, blocare și terminale (terminale) și elemente de fixare, iar pentru liniile umplute cu ulei, în plus, cu dispozitive de alimentare și un ulei sistem de alarma de presiune.

Clasificare

Liniile de cablu sunt clasificate similar liniilor aeriene. In afara de asta, linii de cablu divide:

• in functie de conditiile de trecere:
  • Subteran;
  • pe clădiri;
  • sub apă.
• dupa tipul de izolatie:
  • lichid (impregnat cu ulei de petrol de cablu);
  • greu:
    • hârtie-ulei;
    • clorură de polivinil (PVC);
    • cauciuc-hartie (RIP);
    • cauciuc etilen propilen (EPR).

Izolațiile cu substanțe gazoase și unele tipuri de izolații lichide și solide nu sunt enumerate aici din cauza utilizării lor relativ rare la momentul scrierii [ Când?] .

Structuri de cabluri

Structurile cablurilor includ:

• Tunelul prin cablu- o structură închisă (coridor) cu structuri de susținere amplasate în ea pentru așezarea cablurilor și cuplajelor de cabluri pe acestea, cu trecere liberă pe toată lungimea, permițând pozarea, repararea și verificarea liniilor de cabluri.
• canal de cablu- o structură netrecabilă, închisă și parțial sau complet îngropată în sol, podea, tavan etc. și destinată plasării în ea a cablurilor, a cărei montare, verificare și reparare se poate face numai cu tavanul îndepărtat.
• Cable mina- o structură verticală de cabluri (de obicei dreptunghiulară în secțiune transversală), a cărei înălțime este de câteva ori mai mare decât latura secțiunii, echipată cu console sau o scară pentru ca oamenii să se deplaseze de-a lungul ei (prin puțuri) sau un perete care este complet sau parțial detașabil (arbori netrecuți).
• Podea de cablu- parte a clădirii delimitată de pardoseală și tavan sau înveliș, cu o distanță între podea și părțile proeminente ale tavanului sau învelișului de cel puțin 1,8 m.
• etaj dublu- o cavitate delimitată de pereții încăperii, tavanul interplanșeu și pardoseala camerei cu plăci detașabile (pe întreaga zonă sau o parte a acesteia).
• Bloc de cablu- o structură de cabluri cu țevi (canale) pentru pozarea cablurilor în ele cu puțuri asociate.
• Cameră cu cablu- o structură subterană de cabluri, acoperită cu o placă oarbă detașabilă din beton, destinată așezării cuplajelor de cabluri sau tragerii cablurilor în blocuri. O cameră care are o trapă pentru a intra în ea se numește cablu bine.
• Raft pentru cabluri- structura de cablu prelungită supraterană sau supraterană deschisă orizontală sau înclinată. Suportul pentru cabluri poate fi trece sau non-tres.
• Galeria cablurilor- supraterană sau supraterană închisă (total sau parțial, de exemplu, fără pereți laterali) structură de trecere a cablurilor prelungită orizontală sau înclinată.

Siguranța privind incendiile

Temperatura din interiorul canalelor de cablu (tunele) vara nu trebuie să fie cu mai mult de 10 °C mai mare decât temperatura aerului exterior.

În cazul incendiilor în încăperile de cabluri, arderea progresează lent în perioada inițială și abia după un timp rata de propagare a arderii crește semnificativ. Experiența arată că în timpul incendiilor reale în tunelurile de cabluri se observă temperaturi de până la 600 °C și mai mari. Acest lucru se explică prin faptul că, în condiții reale, ard cablurile care sunt sub sarcină curentă pentru o perioadă lungă de timp și a căror izolație este încălzită din interior la o temperatură de 80 °C și mai mult. Aprinderea simultană a cablurilor poate avea loc în mai multe locuri și pe o lungime considerabilă. Acest lucru se datorează faptului că cablul este sub sarcină și izolația sa se încălzește până la o temperatură apropiată de temperatura de autoaprindere.

Cablul este format din multe elemente structurale, pentru fabricarea cărora se utilizează o gamă largă de materiale inflamabile, inclusiv materiale cu o temperatură scăzută de aprindere și materiale predispuse la mocnire. De asemenea, în designul cablului și structuri de cabluri include elemente metalice. În cazul unui incendiu sau suprasarcină de curent, aceste elemente sunt încălzite la o temperatură de ordinul 500-600 ˚C, care depășește temperatura de aprindere (250-350 ˚C) a multor materiale polimerice incluse în structura cablului și prin urmare pot fi reaprinse de elemente metalice încălzite după oprirea furnizării agentului de stingere a incendiilor. În acest sens, este necesar să se selecteze indicatori standard pentru furnizarea de agenți de stingere a incendiilor pentru a asigura eliminarea arderii în flăcări, precum și pentru a exclude posibilitatea reaprinderii.

Perioadă lungă de timp Sistemele de stingere cu spumă au fost folosite în încăperile de cabluri. Cu toate acestea, experiența operațională a evidențiat o serie de deficiențe:

• termenul de valabilitate limitat al concentratelor de spumă și inadmisibilitatea depozitării soluțiilor lor apoase;
• instabilitatea locului de muncă;
• dificultatea de configurare;
• necesitate îngrijire specialăîn spatele dispozitivului de dozare a agentului de spumă;
• distrugerea rapidă a spumei la temperatură ambientală ridicată (aproximativ 800 °C) în timpul unui incendiu.

Studiile au arătat că apa pulverizată are o capacitate mai mare de stingere a incendiilor în comparație cu spuma mecanică de aer, deoarece umezește și răcește bine cablurile și structurile clădirilor care arde.

Viteza liniară de propagare a flăcării pentru structurile de cabluri (arderea cablurilor) este de 1,1 m/min.

Supraconductori de înaltă temperatură

Sârmă HTSC

Pierderi în liniile electrice

Pierderile de energie electrică în fire depind de puterea curentului, prin urmare, la transmiterea acestuia pe distanțe lungi, tensiunea este crescută de multe ori (reducerea puterii curentului de același număr de ori) folosind un transformator, care, atunci când transmite aceeași putere, poate reduce semnificativ pierderile. Cu toate acestea, pe măsură ce tensiunea crește, încep să apară diferite fenomene de descărcare.

În liniile aeriene de ultraînaltă tensiune există pierderi de putere activă din cauza coronei (descărcarea corona). Descărcarea corona are loc atunci când intensitatea câmpului electric E (\displaystyle E) la suprafaţa firului va depăşi valoarea pragului E k (\displaystyle E_(k)), care poate fi calculat folosind formula empirică a lui 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 ))))\dreapta)) kV/cm,
Unde r (\displaystyle r)- raza firului în metri, β (\displaystyle \beta)- raportul dintre densitatea aerului și normal.

Intensitatea câmpului electric este direct proporțională cu tensiunea de pe fir și invers proporțională cu raza acestuia, astfel încât puteți combate pierderile corona prin creșterea razei firelor și, de asemenea, (într-o măsură mai mică) prin utilizarea divizării fazelor, adică folosind mai multe fire în fiecare fază ținute de distanțiere speciale la o distanță de 40-50 cm Pierderile corona sunt aproximativ proporționale cu produsul U (U - U cr) (\displaystyle U(U-U_(\text(cr)))).

Pierderi în liniile de curent alternativ

O cantitate importantă care afectează eficiența liniilor de curent alternativ este mărimea care caracterizează raportul dintre puterea activă și cea reactivă din linie - cos φ. Puterea activă este partea din puterea totală trecută prin fire și transferată la sarcină; Puterea reactivă este puterea generată de linie, puterea sa de încărcare (capacitatea dintre linie și masă), precum și generatorul în sine și consumată de sarcina reactivă (sarcină inductivă). Pierderile de putere activă în linie depind și de puterea reactivă transmisă. Cu cât fluxul de putere reactivă este mai mare, cu atât este mai mare pierderea puterii active.

Când liniile de alimentare cu curent alternativ sunt mai lungi de câteva mii de kilometri, se observă un alt tip de pierdere - emisia radio. Deoarece această lungime este deja comparabilă cu lungimea unei unde electromagnetice cu o frecvență de 50 Hz ( λ = c / ν = (\displaystyle \lambda =c/\nu =) 6000 km, lungime vibrator sfert de val λ / 4 = (\displaystyle \lambda /4=) 1500 km), firul funcționează ca o antenă radiantă.

Puterea naturală și capacitatea de transmisie a liniilor electrice

Puterea naturală

Liniile electrice au inductanță și capacitate. Puterea capacitivă este proporțională cu pătratul tensiunii și nu depinde de puterea transmisă de-a lungul liniei. Puterea inductivă a liniei este proporțională cu pătratul curentului și, prin urmare, cu puterea liniei. La o anumită sarcină, puterea inductivă și capacitivă a liniei devin egale și se compensează reciproc. Linia devine „ideală”, consumând atâta putere reactivă cât produce. Această putere se numește putere naturală. Este determinată numai de inductanța și capacitatea liniară și nu depinde de lungimea liniei. Pe baza cantității de putere naturală, se poate evalua aproximativ capacitatea liniei de transport a energiei. La transmiterea unei astfel de puteri pe linie, există pierderi minime de putere, modul său de funcționare este optim. La scindarea fazelor, prin reducerea reactanței inductive și creșterea conductibilității capacitive a liniei, puterea naturală crește. Pe măsură ce distanța dintre fire crește, puterea naturală scade și invers, pentru a crește puterea naturală este necesar să se reducă distanța dintre fire. Liniile de cablu cu conductivitate capacitivă mare și inductanță scăzută au cea mai mare putere naturală.

Lățimea de bandă

Capacitatea de transmisie a puterii înseamnă cea mai mare putere activă dintre cele trei faze de transmisie a puterii, care poate fi transmisă într-o stare staționară pe termen lung, ținând cont de limitările operaționale și tehnice. Puterea activă maximă transmisă de transmisie a puterii este limitată de condițiile de stabilitate statică a generatoarelor de stații electrice, părțile de transmisie și recepție ale sistemului de energie electrică și puterea permisă pentru firele de încălzire cu curent admisibil. Din practica de exploatare a sistemelor de energie electrică, rezultă că debitul liniilor de transport de energie de 500 kV și mai mult este determinat, de obicei, de factorul de stabilitate statică; pentru transmisiile de putere de 220-330 kV, pot apărea restricții atât în ​​ceea ce privește stabilitatea. iar în ceea ce privește încălzirea admisă, 110 kV și mai jos - numai în ceea ce privește încălzirea.

Caracteristici ale capacității liniilor electrice aeriene

Conţinut:

Unul dintre pilonii civilizației moderne este furnizarea de energie electrică. Rolul cheie în aceasta este jucat de liniile de transport electric. Indiferent de distanța dintre instalațiile de generare și consumatorii finali, pentru conectarea acestora sunt necesare conductoare extinse. În continuare, vom vorbi mai în detaliu despre ce sunt acești conductori, numiti linii electrice.

Ce tipuri de linii electrice aeriene există?

Firele atașate la suporturi sunt linii electrice aeriene. Astăzi, au fost stăpânite două metode de transmitere a energiei electrice pe distanțe lungi. Ele se bazează pe tensiuni alternative și continue. Transmiterea energiei electrice la tensiune constantă este încă mai puțin frecventă în comparație cu tensiunea alternativă. Acest lucru se explică prin faptul că curentul continuu în sine nu este generat, ci este obținut din curent alternativ.

Din acest motiv, suplimentar mașini electrice. Și au început să apară relativ recent, deoarece se bazează pe dispozitive semiconductoare puternice. Astfel de semiconductori au apărut cu doar 20-30 de ani în urmă, adică aproximativ în anii 90 ai secolului XX. În consecință, înainte de acest moment, un număr mare de linii de curent alternativ fuseseră deja construite. Diferențele dintre liniile de alimentare sunt prezentate mai jos în diagrama schematică.

Cele mai mari pierderi sunt cauzate de rezistența activă a materialului de sârmă. Nu contează ce curent este direct sau alternativ. Pentru a le depăși, tensiunea la începutul transmisiei este crescută cât mai mult posibil. Nivelul de un milion de volți a fost deja depășit. Generatorul G furnizează linii de curent alternativ prin transformatorul T1. Și la sfârșitul transmisiei tensiunea scade. Linia de alimentare alimentează sarcina H prin transformatorul T2. Un transformator este cel mai simplu și mai fiabil instrument de conversie a tensiunii.

Un cititor cu puține cunoștințe despre alimentarea cu energie va avea cel mai probabil o întrebare despre semnificația transmisiei de curent continuu a energiei. Și motivele sunt pur economice - transmiterea în curent continuu a electricității în liniile electrice în sine oferă economii mari:

1. Generatorul produce tensiune trifazată. Prin urmare, sunt întotdeauna necesare trei fire pentru alimentarea cu curent alternativ. Iar pe curent continuu, toată puterea celor trei faze poate fi transmisă prin două fire. Și când folosiți pământul ca conductor, câte un fir. În consecință, economiile doar la materiale sunt de trei ori în favoarea liniilor de curent continuu.
2. Rețelele electrice de curent alternativ, atunci când sunt combinate într-un sistem comun, trebuie să aibă aceeași fazare (sincronizare). Aceasta înseamnă că valoarea instantanee a tensiunii în rețelele electrice conectate trebuie să fie aceeași. În caz contrar, va exista o diferență de potențial între fazele conectate ale rețelelor electrice. Ca urmare a unei conexiuni fără fazare, un accident comparabil cu scurt circuit. Acest lucru nu este deloc tipic pentru rețelele de curent continuu. Pentru ei contează doar tensiunea efectivă în momentul conectării.
3. Circuitele electrice care funcționează pe curent alternativ sunt caracterizate de impedanță, care este legată de inductanță și capacitate. Liniile de curent alternativ au și impedanță. Cu cât linia este mai lungă, cu atât impedanța și pierderile asociate acesteia sunt mai mari. Pentru circuitele electrice de curent continuu, conceptul de impedanță nu există, precum și pierderile asociate cu schimbarea direcției de mișcare a curentului electric.
4. După cum sa menționat deja în paragraful 2, pentru stabilitatea sistemului de alimentare, generatoarele trebuie să fie sincronizate. Dar cu cât este mai mare sistemul care funcționează pe curent alternativ și, în consecință, numărul de generatoare electrice, cu atât este mai dificilă sincronizarea acestora. Și pentru sistemele de alimentare cu curent continuu, orice număr de generatoare va funcționa normal.

Datorită faptului că astăzi nu există semiconductori sau alte sisteme suficient de puternice pentru a converti tensiunea în mod eficient și fiabil, majoritatea liniilor electrice încă funcționează pe curent alternativ. Din acest motiv, ne vom concentra în continuare doar asupra lor.

Un alt punct în clasificarea liniilor electrice este scopul lor. În acest sens, liniile sunt împărțite în

• ultra-lung,
• linii principale,
• distributie

Designul lor este fundamental diferit din cauza valorilor diferite ale tensiunii. Astfel, în liniile electrice cu distanțe ultra-lungi, care formează sistemul, se folosesc cele mai mari tensiuni care există în stadiul actual de dezvoltare a tehnologiei. Valoarea de 500 kV este minima pentru ei. Acest lucru se explică prin distanța semnificativă una de cealaltă a centralelor puternice, fiecare dintre acestea fiind baza unui sistem energetic separat.

Are propria sa rețea de distribuție, a cărei sarcină este de a furniza grupuri mari de consumatori finali. Sunt conectate la stații de distribuție cu tensiune de 220 sau 330 kV pe partea înaltă. Aceste substații sunt consumatorii finali pentru liniile electrice principale. Deoarece fluxul de energie este deja foarte aproape de așezări, tensiunea trebuie redusă.

Distribuția energiei electrice se realizează prin linii electrice cu tensiuni de 20 și 35 kV pentru sectorul rezidențial, precum și 110 și 150 kV pentru instalații industriale puternice. Următorul punct în clasificarea liniilor electrice este după clasa de tensiune. Prin această caracteristică, liniile electrice pot fi identificate vizual. Fiecare clasă de tensiune are izolatori corespunzători. Designul lor este un fel de identificare a liniei de alimentare. Izolatoarele se realizeaza prin cresterea numarului de cupe ceramice in functie de cresterea tensiunii. Și clasele sale în kilovolți (inclusiv tensiunile între faze adoptate pentru țările CSI) sunt următoarele:

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

Pe lângă izolatori, caracteristicile distinctive sunt firele. Pe măsură ce tensiunea crește, efectul descărcării corona electrice devine mai pronunțat. Acest fenomen irosește energie și reduce eficiența sursei de alimentare. Prin urmare, pentru a atenua descărcarea corona cu creșterea tensiunii, începând de la 220 kV, se folosesc fire paralele - unul la fiecare aproximativ 100 kV. Unele dintre liniile aeriene (OHL) din diferite clase de tensiune sunt prezentate mai jos în imagini:

Suporturi pentru liniile electrice și alte elemente vizibile

Pentru a se asigura că firul este ținut în siguranță, se folosesc suporturi. În cel mai simplu caz, aceștia sunt stâlpi de lemn. Dar acest design este aplicabil numai liniilor de până la 35 kV. Iar odată cu creșterea valorii lemnului, suporturile din beton armat sunt din ce în ce mai utilizate în această clasă de stres. Pe măsură ce tensiunea crește, firele trebuie ridicate mai sus și distanța dintre faze mai mare. În comparație, suporturile arată astfel:

În general, suporturile sunt un subiect separat, care este destul de extins. Din acest motiv, nu vom aprofunda aici detaliile subiectului suporturilor pentru liniile de transmisie a energiei electrice. Dar pentru a arăta pe scurt și succint cititorului baza sa, vom arăta imaginea:

Pentru a încheia informațiile despre liniile electrice aeriene, vom menționa acele elemente suplimentare care se găsesc pe suporturi și sunt clar vizibile. Acest

• sisteme de protecție împotriva trăsnetului,
• precum si reactoare.

Pe lângă elementele enumerate, mai multe sunt folosite în liniile de transport electric. Dar să le lăsăm în afara domeniului de aplicare al articolului și să trecem la cabluri.

Linii de cablu

Aerul este un izolator. Liniile aeriene se bazează pe această proprietate. Dar există și alte materiale izolante mai eficiente. Utilizarea lor face posibilă reducerea semnificativă a distanțelor dintre conductorii de fază. Dar prețul unui astfel de cablu este atât de mare încât nu poate fi vorba de a-l folosi în locul liniilor electrice aeriene. Din acest motiv, cablurile sunt așezate acolo unde există dificultăți cu liniile aeriene.

Linie electrică aeriană(VL) - un dispozitiv destinat transmiterii sau distribuirii energiei electrice prin fire cu înveliș izolator de protecție (VLZ) sau fire goale (VL), situate în aer liber și atașate cu traverse (console), izolatoare și accesorii liniare la suporturi sau alte structuri de inginerie (poduri, pasageri). Principalele elemente ale liniilor aeriene sunt:

• fire;
• cabluri de siguranță;
• susține firele de susținere și hummocks la o anumită înălțime deasupra solului sau a nivelului apei;
• izolatoare care izolează firele de corpul suport;
• fitinguri liniare.

Portalurile liniare ale dispozitivelor de distribuție sunt luate drept început și sfârșit al liniei aeriene. În conformitate cu designul lor, liniile aeriene sunt împărțite în un singur circuit și multi-circuit, de obicei cu 2 circuite.

De obicei, o linie aeriene este formată din trei faze, astfel încât suporturile liniilor aeriene cu un singur circuit cu tensiuni de peste 1 kV sunt proiectate să atârne fire trifazate (un circuit) (Fig. 1), șase fire (două circuite paralele) sunt suspendate pe suporturile liniilor aeriene cu dublu circuit. Dacă este necesar, unul sau două cabluri de protecție împotriva trăsnetului sunt suspendate deasupra firelor de fază. De la 5 până la 12 fire sunt atârnate pe suporturile liniei aeriene ale unei rețele de distribuție cu tensiuni de până la 1 kV pentru a furniza energie diverșilor consumatori pe o singură linie aeriană (iluminat extern și intern, alimentare cu energie electrică, sarcini casnice). O linie aeriană cu o tensiune de până la 1 kV cu un neutru solid împământat este echipată cu un fir neutru în plus față de cele de fază.

Orez. 1. Fragmente de linie aeriene de 220 kV:a – un singur lanț; b – dublu lanț

Firele liniilor electrice aeriene sunt realizate în principal din aluminiu și aliajele acestuia, în unele cazuri din cupru și aliajele sale și sunt realizate din sârmă trasă la rece cu o rezistență mecanică suficientă. Cu toate acestea, cele mai utilizate sunt firele toronate din două metale cu caracteristici mecanice bune și cost relativ scăzut. Firele de acest tip includ fire de oțel-aluminiu cu un raport de suprafață secțiune transversală piese din aluminiu și oțel de la 4,0 la 8,0. În Fig. 2, iar parametrii de proiectare ai liniilor aeriene dintr-un domeniu standard de tensiune sunt prezentați în tabel. 1.

Orez. 2. : a – triunghiular; b – orizontală; c – „butoi” hexagonal; d – reversul „pom de Crăciun”

Tabelul 1. Parametrii de proiectare ai liniilor aeriene

Toate opțiunile de mai sus pentru aranjarea firelor de fază pe suporturi sunt caracterizate printr-o aranjare asimetrică a firelor unul față de celălalt. În consecință, acest lucru duce la reactanța și conductibilitatea inegale a diferitelor faze, cauzate de inductanța reciprocă dintre firele liniei și, în consecință, la asimetria tensiunilor de fază și a căderii de tensiune.

Pentru ca capacitatea și inductanța tuturor celor trei faze ale circuitului să fie la fel, transpunerea firelor este utilizată pe linia de alimentare, adică își schimbă reciproc locația unul față de celălalt, fiecare fir de fază deplasând o treime din drum (Fig. 3). O astfel de mișcare triplă se numește ciclu de transpunere.

Orez. 3. Schema ciclului complet de transpunere a secțiunilor de linii electrice aeriene: 1, 2, 3 – fire de fază

Transpunerea firelor de fază ale liniilor electrice aeriene cu fire goale este utilizată pentru tensiuni de 110 kV și mai mari și pentru lungimi de linii de 100 km și mai mult. Una dintre opțiunile de instalare a firelor pe un suport de transpunere este prezentată în Fig. 4. De remarcat că transpunerea conductoarelor purtătoare de curent este uneori folosită în CL, în plus tehnologii moderne proiectarea și construcția liniilor aeriene fac posibilă implementarea tehnică a controlului parametrilor liniilor (linii autocompensate controlate și linii aeriene compacte de ultraînaltă tensiune).

Orez. 4.

Firele și cablurile de protecție ale liniei aeriene în anumite locuri trebuie să fie fixate rigid de izolatoarele de tensiune ale suporturilor de ancorare (suporturile de capăt 1 și 7, instalate la începutul și sfârșitul liniei aeriene, așa cum se arată în Fig. 5 și tensionate la o tensiune dată.Între suporturile de ancorare se instalează suporturi intermediare, necesare susținerii sârmelor și cablurilor, folosind ghirlande de susținere de izolatoare cu cleme de susținere, la o înălțime dată (suporturile 2, 3, 6), instalate pe o secțiune dreaptă a suprafeței. linie; colț (suporturile 4 și 5), instalate la viraje ale traseului liniei aeriene; de ​​tranziție (suporturile 2 și 3), instalate în intervalul intersecției unei linii aeriene cu orice obstacol natural sau structură inginerească, de exemplu, calea ferata sau autostrada.

Orez. 5.

Distanța dintre suporturile de ancorare se numește deschiderea de ancorare a liniei electrice aeriene (Fig. 6). Distanța orizontală dintre punctele de atașare a sârmei de pe suporturile adiacente se numește lungimea deschiderii L . O schiță a deschiderii liniei aeriene este prezentată în Fig. 7. Lungimea travei este aleasă în principal din motive economice, cu excepția travelor de tranziție, ținând cont atât de înălțimea suporturilor, cât și de slăbirea firelor și cablurilor, precum și de numărul de suporturi și izolatori de-a lungul întregii lungimi a suprafeței. linia.

Orez. 6. : 1 – ghirlandă de susținere din izolatori; 2 – ghirlandă de tensiune; 3 – suport intermediar; 4 – suport ancora

Cea mai mică distanță verticală de la sol la firul cu cea mai mare înclinare se numește dimensiunea liniei la sol - h . Dimensiunile liniei trebuie menținute pentru toate tensiunile nominale, ținând cont de riscul blocării decalajului dintre conductorii de fază și punctul cel mai înalt al terenului. De asemenea, este necesar să se țină seama de aspectele de mediu ale impactului intensităților ridicate ale câmpului electromagnetic asupra organismelor vii și plantelor.

Cea mai mare abatere a firului de fază f p sau cablu de protecție împotriva trăsnetului f t de la orizontală sub influența unei sarcini distribuite uniform din propria sa masă, masa de gheață și presiunea vântului se numește săgeată aplecată. Pentru a preveni încurcarea firelor, înclinarea cablului este cu 0,5 - 1,5 m mai mică decât înclinarea firului.

Elementele structurale ale liniilor aeriene, cum ar fi firele de fază, cablurile, ghirlande de izolatoare, au o masă semnificativă, astfel încât forțele care acționează asupra unui suport ajung la sute de mii de Newtoni (N). Forțele gravitaționale asupra firului din greutatea firului, greutatea șirurilor de tensiune ale izolatorilor și formațiunilor de gheață sunt direcționate în mod normal în jos, iar forțele cauzate de presiunea vântului sunt direcționate în mod normal departe de vectorul fluxului vântului, așa cum se arată în Fig. . 7.

Orez. 7.

Pentru a reduce reactanța inductivă și a crește capacitatea liniilor de transmisie pe distanțe lungi, acestea folosesc diverse opțiuni linii electrice compacte, trăsătură caracteristică care este distanța redusă dintre firele de fază. Liniile electrice compacte au un coridor spațial mai îngust, un nivel mai scăzut de intensitate a câmpului electric la nivelul solului și permit implementarea tehnică a controlului parametrilor liniilor (linii autocompensate controlate și linii cu o configurație neconvențională a fazelor divizate).

2. Linie de alimentare prin cablu

Linie de alimentare prin cablu (CL) constă dintr-unul sau mai multe cabluri și fitinguri de cablu pentru conectarea cablurilor și pentru conectarea cablurilor la dispozitive electrice sau magistrale dispozitivelor de distribuție.

Spre deosebire de liniile aeriene, cablurile sunt așezate nu numai în aer liber, ci și în interior (Fig. 8), în pământ și în apă. Prin urmare, CL sunt susceptibile la umiditate, agresivitatea chimică a apei și a solului și daune mecanice în timpul terasamenteși deplasarea solului în timpul ploilor abundente și inundațiilor. Proiectarea cablurilor și a structurilor de pozare a cablurilor trebuie să asigure protecție împotriva influențelor specificate.

Orez. 8.

În funcție de tensiunea nominală, cablurile sunt împărțite în trei grupe: cabluri Voltaj scazut(până la 1 kV), cabluri medie tensiune(6…35 kV), cabluri tensiune înaltă(110 kV și mai sus). După tipul de curent pe care îl disting Cabluri AC și DC.

Cablurile de alimentare sunt executate single-core, două nuclee, trei nuclee, patru nuclee și cinci nuclee. Cablurile de înaltă tensiune sunt realizate din fire simple; cabluri cu două fire – DC; trei conductori – cabluri de medie tensiune.

Cablurile de joasă tensiune sunt realizate cu până la cinci nuclee. Astfel de cabluri pot avea conductoare de una, două sau trei faze, precum și un conductor de lucru zero N și zero miez de protecție RE sau miez combinat de lucru și protecție zero PIX .

Pe baza materialului nucleelor ​​purtătoare de curent, cabluri cu conductoare de aluminiu si cupru. Din cauza deficitului de cupru, cablurile cu conductori de aluminiu sunt cele mai utilizate. Folosit ca material izolator hârtie de cablu impregnată cu ulei de colofoniu, plastic și cauciuc. Există cabluri cu impregnare normală, impregnare epuizată și impregnare cu o compoziție fără picurare. Cablurile cu impregnare epuizată sau fără scurgere sunt așezate de-a lungul unui traseu cu o diferență mare de înălțime sau de-a lungul secțiunilor verticale ale traseului.

Se execută cabluri de înaltă tensiune umplute cu ulei sau cu gaz.În aceste cabluri, izolația din hârtie este umplută cu ulei sau gaz sub presiune.

Protecția izolației împotriva uscării și a pătrunderii aerului și umezelii este asigurată prin aplicarea unei carcase etanșe pe izolație. Cablul este protejat de posibile daune mecanice prin armură. Pentru a proteja împotriva agresivității mediului extern, se folosește o husă de protecție externă.

Când studiați liniile de cablu, este recomandabil să rețineți cabluri supraconductoare pentru liniile electrice A cărui proiectare se bazează pe fenomenul de supraconductivitate. Într-o formă simplificată, fenomenul supraconductivitateîn metale pot fi reprezentate astfel. Forțele de respingere Coulomb acționează între electroni ca și între particulele încărcate similar. Cu toate acestea, la temperaturi ultra-scăzute pentru materialele supraconductoare (care includ 27 de metale pure și un număr mare de aliaje și compuși speciali), natura interacțiunii electronilor între ei și cu rețeaua atomică se modifică semnificativ. Ca rezultat, devine posibilă atragerea de electroni și formarea așa-numitelor perechi de electroni (Cooper). Apariția acestor perechi, creșterea lor și formarea unui „condens” de perechi de electroni explică apariția supraconductivității. Odată cu creșterea temperaturii, unii electroni devin excitați termic și intră într-o singură stare. La o anumită așa-numită temperatură critică, toți electronii devin normali și starea de supraconductivitate dispare. Același lucru se întâmplă atunci când tensiunea crește. magnetic conformla. Temperaturile critice ale aliajelor supraconductoare și compușilor utilizați în tehnologie sunt de 10 - 18 K, i.e. de la –263 la –255°С.

Primele proiecte, modele experimentale și prototipuri ale unor astfel de cabluri în învelișuri criostatice ondulate flexibile au fost implementate abia în anii 70-80 ai secolului XX. Ca supraconductor, s-au folosit benzi pe bază de compus intermetalic de niobiu cu staniu, răcite cu heliu lichid.

În 1986, fenomenul a fost descoperit supraconductivitate la temperaturi ridicate, și deja la începutul anului 1987 s-au obținut dirijori de acest fel, care sunt materiale ceramice, a cărei temperatură critică a fost crescută la 90 K. Compoziția aproximativă a primului supraconductor de temperatură înaltă 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.

Studiile de fezabilitate arată că cablurile supraconductoare la temperatură înaltă vor fi mai eficiente în comparație cu alte tipuri de transmisie de putere chiar și cu o putere transmisă mai mare de 0,4 - 0,6 GVA, în funcție de aplicația reală. Cablurile supraconductoare de înaltă temperatură sunt de așteptat să fie utilizate în viitor în sectorul energetic ca conductori actuali la centralele electrice cu o capacitate de peste 0,5 GW, precum și conductoare adânci în mega-orașe și complexe mari consumatoare de energie. În același timp, este necesar să se evalueze în mod realist aspectele economice și întreaga gamă de lucru pentru a asigura fiabilitatea unor astfel de cabluri în exploatare.

Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că atunci când se construiesc noi și se reconstruiesc linii de cablu vechi, este necesar să se ghideze după prevederile PJSC Rosseti, conform cărora este interzisă utilizarea :

• cabluri de alimentare care nu îndeplinesc cerințele actuale pentru Siguranța privind incendiileși eliberarea de concentrații mari de produse toxice în timpul arderii;
• cabluri cu izolație hârtie-ulei și umplute cu ulei;
• cabluri realizate folosind tehnologia de reticulare a silanolului (compozițiile de reticulare a silanolului conțin grupări organofuncționale de silan grefate, iar reticulare a lanțului molecular de polietilenă (PE), ducând la formarea unei structuri spațiale, în acest caz are loc datorită legătură siliciu-oxigen-siliciu (Si-O-Si), mai degrabă decât carbon-carbon (C-C), așa cum este cazul reticularii peroxidului).

În funcție de design, produsele prin cablu sunt împărțite în cabluri , fire Și corzi .

Cablu– un produs electric fabricat din fabrică complet gata de utilizare, constând dintr-unul sau mai multe miezuri (conductoare) purtătoare de curent izolate, de obicei închise într-o carcasă metalică sau nemetalica, deasupra căruia, în funcție de condițiile de instalare și funcționarea, poate exista o husă de protecție adecvată, care include armura poate fi inclusă. Cablurile de alimentare, în funcție de clasa de tensiune, au de la unu la cinci miezuri de aluminiu sau cupru cu o secțiune transversală de la 1,5 la 2000 mm 2, dintre care cu o secțiune transversală de până la 16 mm 2 - un singur fir, deasupra - cu mai multe fire.

Firul– unul neizolat sau unul sau mai multe conductori izolati, deasupra carora, in functie de conditiile de instalare si functionare, poate exista o manta nemetalica, infasurare si (sau) impletitura cu materiale fibroase sau sarma.

Cordon– două sau mai multe conductoare izolate sau mai ales flexibile, cu o secțiune transversală de până la 1,5 mm 2, răsucite sau așezate în paralel, deasupra cărora, în funcție de condițiile de instalare și de exploatare, poate fi pusă o manta nemetalica și acoperiri de protecție. aplicat.