Isolamento delle linee elettriche

Da tempo gli esperti di energia hanno sviluppato una tradizione di chiamare dispositivi per la trasmissione di elettricità da una fonte (generatore) a un consumatore con il termine "linea", sebbene abbiano un design tecnico molto complesso e in alcuni casi si estendano a diverse centinaia o migliaia di chilometri.

In poche parole, ogni linea di trasmissione è composta da due soli componenti:

• sistemi di piombo corrente che assicurano il flusso di correnti elettriche;

• il mezzo dielettrico che circonda questi fili per evitare che l'elettricità passi in una direzione non necessaria. Questo ambiente è semplicemente chiamato isolamento.

Secondo il metodo dei materiali isolanti utilizzati, le linee elettriche sono suddivise in:

• aria;

• cavo.

Linee elettriche aeree

Queste strutture utilizzano le proprietà dielettriche dell'aria dell'atmosfera circostante per isolare i conduttori di corrente. Ciò tiene conto del fatto che il suo resistenza varia a seconda del tempo, della temperatura, dell'umidità e di altri parametri. Per eliminare questi fattori, viene selezionata la distanza ottimale tra i fili per ciascun tipo di tensione.All'aumentare del suo valore, aumenta la distanza di sicurezza dei fili l'uno dall'altro.

Poiché il potenziale di qualsiasi conduttore di corrente può fluire verso terra, anche i conduttori di fase si allontanano dalla superficie del terreno. In pratica, tuttavia, si alzano molto più in alto, poiché le persone possono camminare o lavorare sotto di loro, i veicoli di trasporto si muovono e possono essere localizzati annessi. Tutto ciò è preso in considerazione dal design del supporto su cui sono fissati i fili.

Isolamento di linee elettriche aeree

Oltre a scegliere la distanza in aria tra i fili e la terra, è necessario fissare i fili di corrente sui pali in modo da non disturbarne la resistenza elettrica. Del resto i materiali utilizzati per i supporti (legno e cemento in caso di pioggia e strutture metalliche in ogni circostanza) sono buoni conduttori di elettricità.

Per fissare i fili aperti sugli alberi dei supporti, vengono utilizzate strutture speciali, che sono chiamate isolanti... Sono realizzati con un materiale dielettrico resistente. Molto spesso scelgono tipi speciali di porcellana, vetro o, meno spesso, plastica.

Nella foto è mostrato il design di un tipo separato di isolatori in porcellana.

L'isolatore mostrato a sinistra è costituito da un unico pezzo di porcellana. E il diritto è composto da due parti.

Secondo il metodo di fissaggio all'albero, gli isolatori sono suddivisi in:

• strutture a perno che sono fissate a un perno metallico montato sulla traversa in posizione verticale;

• dispositivi sospesi sospesi da un palo;

• modelli di tensione fissati su un piano orizzontale per resistere alle forze di trazione.

Tutti sono realizzati per funzionare con una certa classe di tensione di rete. Allo stesso tempo, percepiscono forze meccaniche significative nella direzione verticale e orizzontale create dai fili ad esse collegati in tutte le condizioni atmosferiche.

Forti raffiche di vento, anche in combinazione con accumuli di neve e ghiaccio, non devono pregiudicare la resistenza meccanica di isolanti e cavi, e piogge prolungate e anche piovose non devono pregiudicare la loro resistenza elettrica. Altrimenti ci sarà una modalità di emergenza, la cui rimozione richiederà costi enormi.

La foto sotto mostra un esempio di fissaggio di fili aperti di una linea monofase a 220 volt sulla traversa di un palo di supporto durante il collegamento di un dispositivo di illuminazione stradale mediante isolatori in porcellana.

Questo metodo è molto utilizzato per illuminare strade, marciapiedi, aree del territorio. Il materiale di un tale isolante può resistere a forze meccaniche di:

• tensionamento dei fili agenti nel piano orizzontale lungo l'asse della linea elettrica;

• i pesi della struttura su di essi sospesa agendo sulla compressione dell'isolatore.

Gli stessi design sono utilizzati per le linee da 0,4 kV.

I conduttori metallici aperti sono sostituiti da linee elettriche aeree con tensione fino a 35 kV inclusi. strutture coibentate autoportanti.

Quando li si utilizza, non vengono utilizzati isolatori in porcellana o vetro, ma il sistema di fissaggio di cavi e fili mostrato nella foto.

Su pali dove vengono collegati fili scoperti e strutture autoportanti si utilizzano entrambi i tipi di fissaggio.

All'aumentare della tensione applicata alla linea di trasmissione aerea, aumentano le dimensioni degli isolanti e le loro proprietà dielettriche.Isolatori più potenti funzionano su linee aeree da 10 kV.

Per assorbire le forze di tensione orizzontale dei fili nei punti in cui le linee girano, ad esempio, per bypassare i serbatoi, vengono utilizzati isolatori di tensione, che possono essere costituiti da ghirlande.

La foto mostra l'uso combinato di isolatori di supporto e tensione su un supporto di supporto rinforzato di VL-10 kV.

Le stesse strutture sono installate su supporti con sezionatori… Gli isolatori di supporto assicurano il funzionamento delle lame mobili e dei contatti fissi fissi del sezionatore e gli isolatori di tensione assorbono le forze di trazione dei conduttori.

La foto conferma che il design di tutti gli isolatori per linee aeree da 25 kV è diventato più complesso. Hanno aumentato la distanza tra i conduttori di corrente della linea elettrica e il materiale portante.

Ciò è chiaramente visibile sulla linea aerea da 110 kV, dove la stringa di isolatori è diventata più lunga e ora viene utilizzata la loro costruzione sospesa.

Le estremità delle linee aeree sono collegate alle boccole del trasformatore situate nelle sottostazioni.

I punti di connessione delle linee elettriche alle apparecchiature del quadro aperto ad alta tensione 110 kV sono protetti da strutture più complesse di isolatori portanti in grado di sopportare carichi elettrici e meccanici significativi. Tolgono i fili sotto tensione dai supporti a una distanza ancora maggiore.

Lo stesso si può vedere nella foto di una torre aerea in metallo per la trasmissione di energia ad alta tensione 330 kV. La foto mostra che ogni fase ha una separazione dei conduttori di corrente, i cui conduttori sono fissati sulla traversa con una corona ancora più rinforzata di isolatori di tensione in vetro.

I post isolatori di una sottostazione da 330 kV allontanano ancora di più i conduttori e le sbarre dalle apparecchiature.

Linee elettriche in cavo

In queste strutture, i nuclei conduttivi delle fasi sono separati l'uno dall'altro da uno strato di dielettrico solido e sono protetti dall'influenza dell'ambiente da un guscio forte ma elastico. A volte è possibile utilizzare olio per cavi liquido a base di prodotti petroliferi o sostanze gassose al posto dei solidi. Ma tali dielettrici sono usati raramente nella pratica.

In termini di costi di produzione, le linee in cavo sono più costose delle linee di trasmissione aeree. Vengono quindi posati all'interno della città, all'interno di edifici residenziali, aree industriali, in corrispondenza di intersezioni con barriere d'acqua, quando non è possibile installare supporti aerei.

Per la posa dei cavi, creare passerelle, canali o normali trincee sepolteche limitano l'accesso ai circuiti sotto tensione.

Isolamento di linee elettriche in cavo

La costruzione del cavo di alimentazione per le linee elettriche dipende dalla quantità di potenza trasmessa attraverso di esso e dalla tensione applicata.

I conduttori del cavo sono generalmente realizzati in rame o leghe di alluminio e il tipo di materiali dielettrici utilizzati tra di loro dipende dall'entità della tensione applicata.

Nei dispositivi fino a 1000 volt, vengono spesso utilizzati strati di composti di polietilene o strutture con riempitivi di carta e fasci impregnati di olio per cavi di diversa consistenza.

La disposizione approssimativa degli strati isolanti per un cavo quadripolare non standard è mostrata nella foto.

Qui, il metallo di ciascun nucleo conduttivo è rivestito con uno strato isolante che viene a contatto con i fasci di carta e i riempitivi posti nell'isolamento del nastro.Il guscio esterno sigilla completamente l'intera struttura.

Quando la carta viene impregnata con oli minerali con vari additivi per aumentare la viscosità dello strato, le proprietà dielettriche aumentano contemporaneamente. Tali cavi viscosi impregnati di olio possono funzionare in circuiti ad alta tensione fino a 10 kV inclusi.

Il metodo tecnico di produzione dei fili conduttori aumenta le proprietà operative dello strato dielettrico. Per questo, ogni nucleo è realizzato sotto forma di un cavo coassiale separato con impregnazione viscosa, posto all'interno della guaina di piombo.

Lo spazio tra tali vene è riempito con stucco di iuta e posto all'interno di uno strato corazzato di fili di acciaio zincato, circondato da uno strato protettivo esterno sigillato.

Tali cavi con conduttori metallici al piombo funzionano in circuiti ad alta tensione fino a 35 kV inclusi.

Per la trasmissione di elettricità lungo il cavo con tensioni più elevate fino a 110 kV e oltre, vengono utilizzate altre strutture dello strato isolante. Questo può essere olio per cavi meno viscoso, gas inerti (il più delle volte azoto). La pressione dell'olio in tali strati può essere bassa (fino a 1 kg / cm2), media (fino a 3 × 5 kg / cm2 ) o alta (fino a 10-14 kg / cm2 ). Tali cavi funzionano in circuiti ad alta tensione fino a 500 kV inclusi.

Ispezioni dell'isolamento delle linee elettriche

Durante il funzionamento delle apparecchiature elettriche, viene valutato lo stato degli strati dielettrici:

• Sempre;

• periodicamente.

Appositi dispositivi di controllo eseguono un'analisi continua della qualità dell'isolamento in modalità automatica. Sono sintonizzati in modo tale da misurare correnti di dispersione molto basse durante il normale funzionamento.Quando si verifica una rottura dello strato dielettrico, queste correnti aumentano e il momento del loro passaggio attraverso il valore critico viene fissato da un circuito di corrente a relè con l'emissione di un comando di allarme per avvisare il personale di servizio.

Il monitoraggio periodico dello stato di isolamento delle apparecchiature elettriche, comprese le linee elettriche, è assegnato a laboratori elettrici appositamente formati che eseguono ispezioni ad alta tensione sotto forma di misurazioni e prove con installazioni mobili o fisse specializzate.

Il personale tecnico di tali laboratori nel sistema di alimentazione è suddiviso in reparti separati denominati servizio di isolamento. Essa, sotto la direzione del gestore, partecipa alle prove periodiche degli impianti energetici e delle linee elettriche esistenti ed è tenuta, prima di ogni introduzione di eventuali dispositivi su cui è stato effettuato un intervento preventivo con lo smontaggio del circuito, a presentare una dichiarazione scritta parere sulla prontezza della sezione di ingresso a sopportare il carico ad alta tensione con isolamento.

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