Il dispositivo di linee elettriche aeree con tensione diversa

Il trasporto di energia elettrica su medie e lunghe distanze viene spesso effettuato tramite linee elettriche situate all'aperto. La loro progettazione deve sempre soddisfare due requisiti principali:

1. Elevata affidabilità della trasmissione di potenza;

2. Garantire la sicurezza di persone, animali e attrezzature.

Durante il funzionamento sotto l'influenza di vari fenomeni naturali associati a raffiche di vento, ghiaccio, gelo da uragano, le linee elettriche sono periodicamente soggette a un carico meccanico maggiore.

Per una soluzione completa ai problemi di trasporto sicuro dell'energia elettrica, gli ingegneri energetici devono sollevare i cavi di alimentazione a grande altezza, distribuirli nello spazio, isolarli dagli elementi costruttivi e installarli con cavi di corrente con sezioni trasversali maggiorate su supporti alti per forza.

Disposizione generale e tracciato delle linee elettriche aeree

Schematicamente, qualsiasi linea di trasmissione di potenza può essere rappresentata:

• supporti installati nel terreno;

• fili attraverso i quali scorre la corrente;

• raccordi lineari montati su supporti;

• isolatori fissati all'armatura e mantenendo l'orientamento dei fili nell'aria.

Oltre agli elementi delle linee aeree, è necessario includere:

• fondazioni per sostegni;

• sistema di protezione contro i fulmini;

• dispositivi di messa a terra.

I supporti sono:

1. ancoraggio progettato per resistere alle forze dei fili in tensione e dotato di dispositivi di tensionamento sui raccordi;

2. intermedio, utilizzato per fissare i fili attraverso i morsetti di sostegno.

La distanza sul terreno tra due supporti di ancoraggio è chiamata sezione di ancoraggio o campata, e per supporti intermedi tra loro o con un ancoraggio - intermedio.

Quando una linea elettrica aerea passa attraverso barriere d'acqua, strutture ingegneristiche o altri oggetti critici, alle estremità di tale sezione vengono installati supporti con tenditori a filo e la distanza tra loro è chiamata sezione di ancoraggio intermedia.

I fili tra i supporti non vengono mai tirati come una corda, in linea retta. Si abbassano sempre leggermente essendo in aria, tenendo conto delle condizioni meteorologiche. Ma allo stesso tempo, dovrebbe essere presa in considerazione la sicurezza della loro distanza dagli oggetti terrestri:

• superfici ferroviarie;

• fili di contatto;

• autostrade di trasporto;

• fili di linee di comunicazione o altre linee aeree;

• impianti industriali e di altro genere.

Viene chiamata l'impiccagione del filo dallo stato teso freccia sospesa… È stimato in modi diversi tra i supporti, perché i loro vertici possono essere posizionati allo stesso livello o con elevazioni.

L'abbassamento relativo al punto di appoggio più alto è sempre maggiore di quello di quello inferiore.

Le dimensioni, la lunghezza e la costruzione di ciascun tipo di linea aerea di trasmissione dipendono dal tipo di corrente (alternata o continua) dell'energia elettrica trasportata attraverso di essa e dall'entità della sua tensione, che può essere inferiore a 0,4 kV o raggiungere i 1150 kV.

Disposizione dei fili delle linee aeree

Poiché la corrente elettrica scorre solo in un circuito chiuso, le utenze sono alimentate da almeno due fili. Secondo questo principio, vengono create semplici linee aeree con corrente alternata monofase con una tensione di 220 V. Circuiti elettrici più complessi trasferiscono energia in un circuito a tre o quattro fili con uno zero rigidamente isolato o messo a terra.

Il diametro e il metallo per il filo sono selezionati per il carico di progetto di ciascuna linea. I materiali più comuni sono l'alluminio e l'acciaio. Possono essere realizzati come un unico conduttore monolitico per circuiti a bassa tensione o tessuti da strutture multifilo per linee di trasmissione ad alta tensione.

Lo spazio interno tra i fili può essere riempito con grasso neutro, che aumenta o meno la resistenza al calore.

Le costruzioni multifilo realizzate con conduttori in alluminio che trasportano una buona corrente sono create con anime in acciaio progettate per sopportare sollecitazioni meccaniche e prevenire rotture.

GOST fornisce una classificazione dei conduttori aperti per le linee elettriche aeree e ne determina la marcatura: M, A, AC, PSO, PS, ACKC, ASKP, ACS, ACO, ACS. In questo caso, i fili a filo singolo sono indicati dalla dimensione del diametro. Ad esempio, la sigla PSO-5 recita "filo di acciaio realizzato con un'unica anima del diametro di 5 mm.» I cavi multiconduttore per linee elettriche utilizzano una marcatura diversa, inclusa una designazione a due cifre scritta come frazione:

• il primo è l'area della sezione trasversale totale dei fili di alluminio in mmq.;

• il secondo è l'area della sezione trasversale dell'inserto in acciaio (mmq).

Oltre ai conduttori metallici aperti, i conduttori sono sempre più utilizzati nelle moderne linee aeree:

• isolamento autoportante;

• protetto da un polimero estruso che impedisce il verificarsi di cortocircuiti quando le fasi sono spazzate dal vento o quando oggetti estranei vengono lanciati dal terreno.

VL v conduttori isolati autoportanti autoportanti stanno gradualmente sostituendo le vecchie strutture non isolate. Sono sempre più utilizzati in reti interne costituite da anime in rame o alluminio ricoperte di gomma con uno strato protettivo di materiali fibrosi dielettrici o composti di PVC senza ulteriore protezione esterna.

Per escludere il verificarsi di scariche a corona di lunga durata, i fili con VL-330 kV e una tensione superiore sono suddivisi in flussi aggiuntivi.

Sul VL-330 due conduttori sono installati orizzontalmente, sulla linea da 500 kV aumentano a tre e sono posti ai vertici di un triangolo equilatero. Per le linee aeree di 750 e 1150 kV, viene utilizzata una separazione di 4, 5 o 8 flussi, rispettivamente, situati agli angoli dei propri poligoni equilateri.

La formazione della "corona" porta non solo a perdite di energia, ma distorce anche la forma dell'oscillazione sinusoidale. Pertanto, lo combattono usando metodi costruttivi.

Dispositivo di supporto

Solitamente i supporti vengono creati per fissare i fili di un circuito elettrico.Ma su sezioni parallele di due linee, è possibile utilizzare un supporto comune, destinato alla loro installazione congiunta. Tali costruzioni sono chiamate doppio circuito.

Il materiale per la produzione dei supporti può essere:

1. angoli profilati di diverse marche di acciaio;

2. tronchi di legname da costruzione impregnati di composti antimarciume;

3. strutture in cemento armato con barre armate.

Le strutture portanti in legno sono le più economiche, ma anche con una buona impregnazione e una corretta manutenzione non durano più di 50 ÷ 60 anni.

Secondo il progetto tecnico, i supporti delle linee aeree superiori a 1 kV differiscono da quelli a bassa tensione per la loro complessità e l'altezza dell'attacco dei fili.

Sono realizzati sotto forma di prismi o coni oblunghi con un'ampia base nella parte inferiore.

Ogni struttura di supporto è calcolata per resistenza meccanica e stabilità, esiste una riserva strutturale sufficiente per i carichi esistenti. Ma va tenuto presente che durante il funzionamento sono possibili violazioni dei suoi vari elementi a causa di corrosione, impatto, non conformità con la tecnologia di installazione.

Ciò comporta un indebolimento della rigidità di una singola struttura, deformazioni e talvolta cadute dei supporti, spesso tali casi si verificano in quei momenti in cui le persone lavorano sui supporti, smontano o tirano i cavi, creando forze assiali variabili.

Per questo motivo l'accettazione di una squadra di installatori per lavorare in quota rispetto alla struttura portante viene effettuata previa verifica delle loro condizioni tecniche con valutazione della qualità della sua parte interrata nel terreno.

Dispositivo di isolamento

Sulle linee elettriche aeree, prodotti realizzati con materiali con elevate proprietà dielettriche con resistenza ÷ Ohm. M. Si chiamano isolanti e sono costituiti da:

• porcellana (ceramica);

• bicchiere;

• materiali polimerici.

Il design e le dimensioni degli isolatori dipendono da:

• sull'entità dei carichi dinamici e statici loro applicati;

• i valori della tensione effettiva dell'impianto elettrico;

• condizioni operative.

La forma complessa della superficie, lavorando sotto l'influenza di vari fenomeni atmosferici, crea un percorso aumentato per il flusso di una possibile scarica elettrica.

Gli isolatori installati su linee aeree per il fissaggio dei cavi sono divisi in due gruppi:

1. perno;

2. sospeso.

Modelli in ceramica

I perni in porcellana o ceramica con isolatori singoli hanno trovato maggiore applicazione su linee aeree fino a 1 kV, anche se lavorano su linee fino a 35 kV compresi. Ma vengono utilizzati a condizione di fissare fili con una sezione trasversale ridotta, creando piccole forze di trazione.

Ghirlande di isolatori in porcellana sospesi sono installate su linee a 35 kV.

Il kit isolante per sospensione in porcellana singola include un corpo dielettrico e un cappuccio in ferro malleabile. Entrambe le parti sono tenute insieme da una speciale asta in acciaio. Il numero totale di tali elementi nella ghirlanda è determinato da:

• il valore della tensione della linea aerea;

• strutture di supporto;

• caratteristiche del funzionamento dell'apparecchiatura.

All'aumentare della tensione di rete, viene aggiunto il numero di isolanti nella stringa. Ad esempio, per le linee aeree da 35 kV è sufficiente installarne 2 o 3 e per 110 kV ne servono già 6 ÷ 7.

Isolanti in vetro

Questi disegni hanno una serie di vantaggi rispetto alla porcellana:

• l'assenza di difetti interni al materiale isolante che pregiudicano la formazione di fughe di dispersione;

• maggiore resistenza alle forze torsionali;

• trasparenza della struttura, che consente la valutazione visiva della condizione e l'osservazione dell'angolo di polarizzazione del flusso luminoso;

• mancanza di segni di invecchiamento;

• meno carichi del proprio peso;

• automazione della produzione e della fusione.

Gli svantaggi degli isolanti in vetro sono:

• debole resistenza anti-vandalo;

• bassa resistenza agli urti;

• la possibilità di danni durante il trasporto e l'installazione a causa di forze meccaniche.

Isolanti polimerici

Hanno una maggiore resistenza meccanica e peso, ridotti fino al 90% rispetto alle controparti in ceramica e vetro. Ulteriori vantaggi includono:

• facilità di installazione;

• maggiore resistenza all'inquinamento atmosferico, che però non esclude la necessità di una periodica pulizia della loro superficie;

• idrofobicità;

• buona suscettibilità alle sovratensioni;

• maggiore resistenza agli atti vandalici.

La durata dei materiali polimerici dipende anche dalle condizioni operative. In un ambiente aereo con maggiore inquinamento da parte delle imprese industriali, i polimeri possono presentare fenomeni di "frattura fragile", che consistono in un graduale cambiamento delle proprietà della struttura interna sotto l'influenza di reazioni chimiche da inquinanti e umidità atmosferica che si verificano in combinazione con processi elettrici .

Quando i vandali sparano agli isolanti polimerici con un colpo o un proiettile, di solito non c'è una distruzione completa del materiale, come il vetro.Molto spesso, il proiettile o il proiettile vola attraverso o si incastra nel corpo della gonna. Ma le proprietà dielettriche sono ancora sottostimate e gli elementi danneggiati nella ghirlanda devono essere sostituiti.

Pertanto, tali apparecchiature dovrebbero essere periodicamente controllate mediante metodi di ispezione visiva. Ed è quasi impossibile rilevare tali danni senza strumenti ottici.

Raccordi linea aria

Per fissare gli isolatori su un supporto della linea aerea, assemblarli in ghirlande e installarvi fili sotto tensione, vengono prodotti elementi di fissaggio speciali, che di solito vengono chiamati raccordi.

In base alle attività svolte, i raccordi sono classificati nei seguenti gruppi:

• un connettore progettato per collegare elementi di sospensione in diversi modi;

• tensionamento, che serve per fissare staffe di tensionamento a fili e ghirlande di supporti di ancoraggio;

• sostenere, eseguire la ritenzione di elementi di fissaggio di fili, anelli e nodi di schermi;

• protettivo progettato per preservare il funzionamento delle apparecchiature di linea aerea quando esposte a scariche atmosferiche e vibrazioni meccaniche;

• connettori costituiti da connettori ovali e cartucce di termite;

• contatto;

• spirale;

• installazione di isolatori a perno;

• installazione di fili isolati autoportanti.

Ciascuno dei gruppi elencati ha un vasto assortimento di dettagli e richiede uno studio più attento. Ad esempio, solo i raccordi protettivi includono:

• corna protettive;

• anelli e schermi;

• scaricatori;

• smorzatori di vibrazioni.

Le trombe di protezione creano uno spinterometro, deviano l'arco elettrico risultante quando si verifica l'isolamento e quindi proteggono le apparecchiature della linea aerea.

Gli anelli e gli schermi deviano l'arco dalla superficie dell'isolatore, migliorano la distribuzione della tensione su tutta l'area della corda.

Gli scaricatori di sovratensione proteggono le apparecchiature dalle sovratensioni generate dai fulmini.Possono essere utilizzati sulla base di strutture di tubi in plastica vinilica o tubi in fibra di bachelite con elettrodi, oppure possono essere realizzati con elementi valvolari.

Gli smorzatori di vibrazioni lavorano su funi e fili, prevengono i danni da sollecitazioni a fatica causate da vibrazioni e vibrazioni.

Dispositivi di messa a terra delle linee aeree

La necessità di mettere a terra i supporti della linea aerea è causata dai requisiti per un funzionamento sicuro in caso di modalità di emergenza e sovratensioni da fulmine. La resistenza del circuito del dispositivo di messa a terra non deve superare i 30 ohm.

Per i supporti metallici, tutti i dispositivi di fissaggio e i rinforzi devono essere collegati al filo PEN e per il cemento armato, uno zero combinato collega tutti i supporti e il rinforzo dei supporti.

Su supporti in legno, metallo e cemento armato, perni e ganci durante l'installazione di fili isolati isolati autoportanti non vengono messi a terra, tranne nei casi in cui è necessario eseguire ripetute messe a terra per la protezione contro le sovratensioni.

I ganci e i perni montati sul supporto sono collegati all'anello di terra mediante saldatura utilizzando un filo o un'asta di acciaio di diametro non inferiore a 6 mm con la presenza obbligatoria di un rivestimento anticorrosivo.

Il rinforzo metallico viene utilizzato su supporti in cemento armato per la messa a terra. Tutti i collegamenti di contatto dei fili di terra sono saldati o serrati in un bullone speciale.

I supporti delle linee elettriche aeree con una tensione di 330 kV e oltre non sono messi a terra a causa della complessità dell'implementazione di soluzioni tecniche per garantire un'entità sicura della tensione di contatto e di passo.In questo caso, le funzioni di messa a terra di protezione sono assegnate alle linee ad alta velocità.