A principis del segle XX, el destacat inventor d'origen serbi, Nikola Tesla, va treballar en una opció sense fils per a la transmissió d'energia, però fins i tot després d'un segle aquests desenvolupaments no van rebre aplicacions industrials a gran escala. La principal manera d’entregar energia al consumidor segueixen sent les línies elèctriques de cable i despeses generals.
Línies elèctriques: finalitat i tipus
La línia elèctrica és potser el component més bàsic de les xarxes elèctriques, que forma part del sistema d’equips i aparells d’energia, el principal objectiu dels quals és transferir energia elèctrica de les plantes que la produeixen (centrals elèctriques), convertir-les i distribuir-les (subestacions d’energia) als consumidors. En general, aquest és el nom de totes les línies elèctriques que es troben fora de les instal·lacions elèctriques enumerades.
Nota històrica: la primera línia de transmissió de potència (DC, 2 kV) es va construir a Alemanya segons el projecte del científic francès F. Depreux el 1882. Tenia una longitud d’uns 57 km i connectava les ciutats de Munic i Miesbach.
Mitjançant el mètode d'instal·lació i arranjament, se separen les línies elèctriques de cable i de sobrecàrrega. En els darrers anys, especialment per al subministrament energètic de megacitats, s’han construït línies aïllades amb gas. S’utilitzen per transferir altes capacitats en condicions de desenvolupament molt dens per salvar la zona ocupada per les línies elèctriques i assegurar els estàndards i requisits ambientals.
Les línies de cable troben una aplicació on l’ordenació de l’aire és difícil o impossible mitjançant paràmetres tècnics o estètics. A causa de la baratitat comparativa, una millor manteniment (de mitjana, el temps per eliminar un accident o un mal funcionament és de 12 vegades menor) i una gran quantitat de línies elèctriques que permeten un gran rendiment.
Definició Classificació general
Electric Overhead Line (VLEP): conjunt de dispositius situats a l'aire lliure i dissenyats per transmetre electricitat. L’estructura de les línies generals inclou cables, recorreguts amb aïllants, suports. Com aquest últim, en alguns casos, es poden utilitzar elements estructurals de ponts, passatges superiors, edificis i altres estructures. En la construcció i el funcionament de les línies i xarxes elèctriques de sobrecàrrega, també s’utilitzen diversos accessoris auxiliars (protecció contra llamp, dispositius de posada a terra), equips addicionals i relacionats (comunicacions d’alta freqüència i fibra òptica, presa d’energia intermèdia) i components de marcatge de components.
Per la naturalesa de l’energia transmesa, les línies aèries es divideixen en xarxes de corrent altern i corrent continu. Aquestes últimes, per certes dificultats tècniques i ineficiències, no estan generalitzades i s’utilitzen només per a l’alimentació d’energia a consumidors especialitzats: accionaments de corrent directe, botigues d’electròlisi, xarxes de contacte de la ciutat (vehicles electrificats).
Segons la tensió nominal, les línies elèctriques generals es divideixen en dues grans classes:
- Baixa tensió, tensió fins a 1 kV. Les normes estatals defineixen quatre valors nominals: 40, 220, 380 i 660 V.
- Alta tensió, superior a 1 kV. Aquí es defineixen dotze valors nominals: tensió mitjana - de 3 a 35 kV, alta - de 110 a 220 kV, ultra alta - 330, 500 i 700 kV i ultra alta - superior a 1 MV.
Nota: totes les xifres donades corresponen a la tensió interfase (lineal) d'una xarxa trifàsica (els sistemes de sis i dotze fases no tenen distribució industrial seriosa).
De GOELRO a UES
La següent classificació descriu la infraestructura i la funcionalitat de les línies elèctriques generals.
Segons la cobertura del territori de la xarxa es divideixen:
- ultra llarg (tensió superior a 500 kV), dissenyat per connectar sistemes energètics regionals;
- tronc (220, 330 kV), que serveix per a la seva formació (connexió de centrals elèctriques amb instal·lacions de distribució);
- distribució (35 - 150 kV), que té com a objectiu principal el subministrament d’electricitat a grans consumidors (instal·lacions industrials, complexe agrícola i grans assentaments);
- subministrament o subministrament (per sota de 20 kV), subministrant energia a altres consumidors (urbans, industrials i agrícoles).
Les línies elèctriques generals són importants en la formació del sistema energètic unificat del país, la base del qual es va posar durant la implementació del pla GOELRO (Electrificació estatal de Rússia) de la jove República Soviètica fa un segle per assegurar un alt nivell de fiabilitat del subministrament d'energia, la seva tolerància a les errades.
Segons l'estructura i configuració topològiques, les línies elèctriques d'alta tensió poden estar obertes (radials), tancades, amb potència de seguretat (que conté dues o més fonts).
Pel nombre de circuits paral·lels que passen per un recorregut, les línies es divideixen en un sol, doble i multicircuit (un circuit significa un conjunt complet de cables d'una xarxa trifàsica). Si els circuits tenen valors de tensió nominals diferents, llavors es denomina combinació a aquesta línia d'alta tensió. Les cadenes es poden muntar tant en un sol suport com en diferents. Naturalment, en el primer cas, la massa, les dimensions i la complexitat del suport augmenten, però la zona de protecció de la línia disminueix, que en zones densament poblades de vegades té un paper decisiu en la preparació del projecte.
A més, s'utilitza la separació de les línies generals i de les xarxes, en funció del rendiment dels neutrals (aïllats, posats a terra, etc.) i del mode de funcionament (estàndard, emergència, instal·lació).
Zona de seguretat
Per garantir la seguretat, el funcionament normal, la facilitat de manteniment i reparació de les línies d’alta tensió, així com per prevenir ferits i morts, s’introdueixen zones amb un mode d’ús especial a través de les rutes. Així, la zona de seguretat de les línies elèctriques de sobrecàrrega és una trama terrestre i l’espai d’aire per sobre d’aquest, tancat entre avions verticals que es troben a una certa distància dels cables externs. A les zones de seguretat prohibida la feina d’equips d’elevació, la construcció d’edificis i estructures. La distància mínima de la línia elèctrica de sobrecàrrega es determina mitjançant la tensió nominal.
| Tensió de disseny, kV | Distància, m |
| fins a 1 | 2 |
| de l’1 al 20 | 10 (per a cables aïllats - 5) |
| 35 | 15 |
| 110 | 20 |
| 150; 220 | 25 |
| 330; 500; ± 400 (DCV) | 30 |
| 750 (ACV i DCV) | 40 |
| 1150 | 55 |
En creuar masses d’aigua no navegables, la zona de protecció de les línies de transmissió d’energia elèctrica correspon a distàncies similars i, per a aigües navegables, la seva mida augmenta fins als 100 metres. A més, les directrius determinen la menor retirada de cables de la superfície de la terra, edificis industrials i residencials, arbres. Està prohibit posar rutes d’alta tensió sobre els terrats dels edificis (excepte la producció, en casos especials), als territoris d’institucions infantils, estadis, pisos culturals i d’oci i comercials.
Pilons de línia de transmissió d'energia
Suports: estructures fetes de fusta, formigó armat, metall o materials compostos per proporcionar la distància necessària de cables i cables de protecció contra llamps de la superfície terrestre. L’opció més pressupostària (els bastidors de fusta, utilitzats molt àmpliament el darrer segle en la construcció de línies d’alta tensió) s’estan posant en marxa progressivament i gairebé no n’hi ha que s’instal·len. Els elements principals dels suports de les línies elèctriques generals inclouen:
- fonaments
- bastidors
- estreps
- estries.
Els dissenys es divideixen en ancoratge i intermedi. El primer conjunt al principi i al final de la línia, en canviar la direcció de la ruta. Una classe especial de suports d’ancoratge és de transició, que s’utilitza a les interseccions de les línies elèctriques d’alta tensió amb artèries d’aigua, sobrepassos i objectes similars. Aquestes són les estructures més massives i amb molta càrrega. En casos difícils, la seva alçada pot arribar als 300 metres.
La força i les dimensions de la construcció dels suports intermedis, utilitzats només per a trams rectes de pistes, no són tan impressionants. Depenent de l'objectiu, es divideixen en transposicionals (s'utilitzen per canviar la ubicació dels cables de fase), es creuen, es ramificaven, es redueixen i augmenten. Des del 1976, tots els suports estan estrictament unificats, però actualment hi ha un procés d’allunyament de l’ús massiu de productes típics. Intenten adaptar cada pista el màxim possible a les condicions d’un relleu, paisatge i clima.
Cables per a línies elèctriques aèries
El requisit principal per als cables VLEP és una resistència mecànica elevada. Es divideixen en dues classes: no aïllades i aïllades. Es poden fer en forma de conductors multi-fils i d’un sol fil. Aquests últims, formats per un nucli de coure o d’acer, només s’utilitzen per a la construcció de vies de baixa tensió.
Els cables filats per a les línies elèctriques generals poden ser d’acer, aliatges basats en alumini o metall pur, coure (aquest últim, a causa de l’elevat cost, en recorreguts llargs, pràcticament no s’utilitza). Els conductors més comuns són d'alumini (la lletra "A" està present en la designació) o aliatges d'acer-alumini (grau AC o ACS (reforçat)). Estructuralment, són cables d’acer torçats sobre els quals s’enrotllen els conductors d’alumini. Acer, per a protecció contra la corrosió, galvanitzat.
L'elecció de la secció es realitza d'acord amb la potència transmesa de la caiguda de tensió admissible, característiques mecàniques. Les seccions transversals estàndard dels cables produïts a Rússia són 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120 i 240. Una idea de les seccions mínimes de fils utilitzats per a la construcció de línies aèries es pot obtenir a la taula següent.
| Material bàsic | Línies superiors a 1 kV, mm2 | Línies de fins a 1 kV, mm2 | Branques a entrades (longitud fins a 10 m / més de 10 m), mm2 |
| Coure | 25 | 2,5 | |
| Acer | 25 | 25 | 4/4 |
| Alumini | 356 | 16 | 6 / 10 |
Les sucursals es realitzen amb més freqüència amb cables aïllats (marques APR, AVT). Els productes tenen un recobriment d’aïllament a la intempèrie i un cable de suport d’acer. Les connexions del fil a les pales es munten en zones no sotmeses a tensions mecàniques. Estan empalmats per compressió (amb l’ús d’aparells i materials adequats) o per soldadura (amb blocs de tèrmits o un aparell especial).
En els últims anys, els cables aïllats autoportants s’han utilitzat cada vegada més en la construcció de línies aèries. Per a les línies de baixa tensió d’alta tensió, la indústria produeix SIP-1, -2 i -4, i per a les línies de 10-35 kV, SIP-3.
A les rutes amb voltatges superiors a 330 kV, per evitar descàrregues de corona, es practica l’ús d’una fase de fraccionament: es substitueix un filferro d’una gran secció per altres de més petits, units entre si. Amb un augment del voltatge nominal, el seu nombre augmenta de 2 a 8.
Reforç lineal
Els accessoris VLEP inclouen travessers, aïllants, pinces i suspensions, accessoris i suports, fixadors (brackets, pinces, ferreteria).
La principal funció del recorregut és de fixar els cables de manera que proporcioni la distància necessària entre les fases oposades. Els productes són estructures metàl·liques especials realitzades en cantonades, tires, pins, etc. amb una superfície pintada o galvanitzada. Hi ha aproximadament dues dotzenes de mides i tipus de recorreguts, amb un pes de 10 a 50 kg (designat com a TM-1 ... TM22).
Els aïllants s'utilitzen per a la fixació fiable i segura de cables.Es divideixen en grups, en funció del material de fabricació (porcellana, vidre temperat, polímers), finalitat funcional (suport, passatge, introducció) i mètodes d’unió als travessers (passador, vareta i suspensió). Els aïllants es fan sota un voltatge determinat, que s’ha d’indicar en la marca alfanumèrica. Els principals requisits per a aquest tipus d’accessoris a l’hora d’instal·lar línies d’energia general són la resistència mecànica i elèctrica, la resistència al calor.
Per reduir la vibració de la línia i evitar que es trenquin fils, s’utilitzen dispositius especials d’amortiment o bucles d’amortiment.
Especificacions tècniques i protecció
A l'hora de dissenyar i instal·lar línies elèctriques generals, es tenen en compte les següents característiques importants:
- La longitud de l'interval intermedi (la distància entre els eixos dels bastidors adjacents).
- La distància entre els conductors de fase i el més baix és de la superfície terrestre (dimensió de la línia).
- La longitud de la cadena d’aïllants segons el voltatge nominal.
- L’alçada completa dels suports.
Podeu fer-vos una idea dels principals paràmetres de les línies elèctriques de sobrecàrrega de 10 kV i més amunt de la taula.
| 10 kV | 35 kV | 110 kV | 220 kV | 330 kV | 500 kV | 750 kV | |
| Span, m | fins a 150 | 150- 200 | 170-250 | 250-350 | 300-400 | 350-450 | 350-540 |
| Distància d'interfase, m | 1,0 | 3,0 | 4,0 | 6,6 | 9 | 12 | 17,5 |
| Dimensió de línia, m | 6 | 6,5 | 7 | 7,5 | 7,6-8 | 15,5 | 23 |
| Longitud de la garlanda, m | - | 0,7-1,1 | 1,4-1,7 | 2,3-2,7 | 3,1-3,6 | 4,6-5,1 | 6,8-7,9 |
| Alçada de suport, m | 13-14 | 10-21 | 13-31 | 22-41 | 25-43 | 27-32 | 38-41 |
Per evitar danys a les línies aèries i evitar parades d’emergència durant la tempesta de tronada, es llança un llamp de cables d’acer o d’acer-alumini amb secció de 50-70 mm sobre cables de fase2a terra sobre pals. Sovint és buit, i aquest espai s’utilitza per organitzar canals de comunicació d’alta freqüència.
Els detinguts de vàlvules proporcionen una protecció contra les sobretensions provocades dels llamps. En cas que es produís un impuls de raig induït sobre els cables, es produeix un trencament de la bretxa de guspira, com a conseqüència del qual la descàrrega flueix sobre un suport amb potencial de terra sense danyar l'aïllament. Es redueix la resistència del suport mitjançant dispositius de terra especials.
Preparació i instal·lació
El procés tecnològic de construcció de la línia elèctrica d’alta tensió consisteix en obres de preparació, construcció i instal·lació i posada en marxa. El primer inclou la compra d’equips i materials, formigó armat i estructures metàl·liques, l’estudi del projecte, la preparació de la ruta i el piquet, el desenvolupament del PER (pla de producció d’obra elèctrica).
Els treballs de construcció inclouen excavació de fosses, instal·lació i muntatge de suports, distribució de kits de reforç i posada a terra al llarg del recorregut. La instal·lació directa de les línies elèctriques generals comença amb l'enrotllament de cables i cables. Després s'han d'aixecar sobre els suports, estirar-los, observar-los amb les fletxes del volant (la distància més gran entre el filferro i la línia recta que connecta els seus punts de fixació amb els suports). En conclusió, els cables i els cables dels aïllants estan lligats.
A més de les mesures generals de seguretat, el treball a les línies elèctriques aèries implica el compliment de les següents regles:
- La cessació de tots els treballs quan s’acosta a un front de tempesta.
- Garantir la protecció del personal dels efectes dels potencials elèctrics induïts en els cables (escurçament i presa de terra).
- Prohibició del treball nocturn (excepte la instal·lació d’interseccions amb sobrepassos, ferrocarrils), gel, boira, amb una velocitat del vent superior a 15 m / s.
Abans de posar-lo en funcionament, comproveu les mides i la línia de descens, mesura la caiguda de tensió en els connectors, la resistència de la presa de terra.
Servei i reparació
Segons la normativa de treball, totes les línies aèries superiors a 1 kV cada sis mesos estan subjectes a inspecció per part de personal de manteniment, enginyeria i tècnics, un cop a l'any, per a les fallades següents:
- llençar objectes estrangers a cables;
- trencament o apagada de cables de fase individuals, violació de l’ajust de les fletxes del sag (no hauria de superar el disseny en més d’un 5%);
- danys o solapaments d'aïllants, cordes, arrestos;
- destrucció de suports;
- violacions a la zona de seguretat (emmagatzemar objectes estrangers, trobar equips sobredimensionats, reduir l’amplada de la clariana, a causa del creixement d’arbres i arbustos).
Es realitzen inspeccions extraordinàries del recorregut durant la formació de gel, durant l’abocament de rius, incendis naturals i provocats per l’home, així com després d’una parada automàtica. Les inspeccions amb un augment dels suports es realitzen segons sigui necessari (almenys 1 vegada en 6 anys).
En cas de violació de la integritat d’una part dels filferros (fins a un 17% de la secció total), es repara la zona danyada aplicant una funda o un embenat de reparació. En cas de danys importants, el filferro es talla i es torna a connectar amb una abraçadora especial.
Durant la reparació actual de la via aèria es redrecen els suports i les raquetes, es comprova l'estanquitat de totes les juntes roscades, es restableix la capa protectora de pintura de les estructures metàl·liques, la numeració, els rètols i els cartells. Mesura la resistència dels dispositius de terra.
La revisió de les línies elèctriques aèries implica la realització de totes les reparacions en curs. A més, es realitza un llançament complet dels cables amb la mesura de la resistència de transició dels acoblaments i la realització d’esdeveniments de prova posterior a la reparació.
