Clasificación de líneas eléctricas aéreas

A principios del siglo XX, el destacado inventor de origen serbio, Nikola Tesla, trabajó en una opción inalámbrica para la transmisión de energía, pero incluso después de un siglo, tales desarrollos no recibieron aplicaciones industriales a gran escala. La principal forma de entregar energía al consumidor sigue siendo el cable y las líneas eléctricas aéreas.

Líneas eléctricas: propósito y tipos

La línea eléctrica es quizás el componente más básico de las redes eléctricas, que forma parte del sistema de equipos y dispositivos eléctricos, cuyo objetivo principal es transferir energía eléctrica desde las plantas que la producen (plantas de energía), la conversión y distribución (subestaciones de energía) a los consumidores. En casos generales, este es el nombre de todas las líneas eléctricas que están fuera de las instalaciones eléctricas enumeradas.

Nota histórica: la primera línea de transmisión de energía (CC, 2 kV) se construyó en Alemania de acuerdo con el proyecto del científico francés F.Depreux en 1882. Tenía una longitud de unos 57 km y conectaba las ciudades de Munich y Miesbach.

Por el método de instalación y disposición, el cable y las líneas eléctricas aéreas están separadas. En los últimos años, especialmente para el suministro de energía de las megaciudades, se han construido líneas con aislamiento de gas. Se utilizan para transferir altas capacidades en condiciones de desarrollo muy denso para salvar el área ocupada por líneas eléctricas y asegurar estándares y requisitos ambientales.

Las líneas de cable encuentran aplicación donde la disposición del aire es difícil o imposible por parámetros técnicos o estéticos. Debido al bajo costo comparativo, una mejor capacidad de mantenimiento (en promedio, el tiempo para eliminar un accidente o un mal funcionamiento es 12 veces menor) y un alto rendimiento, las líneas de alta tensión son las más demandadas.

Definición Clasificación general

Línea aérea eléctrica (VLEP): un conjunto de dispositivos ubicados al aire libre y diseñados para transmitir electricidad. La estructura de las líneas aéreas incluye cables, travesías con aisladores, soportes. Como este último, en algunos casos, pueden usarse elementos estructurales de puentes, pasos superiores, edificios y otras estructuras. En la construcción y operación de líneas y redes eléctricas aéreas, también se utilizan varios accesorios auxiliares (protección contra rayos, dispositivos de conexión a tierra), equipos adicionales y relacionados (comunicaciones de alta frecuencia y fibra óptica, tomas de fuerza intermedias) y componentes de marcado de componentes.

Por la naturaleza de la energía transmitida, las líneas aéreas se dividen en redes de CA y CC. Estos últimos, debido a ciertas dificultades técnicas e ineficiencias, no están muy extendidos y se usan solo para el suministro de energía a consumidores especializados: unidades de corriente continua, talleres de electrólisis, redes de contacto de la ciudad (vehículos electrificados).

De acuerdo con el voltaje nominal, las líneas eléctricas aéreas generalmente se dividen en dos grandes clases:

1. Bajo voltaje, voltaje hasta 1 kV. Las normas estatales definen cuatro valores nominales: 40, 220, 380 y 660 V.
2. Alto voltaje, más de 1 kV. Aquí se definen doce valores nominales: voltaje medio - de 3 a 35 kV, alto - de 110 a 220 kV, ultra alto - 330, 500 y 700 kV y ultra alto - más de 1 MV.

Nota: todas las cifras proporcionadas corresponden a la tensión de interfase (lineal) de una red trifásica (los sistemas de seis y doce fases no tienen una distribución industrial seria).

De GOELRO a UES

La siguiente clasificación describe la infraestructura y la funcionalidad de las líneas eléctricas aéreas.

Según la cobertura del territorio de la red se dividen:

• ultralargo (voltaje superior a 500 kV), diseñado para conectar sistemas de energía regionales;
• tronco (220, 330 kV), que sirve para su formación (conexión de centrales eléctricas con instalaciones de distribución);
• distribución (35 - 150 kV), cuyo objetivo principal es el suministro de electricidad a grandes consumidores (instalaciones industriales, el complejo agrícola y grandes asentamientos);
• suministro o suministro (por debajo de 20 kV), proporcionando suministro de energía a otros consumidores (urbanos, industriales y agrícolas).

Las líneas eléctricas aéreas son importantes en la formación del Sistema Unificado de Energía del país, cuya base se estableció durante la implementación del plan GOELRO (Electrificación del Estado de Rusia) de la joven República Soviética hace aproximadamente un siglo para garantizar un alto nivel de confiabilidad del suministro de energía, su tolerancia a fallas.

De acuerdo con la estructura y configuración topológica, las líneas de alta tensión pueden ser abiertas (radiales), cerradas, con energía de respaldo (que contiene dos o más fuentes).

Por el número de circuitos paralelos que pasan a lo largo de una ruta, las líneas se dividen en simples, dobles y multicircuito (un circuito significa un conjunto completo de cables de una red trifásica). Si los circuitos tienen diferentes valores de voltaje nominal, entonces dicha línea de alto voltaje se llama combinada. Las cadenas se pueden montar tanto en un soporte como en diferentes. Naturalmente, en el primer caso, la masa, las dimensiones y la complejidad del soporte aumentan, pero la zona de protección de la línea disminuye, lo que en áreas densamente pobladas a veces juega un papel decisivo en la preparación del proyecto.

Además, se utiliza la separación de las líneas aéreas y las redes, en función del rendimiento de los neutros (aislados, sólidamente conectados a tierra, etc.) y el modo de funcionamiento (estándar, emergencia, instalación).

Zona de seguridad

Para garantizar la seguridad, el funcionamiento normal, la facilidad de mantenimiento y reparación de las líneas de alto voltaje, así como para evitar lesiones y muertes, se introducen zonas con un modo especial de uso a lo largo de las rutas. Por lo tanto, la zona de seguridad de las líneas eléctricas aéreas es una parcela de tierra y el espacio aéreo sobre ella, encerrada entre planos verticales que están a cierta distancia de los cables externos. En las zonas de seguridad se prohíbe el trabajo de equipos de elevación, la construcción de edificios y estructuras. La distancia mínima de la línea eléctrica aérea está determinada por el voltaje nominal.

Al cruzar cuerpos de agua no navegables, la zona protectora de las líneas aéreas de transmisión de energía corresponde a distancias similares, y para aguas navegables su tamaño aumenta a 100 metros. Además, las pautas determinan la remoción más pequeña de cables de la superficie de la tierra, edificios industriales y residenciales, árboles. Está prohibido colocar rutas de alto voltaje sobre los techos de los edificios (excepto para la producción, en casos especiales), sobre los territorios de las instituciones infantiles, estadios, pisos culturales y de entretenimiento y comerciales.

Pilones de línea de transmisión de energía

Soportes: estructuras de madera, hormigón armado, metal o materiales compuestos para proporcionar la distancia requerida de alambres y cables de protección contra rayos desde la superficie de la tierra. La opción más presupuestaria - bastidores de madera, utilizados ampliamente en el siglo pasado en la construcción de líneas de alta tensión - se están retirando gradualmente, y casi no se instalan otras nuevas. Los elementos principales de los soportes de las líneas eléctricas aéreas incluyen:

• fundaciones de cimientos
• bastidores
• puntales
• estrías

Los diseños se dividen en ancla e intermedios. El primer conjunto al principio y al final de la línea, al cambiar la dirección de la ruta. Una clase especial de soportes de anclaje es de transición, se usa en las intersecciones de las líneas de alta tensión con arterias de agua, pasos superiores y objetos similares. Estas son las estructuras más masivas y muy cargadas. ¡En casos difíciles, su altura puede alcanzar los 300 metros!

La resistencia y las dimensiones de la construcción de los soportes intermedios, utilizados solo para secciones rectas de pistas, no son tan impresionantes. Dependiendo del propósito, se dividen en transposicionales (utilizados para cambiar la ubicación de los cables de fase), cruzados, ramificados, bajados y aumentados. Desde 1976, todos los soportes se han unificado estrictamente, pero hoy en día existe un proceso para alejarse del uso masivo de productos típicos. Intentan adaptar cada pista lo más posible a las condiciones de relieve, paisaje y clima.

Cables para líneas eléctricas aéreas

El requisito principal para los cables VLEP es una alta resistencia mecánica. Se dividen en dos clases: no aisladas y aisladas. Se pueden hacer en forma de conductores multicable y de un solo cable. Estos últimos, que consisten en un núcleo de cobre o acero, se usan solo para la construcción de rutas de bajo voltaje.

Los cables trenzados para líneas eléctricas aéreas pueden estar hechos de acero, aleaciones a base de aluminio o metal puro, cobre (estos últimos, debido al alto costo, en rutas largas, prácticamente no se usan). Los conductores más comunes están hechos de aluminio (la letra "A" está presente en la designación) o aleaciones de acero y aluminio (grado AC o ACS (reforzado)). Estructuralmente, son alambres de acero retorcidos sobre los cuales se enrollan los conductores de aluminio. Acero, para protección contra la corrosión, galvanizado.

La elección de la sección se realiza de acuerdo con la potencia transmitida de la caída de tensión permitida, características mecánicas. Las secciones transversales estándar de los cables producidos en Rusia son 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120 y 240. Puede obtener una idea de las secciones transversales mínimas de los cables utilizados para la construcción de líneas aéreas de la siguiente tabla.

Las ramas se realizan con mayor frecuencia con cables aislados (marcas APR, AVT). Los productos tienen un revestimiento aislante resistente a la intemperie y un cable de acero. Las conexiones de cables en los tramos se montan en áreas no sujetas a tensión mecánica. Se empalman por compresión (con el uso de dispositivos y materiales apropiados) o por soldadura (con bloques de termitas o un aparato especial).

En los últimos años, los cables aislados autoportantes se utilizan cada vez más en la construcción de líneas aéreas. Para líneas de alto voltaje de bajo voltaje, la industria produce SIP-1, -2 y -4, y para líneas de 10-35 kV, SIP-3.

En rutas con voltajes superiores a 330 kV, para evitar descargas de corona, se practica el uso de una fase dividida: un cable de una sección transversal grande se reemplaza por varios más pequeños, unidos entre sí. Con un aumento en el voltaje nominal, su número aumenta de 2 a 8.

Refuerzo lineal

Los accesorios VLEP incluyen travesaños, aisladores, abrazaderas y suspensiones, adornos y tirantes, sujetadores (soportes, abrazaderas, herrajes).

La función principal de la poligonal es sujetar los cables de manera que proporcione la distancia necesaria entre las fases opuestas. Los productos son estructuras metálicas especiales hechas de esquinas, tiras, pasadores, etc. con una superficie pintada o galvanizada. Hay alrededor de dos docenas de tamaños y tipos de travesías, con un peso de 10 a 50 kg (designado como TM-1 ... TM22).

Los aisladores se utilizan para la fijación confiable y segura de cables.Se dividen en grupos, según el material de fabricación (porcelana, vidrio templado, polímeros), el propósito funcional (soporte, paso, introducción) y los métodos de unión a los travesaños (pasador, varilla y suspensión). Los aisladores se fabrican bajo un cierto voltaje, que debe indicarse en la marca alfanumérica. Los requisitos principales para este tipo de accesorios al instalar líneas eléctricas aéreas son la resistencia mecánica y eléctrica, la resistencia al calor.

Para reducir la vibración de la línea y evitar roturas en los cables, se utilizan dispositivos de amortiguación especiales o bucles de amortiguación.

Especificaciones técnicas y protección

Al diseñar e instalar líneas eléctricas aéreas, se tienen en cuenta las siguientes características importantes:

• La longitud del tramo intermedio (la distancia entre los ejes de los bastidores adyacentes).
• La distancia entre los conductores de fase y el más bajo es desde la superficie del suelo (dimensión de la línea).
• La longitud de la cadena de aisladores de acuerdo con el voltaje nominal.
• La altura total de los soportes.

Puede obtener una idea de los parámetros principales de las líneas eléctricas aéreas de 10 kV y superiores de la tabla.

Para evitar daños a las líneas aéreas y evitar paradas de emergencia durante una tormenta eléctrica, se lanza un pararrayos de cable de acero o acero-aluminio con una sección transversal de 50-70 mm sobre los cables de fase²puesta a tierra en postes. A menudo es hueco, y este espacio se utiliza para organizar canales de comunicación de alta frecuencia.

La protección contra sobretensiones derivadas de los rayos es proporcionada por descargadores de válvulas. En el caso de que se produzca un impulso de rayo inducido en los cables, se produce una ruptura del espacio de chispa, como resultado de lo cual la descarga fluye hacia un soporte con potencial de tierra sin dañar el aislamiento. La resistencia del soporte se reduce utilizando dispositivos especiales de puesta a tierra.

Preparación e instalación

El proceso tecnológico de construcción de la línea de alta tensión consiste en trabajos preparatorios, de construcción e instalación y puesta en marcha. El primero incluye la compra de equipos y materiales, hormigón armado y estructuras metálicas, el estudio del proyecto, la preparación de la ruta y el piquete, el desarrollo del PER (plan para la producción de trabajos eléctricos).

El trabajo de construcción incluye cavar hoyos, instalar y ensamblar soportes, distribuir kits de refuerzo y puesta a tierra a lo largo de la ruta. La instalación directa de líneas eléctricas aéreas comienza con enrollar los cables y alambres, haciendo conexiones. Luego deben ser levantados sobre los soportes, estirados, vistos por las flechas del pandeo (la mayor distancia entre el cable y la línea recta que conecta sus puntos de fijación a los soportes). En conclusión, los alambres y cables en los aisladores están atados.

Además de las medidas generales de seguridad, el trabajo en líneas eléctricas aéreas implica el cumplimiento de las siguientes reglas:

• El cese de todo trabajo al acercarse a un frente de tormenta
• Garantizar la protección del personal contra los efectos de los potenciales eléctricos inducidos en los cables (cortocircuito y conexión a tierra).
• Prohibición del trabajo nocturno (excepto la instalación de intersecciones con pasos elevados, vías férreas), hielo, niebla, con una velocidad del viento de más de 15 m / s.

Antes de la puesta en marcha, verifique las dimensiones de la línea y el pandeo, mida la caída de voltaje en los conectores, la resistencia de los dispositivos de conexión a tierra.

Servicio y reparacion

De acuerdo con las normas de trabajo, todas las líneas aéreas de más de 1 kV cada seis meses están sujetas a inspección por parte del personal de mantenimiento, ingeniería y personal técnico, una vez al año, por las siguientes fallas:

• arrojar objetos extraños a los cables;
• roturas o quemaduras de los cables de fase individuales, violación del ajuste de las flechas del pandeo (no debe exceder el diseño en más del 5%);
• daño o superposición de aisladores, cuerdas, pararrayos;
• destrucción de soportes;
• violaciones en la zona de seguridad (almacenamiento de objetos extraños, encontrar equipos de gran tamaño, reducir el ancho del claro, debido al crecimiento de árboles y arbustos).

Se llevan a cabo inspecciones extraordinarias de la ruta durante la formación de hielo, durante el derrame de ríos, incendios naturales y provocados por el hombre, así como después de un apagado automático. Las inspecciones con un aumento en los soportes se llevan a cabo según sea necesario (al menos 1 vez en 6 años).

En el caso de una violación de la integridad de parte de los alambres (hasta el 17% de la sección transversal total), el área dañada se repara aplicando una manga o vendaje de reparación. En caso de grandes daños, el cable se corta y se vuelve a conectar con una abrazadera especial.

Durante la reparación actual de la vía aérea, los soportes y puntales desvencijados se enderezan, se comprueba la estanqueidad de todas las juntas roscadas, se restaura la capa de pintura protectora en las estructuras metálicas, numeración, carteles y carteles. Mida la resistencia de los dispositivos de puesta a tierra.

La revisión de las líneas eléctricas aéreas implica el desempeño de todas las reparaciones en curso. Además, se realiza un transporte completo de los cables con la medición de la resistencia de transición de los acoplamientos y la realización de pruebas posteriores a la reparación.