Classificazione delle linee elettriche aeree

All'inizio del 20 ° secolo, l'eccezionale inventore di origine serba, Nikola Tesla, ha lavorato su un'opzione wireless per la trasmissione di energia, ma anche dopo un secolo tali sviluppi non hanno ricevuto applicazioni industriali su larga scala. Il modo principale per fornire energia al consumatore è ancora il cavo e le linee elettriche aeree.

Linee elettriche: scopo e tipi

La linea elettrica è forse il componente più basilare delle reti elettriche, che fa parte del sistema di apparecchiature e dispositivi elettrici, il cui scopo principale è trasferire l'energia elettrica dagli impianti che la producono (centrali elettriche), convertire e distribuire (sottostazioni elettriche) ai consumatori. In casi generali, questo è il nome di tutte le linee elettriche esterne alle strutture elettriche elencate.

Nota storica: la prima linea di trasmissione di potenza (DC, 2 kV) fu costruita in Germania secondo il progetto dello scienziato francese F. Depreux nel 1882. Aveva una lunghezza di circa 57 km e collegava le città di Monaco e Miesbach.

Con il metodo di installazione e disposizione, i cavi e le linee elettriche aeree sono separati. Negli ultimi anni, in particolare per l'approvvigionamento energetico delle megalopoli, sono state costruite linee isolate a gas. Sono utilizzati per trasferire elevate capacità in condizioni di sviluppo molto denso per salvare l'area occupata dalle linee elettriche e garantire standard e requisiti ambientali.

Le linee di cavi trovano applicazione dove la disposizione dell'aria è difficile o impossibile da parametri tecnici o estetici. A causa del basso costo comparativo, della migliore manutenibilità (in media, il tempo necessario per eliminare un incidente o un malfunzionamento è 12 volte inferiore) e l'elevata produttività, le linee elettriche aeree sono più richieste.

Definizione. Classificazione generale

Electric Overhead Line (VLEP) - un set di dispositivi situati all'aperto e progettati per trasmettere elettricità. La struttura delle linee aeree comprende fili, traverse con isolanti, supporti. Poiché quest'ultimo, in alcuni casi, possono essere utilizzati elementi strutturali di ponti, cavalcavia, edifici e altre strutture. Nella costruzione e nel funzionamento di linee elettriche aeree e reti, vengono utilizzati anche vari accessori ausiliari (protezione contro i fulmini, dispositivi di messa a terra), attrezzature aggiuntive e correlate (comunicazioni ad alta frequenza e in fibra ottica, prese di forza intermedie) e componenti per la marcatura dei componenti.

Per natura dell'energia trasmessa, le linee aeree sono divise in reti CA e CC. Questi ultimi, a causa di alcune difficoltà tecniche e inefficienze, non sono molto diffusi e vengono utilizzati solo per l'alimentazione di consumatori specializzati: azionamenti a corrente continua, negozi di elettrolisi, reti di contatto urbane (veicoli elettrificati).

In base alla tensione nominale, le linee elettriche aeree sono generalmente divise in due grandi classi:

1. Bassa tensione, tensione fino a 1 kV. Le norme statali definiscono quattro valori nominali: 40, 220, 380 e 660 V.
2. Alta tensione, oltre 1 kV. Qui vengono definiti dodici valori nominali: media tensione - da 3 a 35 kV, alta - da 110 a 220 kV, altissima - 330, 500 e 700 kV e altissima - oltre 1 MV.

Nota: tutte le cifre fornite corrispondono alla tensione interfase (lineare) di una rete trifase (i sistemi a sei e dodici fasi non hanno una seria distribuzione industriale).

Da GOELRO a UES

La seguente classificazione descrive l'infrastruttura e la funzionalità delle linee elettriche aeree.

Secondo la copertura del territorio della rete sono divisi:

• ultra-lungo (tensione superiore a 500 kV), progettato per collegare sistemi energetici regionali;
• tronco (220, 330 kV), che serve per la loro formazione (collegamento di centrali elettriche con impianti di distribuzione);
• distribuzione (35 - 150 kV), il cui scopo principale è la fornitura di elettricità ai grandi consumatori (impianti industriali, complesso agricolo e grandi insediamenti);
• fornitura o fornitura (inferiore a 20 kV), che fornisce energia ad altri consumatori (urbano, industriale e agricolo).

Le linee elettriche aeree sono importanti nella formazione del Sistema energetico unificato del Paese, la cui base è stata posta durante l'attuazione del piano GOELRO (State Electrification of Russia) della giovane Repubblica Sovietica circa un secolo fa per garantire un alto livello di affidabilità dell'approvvigionamento energetico, la sua tolleranza ai guasti.

Secondo la struttura e la configurazione topologiche, le linee elettriche ad alta tensione possono essere aperte (radiali), chiuse, con alimentazione di backup (contenente due o più fonti).

Per il numero di circuiti paralleli che passano lungo un percorso, le linee sono divise in singolo, doppio e multi-circuito (un circuito significa un set completo di fili di una rete trifase). Se i circuiti hanno valori di tensione nominale diversi, allora una linea ad alta tensione viene chiamata combinata. Le catene possono essere montate sia su un supporto, sia su diversi. Naturalmente, nel primo caso, la massa, le dimensioni e la complessità del supporto aumentano, ma diminuisce la zona di protezione della linea, che a volte in aree densamente popolate gioca un ruolo decisivo nella preparazione del progetto.

Inoltre, viene utilizzata la separazione delle linee aeree e delle reti, in base alle prestazioni dei neutri (isolato, solidamente collegato a terra, ecc.) E alla modalità operativa (standard, emergenza, installazione).

Zona di sicurezza

Per garantire la sicurezza, il normale funzionamento, la facilità di manutenzione e riparazione delle linee ad alta tensione, nonché per prevenire lesioni e morti, vengono introdotte zone con una modalità di utilizzo speciale lungo i percorsi. Pertanto, la zona di sicurezza delle linee elettriche aeree è una trama terrestre e lo spazio aereo sopra di essa, racchiuso tra piani verticali che si trovano a una certa distanza dai fili esterni. Nelle zone di sicurezza vietato il lavoro di sollevamento di attrezzature, la costruzione di edifici e strutture. La distanza minima dalla linea elettrica aerea è determinata dalla tensione nominale.

Quando si attraversano corpi idrici non navigabili, la zona di protezione delle linee di trasmissione di energia aerea corrisponde a distanze simili e per le acque navigabili la sua dimensione aumenta a 100 metri. Inoltre, le linee guida determinano la più piccola rimozione di fili dalla superficie della terra, edifici industriali e residenziali, alberi. È vietato posare percorsi ad alta tensione sui tetti degli edifici (ad eccezione della produzione, in casi speciali), sui territori delle istituzioni per bambini, stadi, edifici culturali e di intrattenimento e commerciali.

Piloni della linea di trasmissione di potenza

Supporti: strutture in legno, cemento armato, metallo o materiali compositi per fornire la distanza necessaria di fili e cavi di protezione contro i fulmini dalla superficie terrestre. L'opzione più economica - gli scaffali di legno, utilizzati molto ampiamente nell'ultimo secolo nella costruzione di linee ad alta tensione - vengono gradualmente smantellati e quasi non ne vengono installati di nuovi. Gli elementi principali dei supporti delle linee elettriche aeree includono:

• fondazioni di fondazione
• Rack,
• puntoni,
• smagliature.

I disegni sono divisi in ancora e intermedi. Il primo set all'inizio e alla fine della linea, quando si cambia la direzione del percorso. Una speciale classe di supporti di ancoraggio è di transizione, utilizzata alle intersezioni delle linee elettriche ad alta tensione con arterie d'acqua, cavalcavia e oggetti simili. Queste sono le strutture più massicce e pesantemente caricate. In casi difficili, la loro altezza può raggiungere i 300 metri!

La forza e le dimensioni della costruzione dei supporti intermedi, utilizzati solo per tratti rettilinei di binari, non sono così impressionanti. A seconda dello scopo, sono divisi in trasposizione (usato per cambiare la posizione dei fili di fase), croce, ramo, abbassato e aumentato. Dal 1976 tutti i supporti sono stati rigorosamente unificati, ma al giorno d'oggi c'è un processo di allontanamento dall'uso di massa di prodotti tipici. Tentano di adattare ogni traccia il più possibile alle condizioni di rilievo, paesaggio e clima.

Cavi per linee elettriche aeree

Il requisito principale per i fili VLEP è l'elevata resistenza meccanica. Sono divisi in due classi: non isolati e isolati. Possono essere realizzati sotto forma di conduttori a più fili e a filo singolo. Questi ultimi, costituiti da un nucleo di rame o acciaio, sono utilizzati solo per la costruzione di percorsi a bassa tensione.

I fili intrecciati per linee elettriche aeree possono essere fatti di acciaio, leghe a base di alluminio o metallo puro, rame (questi ultimi, a causa dell'elevato costo, su lunghe tratte, non sono praticamente utilizzati). I conduttori più comuni sono realizzati in alluminio (la lettera "A" è presente nella designazione) o leghe acciaio-alluminio (grado AC o ACS (rinforzato)). Strutturalmente, sono fili di acciaio intrecciati su cui sono avvolti i conduttori di alluminio. Acciaio, per protezione dalla corrosione, zincato.

La scelta della sezione viene effettuata in base alla potenza trasmessa della caduta di tensione consentita, caratteristiche meccaniche. Le sezioni standard dei cavi prodotti in Russia sono 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120 e 240. Dalla tabella seguente è possibile ottenere un'idea delle sezioni trasversali minime dei cavi utilizzati per la costruzione di linee aeree.

I rami vengono eseguiti più spesso con fili isolati (APR, marchi AVT). I prodotti hanno un rivestimento isolante resistente alle intemperie e un cavo per cuscinetti in acciaio. I collegamenti dei fili nelle campate sono montati in aree non soggette a sollecitazioni meccaniche. Sono giunti per compressione (con l'uso di dispositivi e materiali appropriati) o mediante saldatura (con blocchi di termite o un apparecchio speciale).

Negli ultimi anni, i cavi isolati autoportanti sono sempre più utilizzati nella costruzione di linee aeree. Per le linee ad alta tensione a bassa tensione, l'industria produce SIP-1, -2 e -4 e per linee da 10-35 kV, SIP-3.

Su percorsi con tensioni superiori a 330 kV, per evitare scariche di corona, viene praticato l'uso di una fase suddivisa - un filo di una sezione trasversale grande viene sostituito da molti più piccoli, collegati tra loro. Con un aumento della tensione nominale, il loro numero aumenta da 2 a 8.

Rinforzo lineare

I raccordi VLEP includono traverse, isolanti, morsetti e sospensioni, profili e bretelle, elementi di fissaggio (staffe, morsetti, hardware).

La funzione principale della traversa è quella di fissare i fili in modo tale da fornire la distanza necessaria tra le fasi opposte. I prodotti sono strutture metalliche speciali fatte di angoli, strisce, spille, ecc. Con una superficie verniciata o zincata. Esistono circa due dozzine di dimensioni e tipi di traverse, che pesano da 10 a 50 kg (designati come TM-1 ... TM22).

Gli isolanti vengono utilizzati per il fissaggio affidabile e sicuro dei fili.Sono divisi in gruppi, a seconda del materiale di fabbricazione (porcellana, vetro temperato, polimeri), scopo funzionale (supporto, pass-through, introduttivo) e metodi di attacco alle traverse (perno, asta e sospensione). Gli isolatori sono realizzati con una certa tensione, che deve essere indicata nella marcatura alfanumerica. I requisiti principali per questo tipo di raccordi durante l'installazione di linee elettriche aeree sono la resistenza meccanica ed elettrica, la resistenza al calore.

Per ridurre le vibrazioni della linea e prevenire rotture dei fili, vengono utilizzati speciali dispositivi di smorzamento o anelli di smorzamento.

Specifiche tecniche e protezione

Durante la progettazione e l'installazione di linee elettriche aeree, vengono prese in considerazione le seguenti importanti caratteristiche:

• La lunghezza dell'intervallo intermedio (la distanza tra gli assi dei rack adiacenti).
• La distanza tra i conduttori di fase e quella più bassa è dalla superficie del terreno (dimensione della linea).
• La lunghezza della stringa di isolatori in base alla tensione nominale.
• Tutta l'altezza dei supporti.

È possibile ottenere un'idea dei parametri principali delle linee elettriche aeree di 10 kV e oltre dalla tabella.

Per evitare danni alle linee aeree e prevenire arresti di emergenza durante un temporale, viene lanciato un parafulmine in acciaio o acciaio-alluminio con una sezione trasversale di 50-70 mm sui fili di fase²collegato a terra su pali. Spesso è vuoto e questo spazio viene utilizzato per organizzare i canali di comunicazione ad alta frequenza.

La protezione contro le sovratensioni derivanti da fulmini è fornita dagli scaricatori di valvole. Nel caso in cui un impulso di fulmine indotto insorga sui fili, si verifica una rottura dello spinterometro, a seguito della quale lo scarico scorre su un supporto con potenziale di massa senza danneggiare l'isolamento. La resistenza del supporto viene ridotta mediante speciali dispositivi di messa a terra.

Preparazione e installazione

Il processo tecnologico di costruzione della linea elettrica ad alta tensione è costituito da lavori di preparazione, costruzione e installazione e avviamento. Il primo include l'acquisto di attrezzature e materiali, strutture in cemento armato e metallo, lo studio del progetto, la preparazione del percorso e del picchetto, lo sviluppo del PER (piano per la produzione di lavori elettrici).

I lavori di costruzione comprendono scavi di pozzi, installazione e montaggio di supporti, distribuzione di kit di rinforzo e messa a terra lungo il percorso. L'installazione diretta delle linee elettriche aeree inizia con il rotolamento di fili e cavi, creando connessioni. Quindi dovrebbero essere sollevati sui supporti, allungati, avvistati dalle frecce dell'abbassamento (la massima distanza tra il filo e la linea retta che collega i suoi punti di attacco ai supporti). In conclusione, i fili e i cavi degli isolanti sono legati.

Oltre alle misure di sicurezza generali, i lavori sulle linee elettriche aeree implicano il rispetto delle seguenti regole:

• La cessazione di tutto il lavoro quando ci si avvicina a un fronte temporale.
• Garantire la protezione del personale dagli effetti dei potenziali elettrici indotti nei cavi (cortocircuito e messa a terra).
• Divieto di lavoro notturno (ad eccezione dell'installazione di incroci con cavalcavia, ferrovie), ghiaccio, nebbia, con una velocità del vento superiore a 15 m / s.

Prima della messa in servizio, controllare l'abbassamento e le dimensioni della linea, misurare la caduta di tensione nei connettori, la resistenza dei dispositivi di messa a terra.

Assistenza e riparazione

In base alle norme di lavoro, tutte le linee aeree superiori a 1 kV ogni sei mesi sono soggette a ispezione da parte del personale addetto alla manutenzione, dell'ingegneria e del personale tecnico - una volta all'anno, per i seguenti malfunzionamenti:

• gettare oggetti estranei su fili;
• rotture o esaurimenti dei singoli fili di fase, violazione della regolazione delle frecce dell'abbassamento (non deve superare il design di oltre il 5%);
• danno o sovrapposizione di isolatori, stringhe, scaricatore;
• distruzione di supporti;
• violazioni nella zona di sicurezza (conservazione di oggetti estranei, ricerca di attrezzature sovradimensionate, restringimento della larghezza della radura, a causa della crescita di alberi e arbusti).

Ispezioni straordinarie del percorso vengono eseguite durante la formazione di ghiaccio, durante la fuoriuscita di fiumi, incendi naturali e provocati dall'uomo, nonché dopo uno spegnimento automatico. Le ispezioni con aumento dei supporti vengono eseguite secondo necessità (almeno 1 volta in 6 anni).

In caso di violazione dell'integrità di una parte dei fili (fino al 17% della sezione trasversale totale), l'area danneggiata viene riparata applicando un manicotto di riparazione o una benda. In caso di danni ingenti, il filo viene tagliato e ricollegato con un morsetto speciale.

Durante l'attuale riparazione delle vie aeree, i supporti instabili e i montanti vengono raddrizzati, viene controllata la tenuta di tutti i giunti filettati, viene ripristinato il rivestimento protettivo di vernice sulle strutture metalliche, numerazione, segni e manifesti. Misurare la resistenza dei dispositivi di messa a terra.

La revisione delle linee elettriche aeree implica le prestazioni di tutte le riparazioni in corso. Inoltre, viene eseguita una completa trazione dei fili con la misurazione della resistenza di transizione dei giunti e l'esecuzione di eventi di prova post-riparazione.