Klasyfikacja napowietrznych linii energetycznych

Na początku XX wieku wybitny wynalazca serbskiego pochodzenia, Nikola Tesla, pracował nad bezprzewodową opcją transmisji mocy, ale nawet po stuleciu takie zmiany nie otrzymały zastosowań przemysłowych na dużą skalę. Głównym sposobem dostarczania energii do konsumenta są nadal kable i napowietrzne linie energetyczne.

Linie energetyczne: cel i rodzaje

Linia energetyczna jest prawdopodobnie najbardziej podstawowym elementem sieci elektrycznych, który jest częścią systemu urządzeń i urządzeń energetycznych, których głównym celem jest przesyłanie energii elektrycznej z zakładów ją wytwarzających (elektrownie), przetwarzających i dystrybuujących (podstacje energetyczne) do odbiorców. W ogólnych przypadkach jest to nazwa wszystkich linii elektrycznych, które znajdują się poza wymienionymi obiektami elektrycznymi.

Uwaga historyczna: pierwsza linia elektroenergetyczna (prąd stały, 2 kV) została zbudowana w Niemczech według projektu francuskiego naukowca F. Depreux w 1882 r. Miał długość około 57 km i łączył miasta Monachium i Miesbach.

Metodą instalacji i aranżacji oddzielone są kable i napowietrzne linie energetyczne. W ostatnich latach, szczególnie w zakresie zaopatrzenia w energię megamiast, zbudowano linie izolowane gazem. Służą do przesyłania dużych mocy w warunkach bardzo gęstego rozwoju, aby uratować obszar zajmowany przez linie energetyczne i zapewnić standardy i wymagania środowiskowe.

Linie kablowe znajdują zastosowanie tam, gdzie rozmieszczenie powietrza jest trudne lub niemożliwe ze względu na parametry techniczne lub estetyczne. Ze względu na względną taniość, lepszą konserwację (średnio czas do wyeliminowania wypadku lub awarii jest 12 razy krótszy) oraz wysoką przepustowość, napowietrzne linie energetyczne są najbardziej poszukiwane.

Definicja Ogólna klasyfikacja

Electric Overhead Line (VLEP) - zestaw urządzeń znajdujących się na wolnym powietrzu i przeznaczonych do przesyłania energii elektrycznej. Struktura linii napowietrznych obejmuje druty, trawersy z izolatorami, wsporniki. Jako ostatnie, w niektórych przypadkach można zastosować elementy konstrukcyjne mostów, wiaduktów, budynków i innych konstrukcji. Do budowy i eksploatacji napowietrznych linii i sieci elektroenergetycznych stosuje się również różne elementy pomocnicze (ochrona odgromowa, urządzenia uziemiające), wyposażenie dodatkowe i pokrewne (łączność wysokiej częstotliwości i światłowodowa, przystawki odbioru mocy) i komponenty do znakowania komponentów.

Ze względu na naturę przesyłanej energii linie napowietrzne są podzielone na sieci prądu przemiennego i stałego. Te ostatnie, z powodu pewnych trudności technicznych i nieefektywności, nie są szeroko rozpowszechnione i są wykorzystywane wyłącznie do zasilania wyspecjalizowanych konsumentów: napędy prądu stałego, sklepy elektrolizy, sieci kontaktów miejskich (pojazdy zelektryfikowane).

Zgodnie z napięciem znamionowym napowietrzne linie energetyczne są zwykle podzielone na dwie duże klasy:

1. Niskie napięcie, napięcie do 1 kV. Normy państwowe określają cztery wartości nominalne: 40, 220, 380 i 660 V.
2. Wysokie napięcie powyżej 1 kV. Zdefiniowano tutaj dwanaście wartości nominalnych: średnie napięcie - od 3 do 35 kV, wysokie - od 110 do 220 kV, ultra wysokie - 330, 500 i 700 kV i ultra wysokie - powyżej 1 MV.

Uwaga: wszystkie podane liczby odpowiadają napięciu międzyfazowemu (liniowemu) sieci trójfazowej (systemy sześciofazowe i dwufazowe nie mają poważnego rozkładu przemysłowego).

Od GOELRO do UES

Poniższa klasyfikacja opisuje infrastrukturę i funkcjonalność napowietrznych linii energetycznych.

Według zasięgu terytorium sieci są podzielone:

• bardzo długie (napięcie powyżej 500 kV), przeznaczone do łączenia regionalnych systemów energetycznych;
• pień (220, 330 kV), służący do ich formowania (połączenie elektrowni z instalacjami dystrybucyjnymi);
• dystrybucja (35 - 150 kV), której głównym celem jest dostawa energii elektrycznej do dużych odbiorców (obiekty przemysłowe, kompleks rolniczy i duże osady);
• dostawa lub dostawa (poniżej 20 kV), zapewniająca dostawę energii innym odbiorcom (miejskim, przemysłowym i rolniczym).

Napowietrzne linie energetyczne są ważne w tworzeniu Zunifikowanego Systemu Energetycznego kraju, którego fundamenty położono podczas realizacji planu GOELRO (Państwowej Elektryfikacji Rosji) młodej Republiki Radzieckiej około sto lat temu, aby zapewnić wysoki poziom niezawodności dostaw energii, jej odporność na uszkodzenia.

Zgodnie ze strukturą i konfiguracją topologiczną linie wysokiego napięcia mogą być otwarte (promieniowe), zamknięte, z zasilaniem rezerwowym (zawierającym dwa lub więcej źródeł).

Według liczby równoległych obwodów przebiegających wzdłuż jednej trasy linie są podzielone na pojedyncze, podwójne i wieloobwodowe (obwód oznacza pełny zestaw przewodów sieci trójfazowej). Jeśli obwody mają różne nominalne wartości napięcia, wówczas taką linię wysokiego napięcia nazywa się połączoną. Łańcuchy można montować zarówno na jednym wsporniku, jak i na innym. Oczywiście w pierwszym przypadku masa, wymiary i złożoność podpory zwiększają się, ale zmniejsza się strefa ochronna linii, co w gęsto zaludnionych obszarach czasami odgrywa decydującą rolę w przygotowaniu projektu.

Dodatkowo stosowana jest separacja linii napowietrznych i sieci, w oparciu o parametry neutralne (izolowane, solidnie uziemione itp.) I tryb pracy (standardowy, awaryjny, instalacja).

Strefa bezpieczeństwa

W celu zapewnienia bezpieczeństwa, normalnego funkcjonowania, łatwości konserwacji i naprawy linii wysokiego napięcia, a także w celu zapobiegania obrażeniom i zgonom, wzdłuż tras wprowadzane są strefy o specjalnym trybie użytkowania. Zatem strefą bezpieczeństwa napowietrznych linii energetycznych jest działka i przestrzeń powietrzna nad nią, zamknięta między płaszczyznami pionowymi, które znajdują się w pewnej odległości od drutów zewnętrznych. W strefach bezpieczeństwa zabroniono pracy urządzeń dźwigowych, budowy budynków i konstrukcji. Minimalna odległość od napowietrznej linii energetycznej zależy od napięcia znamionowego.

Podczas przekraczania jednolitych części wód strefa ochronna napowietrznych linii przesyłowych odpowiada podobnym odległościom, a dla wód żeglownych jej rozmiar wzrasta do 100 metrów. Ponadto wytyczne określają najmniejsze usuwanie drutów z powierzchni ziemi, budynków przemysłowych i mieszkalnych, drzew. Zabrania się układania tras wysokiego napięcia nad dachami budynków (z wyjątkiem produkcji, w szczególnych przypadkach), nad terytoriami instytucji dziecięcych, stadionów, obiektów kultury i rozrywki oraz parkietami handlowymi.

Pylony linii elektroenergetycznych

Podpory - konstrukcje wykonane z drewna, żelbetu, metalu lub materiałów kompozytowych zapewniające wymaganą odległość drutów i kabli odgromowych od powierzchni ziemi. Najbardziej budżetowa opcja - drewniane stojaki, bardzo szeroko stosowane w ostatnim stuleciu przy budowie linii wysokiego napięcia - są stopniowo wycofywane z eksploatacji, a nowe prawie nie są instalowane. Główne elementy podpór napowietrznych linii energetycznych to:

• fundamenty fundamentowe
• stojaki
• rozpórki
• rozstępy.

Projekty są podzielone na kotwiczne i pośrednie. Pierwszy zestaw na początku i na końcu linii przy zmianie kierunku trasy. Specjalna klasa podpór kotwiących jest przejściowa, stosowana na skrzyżowaniach linii elektroenergetycznych wysokiego napięcia z tętnicami wodnymi, wiaduktami i podobnymi obiektami. Są to najbardziej masywne i mocno obciążone konstrukcje. W trudnych przypadkach ich wysokość może osiągnąć 300 metrów!

Wytrzymałość i wymiary konstrukcji podpór pośrednich, stosowanych tylko do prostych odcinków torów, nie są tak imponujące. W zależności od celu są one podzielone na transpozycyjne (używane do zmiany lokalizacji przewodów fazowych), krzyżowe, rozgałęzione, obniżone i zwiększone. Od 1976 r. Wszystkie podpory zostały ściśle zunifikowane, ale obecnie następuje proces odejścia od masowego stosowania typowych produktów. Starają się jak najlepiej dostosować każdy tor do warunków płaskorzeźby, krajobrazu i klimatu.

Przewody do napowietrznych linii energetycznych

Głównym wymaganiem dla drutów VLEP jest wysoka wytrzymałość mechaniczna. Są one podzielone na dwie klasy - nieizolowane i izolowane. Mogą być wykonane w postaci przewodów wielożyłowych i jednożyłowych. Te ostatnie, składające się z jednego rdzenia miedzianego lub stalowego, są używane tylko do budowy tras niskiego napięcia.

Druty splatane do napowietrznych linii energetycznych mogą być wykonane ze stali, stopów na bazie aluminium lub czystego metalu, miedzi (te ostatnie, ze względu na wysokie koszty, na długich trasach, praktycznie nie są stosowane). Najczęstsze przewodniki są wykonane z aluminium (litera „A” znajduje się w oznaczeniu) lub ze stopów stalowo-aluminiowych (gatunek AC lub ACS (wzmocniony)). Strukturalnie są to skręcone druty stalowe, po których nawinięte są aluminiowe przewodniki. Stal, do ochrony przed korozją, ocynkowana.

Sekcja jest wybierana zgodnie z przenoszoną mocą dopuszczalnego spadku napięcia, charakterystyką mechaniczną. Standardowe przekroje drutów produkowanych w Rosji to 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120 i 240. Pomysł na minimalne przekroje drutów używanych do budowy linii napowietrznych można uzyskać z poniższej tabeli.

Gałęzie wykonuje się częściej za pomocą izolowanych przewodów (marki APR, AVT). Produkty mają odporną na warunki atmosferyczne powłokę izolacyjną i stalowy kabel nośny. Połączenia drutowe w przęsłach są montowane w obszarach niepodlegających obciążeniom mechanicznym. Są one łączone przez ściskanie (przy użyciu odpowiednich urządzeń i materiałów) lub przez spawanie (za pomocą bloków termitów lub specjalnego urządzenia).

W ostatnich latach samonośne izolowane druty są coraz częściej stosowane w budowie linii napowietrznych. W przypadku linii wysokiego napięcia niskiego napięcia przemysł produkuje SIP-1, -2 i -4, a dla linii 10–35 kV SIP-3.

Na trasach o napięciu powyżej 330 kV, aby zapobiec wyładowaniom koronowym, ćwiczy się zastosowanie fazy rozdzielonej - jeden drut o dużym przekroju zastępuje się kilkoma mniejszymi, połączonymi ze sobą. Wraz ze wzrostem napięcia nominalnego ich liczba wzrasta z 2 do 8.

Zbrojenie liniowe

Łączniki VLEP obejmują trawersy, izolatory, zaciski i zawieszenia, listwy i stężenia, łączniki (wsporniki, zaciski, sprzęt).

Główną funkcją trawersu jest przymocowanie drutów w taki sposób, aby zapewnić niezbędną odległość między przeciwnymi fazami. Produkty to specjalne konstrukcje metalowe wykonane z narożników, listew, szpilek itp. Z pomalowaną lub ocynkowaną powierzchnią. Istnieje około dwóch tuzinów rozmiarów i rodzajów trawersów o wadze od 10 do 50 kg (oznaczonych jako TM-1 ... TM22).

Izolatory służą do niezawodnego i bezpiecznego mocowania drutów.Są one podzielone na grupy, w zależności od materiału produkcyjnego (porcelana, szkło hartowane, polimery), celu funkcjonalnego (wsparcie, przejście, wprowadzenie) i metod mocowania do trawersów (szpilka, pręt i zawieszka). Izolatory są wykonane pod pewnym napięciem, które musi być wskazane na znakach alfanumerycznych. Główne wymagania dla tego rodzaju kształtek podczas instalowania napowietrznych linii energetycznych to wytrzymałość mechaniczna i elektryczna, odporność na ciepło.

Aby zmniejszyć drgania linii i zapobiec zerwaniu drutów, stosuje się specjalne urządzenia tłumiące lub pętle tłumiące.

Specyfikacje techniczne i ochrona

Podczas projektowania i instalowania napowietrznych linii energetycznych brane są pod uwagę następujące ważne cechy:

• Długość przęsła pośredniego (odległość między osiami sąsiednich regałów).
• Odległość między przewodami fazowymi a najniższą jest od powierzchni ziemi (wymiar linii).
• Długość ciągu izolatorów zgodnie z napięciem znamionowym.
• Pełna wysokość podpór.

Z tabeli można zapoznać się z głównymi parametrami napowietrznych linii energetycznych o napięciu 10 kV i wyższym.

Aby zapobiec uszkodzeniu linii napowietrznych i zapobiec wyłączeniom awaryjnym podczas burzy, nad drutami fazowymi wystrzeliwuje się stalowy lub aluminiowo-aluminiowy piorunochron o przekroju 50-70 mm²uziemione na biegunach. Często jest pusta, a ta przestrzeń służy do organizowania kanałów komunikacji o wysokiej częstotliwości.

Ochronę przed przepięciami powstałymi w wyniku uderzenia pioruna zapewniają zawory odcinające. W przypadku indukowanego impulsu piorunowego powstającego na drutach dochodzi do przebicia iskiernika, w wyniku czego wyładowanie przepływa na wspornik mający potencjał uziemienia bez uszkodzenia izolacji. Opór podpory zmniejsza się za pomocą specjalnych urządzeń uziemiających.

Przygotowanie i instalacja

Proces technologiczny budowy linii elektroenergetycznej wysokiego napięcia obejmuje prace przygotowawcze, konstrukcyjne, instalacyjne i rozruchowe. Pierwszy obejmuje zakup sprzętu i materiałów, żelbetowych i metalowych konstrukcji, badanie projektu, przygotowanie trasy i pikiety, opracowanie PER (planu produkcji robót elektrycznych).

Prace budowlane obejmują kopanie wykopów, instalowanie i montaż podpór, dystrybucję zestawów zbrojeniowych i uziemiających na trasie. Bezpośrednie instalowanie napowietrznych linii energetycznych rozpoczyna się od zwijania przewodów i kabli, wykonywania połączeń. Następnie należy je podnieść na podpory, rozciągnąć, celować w strzały zwisu (największa odległość między drutem a linią prostą łączącą punkty mocowania z podporami). Podsumowując, przewody i kable na izolatorach są powiązane.

Oprócz ogólnych środków bezpieczeństwa prace na napowietrznych liniach energetycznych wymagają przestrzegania następujących zasad:

• Zaprzestanie wszelkiej pracy przy zbliżaniu się do frontu burzy.
• Zapewnienie ochrony personelu przed skutkami potencjałów elektrycznych indukowanych w przewodach (zwarcie i uziemienie).
• Zakaz pracy nocnej (z wyjątkiem instalacji skrzyżowań z wiaduktami, kolejami), lodu, mgły, przy prędkości wiatru większej niż 15 m / s.

Przed uruchomieniem sprawdź wymiary zwisu i linii, zmierz spadek napięcia w złączach, rezystancję urządzeń uziemiających.

Serwis i naprawa

Zgodnie z regulaminem pracy, wszystkie linie napowietrzne powyżej 1 kV co sześć miesięcy podlegają kontroli personelu konserwacyjnego, inżynieryjnego i technicznego - raz w roku, pod kątem następujących nieprawidłowości:

• rzucanie ciał obcych na druty;
• przerwy lub przepalenie poszczególnych przewodów fazowych, naruszenie regulacji strzałek zwisu (nie powinno przekraczać projektu o więcej niż 5%);
• uszkodzenie lub zachodzenie na siebie izolatorów, sznurków, ograniczników;
• zniszczenie podpór;
• naruszenia w strefie bezpieczeństwa (przechowywanie ciał obcych, znajdowanie przewymiarowanego sprzętu, zwężenie polany, z powodu wzrostu drzew i krzewów).

Nadzwyczajne kontrole trasy są przeprowadzane podczas formowania się lodu, w czasie rozlewu rzek, pożarów naturalnych i spowodowanych przez człowieka, a także po automatycznym wyłączeniu. Kontrole ze wzrostem podpór są przeprowadzane w razie potrzeby (co najmniej 1 raz na 6 lat).

W przypadku naruszenia integralności części drutów (do 17% całkowitego przekroju) uszkodzony obszar jest naprawiany przez zastosowanie tulei naprawczej lub bandaża. W przypadku dużego uszkodzenia drut jest odcinany i ponownie łączony za pomocą specjalnego zacisku.

Podczas bieżącej naprawy dróg oddechowych chwiejne wsporniki i rozpórki są prostowane, sprawdzana jest szczelność wszystkich połączeń gwintowych, przywracana jest ochronna warstwa farby na konstrukcjach metalowych, numeracja, znaki i plakaty. Zmierz rezystancję urządzeń uziemiających.

Remont napowietrznych linii energetycznych oznacza wykonanie wszystkich bieżących napraw. Ponadto odbywa się pełne przeciąganie drutów wraz z pomiarem rezystancji przejściowej złączy i przeprowadzaniem testów po naprawie.