Una linea elettrica aerea (VL) è un dispositivo per la trasmissione e la distribuzione di energia elettrica attraverso fili posti in aria c fissati con isolatori e raccordi a supporti o staffe di strutture ingegneristiche (ponti, cavalcavia, ecc.). Il dispositivo della linea aerea, la sua progettazione e realizzazione devono essere conformi alle "Regole di installazione elettrica" (PUE), che sono obbligatorie per tutte le linee elettriche, ad eccezione di quelle speciali (ad esempio, reti di contatto tram, filobus, ferrovia e così via.)
Isolatori e raccordi
Il rivestimento del semiconduttore può essere costituito da una striscia di carta colloidale impregnata di carbonio avvolta direttamente attorno al conduttore. Questa disposizione viene utilizzata, ad esempio, nei cavi isolati con carta impregnata. Nei cavi con isolamento rimosso dalla costruzione attuale, il rivestimento semiconduttore viene applicato per estrusione utilizzando un materiale semiconduttore adatto.
Le sue principali caratteristiche sono le seguenti: elevata rigidità dielettrica, basse perdite dielettriche, elevata resistenza alle scariche parziali, buone prestazioni termiche. Il suo grande svantaggio è che è molto igroscopico e che l'assorbimento di umidità ne degrada notevolmente le proprietà dielettriche, per questo motivo l'isolante in carta deve essere completamente asciugato durante il processo di fabbricazione del cavo e protetto da un rivestimento ermetico.
Classificazione e modalità di funzionamento delle linee aeree. Linee aeree le linee elettriche sono solitamente progettate per trasmettere in alternata corrente trifase e su appuntamento si dividono in:
- tensione ultralunga di 500 kV e oltre, che serve principalmente per la comunicazione tra i singoli sistemi di alimentazione;
- linee principali con una tensione di 220 e 330 kV, utilizzate per trasmettere energia da potenti centrali elettriche, nonché per comunicare tra sistemi elettrici e combinare centrali elettriche all'interno di sistemi elettrici (di solito collegano centrali elettriche con punti di distribuzione);
- tensioni di distribuzione di 35, PO e 150 kV, che servono per l'alimentazione di imprese e insediamenti di grandi aree (collegare i punti di distribuzione con i consumatori e rappresentare reti ramificate con cabine di trasformazione);
- linee elettriche da 20 kV e inferiori, utilizzate per fornire energia elettrica ai consumatori.
I consumatori di elettricità in base all'affidabilità dell'alimentazione sono suddivisi in tre categorie:
- il primo comprende i consumatori la cui interruzione dell'alimentazione può comportare un pericolo per la vita delle persone, danni alle apparecchiature, difetti dei prodotti di massa, perturbazioni di elementi importanti dell'economia urbana;
- al secondo - i consumatori la cui interruzione dell'alimentazione provoca una massiccia sottoofferta di prodotti, tempi di fermo delle apparecchiature e dei lavoratori, interruzione delle normali attività di una parte significativa della popolazione urbana;
- ai terzi - altri consumatori.
Questo olio impregnante minerale viene miscelato con resina vegetale per aumentarne la viscosità ed evitare così che l'olio isolante migri per gravità verso le parti inferiori della pianta. Nei cavi per tensioni superiori, l'isolamento viene mantenuto sotto pressione in vari modi.
Supporti per fili
Diventa plastica aumentando la temperatura che gli consente di essere estruso a caldo sui conduttori e quindi indurito facendo passare il cavo in un bagno di acqua fredda. I termoplastici più comunemente usati come isolanti cavi elettrici sono cloruro di polivinile e polietilene. Presenta lo svantaggio di avere un'elevata costante dielettrica e quindi elevate perdite elettriche, che ne limita l'utilizzo a tensioni più elevate. Il polietilene ottenuto dalla polimerizzazione del gas etilene ha ottime caratteristiche di isolamento elettrico: rigidità dielettrica paragonabile alla carta impregnata e minori perdite dielettriche. Hanno anche una maggiore conduttività termica rispetto alla carta impregnata, facilitando la dissipazione del calore. Gli svantaggi del polietilene sono che il degrado dell'isolamento può verificarsi a causa di scariche parziali create dalla ionizzazione, il suo punto di fusione è piuttosto basso a 110 ° C, il che limita la temperatura di esercizio dei cavi isolati in polietilene a 75 ° C. I miglioramenti nelle prestazioni termiche hanno stato sviluppato da polietilene ad alta densità e polietilene vulcanizzato o reticolato. Solitamente vengono applicati per estrusione e sottoposti ad un processo di vulcanizzazione portando la temperatura ai valori richiesti. Le più utilizzate sono la gomma naturale e la gomma sintetica, note collettivamente come elastomeri, e più recentemente alcuni derivati del polietilene. Termoplastici: materiali organici sintetici ottenuti per polimerizzazione. . La schermatura serve anche a schermare il cavo dal potenziale causato da campi elettrici esterni ea proteggere il personale mediante un'efficace messa a terra.
Per tensione, le linee elettriche aeree sono divise in due gruppi dalle Regole per gli impianti elettrici: linee aeree con tensioni fino a 1000 V (bassa tensione) e linee aeree con tensioni superiori a 1000 V (alta tensione). Per ogni gruppo di linee vengono stabiliti i requisiti tecnici del proprio dispositivo. La tensione lineare nominale delle linee di corrente trifase è regolata da GOST 721-62 e può avere i seguenti valori: 750, 500, 330, 220, 150, 110, 35, 20, 10, 6 e 3 kV, nonché 660, 380 e 220 V.
Questo può essere fatto con un nastro di carta metallizzata o un nastro di metallo non magnetico con uno spessore di circa 8 mm, arrotolato sull'isolante. Nei cavi ad alta tensione, in cui i gradienti elettrici applicati all'isolamento sono bassi, il controllo della distribuzione campo elettrico non è richiesto e quindi si può fare a meno di uno schermo metallico; tuttavia, a volte viene utilizzato nei cavi a bassa tensione per evitare l'induzione di potenziale nei conduttori a causa di campi elettrici esterni.
Documenti che regolano le linee aeree
Può essere in metallo, termoplastico, elastomerico o tessile, a seconda dell'applicazione del cavo. Nei cavi utilizzati nelle reti di distribuzione, il tutto è anche ricoperto da nastro d'acciaio per la protezione meccanica, nel qual caso il cavo è detto "armato".
In base alla modalità di funzionamento elettrica, le linee sono suddivise in. linee con neutro isolato, quando punto comune l'avvolgimento (neutro) non è collegato al dispositivo di messa a terra o è collegato ad esso tramite dispositivi ad alta resistenza e con un neutro saldamente collegato a terra, quando il neutro del generatore o del trasformatore è strettamente collegato a terra.
Gauge indica l'area della sezione trasversale o qualsiasi altro parametro che la definisca. Vengono adottati due sistemi internazionali per determinare il calibro dei piloti. Mills è un'unità di lunghezza inglese, definita come un millesimo di pollice.
A seconda di questa unità, la lunghezza può determinare l'area della sezione trasversale indicata dai conduttori, quindi ci vuole un migliaio tondo, che corrisponde all'area di un cerchio il cui diametro è mille. Va quindi ben inteso che mille cerchi è un'unità di area che mette in relazione la caratura del pilota con la sua zona. Viene utilizzato per indicare fili pieni e conduttori intrecciati, se è richiesta l'area del conduttore, il suo diametro è noto in pollici, deve essere solo controllato.
Nelle reti con isolamento della linea neutra isolata deve essere almeno tensione di linea, poiché quando una fase viene cortocircuitata a terra, la tensione delle altre due fasi rispetto a terra diventa uguale a lineare. Nelle reti con neutro saldamente collegato a terra, se una fase è danneggiata, corto circuito attraverso la protezione di terra e linea disconnette la sezione danneggiata. In questo caso non si verifica la sovratensione di fase e l'isolamento della linea viene selezionato in base alla tensione di fase. Lo svantaggio di queste reti è l'elevato valore della corrente di guasto a terra e la disconnessione della linea in caso di guasto a terra monofase. Nel nostro paese, le reti con neutro a terra solida sono utilizzate in sistemi con tensioni fino a 1000 V e da 110 kV e oltre.
Puoi fare un equivalente tra le unità inglesi e statunitensi. Questo articolo fa parte tesi per una laurea in ingegneria elettrica. Sviluppato da Bachhillers: Bustillos Ramirez, Alida Caroline Perez Lisbona, Jesus Christ University of Carabobo.
Giustificazione per l'alta tensione
Le linee elettriche sono familiari perché fanno parte della ns Vita di ogni giorno. Ma vi siete mai chiesti perché non hanno la stessa altezza o qual è lo scopo di questa attrezzatura a piastre di colore verde montata sopra i tralicci? Ecco 3 chiavi da riconoscere vari tipi linee in un batter d'occhio.
A seconda dello stato meccanico, si distinguono le seguenti modalità operative delle linee aeree:
- normale - fili e cavi non sono rotti;
- emergenza - fili e cavi sono completamente o parzialmente tagliati;
- montaggio - nelle condizioni di installazione di supporti, fili e cavi.
I carichi meccanici sugli elementi delle linee aeree dipendono in larga misura dalle condizioni climatiche dell'area e dalla natura del terreno lungo il quale passa la linea. Quando si progettano linee aeree, prendono come base valore più alto valori di velocità del vento e spessore della parete del ghiaccio formatosi sui fili, osservati nell'area una volta ogni 15 anni per linee aeree 500 kV e una volta ogni 10 anni per linee aeree 6-330 kV.
La rete di trasmissione contiene linee alta tensione e ad altissima tensione. Aumentando la tensione si limita la perdita di potenza dovuta all'effetto Joule. Pertanto, tensioni elevate e molto elevate consentono di trasportare l'elettricità lunghe distanze. Questi tralicci hanno un'altezza compresa tra 10 e 90 m e si trovano a una distanza di diverse centinaia di metri l'uno dall'altro. Più sono alti, maggiore è la tensione.
Le reti di distribuzione elettrica a bassa e media tensione sono generalmente poste su pali in legno o cemento. Da un'altezza di 10 a 14 m, sono a una distanza di cento metri l'uno dall'altro. Su ogni traliccio, i cavi elettrici sono fissati a catene di isolanti. Questa attrezzatura per piastre è spesso di colore verde. Il loro ruolo è quello di supportare il conduttore del cavo e fornire isolamento elettrico cornice metallica. Queste catene sono solitamente fatte di torte di vetro o porcellana "impilate" l'una sull'altra.
L'area attraversata dalla linea aerea, a seconda dell'accessibilità per persone, mezzi di trasporto e macchine agricole, è suddivisa secondo il PUE in tre categorie:
- le aree popolate comprendono il territorio di città, paesi, villaggi, imprese industriali e agricole, porti, marine, stazioni ferroviarie, parchi, viali, spiagge, tenendo conto dei confini del loro sviluppo per i prossimi 10 anni;
Secondo la modalità di funzionamento a seconda delle condizioni meccaniche
Il numero di queste piastre varia a seconda della tensione di linea. Le linee di distribuzione ne hanno tre o meno. Cosa dice "targa"? Per verificare se il traliccio che hai trovato corrisponde alla nostra rete, c'è il modo giusto: controlla l'etichetta su ciascuno di essi. Ciò consente di identificare con precisione ogni pezzo di attrezzatura. Include sempre il numero del traliccio, il nome della linea e il livello di tensione.
Le sottostazioni sono un complesso elettrico complesso, che fa parte della trasmissione e distribuzione di energia elettrica, progettato per ricevere, convertire e distribuire energia elettrica. Esistono due tipi principali: distribuzione e trasformatore. La loro struttura complessa suggerisce l'esistenza di molti elementi di base e aggiuntivi.
- a disabitato - territorio non edificato, parzialmente frequentato da persone e accessibile ai trasporti e alle macchine agricole (sono considerati disabitati anche giardini, frutteti e aree con edifici separati, raramente in piedi e strutture temporanee);
- di difficile accesso - il territorio inaccessibile ai trasporti e alle macchine agricole.
Il dispositivo e gli elementi principali della linea aerea. Le linee elettriche aeree sono costituite da strutture portanti (pilastri e basi), cavi, isolatori e raccordi lineari. Inoltre, la struttura della linea aerea comprende i dispositivi necessari per garantire un'alimentazione ininterrotta ai consumatori e operazione normale linee: cavi di protezione contro i fulmini, scaricatori, messa a terra, nonché apparecchiature ausiliarie per le esigenze di esercizio (dispositivi di comunicazione ad alta frequenza, prese di forza capacitive, ecc.)
I principali sono trasformatore di potenza o trasformatore automatico, cavi elettrici, cavi e linee aeree, quadri di bassa e alta tensione, sistemi sbarre, ecc. un altro elemento importante è il sistema di alimentazione per i bisogni ausiliari della cabina, che comprende trasformatori, quadri corrente alternata e corrente continua, batterie ricaricabili.
Tra i principali dispositivi rientrano anche i sistemi di protezione e controllo, il sistema di automazione e messa a terra, il sistema di protezione contro i fulmini, i dispositivi di lettura dell'energia elettrica e il sistema di compensazione della potenza reattiva. Per i dispositivi ausiliari possono essere utilizzati sistemi di illuminazione, ventilazione, condizionamento e protezione antincendio.
I supporti delle linee di trasmissione aeree sostengono i cavi ad una determinata distanza tra loro e dalla superficie terrestre.La distanza orizzontale tra i centri dei due supporti sui quali i cavi sono sospesi è chiamata campata, o lunghezza della campata. Ci sono campate di transizione, intermedie e di ancoraggio. La campata di ancoraggio è solitamente costituita da più campate intermedie.
Sottosistemi di sistema I sottosistemi di sistema sono alimentati da linee di trasmissione ad alta e altissima tensione e sono utilizzati per la trasmissione in transito importando ed esportando elettricità su lunghe distanze, trasformazioni di tensione e grandi trasformazioni di potenza. Sono costruiti per due o tre voltaggi.
Le cabine di sistema sono costruite su grandi strutture e dispongono di personale permanente altamente qualificato in servizio. Molto avanzato anche il sistema per le informazioni a distanza e di telemetria. Sono costituiti da due o tre quadri ad alta tensione e ultra alti. livelli alti le tensioni al loro interno richiedono l'uso di un potente quadro ad alta tensione per commutarle circuiti elettrici. Per ridurre le prestazioni del sistema, i quadri vengono utilizzati per la commutazione in un mezzo isolato con ottime proprietà termiche: olio, elastico.
L'angolo di rotazione della linea è l'angolo tra le direzioni della linea in campate adiacenti.
La distanza verticale hg (figura 1, a) tra il punto più basso del filo nella campata e le strutture ingegneristiche incrociate o alla superficie della terra o dell'acqua è chiamata calibro del filo.
Figura 1 - Dimensione (a) e abbassamento (b) dei fili:
F, f - abbassamento dei fili; hg-gauge del filo da terra, A, B - punti di sospensione del filo
Questo schema consente di disconnettere contemporaneamente tutte le connessioni senza interrompere l'alimentazione ad altre linee. Ciò conferisce al sistema la massima sicurezza. sottostazioni regionali. Sono alimentati da centrali elettriche o sottostazioni di sistema tramite linee aeree o via cavo e forniscono elettricità in aree con un gran numero di utenti. La loro tensione primaria è 220 kV o 110 kV e la tensione secondaria è 6 kV, 10 kV o 20 kV. La loro alta tensione primaria consente loro di essere costruiti sia all'aperto che in aree residenziali e fortemente inquinate, ad esempio quadri interni.
L'abbassamento f del filo è la distanza verticale tra il punto più basso del filo nella campata e la retta orizzontale che collega i punti di sospensione del filo sui supporti. Se l'altezza dei punti di attacco è diversa, l'abbassamento è considerato relativo ai punti più alto e più basso dell'attacco del filo (F e f nella Figura 1, b).
La tensione è la forza con cui un filo o un cavo viene tirato e fissato su supporti. La tensione varia a seconda della forza del vento, della temperatura ambiente, dello spessore del ghiaccio sui fili e può essere normale o indebolita.
Per gli impianti di media tensione sono costruiti come quadri chiusi, e Energia elettrica esportato dall'aria o linee di cavi. Il loro schema è tale da essere alimentati da tre uscite da 110 kV. Tipicamente, la tensione viene convertita da due bidirezionali trasformatori di potenza, e il quadro da 110 kV è costruito con due boccole prefabbricate. Il numero di sbarre di collettori in un quadro da 20 kV è determinato dal numero, dalla natura e dalle caratteristiche delle utenze alimentate.
Funzionalmente, le sottostazioni sono ulteriormente suddivise in. Transito: vengono utilizzati non solo per alimentare gli utenti, ma anche per alimentare i loro sistemi di alimentazione misti e vicini; Convertitori - Sottostazioni progettate per convertire corrente con frequenza diversa o raddrizzamento di corrente; Trazione - per le esigenze del trasporto elettrico.
Il margine di sicurezza, o fattore di sicurezza degli elementi di una linea elettrica aerea, è il rapporto tra il carico minimo di progetto che distrugge questo elemento e il carico effettivo nelle condizioni più gravose.
Lo stress meccanico del materiale è il carico sugli elementi della linea aerea, riferito all'area unitaria della loro sezione di lavoro. Ad esempio, la tensione di un filo, in relazione alla sua sezione trasversale, determina la sollecitazione meccanica del materiale del filo.
La resistenza temporanea è chiamata la massima sollecitazione meccanica consentita del materiale, dopo il superamento della quale inizia la distruzione del prodotto.
Le linee aeree sono dette linee destinate alla trasmissione e distribuzione di EE attraverso fili posti all'aperto e supportati da supporti e isolanti. Linee elettriche aeree sono costruiti e utilizzati in un'ampia varietà di condizioni climatiche e aree geografiche, sono soggetti agli influssi atmosferici (vento, ghiaccio, pioggia, sbalzi di temperatura). A questo proposito, le linee aeree dovrebbero essere realizzate tenendo conto dei fenomeni atmosferici, dell'inquinamento atmosferico, delle condizioni di posa (aree scarsamente popolate, aree urbane, imprese), ecc. Dall'analisi delle condizioni delle linee aeree risulta che i materiali e i progetti delle linee deve soddisfare una serie di requisiti: costo economicamente accettabile, buona conducibilità elettrica e sufficiente resistenza meccanica dei materiali di fili e cavi, loro resistenza alla corrosione, attacco chimico; le linee devono essere elettricamente ed ecologicamente sicure, occupare un'area minima.
Progettazione strutturale di linee aeree. I principali elementi strutturali delle linee aeree sono supporti, fili, cavi di protezione contro i fulmini, isolatori e raccordi lineari.
Secondo il design dei supporti, le linee aeree a circuito singolo e doppio sono le più comuni. Sul percorso di linea possono essere costruiti fino a quattro circuiti. Percorso di linea - una striscia di terra su cui è in costruzione una linea. Un circuito di una linea aerea ad alta tensione combina tre fili (serie di fili) di una linea trifase, in una linea a bassa tensione, da tre a cinque fili. In generale, la parte strutturale della linea aerea (Fig. 3.1) è caratterizzata dalla tipologia degli appoggi, dalle lunghezze delle campate, dall'ingombro, dal progetto di fase e dal numero degli isolatori.
Le lunghezze delle campate delle linee aeree l sono scelte per ragioni economiche, poiché all'aumentare della lunghezza della campata aumenta l'abbassamento dei cavi, è necessario aumentare l'altezza dei supporti H per non violare la dimensione consentita del linea h (Fig. 3.1, b), mentre il numero di supporti e isolatori diminuirà di linee. Scartamento della linea - la distanza minima dal punto più basso del cavo al suolo (acqua, fondo stradale) deve essere tale da garantire la sicurezza delle persone e dei veicoli sotto la linea. Questa distanza dipende dalla tensione nominale della linea e dalle condizioni locali (abitata, disabitata). La distanza tra fasi adiacenti di una linea dipende principalmente dalla sua tensione nominale. Il progetto della fase della linea aerea è determinato principalmente dal numero di fili nella fase. Se la fase è composta da più fili si parla di split. Le fasi delle linee aeree di alta e altissima tensione sono divise. In questo caso, vengono utilizzati due fili in una fase a 330 (220) kV, tre - a 500 kV, quattro o cinque - a 750 kV, otto, undici - a 1150 kV.
Linee aeree. Supporti VL - strutture progettate per supportare i cavi all'altezza richiesta dal suolo, dall'acqua o da alcuni struttura ingegneristica. Inoltre, ai supporti sono sospesi cavi in acciaio collegati a terra, se necessario, per proteggere i cavi dai fulmini diretti e dalle relative sovratensioni.
I tipi e i design dei supporti sono vari. A seconda dello scopo e del posizionamento sulla linea aerea, sono divisi in intermedi e ancora. I supporti si differenziano per materiale, design e metodo di fissaggio, fili di legatura. A seconda del materiale, sono in legno, cemento armato e metallo.
supporti intermedi i più semplici, servono a sostenere i fili in tratti rettilinei della linea. Sono i più comuni; la loro quota in media è dell'80-90% del numero totale di supporti per linee aeree. I fili sono attaccati a loro con l'aiuto di ghirlande di supporto (sospese) di isolatori o isolatori a perno. I supporti intermedi in modalità normale vengono caricati principalmente dal peso proprio di fili, cavi e isolatori, ghirlande appese di isolatori pendono verticalmente.
Supporti di ancoraggio installato in luoghi di fissaggio rigido dei fili; si dividono in terminali, angolari, intermedi e speciali. Vengono testati i supporti di ancoraggio progettati per le componenti longitudinali e trasversali della tensione dei fili (le ghirlande di tensione degli isolatori sono posizionate orizzontalmente) carichi più elevati, quindi sono molto più complicati e più costosi di quelli intermedi; il loro numero su ogni riga dovrebbe essere minimo.
In particolare, i supporti terminali e angolari installati all'estremità oa cavallo della linea subiscono una tensione costante di fili e cavi: unilaterale o per la risultante dell'angolo di rotazione; gli ancoraggi intermedi, installati su lunghi tratti rettilinei, sono calcolati anche per la tensione unilaterale, che può verificarsi quando una parte dei fili si rompe nella campata adiacente al supporto.
I supporti speciali sono dei seguenti tipi: transitorio - per grandi campate che attraversano fiumi, gole; diramazioni - per effettuare diramazioni dalla linea principale; trasposizionale - per modificare l'ordine dei fili sul supporto.
Insieme allo scopo (tipo), il design del supporto è determinato dal numero di linee aeree e dalla disposizione reciproca dei fili (fasi). I supporti (e le linee) sono realizzati in versione a singolo o doppio circuito, mentre i fili sui supporti possono essere disposti a triangolo, orizzontalmente, rovesciato ad “albero di Natale” e ad esagono o “a botte” ( Riso. 3.2).
La disposizione asimmetrica dei fili di fase l'uno rispetto all'altro (Fig. 3.2) provoca induttanze e capacità disuguali di fasi diverse. Per garantire la simmetria di un sistema trifase e l'allineamento di fase dei parametri reattivi su linee lunghe (oltre 100 km) con una tensione di 110 kV e oltre, i fili nel circuito vengono riorganizzati (trasposti) utilizzando appositi supporti.
Con un ciclo completo di trasposizione, ogni filo (fase) uniformemente lungo la lunghezza della linea occupa in serie la posizione di tutte e tre le fasi sul supporto (Fig. 3.3).
supporti in legno (Riso. 3.4) sono realizzati in pino o larice e vengono utilizzati su linee con tensioni fino a 110 kV in aree forestali, ora sempre meno. Gli elementi principali dei supporti sono figliastri (prefissi) 1, cremagliere 2, traverse 3, controventi 4, barre sottotraverse 6 e traverse 5. I supporti sono facili da fabbricare, economici e facili da trasportare. Il loro principale inconveniente è la loro fragilità dovuta al decadimento del legno, nonostante il suo trattamento con un antisettico. L'uso di figliastri in cemento armato (allegati) aumenta la durata dei supporti fino a 20-25 anni.
Supporti in cemento armato(Fig. 3.5) sono più ampiamente utilizzati su linee con tensione fino a 750 kV. Possono essere autoportanti (intermedio) e con bretelle (ancora). I supporti in cemento armato sono più durevoli di quelli in legno, facili da usare, più economici di quelli in metallo.
Supporti in metallo (acciaio) ( Riso. 3.6) sono utilizzati su linee con una tensione di 35 kV e oltre. Gli elementi principali includono rack 1, traverse 2, rack per cavi 3, controventi 4 e fondamenta 5. Sono robusti e affidabili, ma piuttosto ad alta intensità di metallo, occupano una vasta area, richiedono speciali fondazioni in cemento armato per l'installazione e devono essere verniciati durante il funzionamento per proteggere dalla corrosione.
