Μόνωση ηλεκτρικών γραμμών

Για πολύ καιρό, οι ειδικοί στον τομέα της ενέργειας έχουν αναπτύξει μια παράδοση να καλούν συσκευές για τη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας από μια πηγή (γεννήτρια) σε έναν καταναλωτή με τον όρο "γραμμή", αν και έχουν πολύ περίπλοκο τεχνικό σχεδιασμό και σε ορισμένες περιπτώσεις εκτείνονται σε αρκετές εκατοντάδες ή χιλιάδες χιλιόμετρα.

Με απλά λόγια, κάθε γραμμή μεταφοράς αποτελείται από δύο μόνο στοιχεία:

• συστήματα ηλεκτροδίων ρεύματος που εξασφαλίζουν τη ροή ηλεκτρικών ρευμάτων.

• το διηλεκτρικό μέσο που περιβάλλει αυτά τα καλώδια για να αποτρέψει τη διέλευση του ηλεκτρισμού σε περιττή κατεύθυνση. Αυτό το περιβάλλον ονομάζεται απλά απομόνωση.

Σύμφωνα με τη μέθοδο των χρησιμοποιούμενων υλικών μόνωσης, οι γραμμές ηλεκτροδότησης χωρίζονται σε:

• αέρας;

• καλώδιο.

Εναέρια καλώδια ρεύματος

Αυτές οι δομές χρησιμοποιούν τις διηλεκτρικές ιδιότητες του αέρα της περιβάλλουσας ατμόσφαιρας για τη μόνωση των αγωγών ρεύματος. Αυτό λαμβάνει υπόψη το γεγονός ότι του αντίσταση ποικίλλει ανάλογα με τον καιρό, τη θερμοκρασία, την υγρασία και άλλες παραμέτρους. Για την εξάλειψη αυτών των παραγόντων, επιλέγεται η βέλτιστη απόσταση μεταξύ των καλωδίων για κάθε τύπο τάσης.Καθώς αυξάνεται η τιμή του, αυξάνεται η ασφαλής απόσταση των καλωδίων μεταξύ τους.

Δεδομένου ότι το δυναμικό οποιουδήποτε αγωγού ρεύματος μπορεί να ρέει προς τη γείωση, οι αγωγοί φάσης απομακρύνονται επίσης από την επιφάνεια του εδάφους. Στην πράξη, ωστόσο, ανεβαίνουν πολύ ψηλότερα, καθώς οι άνθρωποι μπορούν να περπατήσουν ή να εργαστούν κάτω από αυτά, μετακινούνται μεταφορικά οχήματα και μπορούν να εντοπιστούν βοηθητικά κτίρια. Όλα αυτά λαμβάνονται υπόψη από το σχεδιασμό του στηρίγματος στο οποίο είναι στερεωμένα τα καλώδια.

Μόνωση εναέριων γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας

Εκτός από την επιλογή της απόστασης αέρα μεταξύ των καλωδίων και του εδάφους, είναι απαραίτητο να στερεωθούν τα καλώδια ρεύματος στους ιστούς για να μην διαταραχθεί η ηλεκτρική τους αντίσταση. Εξάλλου, τα υλικά που χρησιμοποιούνται για στηρίγματα (ξύλο και σκυρόδεμα σε υγρό καιρό και μεταλλικές κατασκευές σε κάθε περίπτωση) είναι καλοί αγωγοί του ηλεκτρισμού.

Για τη στερέωση ανοιχτών συρμάτων στους ιστούς των στηριγμάτων χρησιμοποιούνται ειδικές κατασκευές που ονομάζονται μονωτές... Κατασκευάζονται από ανθεκτικό διηλεκτρικό υλικό. Τις περισσότερες φορές επιλέγουν ειδικούς τύπους πορσελάνης, γυαλιού ή, λιγότερο συχνά, πλαστικών.

Ο σχεδιασμός ενός ξεχωριστού τύπου μονωτών πορσελάνης φαίνεται στη φωτογραφία.

Ο μονωτήρας που φαίνεται στα αριστερά είναι κατασκευασμένος από ένα μόνο κομμάτι πορσελάνης. Και το δεξί αποτελείται από δύο μέρη.

Σύμφωνα με τη μέθοδο στερέωσης στον ιστό, οι μονωτές χωρίζονται σε:

• δομές καρφίτσας που είναι προσαρτημένες σε μεταλλικό πείρο τοποθετημένο στην τραβέρσα σε κάθετη θέση.

• αναρτημένες συσκευές αναρτημένες από ιστό.

• μοτίβα τάνυσης στερεωμένα σε οριζόντιο επίπεδο για να αντιστέκονται στις δυνάμεις εφελκυσμού.

Όλα κατασκευάζονται για να λειτουργούν σε μια συγκεκριμένη κατηγορία τάσης δικτύου. Ταυτόχρονα, αντιλαμβάνονται σημαντικές μηχανικές δυνάμεις στην κατακόρυφη και οριζόντια κατεύθυνση που δημιουργούνται από τα καλώδια που συνδέονται σε αυτά σε όλες τις καιρικές συνθήκες.

Οι ισχυρές ριπές ανέμου, ακόμη και σε συνδυασμό με συσσώρευση χιονιού και πάγου, δεν πρέπει να επηρεάζουν τη μηχανική αντοχή των μονωτών και των συρμάτων, ενώ η παρατεταμένη βροχή και ακόμη και η βροχή δεν πρέπει να επηρεάζουν την ηλεκτρική τους αντίσταση. Διαφορετικά, θα υπάρχει μια λειτουργία έκτακτης ανάγκης, η αφαίρεση της οποίας θα απαιτήσει τεράστιο κόστος.

Η παρακάτω φωτογραφία δείχνει ένα παράδειγμα στερέωσης ανοιχτών καλωδίων μιας μονοφασικής γραμμής 220 volt στην εγκάρσια γραμμή ενός ιστού στήριξης κατά τη σύνδεση μιας συσκευής φωτισμού δρόμου χρησιμοποιώντας μονωτήρες πορσελάνης.

Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται ευρέως για τον φωτισμό δρόμων, πεζοδρομίων, περιοχών της επικράτειας. Το υλικό ενός τέτοιου μονωτή μπορεί να αντέξει μηχανικές δυνάμεις:

• τάνυση των συρμάτων που δρουν στο οριζόντιο επίπεδο κατά μήκος του άξονα της γραμμής ισχύος.

• τα βάρη της κατασκευής που αιωρούνται πάνω τους ενεργώντας στη συμπίεση του μονωτή.

Τα ίδια σχέδια χρησιμοποιούνται για γραμμές 0,4 kV.

Οι ανοιχτοί μεταλλικοί αγωγοί αντικαθίστανται από εναέριες γραμμές ισχύος με τάση έως και 35 kV. αυτοφερόμενες μονωτικές κατασκευές.

Κατά τη χρήση τους, δεν χρησιμοποιούνται μονωτήρες από πορσελάνη ή γυαλί, αλλά το σύστημα στερέωσης καλωδίων και καλωδίων που φαίνεται στη φωτογραφία.

Σε στύλους όπου συνδέονται εκτεθειμένα καλώδια και αυτοφερόμενες κατασκευές, χρησιμοποιούνται και οι δύο τύποι στερέωσης.

Καθώς η τάση που εφαρμόζεται στην εναέρια γραμμή μεταφοράς αυξάνεται, τα μεγέθη των μονωτών και οι διηλεκτρικές τους ιδιότητες αυξάνονται.Πιο ισχυροί μονωτές λειτουργούν σε εναέριες γραμμές 10 kV.

Για την απορρόφηση των οριζόντιων δυνάμεων τάνυσης των συρμάτων σε μέρη όπου οι γραμμές περιστρέφονται, για παράδειγμα, για να παρακάμψουν τις δεξαμενές, χρησιμοποιούνται μονωτήρες τάσης, οι οποίοι μπορεί να αποτελούνται από γιρλάντες.

Η φωτογραφία δείχνει τη συνδυασμένη χρήση μονωτών στήριξης και τάσης σε ενισχυμένο στήριγμα στήριξης VL-10 kV.

Οι ίδιες δομές εγκαθίστανται σε στηρίγματα με αποζεύκτες… Οι μονωτές υποστήριξης διασφαλίζουν τη λειτουργία των κινητών λεπίδων και των σταθερών σταθερών επαφών του αποζεύκτη και οι μονωτές τάσης απορροφούν τις δυνάμεις έλξης των αγωγών.

Η φωτογραφία επιβεβαιώνει ότι ο σχεδιασμός όλων των μονωτών εναέριας γραμμής 25 kV έχει γίνει πιο περίπλοκος. Αύξησαν την απόσταση μεταξύ των αγωγών ρεύματος της γραμμής ισχύος και του υλικού φορέα.

Αυτό φαίνεται ξεκάθαρα στην εναέρια γραμμή 110 kV, όπου η σειρά των μονωτών έχει μακρύνει και χρησιμοποιείται πλέον η αναρτημένη κατασκευή τους.

Τα άκρα των εναέριων γραμμών συνδέονται με δακτυλίους μετασχηματιστή που βρίσκονται σε υποσταθμούς.

Τα σημεία σύνδεσης των ηλεκτρικών γραμμών με τον εξοπλισμό του ανοιχτού διακόπτη υψηλής τάσης 110 kV προστατεύονται από πιο σύνθετες κατασκευές φέροντες μονωτήρες που μπορούν να αντέξουν σημαντικά ηλεκτρικά και μηχανικά φορτία. Αφαιρούν τα ηλεκτροφόρα καλώδια από τα στηρίγματα σε ακόμη μεγαλύτερη απόσταση.

Το ίδιο φαίνεται και στη φωτογραφία ενός εναέριου πύργου από μέταλλο για τη μετάδοση ισχύος 330 kV υψηλής τάσης. Η φωτογραφία δείχνει ότι κάθε φάση έχει διαχωρισμό αγωγών ρεύματος, οι αγωγοί των οποίων στερεώνονται στην τραβέρσα με ένα ακόμη πιο ενισχυμένο στεφάνι από μονωτήρες τάνυσης γυαλιού.

Οι μονωτές στύλου ενός υποσταθμού 330 kV μετακινούν τους αγωγούς και τις ράβδους ακόμη πιο μακριά από τον εξοπλισμό.

Καλώδια ηλεκτρικού ρεύματος

Σε αυτές τις δομές, οι αγώγιμοι πυρήνες των φάσεων χωρίζονται μεταξύ τους με ένα στρώμα στερεού διηλεκτρικού και προστατεύονται από την επίδραση του περιβάλλοντος με ένα ισχυρό αλλά ελαστικό κέλυφος. Μερικές φορές αντί για στερεά μπορεί να χρησιμοποιηθεί υγρό λάδι καλωδίου από προϊόντα πετρελαίου ή αέριες ουσίες. Αλλά τέτοια διηλεκτρικά χρησιμοποιούνται σπάνια στην πράξη.

Όσον αφορά το κόστος παραγωγής, οι καλωδιακές γραμμές είναι πιο ακριβές από τις εναέριες γραμμές μεταφοράς. Επομένως, τοποθετούνται εντός πόλης, εντός κτιρίων κατοικιών, βιομηχανικών περιοχών, σε διασταυρώσεις με υδατοφράκτες, όταν δεν μπορούν να τοποθετηθούν εναέρια στηρίγματα.

Για την τοποθέτηση καλωδίων, δημιουργήστε δίσκους καλωδίων, κανάλια ή κανονικούς θαμμένα χαρακώματαπου περιορίζουν την πρόσβαση σε ζωντανά κυκλώματα.

Μόνωση καλωδίων ηλεκτρικών γραμμών

Η κατασκευή του καλωδίου τροφοδοσίας για ηλεκτρικές γραμμές εξαρτάται από την ποσότητα ισχύος που μεταδίδεται μέσω αυτού και την εφαρμοζόμενη τάση.

Οι αγωγοί του καλωδίου είναι συνήθως κατασκευασμένοι από χαλκό ή κράματα αλουμινίου και ο τύπος των διηλεκτρικών υλικών που χρησιμοποιούνται μεταξύ τους εξαρτάται από το μέγεθος της εφαρμοζόμενης τάσης.

Σε συσκευές έως 1000 βολτ, χρησιμοποιούνται συχνότερα στρώματα ενώσεων πολυαιθυλενίου ή δομές με πληρωτικά χαρτιού και δέσμες εμποτισμένες με λάδι καλωδίου διαφορετικής συνοχής.

Η κατά προσέγγιση διάταξη των στρώσεων μόνωσης για ένα μη τυποποιημένο καλώδιο τεσσάρων πυρήνων φαίνεται στη φωτογραφία.

Εδώ, το μέταλλο κάθε αγώγιμου πυρήνα επικαλύπτεται με ένα μονωτικό στρώμα που έρχεται σε επαφή με τις δέσμες χαρτιού και τα πληρωτικά που τοποθετούνται στη μόνωση του ιμάντα.Το εξωτερικό κέλυφος σφραγίζει πλήρως ολόκληρη τη δομή.

Όταν το χαρτί εμποτίζεται με ορυκτέλαια με διάφορα πρόσθετα για την αύξηση του ιξώδους του στρώματος, οι διηλεκτρικές ιδιότητες αυξάνονται ταυτόχρονα. Τέτοια ιξώδη καλώδια εμποτισμένα με λάδι μπορούν να λειτουργούν σε κυκλώματα υψηλής τάσης έως και 10 kV.

Η τεχνική μέθοδος κατασκευής συρμάτων μολύβδου αυξάνει τις λειτουργικές ιδιότητες του διηλεκτρικού στρώματος. Για αυτό, κάθε πυρήνας κατασκευάζεται με τη μορφή ξεχωριστού ομοαξονικού καλωδίου με παχύρρευστο εμποτισμό, τοποθετημένο μέσα στο περίβλημα μολύβδου.

Ο χώρος μεταξύ τέτοιων φλεβών γεμίζεται με πληρωτικό από γιούτα και τοποθετείται μέσα σε ένα θωρακισμένο στρώμα συρμάτων από γαλβανισμένο χάλυβα, που περιβάλλεται από ένα εξωτερικό σφραγισμένο προστατευτικό στρώμα.

Τέτοια καλώδια με μεταλλικούς αγωγούς μολύβδου λειτουργούν σε κυκλώματα υψηλής τάσης έως και 35 kV.

Για τη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας κατά μήκος του καλωδίου με υψηλότερες τάσεις έως 110 kV και άνω, χρησιμοποιούνται άλλες δομές του μονωτικού στρώματος. Αυτό μπορεί να είναι λιγότερο παχύρρευστο λάδι καλωδίου, αδρανή αέρια (συχνότερα άζωτο). Η πίεση λαδιού σε τέτοιες στρώσεις μπορεί να είναι χαμηλή (έως 1 kg / cm2), μέτρια (έως 3 × 5 kg / cm2) ή υψηλή (έως 10-14 kg / cm2). Τέτοια καλώδια λειτουργούν σε κυκλώματα υψηλής τάσης έως και 500 kV.

Επιθεωρήσεις μόνωσης ηλεκτρικών γραμμών

Κατά τη λειτουργία του ηλεκτρικού εξοπλισμού, αξιολογείται η κατάσταση των διηλεκτρικών στρωμάτων:

• πάντα;

• Περιοδικά.

Ειδικές συσκευές ελέγχου εκτελούν συνεχή ανάλυση της ποιότητας μόνωσης σε αυτόματη λειτουργία. Είναι ρυθμισμένοι με τέτοιο τρόπο ώστε να μετρούν πολύ χαμηλά ρεύματα διαρροής κατά την κανονική λειτουργία.Όταν συμβαίνει διάσπαση του διηλεκτρικού στρώματος, αυτά τα ρεύματα αυξάνονται και η στιγμή της διέλευσης τους από την κρίσιμη τιμή καθορίζεται από ένα κύκλωμα ρεύματος ρελέ με την έκδοση εντολής συναγερμού για ειδοποίηση του προσωπικού σέρβις.

Η περιοδική παρακολούθηση της κατάστασης μόνωσης του ηλεκτρικού εξοπλισμού, συμπεριλαμβανομένων των γραμμών ηλεκτροδότησης, ανατίθεται σε ειδικά διαμορφωμένα ηλεκτρολογικά εργαστήρια που πραγματοποιούν επιθεωρήσεις υψηλής τάσης με τη μορφή μετρήσεων και δοκιμών με εξειδικευμένες κινητές ή σταθερές εγκαταστάσεις.

Το τεχνικό προσωπικό τέτοιων εργαστηρίων στο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας χωρίζεται σε ξεχωριστά τμήματα που ονομάζονται υπηρεσία μόνωσης. Η ίδια, υπό την καθοδήγηση του διευθυντή, συμμετέχει σε δοκιμές ρουτίνας του υπάρχοντος ενεργειακού εξοπλισμού και γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας και υποχρεούται, πριν από κάθε εισαγωγή οποιωνδήποτε συσκευών στις οποίες έχουν πραγματοποιηθεί προληπτικές εργασίες με την αποσυναρμολόγηση του κυκλώματος, να υποβάλλει γραπτή γνώμη για την ετοιμότητα του τμήματος εισόδου να αντέξει το φορτίο υψηλής τάσης με μόνωση.

Διαβάστε επίσης: Αιτίες ζημιάς σε εναέριες γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας