Izolacija daljnovodov

Energetiki imajo že dolgo razvito tradicijo, da naprave za prenos električne energije od vira (generatorja) do porabnika imenujejo z izrazom vod, čeprav imajo zelo zapleteno tehnično zasnovo in v nekaterih primerih segajo na več sto oz. na tisoče kilometrov.

Preprosto povedano, vsak daljnovod je sestavljen iz samo dveh komponent:

• sistemi tokovnih vodnikov, ki zagotavljajo pretok električnega toka;

• dielektrični medij, ki obdaja te žice, da prepreči prehod električne energije v nepotrebno smer. To okolje preprosto imenujemo izolacija.

Glede na način uporabljenega izolacijskega materiala se daljnovodi delijo na:

• zrak;

• kabel.

Nadzemni električni vodi

Te strukture uporabljajo dielektrične lastnosti zraka okoliškega ozračja za izolacijo tokovnih vodnikov. Pri tem se upošteva dejstvo, da je njegov odpornost spreminja glede na vreme, temperaturo, vlažnost in druge parametre. Za odpravo teh dejavnikov je za vsako vrsto napetosti izbrana optimalna razdalja med žicami.Ko se njegova vrednost poveča, se varna razdalja žic med seboj poveča.

Ker lahko potencial katerega koli tokovnega vodnika teče v zemljo, se tudi fazni vodniki odmaknejo od površine tal. V praksi pa se dvignejo veliko višje, saj se pod njimi lahko sprehajajo ali delajo ljudje, premikajo se transportna vozila in se nahajajo gospodarska poslopja. Vse to upošteva zasnova nosilca, na katerem so pritrjene žice.

Izolacija nadzemnih električnih vodov

Poleg izbire zračne razdalje med žicami in tlemi je potrebno pritrditi tokovne žice na stebre, da ne moti njihovega električnega upora. Navsezadnje so materiali, ki se uporabljajo za opore (les in beton v mokrem vremenu ter kovinske konstrukcije v vseh okoliščinah), dobri prevodniki elektrike.

Za pritrditev odprtih žic na drogove nosilcev se uporabljajo posebne strukture, ki se imenujejo izolatorji ... Izdelani so iz odpornega dielektričnega materiala. Najpogosteje izberejo posebne vrste porcelana, stekla ali redkeje plastike.

Zasnova ločene vrste porcelanskih izolatorjev je prikazana na fotografiji.

Izolator, prikazan na levi, je izdelan iz enega samega kosa porcelana. In desnica je sestavljena iz dveh delov.

Glede na način pritrditve na jambor so izolatorji razdeljeni na:

• zatične strukture, ki so pritrjene na kovinski zatič, nameščen na traverzi v navpičnem položaju;

• viseče naprave, obešene na jambor;

• natezni vzorci, pritrjeni v vodoravni ravnini, da se upirajo nateznim silam.

Vsi so izdelani za delovanje pri določenem razredu omrežne napetosti. Hkrati zaznavajo pomembne mehanske sile v navpični in vodoravni smeri, ki jih ustvarjajo nanje pritrjene žice v vseh vremenskih razmerah.

Močni sunki vetra, tudi v kombinaciji z nabiranjem snega in ledu, ne smejo poslabšati mehanske trdnosti izolatorjev in žic, dolgotrajno deževje in celo dež pa ne zmanjša njihove električne upornosti. V nasprotnem primeru bo prišlo do nujnega načina, katerega odstranitev bo zahtevala velike stroške.

Spodnja fotografija prikazuje primer pritrditve odprtih žic enofaznega 220-voltnega voda na prečnici nosilnega droga pri priključitvi naprave za ulično razsvetljavo s porcelanskimi izolatorji.

Ta metoda se pogosto uporablja za osvetlitev cest, pločnikov, območij ozemlja. Material takšnega izolatorja lahko prenese mehanske sile:

• napenjanje žic, ki delujejo v vodoravni ravnini vzdolž osi daljnovoda;

• teže konstrukcije, obešene na njih, ki delujejo na stiskanje izolatorja.

Enake izvedbe se uporabljajo za vode 0,4 kV.

Odprte kovinske vodnike nadomestijo daljnovodi z napetostjo do vključno 35 kV. samonosne izolirane konstrukcije.

Pri njihovi uporabi se ne uporabljajo porcelanski ali stekleni izolatorji, temveč sistem pritrditve kablov in žic, prikazan na fotografiji.

Na stebrih, kjer so spojene izpostavljene žice in samonosne konstrukcije, se uporabljata obe vrsti pritrditve.

Z naraščanjem napetosti na daljnovodu se povečujejo velikosti izolatorjev in njihove dielektrične lastnosti.Močnejši izolatorji delujejo na nadzemnih vodih 10 kV.

Za absorpcijo vodoravnih napetostnih sil žic na mestih, kjer se linije obračajo, na primer za obvod rezervoarjev, se uporabljajo napetostni izolatorji, ki so lahko sestavljeni iz girland.

Na fotografiji je prikazana kombinirana uporaba nosilnih in napetostnih izolatorjev na ojačanem nosilnem nosilcu VL-10 kV.

Iste strukture so nameščene na nosilcih z odklopniki… Podporni izolatorji zagotavljajo delovanje premičnih lamel in fiksnih fiksnih kontaktov ločilnika, napetostni izolatorji pa absorbirajo vlečne sile vodnikov.

Fotografija potrjuje, da je zasnova vseh izolatorjev nadzemnih vodov 25 kV postala bolj zapletena. Povečali so razdaljo med tokovnimi vodniki daljnovoda in nosilnim materialom.

To je dobro vidno na DV 110 kV, kjer se je niz izolatorjev podaljšal in se uporablja njihova viseča konstrukcija.

Konci nadzemnih vodov so priključeni na transformatorske puše, ki se nahajajo na transformatorskih postajah.

Priključne točke daljnovodov na opremo 110-kV visokonapetostne odprte stikalne naprave so zaščitene s kompleksnejšimi konstrukcijami nosilnih izolatorjev, ki lahko prenesejo znatne električne in mehanske obremenitve. Na še večji razdalji odstranijo žice pod napetostjo z nosilcev.

Enako je razvidno iz fotografije nadzemnega kovinskega stolpa za prenos visokonapetostne moči 330 kV. Na fotografiji je razvidno, da ima vsaka faza ločitev tokovnih vodnikov, katerih vodniki so na traverzi pritrjeni s še bolj ojačanim vencem steklenih nateznih izolatorjev.

Oporni izolatorji transformatorske postaje 330 kV premaknejo vodnike in zbiralke še dlje od opreme.

Kabelski električni vodi

V teh strukturah so prevodna jedra faz med seboj ločena s plastjo trdnega dielektrika in zaščitena pred vplivom okolja z močno, a elastično lupino. Včasih se lahko namesto trdnih snovi uporabi tekoče kabelsko olje, narejeno iz naftnih derivatov ali plinastih snovi. Toda takšni dielektriki se v praksi redko uporabljajo.

Z vidika proizvodnih stroškov so kablovodi dražji od nadzemnih daljnovodov. Zato se polagajo v mestu, znotraj stanovanjskih zgradb, industrijskih območij, na križiščih z vodnimi ovirami, ko ni mogoče namestiti zračnih nosilcev.

Za polaganje kablov ustvarite kabelske police, kanale ali navadne zakopani roviki omejujejo dostop do tokokrogov pod napetostjo.

Izolacija kabelskih električnih vodov

Konstrukcija električnega kabla za daljnovode je odvisna od količine moči, ki se prenaša po njem, in uporabljene napetosti.

Prevodniki kabla so običajno izdelani iz bakra ali aluminijevih zlitin, vrsta dielektričnih materialov, uporabljenih med njimi, pa je odvisna od velikosti uporabljene napetosti.

V napravah do 1000 voltov se najpogosteje uporabljajo plasti polietilenskih spojin ali struktur s papirnimi polnili in snopi, impregnirani s kabelskim oljem različne konsistence.

Približna razporeditev izolacijskih plasti za nestandardni štirižilni kabel je prikazana na fotografiji.

Tu je kovina vsakega prevodnega jedra prevlečena z izolacijsko plastjo, ki pride v stik s snopi papirja in polnili, nameščenimi v izolacijo pasu.Zunanja lupina popolnoma zatesni celotno strukturo.

Ko je papir impregniran z mineralnimi olji z različnimi dodatki za povečanje viskoznosti plasti, se hkrati povečajo dielektrične lastnosti. Takšni kabelski kabli, impregnirani z viskoznim oljem, lahko delujejo v visokonapetostnih tokokrogih do vključno 10 kV.

Tehnična metoda izdelave svinčenih žic poveča operativne lastnosti dielektrične plasti. Za to je vsako jedro izdelano v obliki ločenega koaksialnega kabla z viskozno impregnacijo, nameščeno znotraj svinčenega ovoja.

Prostor med takšnimi žilami je napolnjen s polnilom iz jute in nameščen v oklepno plast pocinkanih jeklenih žic, obdanih z zunanjo zatesnjeno zaščitno plastjo.

Takšni kabli s svinčenimi vodniki delujejo v visokonapetostnih tokokrogih do vključno 35 kV.

Za prenos električne energije po kablu z višjimi napetostmi do 110 kV in več se uporabljajo druge strukture izolacijske plasti. To je lahko manj viskozno kabelsko olje, inertni plini (najpogosteje dušik). Tlak olja v takih plasteh je lahko nizek (do 1 kg / cm2), srednji (do 3 × 5 kg / cm2) ali visok (do 10-14 kg / cm2). Takšni kabli delujejo v visokonapetostnih tokokrogih do vključno 500 kV.

Pregledi izolacije električnih vodov

Med delovanjem električne opreme se ocenjuje stanje dielektričnih plasti:

• nenehno;

• občasno.

Posebne kontrolne naprave izvajajo stalno analizo kakovosti izolacije v avtomatskem načinu. Nastavljeni so tako, da med normalnim delovanjem merijo zelo nizke uhajajoče tokove.Ko pride do razpada dielektrične plasti, se ti tokovi povečajo in trenutek njihovega prehoda skozi kritično vrednost se določi z relejnim tokovnim vezjem z izdajo alarmnega ukaza za obveščanje servisnega osebja.

Občasno spremljanje stanja izolacije električne opreme, vključno z električnimi vodi, je dodeljeno posebej oblikovanim električnim laboratorijem, ki izvajajo visokonapetostne preglede v obliki meritev in preskusov s specializiranimi mobilnimi ali stacionarnimi napravami.

Tehnično osebje takih laboratorijev v elektroenergetskem sistemu je razdeljeno na ločene oddelke, imenovane izolacijska služba. Pod vodstvom vodje sodeluje pri rutinskih preizkusih obstoječe energetske opreme in daljnovodov ter je dolžna pred vsako uvedbo naprav, na katerih so bila izvedena preventivna dela z demontažo tokokroga, predložiti pisno mnenje o pripravljenosti vhodnega odseka, da prenese visokonapetostno obremenitev z izolacijo.

Preberite tudi: Vzroki poškodb nadzemnih daljnovodov