Izolácia elektrického vedenia

Energetickí experti majú dlhú dobu tradíciu nazývať zariadenia na prenos elektriny zo zdroja (generátora) k spotrebiteľovi pojmom „vedenie“, hoci majú veľmi zložité technické prevedenie a v niektorých prípadoch siahajú až do niekoľkých stoviek resp. tisícky kilometrov.

Jednoducho povedané, každá prenosová linka pozostáva iba z dvoch komponentov:

• systémy vedenia prúdu, ktoré zabezpečujú tok elektrických prúdov;

• dielektrické médium obklopujúce tieto drôty, aby sa zabránilo prechodu elektriny v nepotrebnom smere. Toto prostredie sa jednoducho nazýva izolácia.

Podľa spôsobu použitých izolačných materiálov sa elektrické vedenia delia na:

• vzduch;

• kábel.

Nadzemné elektrické vedenie

Tieto konštrukcie využívajú dielektrické vlastnosti vzduchu okolitej atmosféry na izoláciu prúdových vodičov. Toto zohľadňuje skutočnosť, že jeho odpor sa mení v závislosti od počasia, teploty, vlhkosti a ďalších parametrov. Na odstránenie týchto faktorov sa pre každý typ napätia zvolí optimálna vzdialenosť medzi vodičmi.S rastúcou jeho hodnotou sa zvyšuje bezpečná vzdialenosť drôtov od seba.

Pretože potenciál akéhokoľvek prúdového vodiča môže prúdiť do zeme, fázové vodiče sa tiež pohybujú preč od povrchu zeme. V praxi však stúpajú oveľa vyššie, keďže ľudia pod nimi môžu chodiť alebo pracovať, pohybujú sa dopravné prostriedky a môžu byť umiestnené hospodárske budovy. To všetko sa berie do úvahy pri konštrukcii podpery, na ktorej sú drôty upevnené.

Izolácia nadzemných elektrických vedení

Okrem voľby vzdušnej vzdialenosti medzi vodičmi a zemou je potrebné upevniť prúdové vodiče na stožiaroch tak, aby sa nenarušil ich elektrický odpor. Koniec koncov, materiály používané na podpery (drevo a betón vo vlhkom počasí a kovové konštrukcie za každých okolností) sú dobrými vodičmi elektriny.

Na upevnenie otvorených drôtov na stožiaroch podpier sa používajú špeciálne konštrukcie, ktoré sa nazývajú izolátory... Sú vyrobené z odolného dielektrického materiálu. Najčastejšie si vyberajú špeciálne druhy porcelánu, skla alebo menej často plastov.

Dizajn samostatného typu porcelánových izolátorov je znázornený na fotografii.

Izolátor zobrazený vľavo je vyrobený z jedného kusu porcelánu. A pravá sa skladá z dvoch častí.

Podľa spôsobu pripevnenia na stožiar sa izolátory delia na:

• kolíkové konštrukcie, ktoré sú pripevnené na kovový kolík namontovaný na traverze vo zvislej polohe;

• závesné zariadenia zavesené na stožiari;

• napínacie vzory upevnené v horizontálnej rovine, aby odolali ťahovým silám.

Všetky sú vyrobené tak, aby fungovali pri určitej triede sieťového napätia. Zároveň za všetkých poveternostných podmienok vnímajú výrazné mechanické sily vo vertikálnom a horizontálnom smere, ktoré vytvárajú drôty, ktoré sú k nim pripevnené.

Silný nárazový vietor ani v kombinácii s nahromadením snehu a ľadu by nemal zhoršiť mechanickú pevnosť izolantov a drôtov a dlhotrvajúci dážď a dokonca aj dážď by nemal zhoršiť ich elektrický odpor. V opačnom prípade dôjde k núdzovému režimu, ktorého odstránenie si vyžiada obrovské náklady.

Nasledujúca fotografia zobrazuje príklad upevnenia otvorených vodičov jednofázového 220-voltového vedenia na priečniku nosného stožiara pri pripojení zariadenia pouličného osvetlenia pomocou porcelánových izolátorov.

Táto metóda je široko používaná na osvetlenie ciest, chodníkov, oblastí územia. Materiál takéhoto izolátora môže odolať mechanickým silám:

• napínanie drôtov pôsobiacich v horizontálnej rovine pozdĺž osi elektrického vedenia;

• závažia na nich zavesenej konštrukcie pôsobiace na stlačenie izolátora.

Rovnaké konštrukcie sa používajú pre vedenia 0,4 kV.

Otvorené kovové vodiče sú nahradené nadzemnými elektrickými vedeniami s napätím do 35 kV vrátane. samonosné izolované konštrukcie.

Pri ich použití sa nepoužívajú porcelánové alebo sklenené izolátory, ale systém upevnenia káblov a drôtov zobrazený na fotografii.

Na stožiaroch, kde sú spojené obnažené vodiče a samonosné konštrukcie, sa používajú oba typy upevnenia.

Keď sa napätie aplikované na nadzemné prenosové vedenie zvyšuje, zväčšujú sa veľkosti izolátorov a ich dielektrické vlastnosti.Výkonnejšie izolátory pracujú na nadzemných vedeniach 10 kV.

Na absorbovanie horizontálnych napínacích síl drôtov v miestach, kde sa vedenia otáčajú, napríklad na obtok nádrží, sa používajú napínacie izolátory, ktoré môžu pozostávať z girlandy.

Fotografia zobrazuje kombinované použitie podperných a ťahových izolátorov na zosilnenej podpere VL-10 kV.

Rovnaké konštrukcie sú inštalované na podperách s odpojovače… Nosné izolátory zabezpečujú činnosť pohyblivých lopatiek a pevných pevných kontaktov odpojovača a napäťové izolátory zachytávajú ťahové sily vodičov.

Fotografia potvrdzuje, že dizajn všetkých izolátorov nadzemného vedenia 25 kV sa stal zložitejším. Zväčšili vzdialenosť medzi prúdovými vodičmi elektrického vedenia a nosným materiálom.

Je to dobre viditeľné na trolejovom vedení 110 kV, kde sa šnúra izolátorov predĺžila a teraz sa používa ich zavesená konštrukcia.

Konce nadzemných vedení sú pripojené k transformátorovým priechodkám umiestneným na rozvodniach.

Miesta pripojenia elektrických vedení k zariadeniam otvoreného rozvádzača vysokého napätia 110 kV sú chránené zložitejšími konštrukciami nosných izolátorov, ktoré vydržia značné elektrické a mechanické zaťaženie. Odstránia živé vodiče z podpier na ešte väčšiu vzdialenosť.

To isté je možné vidieť na fotografii nadzemnej veže vyrobenej z kovu na prenos vysokého napätia 330 kV. Fotografia ukazuje, že každá fáza má oddelenie prúdových vodičov, ktorých vodiče sú na traverze upevnené ešte zosilneným vencom zo sklenených napínacích izolátorov.

Stĺpové izolátory 330 kV rozvodne posúvajú vodiče a prípojnice ešte ďalej od zariadenia.

Káblové elektrické vedenia

V týchto štruktúrach sú vodivé jadrá fáz navzájom oddelené vrstvou pevného dielektrika a sú chránené pred vplyvom prostredia pevným, ale elastickým plášťom. Niekedy sa namiesto pevných látok môže použiť tekutý káblový olej vyrobený z ropných produktov alebo plynných látok. Takéto dielektriká sa však v praxi používajú zriedka.

Z hľadiska výrobných nákladov sú káblové vedenia drahšie ako nadzemné prenosové vedenia. Preto sú položené v rámci mesta, vo vnútri obytných budov, priemyselných oblastí, na križovatkách s vodnými prekážkami, keď nie je možné inštalovať vzdušné podpery.

Na kladenie káblov vytvorte káblové žľaby, kanály alebo bežné zasypané zákopyktoré obmedzujú prístup k obvodom pod napätím.

Izolácia káblových elektrických vedení

Konštrukcia napájacieho kábla pre elektrické vedenia závisí od množstva energie prenášanej cez ňu a od použitého napätia.

Vodiče kábla sú zvyčajne vyrobené z medi alebo zliatin hliníka a typ použitých dielektrických materiálov medzi nimi závisí od veľkosti použitého napätia.

V zariadeniach do 1000 voltov sa najčastejšie používajú vrstvy polyetylénových zlúčenín alebo štruktúry s papierovými plnivami a zväzky napustené káblovým olejom rôznej konzistencie.

Približné usporiadanie izolačných vrstiev pre neštandardný štvoržilový kábel je znázornené na fotografii.

Tu je kov každého vodivého jadra potiahnutý izolačnou vrstvou, ktorá prichádza do kontaktu so zväzkami papiera a výplňami umiestnenými v izolácii pásu.Vonkajší plášť úplne utesňuje celú konštrukciu.

Keď je papier impregnovaný minerálnymi olejmi s rôznymi prísadami na zvýšenie viskozity vrstvy, súčasne sa zvyšujú dielektrické vlastnosti. Takéto viskózne olejom impregnované káblové káble môžu pracovať vo vysokonapäťových obvodoch až do 10 kV vrátane.

Technický spôsob výroby olovených vodičov zvyšuje prevádzkové vlastnosti dielektrickej vrstvy. Na tento účel je každé jadro vyrobené vo forme samostatného koaxiálneho kábla s viskóznou impregnáciou umiestneného vo vnútri oloveného plášťa.

Priestor medzi takýmito žilami je vyplnený jutovou výplňou a umiestnený vo vnútri pancierovej vrstvy pozinkovaných oceľových drôtov, obklopených vonkajšou utesnenou ochrannou vrstvou.

Takéto káble s olovenými kovovými vodičmi pracujú vo vysokonapäťových obvodoch do 35 kV vrátane.

Na prenos elektriny po kábli s vyšším napätím do 110 kV a vyšším sa používajú iné štruktúry izolačnej vrstvy. Môže to byť menej viskózny káblový olej, inertné plyny (najčastejšie dusík). Tlak oleja v takýchto vrstvách môže byť nízky (do 1 kg/cm2), stredný (do 3 × 5 kg/cm2) alebo vysoký (do 10-14 kg/cm2). Takéto káble pracujú vo vysokonapäťových obvodoch do 500 kV vrátane.

Kontroly izolácie elektrického vedenia

Počas prevádzky elektrického zariadenia sa posudzuje stav dielektrických vrstiev:

• vždy;

• pravidelne.

Špeciálne kontrolné zariadenia vykonávajú nepretržitú analýzu kvality izolácie v automatickom režime. Sú vyladené tak, že pri bežnej prevádzke merajú veľmi nízke zvodové prúdy.Pri porušení dielektrickej vrstvy sa tieto prúdy zvýšia a moment ich prechodu cez kritickú hodnotu je fixovaný reléovým prúdovým obvodom s vydaním poplachového príkazu na upovedomenie servisného personálu.

Periodické sledovanie stavu izolácie elektrických zariadení vrátane elektrických vedení je určené špeciálne vytvoreným elektrotechnickým laboratóriám, ktoré vykonávajú vysokonapäťové kontroly vo forme meraní a skúšok so špecializovanými mobilnými alebo stacionárnymi inštaláciami.

Technický personál takýchto laboratórií v elektrizačnej sústave je rozdelený do samostatných oddelení nazývaných izolačná služba. Tá sa pod vedením vedúceho zúčastňuje bežných skúšok existujúcich energetických zariadení a elektrických vedení a je povinná pred každým zavedením akýchkoľvek zariadení, na ktorých boli vykonané preventívne práce s demontážou okruhu, predložiť písomný stanovisko k pripravenosti vstupnej sekcie odolávať vysokonapäťovej záťaži s izoláciou.

Prečítajte si tiež: Príčiny poškodenia nadzemných elektrických vedení