Línea eléctrica aérea(VL): un dispositivo diseñado para la transmisión o distribución de energía eléctrica a través de cables con una funda aislante protectora (VLZ) o cables desnudos (VL), ubicados al aire libre y unidos mediante travesaños (soportes), aisladores y accesorios lineales para soportes u otras estructuras de ingeniería (puentes, pasos elevados). Los principales elementos de las líneas aéreas son:
Los portales lineales de aparamenta se toman como el principio y el final de la línea aérea. Por diseño, las líneas aéreas se dividen en de circuito único y de valor múltiple, generalmente de 2 cadenas.
Por lo general, una línea aérea consta de tres fases, por lo tanto, los soportes de las líneas aéreas de circuito único con un voltaje superior a 1 kV están diseñados para suspender cables trifásicos (un circuito) (Fig.1), seis cables están suspendidos en los soportes. de líneas aéreas de dos circuitos (dos circuitos en paralelo). Si es necesario, uno o dos cables de protección contra rayos se suspenden por encima de los cables de fase. En los soportes de las líneas aéreas de una red de distribución con un voltaje de hasta 1 kV, se suspenden de 5 a 12 cables para suministrar una línea aérea a varios consumidores (iluminación externa e interna, instalaciones eléctricas, cargas domésticas). Una línea aérea con voltaje de hasta 1 kV con un neutro sin conexión a tierra, además de la fase, está equipada con un cable neutro.
Arroz. uno. Fragmentos de líneas aéreas de 220 kV:a - circuito único; b - circuito doble
Alambres titulares Las transmisiones de potencia están hechas principalmente de aluminio y sus aleaciones, en algunos casos de cobre y sus aleaciones, de alambre trefilado en frío con suficiente resistencia mecánica. Sin embargo, los más extendidos son los alambres trenzados de dos metales con buenas características mecánicas y un costo relativamente bajo. Este tipo de alambre incluye acero alambres de aluminio con la relación de las áreas de la sección transversal de las piezas de aluminio y acero de 4.0 a 8.0. En la figura se muestran ejemplos de la ubicación de los cables de fase y los cables de protección contra rayos. 2, y los parámetros de diseño de la línea aérea de la serie estándar de voltajes se dan en la tabla. uno.
Arroz. 2 .: a - triangular; b - horizontal; в - "barril" hexagonal; d - "árbol" inverso
Tabla 1. Parámetros de diseño de líneas aéreas.
| Nominal voltaje de la línea aérea, kV | Distancia entre cables de fase, m | Largo lapso, m | Altura | Dimensiones totales |
| Menos que 1 | 0,5 | 40 – 50 | 8 – 9 | 6 – 7 |
| 6 – 10 | 1,0 | 50 – 80 | 10 | 6 – 7 |
| 35 | 3 | 150 – 200 | 12 | 6 – 7 |
| 110 | 4 – 5 | 170 – 250 | 13 – 14 | 6 – 7 |
| 150 | 5,5 | 200 – 280 | 15 – 16 | 7 – 8 |
| 220 | 7 | 250 – 350 | 25 – 30 | 7 – 8 |
| 330 | 9 | 300 – 400 | 25 – 30 | 7,5 – 8 |
| 500 | 10 – 12 | 350 – 450 | 25 – 30 | 8 |
| 750 | 14 – 16 | 450 – 750 | 30 – 41 | 10 – 12 |
| 1150 | 12 – 19 | – | 33 – 54 | 14,5 – 17,5 |
Para todas las opciones anteriores para la ubicación de los cables de fase en los soportes, es característica una disposición asimétrica de los cables entre sí. En consecuencia, esto conduce a una reactancia y conductividad desiguales de diferentes fases debido a la inductancia mutua entre los cables de línea y, como consecuencia, a la asimetría de la tensión de fase y la caída de tensión.
Para que la capacitancia y la inductancia de las tres fases del circuito sean iguales, se utiliza la transposición de cables en la línea de alimentación, es decir, cambien mutuamente su ubicación entre sí, con cada cable de fase pasando un tercio del camino (Fig. 3). Uno de esos movimientos triples se llama ciclo de transposición.
Arroz. 3. Esquema de un ciclo completo de transposición de secciones de una línea aérea de transmisión de energía.: 1, 2, cables trifásicos
La transposición de cables de fase de una línea aérea de transmisión de energía con cables desnudos se utiliza para un voltaje de 110 kV y superior y con una longitud de línea de 100 km o más. Una de las opciones para montar cables en un soporte de transposición se muestra en la Fig. 4. Cabe señalar que la transposición de núcleos conductores a veces se utiliza en líneas de cable, además tecnologías modernas El diseño y construcción de líneas aéreas permiten la implementación técnica del control de los parámetros de la línea (líneas autocompensantes controladas y líneas aéreas compactas de ultra alta tensión).
Arroz. 4.
Los alambres y cables de protección de la línea aérea en ciertos lugares deben fijarse rígidamente en los aisladores de tensión de los soportes de anclaje (soportes de extremo 1 y 7, instalados al principio y al final de la línea aérea, como se muestra en la Fig.5 y estirado entre los soportes de anclaje se instalan soportes intermedios, necesarios para el mantenimiento de alambres y cables, mediante hileras de soporte de aisladores con abrazaderas de soporte, a una altura determinada (soportes 2, 3, 6), instalados en el tramo recto de la línea aérea; angular (soportes 4 y 5), instalado en las curvas de la línea aérea; de transición (soportes 2 y 3), instalado en el tramo de la intersección de una línea aérea de cualquier obstáculo natural o estructura de ingeniería, por ejemplo , un ferrocarril o una carretera.
Arroz. cinco.
La distancia entre los soportes de anclaje se denomina tramo de anclaje de la línea eléctrica aérea (Fig. 6). La distancia horizontal entre los puntos de unión del cable en soportes adyacentes se denomina longitud del tramo. L ... Un esquema del tramo de la línea aérea se muestra en la Fig. 7. La longitud del tramo se elige principalmente por razones económicas, excepto los tramos de transición, teniendo en cuenta tanto la altura de los soportes como el combado de alambres y cables, así como el número de soportes y aislantes a lo largo de toda la longitud del la línea aérea.
Arroz. 6 .: 1 - una guirnalda de soporte de aisladores; 2 - guirnalda de tensión; 3 - soporte intermedio; 4 - soporte de ancla
La distancia vertical más pequeña desde el suelo hasta el cable con su mayor combado se denomina dimensión de la línea al suelo: h ... Las dimensiones de la línea deben mantenerse para todos los voltajes nominales, teniendo en cuenta el peligro de superposición del espacio de aire entre los conductores de fase y el punto más alto del terreno. También es necesario tener en cuenta los aspectos ambientales del impacto de las altas intensidades del campo electromagnético en los organismos vivos y las plantas.
Desviación de cable de fase más grande F n o cable de protección contra rayos F t de la horizontal bajo la acción de una carga uniformemente distribuida de su propia masa, la masa de hielo y la presión del viento se llama flecha hundida. Para evitar que los cables se enganchen, el pandeo del cable se hace menor que el pandeo del alambre en 0.5 - 1.5 m.
Los elementos estructurales de las líneas aéreas, como alambres de fase, cables, hileras de aisladores, tienen una masa significativa, por lo tanto, las fuerzas que actúan sobre un soporte alcanzan cientos de miles de Newtons (N). Las fuerzas de tracción del cable por el peso del cable, el peso de las cuerdas de tensión de los aisladores y las formaciones de hielo se dirigen a lo largo de la normal hacia abajo, y las fuerzas debidas a la presión del viento se dirigen a lo largo de la normal hacia el lado del viento. vector de flujo, como se muestra en la Fig. 7.
Arroz. 7.
Para reducir la resistencia inductiva y aumentar la capacidad de transmisión de las líneas de transmisión de larga distancia, se utilizan varias versiones de líneas eléctricas compactas, característica distintiva que es la distancia reducida entre los conductores de fase. Las líneas eléctricas compactas tienen un corredor espacial más estrecho, un nivel más bajo de intensidad de campo eléctrico a nivel del suelo y permiten realizar técnicamente el control de los parámetros de la línea (líneas autocompensantes controladas y líneas con configuración de fase dividida no convencional).
Línea eléctrica por cable (KL) consta de uno o más cables y accesorios de cables para conectar cables y para conectar cables a dispositivos eléctricos o barras de distribución.
A diferencia de las líneas aéreas, los cables se colocan no solo en exteriores, sino también en interiores (Fig. 8), en tierra y agua. Por lo tanto, los CL son susceptibles a la humedad, la agresividad química del agua y el suelo, los daños mecánicos durante los movimientos de tierra y el desplazamiento del suelo durante las fuertes lluvias e inundaciones. El diseño del cable y las estructuras para el tendido del cable deben proporcionar protección contra estas influencias.
Arroz. ocho.
Según el valor de la tensión nominal, los cables se dividen en tres grupos: cables baja tensión(hasta 1 kV), cables voltaje medio(6 ... 35 kV), cables Alto voltaje(110 kV y superior). Por la naturaleza de la corriente distinguen Cables AC y DC.
Los cables de potencia se realizan de un solo núcleo, dos núcleos, tres núcleos, cuatro núcleos y cinco núcleos. Los cables de alto voltaje están hechos de un solo núcleo; cables de CC de dos núcleos; cables de media tensión de tres núcleos.
Los cables de bajo voltaje están disponibles con hasta cinco núcleos. Dichos cables pueden tener conductores de una, dos o tres fases, así como un conductor de trabajo neutro. norte y conductor de protección cero EDUCACIÓN FÍSICA o conductor de protección y de trabajo cero combinado BOLÍGRAFO .
Según el material de los núcleos conductores, los cables se distinguen por conductores de aluminio y cobre. Debido a la escasez de cobre, los cables con conductores de aluminio son los más utilizados. Utilizado como material aislante papel de cable impregnado con composición de aceite-colofonia, plástico y caucho. Distinga entre cables con impregnación normal, impregnación agotada e impregnación con un compuesto que no gotea. Los cables con impregnación agotada o sin goteo se colocan a lo largo de una ruta con una gran diferencia de altura o a lo largo de secciones verticales de la ruta.
Se realizan cables de alta tensión llenos de aceite o de gas. En estos cables, el aislamiento de papel se llena con aceite o gas a presión.
La protección del aislamiento contra el secado y la entrada de aire y humedad se garantiza mediante la imposición de una funda sellada sobre el aislamiento. El cable está protegido de posibles daños mecánicos mediante armadura. Una cubierta protectora exterior sirve para proteger contra la agresividad del entorno exterior.
Al estudiar las líneas de cable, es aconsejable tener en cuenta cables superconductores para líneas eléctricas cuyo diseño se basa en el fenómeno de la superconductividad. De forma simplificada, el fenómeno superconductividad en metales se puede representar de la siguiente manera. Las fuerzas repulsivas de Coulomb actúan entre electrones como entre partículas cargadas similares. Sin embargo, a temperaturas ultrabajas para materiales superconductores (y estos son 27 metales puros y un gran número de aleaciones y compuestos especiales), la naturaleza de la interacción de los electrones entre sí y con la red atómica se modifica significativamente. Como resultado, es posible atraer electrones y formar los llamados pares de electrones (Cooper). La aparición de estos pares, su aumento, la formación de "condensado" de pares de electrones y explica la aparición de superconductividad. A medida que aumenta la temperatura, algunos de los electrones se excitan térmicamente y pasan a un solo estado. A una determinada temperatura llamada crítica, todos los electrones se normalizan y el estado de superconductividad desaparece. Lo mismo ocurre cuando aumenta la tensión. magnético encendidola... Las temperaturas críticas de las aleaciones y compuestos superconductores utilizados en la tecnología son de 10 a 18 K, es decir, de –263 a –255 ° С.
Los primeros proyectos, modelos experimentales y prototipos de tales cables en fundas de criostato corrugado flexible se realizaron solo en los años 70-80 del siglo XX. Como superconductor se utilizaron cintas a base de un compuesto intermetálico de niobio con estaño, enfriado con helio líquido.
En 1986, se descubrió el fenómeno superconductividad de alta temperatura, y ya a principios de 1987 se obtuvieron conductores de este tipo, que son materiales cerámicos cuya temperatura crítica se aumentó a 90 K. La composición aproximada del primer superconductor de alta temperatura YBa 2 Cu 3 O 7 - d (d< 0,2). Такой сверхпроводник представляет собой неупорядоченную систему мелких кристаллов, имеющих размер от 1 до 10 мкм, находящихся в слабом электрическом контакте друг с другом. К концу XX века были начаты и к этому времени достаточно продвинуты работы по созданию сверхпроводящих кабелей на основе высокотемпературных сверхпроводников. Такие кабели принципиально отличаются от своих предшественников. Жидкий азот, применяемый для охлаждения, на несколько порядков дешевле гелия, а его запасы практически безграничны. Очень важным является то, что жидкий азот при рабочих давлениях 0,8 - 1 МПа является прекрасным диэлектриком, превосходящим по своим свойствам пропиточные составы, используемые в традиционных кабелях.
Los estudios de viabilidad muestran que los cables superconductores de alta temperatura serán más eficientes en comparación con otros tipos de transmisión de potencia incluso con una potencia transmitida de más de 0,4 - 0,6 GVA, dependiendo del objeto real de aplicación. En el futuro, se supone que los cables superconductores de alta temperatura se utilizarán en la industria de la energía como conductores en plantas de energía con una capacidad de más de 0,5 GW, así como entradas profundas en megaciudades y grandes complejos de uso intensivo de energía. Al mismo tiempo, es necesario evaluar de manera realista los aspectos económicos y una gama completa de trabajos para garantizar la confiabilidad de dichos cables en funcionamiento.
Sin embargo, debe tenerse en cuenta que durante la construcción de nuevas líneas de cable y la reconstrucción de las antiguas, es necesario guiarse por las disposiciones de PJSC "Rosseti", según las cuales está prohibido usar :
Los productos de cable, según el diseño, se subdividen en cables , alambres y cordones .
Cable- un producto eléctrico de fábrica completamente listo para usar, que consta de uno o más núcleos conductores aislados (conductores), encerrados, por regla general, en una cubierta metálica o no metálica, sobre la cual, según las condiciones de instalación y funcionamiento , puede haber una cubierta protectora adecuada, que incluye puede incluir armadura. Los cables de potencia, según la clase de tensión, tienen de uno a cinco conductores de aluminio o cobre con una sección transversal de 1,5 a 2000 mm 2, de los cuales con una sección transversal de hasta 16 mm 2 son monofilares, sobre - multi- cable.
El alambre- uno no aislado o uno o más conductores aislados, sobre los cuales, dependiendo de las condiciones de instalación y funcionamiento, puede haber una vaina, arrollamiento y (o) trenzado no metálico con materiales fibrosos o alambre.
Cable- dos o más conductores aislados o muy flexibles de sección hasta 1,5 mm 2, retorcidos o tendidos en paralelo, sobre los que, según las condiciones de instalación y funcionamiento, se puede aplicar una vaina no metálica y revestimientos protectores.
¿Cómo puede indicar el valor de las líneas eléctricas? ¿Existe una definición precisa de los cables que transportan electricidad? Existe una definición precisa en las reglas intersectoriales para la operación técnica de las instalaciones eléctricas de consumo. Entonces, una línea de transmisión de energía es, en primer lugar, una línea eléctrica. En segundo lugar, se trata de secciones de cables que van más allá de las subestaciones y centrales eléctricas. En tercer lugar, el objetivo principal de las líneas eléctricas es la transmisión de corriente eléctrica a distancia.
De acuerdo con las mismas reglas de MPTEEP, las líneas de transmisión de energía se dividen en aéreas y de cable. Pero debe tenerse en cuenta que las señales de alta frecuencia también se transmiten a través de líneas eléctricas, que se utilizan para transmitir datos telemétricos, para el control de despacho de varias industrias, para la automatización de emergencia y las señales de protección de relés. Según las estadísticas, hoy en día 60.000 canales de alta frecuencia pasan por líneas eléctricas. Seamos realistas, el indicador es significativo.
Líneas eléctricas aéreas, generalmente se indican con las letras "VL": estos son dispositivos que se encuentran al aire libre. Es decir, los cables se colocan en el aire y se fijan en accesorios especiales (soportes, aisladores). Además, su instalación se puede realizar en postes, puentes y pasos superiores. No es necesario contar "líneas aéreas" aquellas líneas que se colocan solo a lo largo de postes de alto voltaje.
Qué se incluye en las líneas eléctricas aéreas:
Es decir, una línea eléctrica no es solo cables y soportes, como puede ver, es una lista bastante impresionante de varios elementos, cada uno de los cuales lleva su propia carga específica. Aquí puede agregar cables de fibra óptica y equipos auxiliares. Por supuesto, si los canales de comunicación de alta frecuencia se transportan a través de los soportes de la línea de transmisión de energía.
La construcción de una línea de transmisión de energía, así como su diseño, más las características de diseño de los soportes, están determinadas por las reglas para la instalación de instalaciones eléctricas, es decir, PUE, así como por diversas reglas y regulaciones de construcción, es decir , SNiP. En general, la construcción de líneas eléctricas no es un negocio fácil y muy responsable. Por tanto, su construcción es realizada por organismos y empresas especializadas, donde el personal cuenta con especialistas altamente cualificados.
Las líneas eléctricas aéreas de alto voltaje de Sami se dividen en varias clases.
Por la naturaleza de la corriente:
Básicamente, las líneas de transmisión aéreas se utilizan para transmitir corriente alterna. La segunda opción es rara. Por lo general, se usa para alimentar la red por contacto o comunicación para proporcionar comunicación para varios sistemas de energía, existen otros tipos.
Por voltaje, las líneas eléctricas aéreas se dividen de acuerdo con el valor nominal de este indicador. Para información, los enumeramos:
Al mismo tiempo, las líneas eléctricas con voltaje de hasta 1.0 kV se consideran de la clase más baja, de 1.0 a 35 kV - media, de 110 a 220 kV - alta, de 330 a 500 kV - ultra alta, por encima de 750 kV ultra alto. Cabe señalar que todos estos grupos difieren entre sí solo en los requisitos para las condiciones de diseño y las características de diseño. En todos los demás aspectos, se trata de líneas eléctricas ordinarias de alto voltaje.
El voltaje de las líneas eléctricas corresponde a su propósito.
Desafortunadamente, también existe tal división de líneas eléctricas, donde se tiene en cuenta el estado operativo de todos los elementos de la línea de transmisión de energía. Esta es una línea eléctrica en Condicion normal donde los cables, soportes y otros componentes estén en buenas condiciones. Básicamente, el énfasis está en la calidad de los alambres y cables, no deben cortarse. Condición de emergencia, donde la calidad de los alambres y cables deja mucho que desear. Y el estado de la instalación, cuando se realiza la reparación o sustitución de cables, aislantes, soportes y otros componentes de la línea de transmisión eléctrica.
Siempre hay conversaciones entre especialistas en las que se utilizan términos especiales relacionados con las líneas eléctricas. Para los no iniciados en las complejidades de la jerga, es bastante difícil entender esta conversación. Por lo tanto, ofrecemos una decodificación de estos términos.
Entonces, pasamos a la consideración de un concepto como las líneas eléctricas por cable. Para empezar, estos no son cables desnudos que se utilizan en líneas eléctricas aéreas, son cables cerrados en aislamiento. Normalmente, las líneas de transmisión por cable son varias líneas instaladas una al lado de la otra en una dirección paralela. La longitud del cable para esto a veces no es suficiente, por lo tanto, los acoplamientos se instalan entre las secciones. Por cierto, a menudo es posible encontrar líneas eléctricas de cable llenas de aceite, por lo tanto, estas redes a menudo están equipadas con equipos especiales de bajo llenado y un sistema de alarma que reacciona a la presión del aceite dentro del cable.
Si hablamos de la clasificación de las líneas de cable, entonces son idénticas a la clasificación de las líneas aéreas. Hay características distintivas, pero no tantas. Básicamente, estas dos categorías difieren entre sí en la forma de colocación, así como en caracteristicas de diseño... Por ejemplo, según el tipo de tendido, las líneas eléctricas de cable se dividen en subterráneas, submarinas y por estructuras.
Las dos primeras posiciones son claras, pero ¿qué se refiere a la posición "sobre estructuras"?
Y la última clasificación en las líneas eléctricas por cable es el tipo de aislamiento. En principio, hay dos tipos principales: aislamiento sólido y aislamiento líquido. El primero incluye trenzas poliméricas aislantes (cloruro de polivinilo, polietileno reticulado, caucho de etileno-propileno), así como otros tipos, por ejemplo, papel aceitado, trenza de papel de caucho. Los aislantes líquidos incluyen aceite de petróleo. Existen otros tipos de aislamiento, por ejemplo, gases especiales u otros tipos de materiales sólidos. Pero hoy en día rara vez se utilizan.
La variedad de líneas eléctricas se reduce a la clasificación de dos tipos principales: aérea y cable. Ambas opciones se utilizan en todas partes hoy en día, por lo que no debes separar una de la otra y dar preferencia a una sobre la otra. Por supuesto, la construcción de líneas aéreas está asociada con grandes inversiones, porque el tendido de la ruta es la instalación de soportes principalmente metálicos, que tienen una estructura bastante compleja. Esto tiene en cuenta qué red, bajo qué voltaje se colocará.
Las líneas eléctricas técnicas complejas (PTL) se utilizan para suministrar electricidad a largas distancias. A escala nacional, son instalaciones de importancia estratégica que están diseñadas y construidas de acuerdo con SNiP y PUE.
Estas secciones lineales se clasifican en cables y líneas eléctricas aéreas, cuya instalación y tendido requiere el cumplimiento obligatorio de las condiciones de diseño y la instalación de estructuras especiales.
Líneas de alta tensión
Fig.1 Líneas aéreas de transmisión de alta tensión
Las más comunes son las líneas aéreas, cuyo tendido se realiza al aire libre mediante postes de alta tensión, a los que se fijan los cables mediante accesorios especiales (aisladores y soportes). La mayoría de las veces se trata de racks SC.
La estructura de las líneas aéreas de transmisión incluye:
El punto mínimo de pandeo de las líneas aéreas es: 5 ÷ 7 metros en áreas deshabitadas y 6 ÷ 8 metros en asentamientos.
Los siguientes se utilizan como polos de alta tensión:
El uso de un diseño particular está determinado por la magnitud del voltaje de la red eléctrica. Será útil tener la habilidad de determinar el voltaje de la línea eléctrica en apariencia.
Las líneas aéreas se clasifican:
Fig.2 Líneas de cable subterráneas
A diferencia de las líneas aéreas, las líneas de cable están aisladas y, por lo tanto, son más caras y fiables. Este tipo de cable se usa en lugares donde la instalación de líneas aéreas es imposible: en ciudades y pueblos con edificios densos, en los territorios de empresas industriales.
Las líneas eléctricas de cable se clasifican:
Sus características distintivas son la forma de colocación:
Fig.3 Tendido de líneas eléctricas submarinas
A diferencia de los dos primeros métodos de tendido de cables eléctricos, la opción de "construcción" prevé la creación de:
A pesar de que el cable y las líneas eléctricas aéreas se utilizan en todas partes, ambas opciones tienen sus propias características que deben tenerse en cuenta en la documentación de diseño, lo que determina
Las líneas aéreas se denominan líneas diseñadas para la transmisión y distribución de EE a lo largo de cables ubicados al aire libre y sostenidos por soportes y aislantes. Las líneas aéreas de transmisión se construyen y operan en una amplia variedad de condiciones climáticas y regiones geográficas, sujetas a influencias atmosféricas (viento, hielo, lluvia, cambios de temperatura).
En este sentido, las líneas aéreas deben construirse teniendo en cuenta los fenómenos atmosféricos, la contaminación del aire, las condiciones de colocación (áreas escasamente pobladas, territorio de la ciudad, empresas), etc. Del análisis de las condiciones de las líneas aéreas se desprende que los materiales y estructuras de las líneas debe cumplir una serie de requisitos: costo económicamente aceptable, buena conductividad eléctrica y suficiente resistencia mecánica de los materiales de alambres y cables, su resistencia a la corrosión, influencias químicas; las líneas deben ser eléctricas y ambientalmente seguras, ocupar un área mínima.
Diseño constructivo de líneas aéreas. Los principales elementos estructurales de las líneas aéreas son soportes, alambres, cables de protección contra rayos, aislantes y accesorios lineales.
Por diseño admite las líneas aéreas de circuito simple y doble más comunes. Se pueden construir hasta cuatro circuitos en una ruta de línea. Ruta de la línea: una franja de tierra en la que se está construyendo la línea. Un circuito de una línea aérea de alto voltaje une tres cables (conjuntos de cables) de una línea trifásica, en una línea de bajo voltaje, de tres a cinco cables. En general, la parte estructural de la línea aérea (Fig. 3.1) se caracteriza por el tipo de soportes, longitudes de luz, dimensiones generales, diseño de fase y número de aisladores.
Las longitudes de los tramos de la línea aérea l se eligen por razones económicas, ya que con un aumento en la longitud del tramo, el pandeo de los cables aumenta, es necesario aumentar la altura de los soportes H para no violar la dimensión permisible de la línea h (Figura 3.1, b), mientras que el número de soportes y aislantes en la línea. Dimensión de la línea: la distancia más pequeña desde el punto más bajo del cable hasta el suelo (agua, lecho de la carretera) debe ser tal que garantice la seguridad del movimiento de personas y vehículos debajo de la línea.
Esta distancia depende de la tensión nominal de la línea y de las condiciones locales (poblado, deshabitado). La distancia entre fases adyacentes de una línea depende principalmente de su voltaje nominal. El diseño de la fase de la línea aérea está determinado principalmente por el número de cables en la fase. Si la fase se hace con varios alambres, se llama split. Las fases de las líneas aéreas de alta y ultra alta tensión están divididas. En este caso, se utilizan dos cables en una fase a 330 (220) kV, tres a 500 kV, cuatro a cinco a 750 kV, ocho, once a 1150 kV.
Soportes de líneas aéreas. Los soportes de las líneas aéreas son estructuras diseñadas para soportar cables a la altura requerida sobre el suelo, el agua o algún tipo de estructura de ingeniería. Además, en los casos necesarios, los cables de acero con conexión a tierra se suspenden en los soportes para proteger los cables de los rayos directos y las sobretensiones relacionadas.
Los tipos y diseños de soportes son variados. Dependiendo del propósito y ubicación de las líneas aéreas en la ruta, se dividen en intermedias y de ancla. Los soportes difieren en material, diseño y método de sujeción, mazo de cables. Dependiendo del material, son de madera, hormigón armado y metal.
Soportes intermedios los más sencillos sirven para sostener cables en tramos rectos de la línea. Son los más comunes; su participación es en promedio 80-90% del número total de apoyos de líneas aéreas. Los cables a ellos se sujetan con la ayuda de cuerdas de soporte (colgantes) de aisladores o aisladores de pasador. En funcionamiento normal, los soportes intermedios están bajo carga principalmente por el propio peso de alambres, cables y aislantes, las cadenas de suspensión de aisladores cuelgan verticalmente.
Soportes de ancla instalado en lugares de fijación rígida de cables; se dividen en final, esquina, intermedio y especial. Los soportes de anclaje, diseñados para los componentes longitudinales y transversales de la tensión de los alambres (los hilos tensores de los aisladores se ubican horizontalmente), experimentan las mayores cargas, por lo que son mucho más complicados y costosos que los intermedios; su número en cada línea debe ser mínimo.
En particular, los soportes de los extremos y de las esquinas, instalados en el extremo o en el giro de la línea, experimentan una tensión constante en los alambres y cables: unilateral oa lo largo del ángulo de rotación resultante; Los anclajes intermedios, instalados en largos tramos rectos, también están calculados para la tensión unilateral, que puede ocurrir cuando una parte de los alambres se rompe en el tramo adyacente al soporte.
Los soportes especiales son de los siguientes tipos: transicionales - para grandes tramos de cruces de ríos, gargantas; ramales: para hacer ramas desde la línea principal; transposición: para cambiar el orden de la disposición de los cables en el soporte.
Junto con el propósito (tipo), el diseño del soporte está determinado por el número de líneas aéreas y la posición relativa de los cables (fases). Los soportes (y líneas) se realizan en versión de circuito simple o doble, mientras que los cables de los soportes se pueden colocar en triángulo, horizontalmente, en "árbol" inverso y en hexágono o "barril" (Fig. 3.2).
La disposición asimétrica de los cables de fase entre sí (Fig. 3.2) provoca la disimilitud de las inductancias y capacidades de las diferentes fases. Para garantizar la simetría del sistema trifásico y la alineación de fase de los parámetros reactivos en líneas largas (más de 100 km) con un voltaje de 110 kV y superior, los cables en el circuito se reorganizan (transponen) utilizando soportes adecuados.
Con un ciclo completo de transposición, cada cable (fase) uniformemente a lo largo de la línea toma la posición de las tres fases en el soporte en sucesión (Fig. 3.3).
Soportes de madera(Fig. 3.4) están hechos de pino o alerce y se utilizan en líneas con voltajes de hasta 110 kV en áreas forestales, ahora es cada vez menor. Los elementos principales de los soportes son los hijastros (fijaciones) 1, los postes 2, los travesaños 3, los tirantes 4, las vigas transversales 6 y las barras transversales 5. Los soportes son fáciles de fabricar, económicos y fáciles de transportar. Su principal inconveniente es la fragilidad debido a la madera podrida, a pesar de su tratamiento con un antiséptico. El uso de hijastros de hormigón armado (accesorios) aumenta la vida útil de los soportes hasta 20-25 años.
Los soportes de hormigón armado (Fig. 3.5) son los más utilizados en líneas con voltajes de hasta 750 kV. Pueden ser autoportantes (intermedios) y arriostrados (ancla). Los soportes de hormigón armado son más duraderos que los de madera, fáciles de operar y más baratos que los metálicos.
Los soportes metálicos (acero) (Figura 3.6) se utilizan en líneas con un voltaje de 35 kV y superior. Los elementos principales incluyen bastidores 1, travesaños 2, cables resistentes 3, vigas 4 y cimentación 5. Son fuertes y confiables, pero consumen bastante metal, ocupan un área grande, requieren cimientos especiales de hormigón armado para la instalación y durante La operación debe pintarse para protegerla de corrosión.
Los soportes metálicos se utilizan en los casos en los que técnicamente es difícil y antieconómico construir líneas aéreas sobre soportes de madera y hormigón armado (cruces sobre ríos, desfiladeros, toma de grifos desde líneas aéreas, etc.).
En Rusia se han desarrollado soportes unificados de metal y hormigón armado. diferentes tipos para líneas aéreas de todos los voltajes, lo que permite su producción en serie, para agilizar y reducir el costo de construcción de líneas.
Los cables están diseñados para la transmisión de electricidad. Junto con una buena conductividad eléctrica (posiblemente una resistencia eléctrica más baja), una resistencia mecánica y una resistencia a la corrosión suficientes deben satisfacer las condiciones de economía. Para este propósito, se utilizan alambres de los metales más baratos: aluminio, acero, aleaciones especiales de aluminio. Aunque el cobre tiene la conductividad más alta, cables de cobre debido al importante costo y la necesidad de otros fines, no se utilizan nuevas líneas.
Su uso está permitido en redes de contactos, en las redes de empresas mineras.
En las líneas aéreas, se utilizan principalmente cables sin aislamiento (desnudos). Por diseño, los cables pueden ser de uno o varios cables, huecos (Fig. 3.7). Los cables de un solo cable, principalmente de acero, se utilizan de forma limitada en las redes de baja tensión. Para dar flexibilidad y mayor resistencia mecánica, los alambres están hechos de múltiples alambres de un metal (aluminio o acero) y de dos metales (combinados): aluminio y acero. El acero en el alambre aumenta la resistencia mecánica.
Según las condiciones de resistencia mecánica, los alambres de aluminio de los grados A y AKP (Fig. 3.7) se utilizan en líneas aéreas con voltajes de hasta 35 kV. Las líneas aéreas de 6-35 kV también se pueden realizar con alambres de acero-aluminio, y por encima de 35 kV, las líneas se montan exclusivamente con alambres de acero-aluminio.
Los alambres de acero y aluminio tienen trenzas de alambres de aluminio alrededor del núcleo de acero. El área de la sección transversal de la pieza de acero suele ser de 4 a 8 veces menor que la del aluminio, pero el acero absorbe entre el 30 y el 40% de la carga mecánica total; Estos cables se utilizan en líneas con tramos largos y en áreas con más pesados condiciones climáticas(con mayor espesor de pared de hielo).
El grado de los cables de acero-aluminio indica la sección transversal de las piezas de aluminio y acero, por ejemplo, AC 70/11, así como datos sobre protección anticorrosión, por ejemplo, ASKS, ASKP: los mismos cables que AC, pero con un relleno de núcleo (C) o todos los cables (P) con grasa anticorrosión; ACK: el mismo cable que el AC, pero con un núcleo cubierto con una envoltura de plástico. Los alambres resistentes a la corrosión se utilizan en áreas donde el aire está contaminado por impurezas que tienen un efecto destructivo sobre el aluminio y el acero. Las áreas de sección transversal de los cables están normalizadas por el estándar estatal.
Un aumento en los diámetros de los cables, mientras que el consumo del material conductor permanece sin cambios, se puede llevar a cabo utilizando cables con un relleno dieléctrico y cables huecos (Fig. 3.7, d, e). Este uso reduce las pérdidas de corona (consulte la sección 2.2). Los cables huecos se utilizan principalmente para barras colectoras de aparamenta de 220 kV y superiores.
Los alambres hechos de aleaciones de aluminio (AN - no tratado térmicamente, AZ - tratado térmicamente) tienen mayor resistencia mecánica que los alambres de aluminio y prácticamente la misma conductividad eléctrica. Se utilizan en líneas aéreas con tensiones superiores a 1 kV en áreas con un espesor de pared de hielo de hasta 20 mm.
Las líneas aéreas con cables aislados autoportantes con una tensión de 0,38 a 10 kV se utilizan cada vez más. En líneas con un voltaje de 380/220 V, los cables consisten en un cable portador no aislado, que es cero, tres cables de fase aislados, un cable aislado (cualquier fase) de iluminación exterior. Los cables con aislamiento de fase se enrollan alrededor del cable neutro portador (Fig. 3.8).
El cable portador está hecho de acero-aluminio y los cables de fase están hechos de aluminio. Estos últimos están cubiertos con polietileno (alambre de tipo APV) resistente a la luz estabilizado al calor (reticulado). Las ventajas de las líneas aéreas con cables aislados sobre las líneas con cables desnudos incluyen la ausencia de aisladores en los soportes, el máximo aprovechamiento de la altura del soporte para colgar cables; no es necesario podar árboles en el área de la línea.
Los cables de protección contra rayos junto con los descargadores de chispas, pararrayos, limitadores de voltaje y dispositivos de puesta a tierra sirven para proteger la línea de la sobretensión atmosférica (descargas de rayos). Los cables se suspenden por encima de los cables de fase (Fig.3.5) en líneas aéreas con un voltaje de 35 kV y superior, dependiendo del área de actividad de tormenta y el material de los soportes, que está regulado por el Reglamento de Instalaciones Eléctricas (PUE ).
Como cables de protección contra rayos, se suelen utilizar cables de acero galvanizado de los grados C 35, C 50 y C 70, y cuando se utilizan cables para comunicaciones de alta frecuencia, cables de acero-aluminio. La fijación de cables en todos los soportes de líneas aéreas con un voltaje de 220-750 kV debe realizarse utilizando un aislante derivado por una descarga de chispas. En las líneas de 35-110 kV, los cables se sujetan a soportes intermedios de metal y hormigón armado sin aislamiento de cables.
Aisladores de líneas aéreas. Los aisladores están diseñados para aislar y sujetar cables. Están hechos de porcelana y vidrio templado, materiales con alta resistencia mecánica y eléctrica y resistencia a la intemperie. Una ventaja esencial de los aislantes de vidrio es que cuando se dañan, el vidrio templado se desmorona. Esto facilita la localización de aisladores dañados en la línea.
Por diseño, el método de sujeción al soporte, los aisladores se dividen en pasadores y suspendidos. Los aisladores de clavija (Fig. 3.9, a, b) se utilizan para líneas con voltaje de hasta 10 kV y rara vez (para secciones transversales pequeñas) de 35 kV. Se fijan a los soportes mediante ganchos o pasadores. Aisladores suspendidos (fig. 3.9, en) se utilizan en líneas aéreas con un voltaje de 35 kV y superior. Constan de una pieza aislante de porcelana o vidrio 1, una tapa de fundición dúctil 2, una varilla de metal 3 y una unión de cemento 4.
Los aisladores se ensamblan en cuerdas (Fig. 3.9, GRAMO): apoyándose sobre soportes intermedios y tensores - sobre anclajes. La cantidad de aisladores en una guirnalda depende del voltaje, el tipo y material de los soportes, la contaminación de la atmósfera. Por ejemplo, en la línea de 35 kV - 3-4 aisladores, 220 kV - 12-14; en linea con soportes de madera con mayor resistencia a los rayos, el número de aisladores en la guirnalda es uno menos que en las líneas con soportes metálicos; en las guirnaldas de tensión que operan en las condiciones más difíciles, se instalan 1-2 aisladores más que en los de soporte.
Se han desarrollado aisladores que utilizan materiales poliméricos y se están sometiendo a pruebas industriales experimentales. Son un elemento en forma de varilla de fibra de vidrio protegido por un revestimiento con nervaduras de fluoroplástico o caucho de silicona. Los aisladores de varilla, en comparación con los suspendidos, tienen menos peso y costo, mayor resistencia mecánica que el vidrio templado. El principal problema es asegurar la posibilidad de su funcionamiento a largo plazo (más de 30 años).
Accesorios lineales está destinado a la fijación de alambres a aisladores y cables a soportes y contiene los siguientes elementos principales: abrazaderas, conectores, espaciadores, etc. (Fig. 3.10).
Las abrazaderas de soporte se utilizan para suspender y asegurar líneas aéreas en soportes intermedios con rigidez limitada de la terminación (Figura 3.10, a). En los soportes de anclaje para la sujeción rígida de cables, se utilizan guirnaldas de tensión y abrazaderas de tensión: tensión y cuña (Figura 3.10, b, c). Los accesorios de acoplamiento (pendientes, orejas, grapas, balancines) están diseñados para colgar guirnaldas en soportes. La guirnalda de soporte (Fig. 3.10, d) se fija en el travesaño del soporte intermedio mediante un pendiente 1 insertado por el otro lado en la tapa del aislante de suspensión superior 2. El ojal 3 se utiliza para sujetar la guirnalda del soporte. clip 4 al aislante inferior.
Los espaciadores de distancia (Fig. 3.10, e), instalados en los tramos de líneas de 330 kV y superiores con fases divididas, evitan colisiones, colisiones y torsión de cables de fase individual. Los conectores se utilizan para conectar secciones individuales del cable utilizando conectores ovalados o de presión (Fig. 3.10, f, g). En los conectores ovalados, los cables están trenzados o engarzados; en los conectores engarzados utilizados para conectar cables de acero y aluminio de grandes secciones, las piezas de acero y aluminio se engarzan por separado.
El resultado del desarrollo de la tecnología para la transmisión de energía a largas distancias son varias opciones para líneas eléctricas compactas, caracterizadas por una menor distancia entre fases y, como consecuencia, menores resistencias inductivas y el ancho del recorrido de la línea (Fig. 3.11). . Cuando se utilizan soportes de "tipo hembra" (Fig. 3.11, pero) La reducción de la distancia se logra debido a la ubicación de todas las estructuras de división de fase dentro del "portal de cerramiento", o en un lado del pilar de los soportes (Fig. 3.11, B). La convergencia de fases se garantiza mediante el espaciamiento de aislamiento entre fases. Se han propuesto varias versiones de líneas compactas con diseños no convencionales de cables de fases divididas (Fig. 3.11, y en).
Además de reducir el ancho de la ruta por unidad de potencia transmitida, se pueden crear líneas compactas para la transmisión de potencia aumentada (hasta 8-10 GW); tales líneas provocan una menor intensidad de campo eléctrico a nivel del suelo y tienen otras ventajas técnicas.
Las líneas compactas también incluyen líneas autocompensantes controladas y líneas controladas con una configuración de fase dividida poco convencional. Son líneas de doble circuito en las que las fases del mismo nombre de diferentes circuitos se desplazan por pares. En este caso, se aplican tensiones a los circuitos, desplazados en un cierto ángulo. Debido al cambio de modo con la ayuda de dispositivos especiales del ángulo de cambio de fase, se lleva a cabo el control de los parámetros de las líneas.
