Isolatie van hoogspanningsleidingen

Energiedeskundigen hebben lange tijd een traditie ontwikkeld om apparaten op te roepen om elektriciteit van een bron (generator) naar een consument te sturen met de term "lijn", hoewel ze een zeer complex technisch ontwerp hebben en zich in sommige gevallen uitstrekken tot enkele honderden of duizenden kilometers.

Simpel gezegd bestaat elke transmissielijn uit slechts twee componenten:

• stroomleidingsystemen die zorgen voor de doorstroming van elektrische stromen;

• het diëlektrische medium rond deze draden om te voorkomen dat elektriciteit in een onnodige richting gaat. Deze omgeving wordt simpelweg isolatie genoemd.

Volgens de methode van gebruikte isolatiematerialen zijn stroomkabels onderverdeeld in:

• lucht;

• kabel.

Overhead stroomlijnen

Deze structuren gebruiken de diëlektrische eigenschappen van de lucht van de omringende atmosfeer om stroomgeleiders te isoleren. Hierbij wordt rekening gehouden met het feit dat zijn weerstand varieert afhankelijk van het weer, temperatuur, vochtigheid en andere parameters. Om deze factoren te elimineren, wordt voor elk type spanning de optimale afstand tussen de draden gekozen.Naarmate de waarde toeneemt, neemt de veilige afstand van de draden tot elkaar toe.

Omdat het potentiaal van elke stroomgeleider naar aarde kan stromen, bewegen de fasegeleiders ook weg van het grondoppervlak. In de praktijk komen ze echter veel hoger uit, doordat mensen er onderdoor kunnen lopen of werken, transportvoertuigen kunnen bewegen en bijgebouwen kunnen worden gelokaliseerd. Met dit alles wordt rekening gehouden bij het ontwerp van de steun waarop de draden zijn bevestigd.

Isolatie van bovengrondse elektriciteitsleidingen

Naast het kiezen van de luchtafstand tussen de draden en de grond, is het noodzakelijk om de huidige draden op de masten te bevestigen om hun elektrische weerstand niet te verstoren. De gebruikte materialen voor steunen (hout en beton bij nat weer en metalen constructies onder alle omstandigheden) zijn immers goede geleiders van elektriciteit.

Om open draden op de masten van de steunen te bevestigen, worden speciale constructies gebruikt, die isolatoren worden genoemd. Ze zijn gemaakt van een resistent diëlektrisch materiaal. Meestal kiezen ze voor speciale soorten porselein, glas of, minder vaak, kunststoffen.

Het ontwerp van een apart type porseleinen isolatoren wordt op de foto getoond.

De links afgebeelde isolator is gemaakt uit één stuk porselein. En het recht bestaat uit twee delen.

Volgens de bevestigingsmethode aan de mast zijn isolatoren onderverdeeld in:

• penconstructies die zijn bevestigd aan een metalen pen die in verticale positie op de traverse is gemonteerd;

• hangende apparaten opgehangen aan een mast;

• spanningspatronen die in een horizontaal vlak zijn gefixeerd om trekkrachten te weerstaan.

Ze zijn allemaal vervaardigd om te werken bij een bepaalde klasse netspanning. Tegelijkertijd nemen ze onder alle weersomstandigheden aanzienlijke mechanische krachten waar in verticale en horizontale richting die worden veroorzaakt door de draden die eraan zijn bevestigd.

Sterke windvlagen, zelfs in combinatie met ophoping van sneeuw en ijs, mogen de mechanische sterkte van isolatoren en draden niet aantasten, en langdurige regen en zelfs regen mogen hun elektrische weerstand niet aantasten. Anders is er een noodmodus, waarvan de verwijdering enorme kosten met zich meebrengt.

De onderstaande foto toont een voorbeeld van het bevestigen van open draden van een enkelfasige 220-volt lijn op de traverse van een steunmast bij het aansluiten van een straatverlichtingsapparaat met behulp van porseleinen isolatoren.

Deze methode wordt veel gebruikt om wegen, trottoirs en delen van het grondgebied te verlichten. Het materiaal van een dergelijke isolator is bestand tegen mechanische krachten van:

• spannen van draden die in het horizontale vlak langs de as van de hoogspanningslijn werken;

• de gewichten van de constructie die eraan is opgehangen, werken op de compressie van de isolator.

Dezelfde ontwerpen worden gebruikt voor 0,4 kV-lijnen.

Open metalen geleiders worden vervangen door bovengrondse hoogspanningsleidingen met een spanning tot en met 35 kV. zelfdragende geïsoleerde constructies.

Bij gebruik worden geen porseleinen of glazen isolatoren gebruikt, maar het op de foto getoonde kabel- en draadbevestigingssysteem.

Op palen waar blootliggende draden en zelfdragende constructies zijn verbonden, worden beide soorten bevestiging gebruikt.

Naarmate de spanning op de bovengrondse transmissielijn toeneemt, nemen de afmetingen van de isolatoren en hun diëlektrische eigenschappen toe.Krachtiger isolatoren werken op 10 kV bovengrondse lijnen.

Om de horizontale trekkrachten van de draden op te vangen op plaatsen waar de leidingen draaien, bijvoorbeeld om tanks te omzeilen, worden trekisolatoren gebruikt, die kunnen bestaan ​​uit guirlandes.

De foto toont het gecombineerde gebruik van ondersteuning en trekisolatoren op een versterkte ondersteuning van VL-10 kV.

Dezelfde structuren zijn geïnstalleerd op steunen met scheiders… Steunisolatoren zorgen voor de werking van beweegbare bladen en vaste vaste contacten van de scheider, en spanningsisolatoren vangen de trekkrachten van de geleiders op.

De foto bevestigt dat het ontwerp van alle 25 kV bovenleidingisolatoren complexer is geworden. Ze vergrootten de afstand tussen de stroomgeleiders van de hoogspanningsleiding en het dragermateriaal.

Dat is goed te zien op de 110 kV-bovenleiding, waar de streng isolatoren langer is geworden en hun hangende constructie is toegepast.

De uiteinden van de bovenleidingen zijn aangesloten op transformatorbussen die zich op onderstations bevinden.

De verbindingspunten van de hoogspanningslijnen met de apparatuur van het 110 kV hoogspannings-open schakelsysteem worden beschermd door complexere constructies van dragende isolatoren die bestand zijn tegen aanzienlijke elektrische en mechanische belastingen. Op nog grotere afstand halen ze de spanningvoerende draden uit de steunen.

Hetzelfde is te zien op de foto van een metalen boventoren voor de transmissie van 330 kV hoogspanning. Op de foto is te zien dat elke fase een scheiding heeft van stroomgeleiders, waarvan de geleiders op de traverse zijn bevestigd met een nog versterkte krans van glazen trekisolatoren.

De postisolatoren van een 330 kV-onderstation brengen de geleiders en rails nog verder weg van de apparatuur.

Kabel hoogspanningslijnen

In deze structuren zijn de geleidende kernen van de fasen van elkaar gescheiden door een laag vast diëlektricum en beschermd tegen de invloed van de omgeving door een sterke maar elastische schaal. Soms kan vloeibare kabelolie gemaakt van aardolieproducten of gasvormige stoffen worden gebruikt in plaats van vaste stoffen. Maar dergelijke diëlektrica worden in de praktijk zelden gebruikt.

In termen van productiekosten zijn kabellijnen duurder dan bovengrondse transmissielijnen. Daarom worden ze in de stad gelegd, in woongebouwen, industriegebieden, op kruispunten met waterkeringen, wanneer luchtsteunen niet kunnen worden geïnstalleerd.

Maak voor het leggen van kabels kabelgoten, kanalen of gewone begraven loopgravendie de toegang tot circuits onder spanning beperken.

Isolatie van hoogspanningskabels

De constructie van de stroomkabel voor hoogspanningslijnen hangt af van de hoeveelheid stroom die erdoorheen wordt gestuurd en de aangelegde spanning.

De geleiders van de kabel zijn meestal gemaakt van koper- of aluminiumlegeringen en het type diëlektrische materialen dat daartussen wordt gebruikt, hangt af van de grootte van de aangelegde spanning.

In apparaten tot 1000 volt worden meestal lagen polyethyleenverbindingen of structuren met papiervullers en bundels geïmpregneerd met kabelolie van verschillende consistentie gebruikt.

De geschatte plaatsing van de isolatielagen voor een niet-standaard vieraderige kabel wordt weergegeven op de foto.

Hier wordt het metaal van elke geleidende kern gecoat met een isolerende laag die in contact komt met de papierbundels en vulstoffen die in de bandisolatie zijn geplaatst.De buitenste schil sluit de hele structuur volledig af.

Wanneer het papier wordt geïmpregneerd met minerale oliën met verschillende additieven om de viscositeit van de laag te verhogen, nemen tegelijkertijd de diëlektrische eigenschappen toe. Dergelijke stroperige, met olie geïmpregneerde kabelkabels kunnen werken in hoogspanningscircuits tot en met 10 kV.

De technische methode voor het vervaardigen van geleidingsdraden verhoogt de operationele eigenschappen van de diëlektrische laag. Hiervoor wordt elke kern gemaakt in de vorm van een afzonderlijke coaxiale kabel met stroperige impregnering, geplaatst in de loden mantel.

De ruimte tussen dergelijke aderen is gevuld met jutevuller en geplaatst in een gepantserde laag van gegalvaniseerde staaldraden, omgeven door een buitenste verzegelde beschermlaag.

Dergelijke kabels met loodmetaalgeleiders werken in hoogspanningscircuits tot en met 35 kV.

Voor het transport van elektriciteit langs de kabel met hogere spanningen tot 110 kV en hoger worden andere structuren van de isolatielaag gebruikt. Dit kan minder stroperige kabelolie zijn, inerte gassen (meestal stikstof). De oliedruk in dergelijke lagen kan laag zijn (tot 1 kg / cm2), gemiddeld (tot 3 × 5 kg / cm2) of hoog (tot 10-14 kg / cm2). Dergelijke kabels werken in hoogspanningscircuits tot en met 500 kV.

Inspecties van de isolatie van hoogspanningsleidingen

Tijdens de werking van elektrische apparatuur wordt de toestand van de diëlektrische lagen beoordeeld:

• altijd;

• periodiek.

Speciale controleapparaten voeren in automatische modus een continue analyse van de isolatiekwaliteit uit. Ze zijn zo afgesteld dat ze tijdens normaal bedrijf zeer lage lekstromen meten.Wanneer een storing van de diëlektrische laag optreedt, nemen deze stromen toe en wordt het moment waarop ze door de kritieke waarde gaan, vastgelegd door een relaisstroomcircuit met de afgifte van een alarmcommando om het servicepersoneel op de hoogte te stellen.

De periodieke controle van de isolatietoestand van elektrische apparatuur, inclusief hoogspanningsleidingen, is opgedragen aan speciaal daarvoor ingerichte elektrische laboratoria die hoogspanningsinspecties uitvoeren in de vorm van metingen en testen met gespecialiseerde mobiele of stationaire installaties.

De technische staf van dergelijke laboratoria in het energiesysteem is verdeeld in afzonderlijke afdelingen die isolatieservice worden genoemd. Zij neemt, onder leiding van de manager, deel aan routinetests van de bestaande energieapparatuur en hoogspanningslijnen en is verplicht, vóór elke introductie van apparaten waaraan preventief werk met de demontage van het circuit is uitgevoerd, een schriftelijke verklaring in te dienen mening over de gereedheid van het ingangsgedeelte om de hoogspanningsbelasting met isolatie te weerstaan.

Lees ook: Oorzaken van schade aan bovengrondse hoogspanningslijnen