Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике

ПОИСК ПО САЙТУ:

 
  
  

 

Статьи для электриков » Воздушные линии

Изоляция линий электропередачи

 

Изоляция линий электропередачиИздавна у энергетиков сложилась традиция называть устройства для передачи электроэнергии от источника (генератора) к потребителю термином «линия», хотя они имеют очень сложную техническую конструкцию и протяженность в отдельных случаях до нескольких сотен или тысяч километров.

Упрощенно любая линия электропередачи состоит всего из двух компонентов:

  • системы тоководов, обеспечивающих протекание электрических потоков;

  • диэлектрической среды, окружающей эти тоководы для исключения прохождения электроэнергии в ненужном направлении. Эту среду называют простым термином — изоляция.

По способу применяемых изоляционных материалов линии электропередач разделяют на:

  • воздушные;

  • кабельные.

Воздушные ЛЭП

Эти конструкции используют для изоляции тоководов диэлектрические свойства воздуха окружающей их атмосферы. При этом учитывается то, что его удельное сопротивление меняется в зависимости от погоды, температуры, влажности и других параметров. Чтобы исключить эти факторы выбирается оптимальное расстояние между проводами для каждого вида напряжения. С увеличением его значения возрастает безопасное удаление проводов друг от друга.

Поскольку потенциал каждого токовода может стекать на землю, то провода фаз также удаляются от поверхности земли. Однако, на практике их поднимают значительно выше потому, что под ними могут проходить или работать люди, передвигаться транспортные средства, размещаться хозяйственные постройки. Все это учитывается конструкцией опоры, на которой закрепляются провода.

Изоляция воздушных линий электропередачи

Кроме выбора воздушной дистанции между проводами и землей необходимо закрепить тоководы на мачтах так, чтобы не нарушить их электрическое сопротивление. Ведь материалы, используемые для опор (дерево и бетон при влажной погоде, а металлические конструкции при любых обстоятельствах), являются хорошими проводниками электрического тока.

Для закрепления открытых проводов на мачтах опор используются специальные конструкции, которые называют изоляторами. Их изготавливают из прочного диэлектрического материала. Чаще всего выбирают специальные сорта фарфора, стекла или реже — пластических масс.

Конструкция отдельного вида фарфоровых изоляторов показана на картинке.

Конструкция фарфоровых штыревых изоляторов

Изолятор, показанный слева, выполнен из цельного куска фарфора. А правый — из двух составных частей.

По способу крепления к мачте изоляторы подразделяют на:

  • штыревые конструкции, которые крепят на металлическом штыре, установленном на траверсе в вертикальном положении;

  • подвесные устройства, подвешиваемые на мачте;

  • натяжные модели, закрепляемые в горизонтальной плоскости для противодействия силам натяжения.

Все они изготавливаются на работу при определенном классе напряжения на линии. В тот же время они воспринимают значительные механические усилия в вертикальном и горизонтальном направлениях, создаваемые прикрепленными к ним проводами при любых погодных условиях.

Шквальные порывы ветра, даже в сочетании со снежными наростами и наледью не должны нарушить механическую прочность изоляторов и проводов, а продолжительный дождь и даже ливень — не нарушить их электрическое сопротивление. Ибо, в противном случае, возникнет аварийный режим, ликвидация которого потребует огромных затрат.

На картинке ниже приведен пример закрепления открытых проводов однофазной линии 220 вольт на траверсе мачты опоры при подключении уличного осветительного прибора с помощью фарфоровых штыревых изоляторов.

Штыревые изоляторы на ВЛ-0,2 кВ

Этот способ широко используется при освещении дорог, тротуаров, участков территории. Материал такого изолятора выдерживает механические усилия от:

  • натяжения проводов, действующие в горизонтальной плоскости по оси ЛЭП;

  • веса подвешенной на них конструкции, работающие на сжатие изолятора.

Такие же конструкции применяются на линиях 0,4 кВ.

Опорные изоляторы ВЛ

На воздушных ЛЭП с напряжением до 35 кВ включительно сейчас идет замена открытых металлических проводов самонесущими изолированными конструкциями.

При их использовании применяются не фарфоровые или стеклянные изоляторы, а система крепления на тросах и растяжках, показанная на картинке.

Крепление самонесущих изолированных проводов ВЛ-0,4 кВ на траверсе воздушной опоры

На опорах, где соединяются открытые провода и самонесущие конструкции, используется оба вида крепления.

Штыревые фарфоровые изоляторы на опорах ВЛ-0.4 кВ

С увеличением напряжения, приложенного к воздушной ЛЭП, возрастают габариты изоляторов, их диэлектрические свойства. На ВЛ-10 кВ работают более мощные изоляторы.

Штыревые фарфоровые изоляторы на ВЛ-10 кВ

Для восприятия горизонтальных усилий натяжения проводов в местах поворота линий, например, для обхода водоемов, применяются натяжные изоляторы, которые могут состоять из гирлянд.

На фотографии показано комбинированное использование опорных и натяжных изоляторов на усиленной поворотной опоре ВЛ-10 кВ.

Натяжные гирлянды изоляторов на ВЛ-10 кВ

Такие же конструкции устанавливают на опорах с разъединителями. Опорные изоляторы обеспечивают работу подвижных ножей и стационарно закрепленных контактов разъединителя, а натяжные — воспринимают тянущие усилия проводов.

Штыревые опорные изоляторы разъединителя и натяжные воздуной линии

Фотография документально подтверждает, что на ВЛ-25 кВ конструкция всех изоляторов усложнилась. Они увеличили расстояние между тоководами ЛЭП и материалом опоры.

Это хорошо заметно на ВЛ-110 кВ, где гирлянда изоляторов стала длиннее и используется уже их подвесная конструкция.

Подвесные стеклянные изоляторы на ВЛ-110 кВ

Концы воздушных линий соединяются с трансформаторными вводами, расположенными на подстанциях.

Места подключения проводов ЛЭП к оборудованию высоковольтного открытого распределительного устройства 110-кВ защищаются более сложными конструкциями опорных изоляторов, выдерживающих значительные электрические и механические нагрузки. Они удаляют тоководы от опор еще на большее расстояние.

Опорные изоляторы на высоковольтном оборудовании ОРУ

Это же видно на фотографии воздушной опоры, изготовленной из металла для передачи высоковольтной энергии 330 кВ. На фото показано, что каждая фаза имеет расщепление тоководов, провода которого закрепляются на траверсе еще более усиленной гирляндой из стеклянных натяжных изоляторов.

Натяжные стеклянные изоляторы на ВЛ 330 кВ

Опорные изоляторы на подстанции 330 кВ отдаляют провода и шины от оборудования на еще большую высоту.

Опорные изоляторы на ОРУ 330 кВ

Кабельные линии электропередачи

В этих конструкциях токопроводящие жилы фаз отделяются друг от друга слоем твердого диэлектрика и защищаются от воздействия окружающей среды прочной, но эластичной оболочкой. Иногда вместо твердых веществ может использоваться жидкое кабельное масло, изготавливаемое из нефтепродуктов или газообразные вещества. Но такие диэлектрики находят практическое применение очень редко.

Кабельные линии по стоимости производства обходятся дороже воздушных ЛЭП. Поэтому их прокладывают в черте города, внутри жилых застроек, производственных участков, в местах пересечения с водными преградами, когда нельзя установить воздушные опоры.

Для прокладки кабелей создают кабельные лотки, каналы или обыкновенные заглубленные в земле траншеи, которые ограничивают доступ к действующим, подключенным под напряжение, цепям.

Изоляция кабельных линий электропередачи

Конструкция силового кабеля для ЛЭП зависит от величины передаваемой по нему мощности и приложенного напряжения.

Токопроводящие жилы кабеля обычно изготавливают из меди или алюминиевых сплавов, а тип применяемых диэлектрических материалов между ними зависит от величины приложенного напряжения.

В устройствах до 1000 вольт чаще всего применяются слои из полиэтиленовых составов или конструкции с бумажными наполнителями и жгутами, пропитанными кабельным маслом различной консистенции.

Примерное расположение слоев изоляции для нетипового четырехжильного кабеля показано на картинке.

Конструкция силового кабеля с бумажной изоляцией

Здесь металл каждой токопроводящей жилы покрыт изоляционным слоем, который соприкасается с бумажными жгутами и наполнителями, помещенными в поясную изоляцию. Внешняя защитная оболочка полностью герметизирует всю конструкцию.

Когда выполняют пропитку бумаги минеральными маслами с различными добавками для увеличения вязкости слоя, то одновременно повышаются диэлектрические характеристики. Такие пропитанные вязким маслом кабели с поясной изоляцией могут работать в высоковольтных схемах до 10 кВ включительно.

Технический прием выполнения освинцованных жил повышает эксплуатационные свойства диэлектрического слоя. Для этого каждую жилу выполняют в виде отдельного коаксиального кабеля с вязкой пропитой, размещенной внутри свинцовой оболочки.

Констуркция силового высоковольтного кабеля

Пространство между такими жилами заполняется джутовым наполнителем и помещается внутрь бронированного слоя из стальных оцинкованных проволок, окруженных наружным герметичным защитным слоем.

Подобные кабели с освинцованными металлическими жилами работают в высоковольтных схемах до 35 кВ включительно.

Для передачи по кабелю электроэнергии с более высокими напряжениями до 110 кВ и выше используют другие конструкции изоляционного слоя. Им может быть менее вязкое кабельное масло, инертные газы (чаще всего — азот). Давление масла в таких слоях может быть низким (до 1кг/см2), средним (до 3÷5 кг/см2 ) или высоким (до 10÷14 кг/см2 ). Такие кабели работают в высоковольтных цепях до 500 кВ включительно.

Проверки изоляции линий электропередачи

Во время эксплуатации электрооборудования оценка состояния диэлектрических слоев производится:

  • постоянно;

  • периодически.

Постоянный анализ качества изоляции в автоматическом режиме осуществляют специальные устройства контроля. Они настроены таким образом, что замеряют очень малую в нормальном режиме величину токов утечек. Когда возникает нарушение диэлектрического слоя, то эти токи возрастают, а момент их перехода через критическое значение фиксируется релейной токовой схемой с выдачей команды на сигнализацию для оповещения оперативного персонала.

Изолятор ВЛ

Периодический контроль состояния изоляции электрооборудования, включая линии электропередач, возложен на специально сформированные электрические лаборатории, осуществляющие высоковольтные проверки в виде измерений и испытаний специализированными передвижными или стационарными установками.

Технический персонал таких лабораторий в энергосистеме выделен в отдельные подразделения, называемые службой изоляции. Она под руководством начальника занимается плановыми испытаниями действующего энергетического оборудования и линий электропередач и обязана перед каждым вводом любых устройств, на которых проводились профилактические работы с разборкой схемы, представлять письменное заключение о готовности вводимого участка к выдерживанию изоляцией высоковольтной нагрузки.

Читайте также: Причины повреждений на воздушных линиях электропередачи



Статьи близкие по теме:
  • Виды и типы опор воздушных линий электропередачи
  • Как устроены изоляторы ВЛ
  • Габаритные размеры опор воздушных линий электропередачи
  • Устройство воздушных ЛЭП разного напряжения
  • Высота опор воздушных линий электропередачи



  • Школа для электрика | Основы электротехники | Электричество для чайников
    Электрические аппараты | Справочник электрика
     Электроснабжение | Электрические измерения | Электрические схемы
     Электромонтажные работы | Пусконаладочные работы | Эксплуатация электрооборудования

    Статьи и схемы

    » Школа для электрика
    » Электричество для чайников
    » Электробезопасность
    » Электрические схемы
    » Электроснабжение
    » Основы электротехники
    » Основы электроники
    » Электрические машины
    » Электрические аппараты
    » Автоматизация производственных процессов
    » Альтернативная энергетика
    » Заземление и молниезащита
    » Монтаж электрооборудования
    » Наладка электрооборудования
    » Релейная защита и автоматика
    » Ремонт электрооборудования
    » Экономия электроэнергии
    » Эксплуатация электрооборудования
    » Электрические измерения
    » Электрические системы и сети
    » Электрические станции и подстанции
    » Электрическое освещение
    » Электрооборудование промышленных предприятий
    » Электропривод
    » Электротехнические материалы
    » Электротехнология
    » Статьи на разные темы
    » Видеокурсы и другие обучающие материалы

    IEK: всё, что нужно для электромонтажа