Aislamiento de líneas eléctricas

Durante mucho tiempo, los expertos en energía han desarrollado una tradición de llamar a los dispositivos para transmitir electricidad desde una fuente (generador) a un consumidor con el término "línea", aunque tienen un diseño técnico muy complejo y en algunos casos se extienden a varios cientos o miles de kilómetros.

En pocas palabras, cada línea de transmisión consta de solo dos componentes:

• sistemas de conducción de corriente que aseguran el flujo de corrientes eléctricas;

• el medio dieléctrico que rodea estos cables para evitar que la electricidad pase en una dirección innecesaria. Este entorno se llama simplemente aislamiento.

De acuerdo con el método de materiales de aislamiento utilizados, las líneas eléctricas se dividen en:

• aire;

• cable.

Líneas de alta tensión

Estas estructuras utilizan las propiedades dieléctricas del aire de la atmósfera circundante para aislar los conductores de corriente. Esto tiene en cuenta el hecho de que su resistencia varía según el clima, la temperatura, la humedad y otros parámetros. Para eliminar estos factores, se selecciona la distancia óptima entre los cables para cada tipo de voltaje.A medida que aumenta su valor, aumenta la distancia segura de los cables entre sí.

Dado que el potencial de cualquier conductor de corriente puede fluir a tierra, los conductores de fase también se alejan de la superficie del suelo. En la práctica, sin embargo, se elevan mucho más, ya que las personas pueden caminar o trabajar debajo de ellos, los vehículos de transporte se mueven y se pueden ubicar dependencias. Todo esto se tiene en cuenta en el diseño del soporte sobre el que se fijan los cables.

Aislamiento de líneas eléctricas aéreas

Además de elegir la distancia de aire entre los cables y la tierra, es necesario fijar los cables de corriente en los mástiles para no perturbar su resistencia eléctrica. Después de todo, los materiales utilizados para los soportes (madera y hormigón en tiempo húmedo y estructuras metálicas en todas las circunstancias) son buenos conductores de electricidad.

Para fijar cables abiertos en los mástiles de los soportes, se utilizan estructuras especiales, que se llaman aisladores... Están hechos de un material dieléctrico resistente. La mayoría de las veces eligen tipos especiales de porcelana, vidrio o, con menos frecuencia, plásticos.

El diseño de un tipo separado de aisladores de porcelana se muestra en la foto.

El aislador que se muestra a la izquierda está hecho de una sola pieza de porcelana. Y el derecho consta de dos partes.

Según el método de fijación al mástil, los aisladores se dividen en:

• estructuras de pasadores que se unen a un pasador de metal montado en la traviesa en posición vertical;

• dispositivos suspendidos suspendidos de un mástil;

• patrones de tensión fijados en un plano horizontal para resistir las fuerzas de tensión.

Todos ellos están fabricados para funcionar con una determinada clase de tensión de red. Al mismo tiempo, perciben fuerzas mecánicas significativas en dirección vertical y horizontal creadas por los cables conectados a ellos en todas las condiciones climáticas.

Las fuertes ráfagas de viento, incluso en combinación con la acumulación de nieve y hielo, no deberían afectar la resistencia mecánica de los aisladores y cables, y la lluvia prolongada e incluso la lluvia no deberían afectar su resistencia eléctrica. De lo contrario, habrá un modo de emergencia, cuya eliminación requerirá grandes costos.

La foto a continuación muestra un ejemplo de fijación de cables abiertos de una línea monofásica de 220 voltios en el travesaño de un mástil de soporte cuando se conecta un dispositivo de alumbrado público con aisladores de porcelana.

Este método es muy utilizado para iluminar caminos, aceras, áreas del territorio. El material de dicho aislador puede soportar fuerzas mecánicas de:

• tensado de cables que actúan en el plano horizontal a lo largo del eje de la línea eléctrica;

• los pesos de la estructura suspendida sobre ellos actuando sobre la compresión del aislador.

Los mismos diseños se utilizan para líneas de 0,4 kV.

Los conductores metálicos abiertos se reemplazan por líneas eléctricas aéreas con un voltaje de hasta 35 kV inclusive. estructuras aisladas autoportantes.

Al usarlos, no se utilizan aisladores de porcelana o vidrio, sino el sistema de sujeción de cables y alambres que se muestra en la foto.

En postes donde se conectan cables expuestos y estructuras autoportantes, se utilizan ambos tipos de fijación.

A medida que aumenta el voltaje aplicado a la línea aérea de transmisión, aumentan los tamaños de los aisladores y sus propiedades dieléctricas.Los aisladores más potentes funcionan en líneas aéreas de 10 kV.

Para absorber las fuerzas de tensión horizontal de los cables en los lugares donde las líneas giran, por ejemplo, para desviar los tanques, se utilizan aisladores de tensión, que pueden consistir en guirnaldas.

La foto muestra el uso combinado de aisladores de apoyo y tracción sobre un apoyo reforzado de VL-10 kV.

Las mismas estructuras se instalan sobre soportes con seccionadores… Los aisladores de apoyo aseguran el funcionamiento de las cuchillas móviles y los contactos fijos fijos del seccionador, y los aisladores de tensión absorben las fuerzas de tracción de los conductores.

La foto confirma que el diseño de todos los aisladores de líneas aéreas de 25 kV se ha vuelto más complejo. Aumentaron la distancia entre los conductores de corriente de la línea eléctrica y el material portador.

Esto es claramente visible en la línea aérea de 110 kV, donde la cadena de aisladores se ha alargado y ahora se utiliza su construcción suspendida.

Los extremos de las líneas aéreas se conectan a casquillos de transformadores ubicados en las subestaciones.

Los puntos de conexión de las líneas eléctricas a los equipos de la aparamenta abierta de alta tensión de 110 kV están protegidos por estructuras más complejas de aisladores de carga que pueden soportar cargas eléctricas y mecánicas significativas. Eliminan los cables vivos de los soportes a una distancia aún mayor.

Lo mismo se aprecia en la foto de una torre aérea de metal para la transmisión de energía en alta tensión de 330 kV. La foto muestra que cada fase tiene una separación de conductores de corriente, cuyos conductores están fijados en el travesaño con una corona aún más reforzada de aisladores de tensión de vidrio.

Los aisladores de poste de una subestación de 330 kV alejan aún más los conductores y barras del equipo.

Líneas eléctricas de cable

En estas estructuras, los núcleos conductores de las fases están separados entre sí por una capa de dieléctrico sólido y están protegidos de la influencia del medio ambiente por una capa fuerte pero elástica. A veces, se puede usar aceite líquido para cables hecho de productos derivados del petróleo o sustancias gaseosas en lugar de sólidos. Pero tales dieléctricos rara vez se usan en la práctica.

En términos de costos de producción, las líneas de cable son más caras que las líneas aéreas de transmisión. Por lo tanto, se colocan dentro de la ciudad, dentro de edificios residenciales, áreas industriales, en intersecciones con barreras de agua, cuando no se pueden instalar soportes aéreos.

Para el tendido de cables, cree bandejas de cables, canales o regulares trincheras enterradasque restringen el acceso a los circuitos activos.

Aislamiento de líneas eléctricas de cable

La construcción del cable de alimentación para las líneas eléctricas depende de la cantidad de energía que se transmite a través de él y del voltaje aplicado.

Los conductores del cable suelen estar hechos de aleaciones de cobre o aluminio, y el tipo de materiales dieléctricos utilizados entre ellos depende de la magnitud del voltaje aplicado.

En dispositivos de hasta 1000 voltios, se utilizan con mayor frecuencia capas de compuestos de polietileno o estructuras con rellenos de papel y paquetes impregnados con aceite para cables de diferente consistencia.

La disposición aproximada de las capas de aislamiento para un cable de cuatro núcleos no estándar se muestra en la foto.

Aquí, el metal de cada núcleo conductor se recubre con una capa aislante que entra en contacto con los paquetes de papel y los rellenos colocados en el aislamiento de la correa.La capa exterior sella completamente toda la estructura.

Cuando el papel se impregna con aceites minerales con diversos aditivos para aumentar la viscosidad de la capa, las propiedades dieléctricas aumentan simultáneamente. Estos cables impregnados con aceite viscoso pueden funcionar en circuitos de alta tensión de hasta 10 kV inclusive.

El método técnico de fabricación de hilos conductores aumenta las propiedades operativas de la capa dieléctrica. Para ello, cada núcleo se fabrica en forma de cable coaxial independiente con impregnación viscosa, colocado en el interior de la funda de plomo.

El espacio entre dichas vetas se llena con relleno de yute y se coloca dentro de una capa blindada de alambres de acero galvanizado, rodeado por una capa protectora sellada exterior.

Dichos cables con conductores metálicos de plomo funcionan en circuitos de alta tensión de hasta 35 kV inclusive.

Para la transmisión de electricidad a lo largo del cable con voltajes más altos de hasta 110 kV y más, se utilizan otras estructuras de la capa de aislamiento. Esto puede ser aceite de cable menos viscoso, gases inertes (más a menudo nitrógeno). La presión del aceite en dichas capas puede ser baja (hasta 1 kg/cm2), media (hasta 3 × 5 kg/cm2) o alta (hasta 10-14 kg/cm2). Estos cables funcionan en circuitos de alta tensión de hasta 500 kV inclusive.

Inspecciones del aislamiento de líneas eléctricas

Durante el funcionamiento de los equipos eléctricos, se evalúa el estado de las capas dieléctricas:

• siempre;

• periódicamente.

Los dispositivos de control especiales realizan un análisis continuo de la calidad del aislamiento en modo automático. Están sintonizados de tal manera que miden corrientes de fuga muy bajas durante el funcionamiento normal.Cuando ocurre una ruptura de la capa dieléctrica, estas corrientes aumentan y el momento de su paso por el valor crítico es fijado por un circuito de relé de corriente con la emisión de un comando de alarma para avisar al personal de servicio.

El monitoreo periódico del estado del aislamiento de los equipos eléctricos, incluidas las líneas eléctricas, se asigna a laboratorios eléctricos especialmente formados que realizan inspecciones de alto voltaje en forma de mediciones y pruebas con instalaciones móviles o estacionarias especializadas.

El personal técnico de dichos laboratorios en el sistema eléctrico se divide en departamentos separados llamados servicio de aislamiento. Ella, bajo la dirección del gerente, participa en las pruebas de rutina de los equipos de energía y las líneas eléctricas existentes y está obligada, antes de cada introducción de cualquier dispositivo en el que se haya realizado un trabajo preventivo con el desmontaje del circuito, a presentar un escrito opinión sobre la preparación de la sección de entrada para soportar la carga de alto voltaje con aislamiento.

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