El dispositivo de líneas eléctricas aéreas con diferente voltaje.

El transporte de energía eléctrica en distancias medias y largas se realiza con mayor frecuencia a través de líneas eléctricas ubicadas al aire libre. Su diseño debe cumplir siempre dos requisitos principales:

1. Confiabilidad de transmisión de alta potencia;

2. Garantizar la seguridad de personas, animales y equipos.

Durante la operación bajo la influencia de varios fenómenos naturales asociados con ráfagas de viento huracanado, hielo, escarcha, las líneas eléctricas están sujetas periódicamente a una mayor carga mecánica.

Para una solución integral a los problemas de transporte seguro de energía eléctrica, los ingenieros eléctricos deben elevar los cables de alimentación a una gran altura, distribuirlos en el espacio, aislarlos de los elementos de construcción e instalarlos con cables de corriente con secciones transversales aumentadas en soportes altos. para la fuerza

Disposición general y trazado de líneas eléctricas aéreas

Esquemáticamente, cualquier línea de transmisión de energía se puede representar:

• soportes instalados en el suelo;

• cables a través de los cuales fluye la corriente;

• accesorios lineales montados sobre soportes;

• aisladores fijados al inducido y manteniendo la orientación de los hilos en el aire.

Además de los elementos de líneas aéreas, es necesario incluir:

• cimientos para soportes;

• sistema de protección contra rayos;

• dispositivos de puesta a tierra.

Los soportes son:

1. anclaje diseñado para resistir las fuerzas de los cables tensados ​​y equipado con dispositivos tensores en los accesorios;

2. intermedio, utilizado para asegurar los cables a través de las abrazaderas de soporte.

La distancia en el suelo entre dos soportes de anclaje se denomina sección o tramo de anclaje, y para soportes intermedios entre sí o con un anclaje, intermedio.

Cuando una línea eléctrica aérea atraviesa barreras de agua, estructuras de ingeniería u otros objetos críticos, se instalan soportes con tensores de cable en los extremos de dicha sección, y la distancia entre ellos se denomina sección de anclaje intermedia.

Los cables entre los soportes nunca se tiran como una cuerda, en línea recta. Siempre se hunden ligeramente estando en el aire, teniendo en cuenta las condiciones meteorológicas. Pero al mismo tiempo, se debe tener en cuenta la seguridad de su distancia de los objetos terrestres:

• superficies de rieles;

• hilos de contacto;

• carreteras de transporte;

• hilos de líneas de comunicación u otras líneas aéreas;

• instalaciones industriales y otras.

La suspensión del alambre del estado tensado se llama flecha colgante… Se estima de diferente manera entre apoyos, ya que sus cimas pueden ubicarse al mismo nivel o con elevaciones.

El pandeo relativo al punto de apoyo más alto es siempre mayor que el del más bajo.

Las dimensiones, longitud y construcción de cada tipo de línea aérea de transmisión dependen del tipo de corriente (alterna o continua) de energía eléctrica transportada por ella y de la magnitud de su tensión, que puede ser inferior a 0,4 kV o alcanzar los 1150 kV.

Disposición de cables de líneas aéreas

Dado que la corriente eléctrica solo fluye en un circuito cerrado, los consumidores están alimentados por al menos dos cables. De acuerdo con este principio, las líneas aéreas simples se crean con corriente alterna monofásica con un voltaje de 220 V. Los circuitos eléctricos más complejos transfieren energía en un circuito de tres o cuatro hilos con un cero aislado rígidamente o conectado a tierra.

El diámetro y el metal del alambre se seleccionan para la carga de diseño de cada línea. Los materiales más comunes son el aluminio y el acero. Pueden fabricarse como un solo conductor monolítico para circuitos de bajo voltaje o tejidos a partir de estructuras de múltiples hilos para líneas de transmisión de alto voltaje.

El espacio interno entre cables se puede llenar con grasa neutra, lo que aumenta o no la resistencia al calor.

Las construcciones de cables múltiples hechas de conductores de aluminio que transportan buena corriente se crean con núcleos de acero que están diseñados para soportar la tensión mecánica y evitar roturas.

GOST proporciona una clasificación de conductores abiertos para líneas eléctricas aéreas y determina su marcado: M, A, AC, PSO, PS, ACKC, ASKP, ACS, ACO, ACS. En este caso, los cables de un solo cable se indican por el tamaño del diámetro. Por ejemplo, la abreviatura PSO-5 dice "alambre de acero fabricado con un solo núcleo con un diámetro de 5 mm.» Los cables multiconductores para líneas eléctricas utilizan una marca diferente, incluida una designación de dos dígitos escrita como una fracción:

• el primero es el área transversal total de los alambres de aluminio en mm cuadrados;

• el segundo es el área de la sección transversal del inserto de acero (mm cuadrados).

Además de los conductores metálicos abiertos, los conductores se utilizan cada vez más en las líneas aéreas modernas:

• aislamiento autoportante;

• protegido por un polímero extruido que evita la ocurrencia de cortocircuitos cuando las fases son barridas por el viento o cuando objetos extraños son arrojados desde el suelo.

VLv conductores aislados autoportantes están reemplazando gradualmente las viejas estructuras no aisladas. Se utilizan cada vez más en redes internas de núcleos de cobre o aluminio recubiertos de caucho con una capa protectora de materiales fibrosos dieléctricos o compuestos de PVC sin protección externa adicional.

Para excluir la aparición de descargas de corona de gran longitud, los cables con VL-330 kV y voltajes más altos se dividen en flujos adicionales.

En la VL-330 se instalan dos conductores en forma horizontal, en la línea de 500 kV aumentan a tres y se colocan en los vértices de un triángulo equilátero. Para líneas aéreas de 750 y 1150 kV se utiliza una separación de 4, 5 u 8 corrientes, respectivamente, ubicadas en las esquinas de sus propios polígonos equiláteros.

La formación de "corona" conduce no solo a pérdidas de energía, sino que también distorsiona la forma de la oscilación sinusoidal. Por lo tanto, lo combaten utilizando métodos constructivos.

dispositivo de apoyo

Los soportes generalmente se crean para asegurar los cables de un circuito eléctrico.Pero en secciones paralelas de dos líneas, se puede usar un soporte común, que está destinado a su instalación conjunta. Tales construcciones se llaman doble circuito.

El material para la producción de soportes puede ser:

1. esquinas perfiladas de diferentes marcas de acero;

2. troncos de madera de construcción impregnados con compuestos anti-descomposición;

3. Estructuras de hormigón armado con barras armadas.

Las estructuras de soporte hechas de madera son las más baratas, pero incluso con una buena impregnación y un mantenimiento adecuado, no duran más de 50 ÷ 60 años.

Según el proyecto técnico, los soportes de las líneas aéreas superiores a 1 kV se diferencian de las de baja tensión en su complejidad y en la altura de unión de los cables.

Están hechos en forma de prismas oblongos o conos con una base ancha en la parte inferior.

Cada estructura de soporte está calculada para resistencia mecánica y estabilidad, hay suficiente reserva estructural para las cargas existentes. Pero debe tenerse en cuenta que durante la operación, es posible que se produzcan violaciones de sus diversos elementos como resultado de la corrosión, el impacto y el incumplimiento de la tecnología de instalación.

Esto conduce a un debilitamiento de la rigidez de una sola estructura, deformaciones y, a veces, caídas de los soportes. A menudo, estos casos ocurren cuando las personas trabajan en los soportes, desmontan o tiran de los cables, creando fuerzas axiales variables.

Por ello, la aceptación de un equipo de instaladores para trabajar en altura sobre la estructura portante se realiza tras comprobar su estado técnico con una evaluación de la calidad de su parte enterrada en el suelo.

dispositivo de aislamiento

En líneas eléctricas aéreas, productos fabricados con materiales con altas propiedades dieléctricas con resistencia ÷ ohmios. M. Se llaman aisladores y están hechos de:

• porcelana (cerámica);

• vaso;

• materiales poliméricos.

El diseño y las dimensiones de los aisladores dependen de:

• de la magnitud de las cargas dinámicas y estáticas que se les aplican;

• los valores de la tensión efectiva de la instalación eléctrica;

• condiciones de operación.

La forma compleja de la superficie, que trabaja bajo la influencia de varios fenómenos atmosféricos, crea un camino aumentado para el flujo de una posible descarga eléctrica.

Los aisladores instalados en líneas aéreas para fijar cables se dividen en dos grupos:

1. alfiler;

2. suspendido.

Modelos de cerámica

Los pines de porcelana o cerámica con aisladores simples han encontrado mayor aplicación en líneas aéreas de hasta 1 kV, aunque funcionan en líneas de hasta 35 kV inclusive. Pero se usan bajo la condición de sujetar cables con una sección transversal baja, creando pequeñas fuerzas de tracción.

Se instalan guirnaldas de aisladores de porcelana suspendidos en líneas de 35 kV.

El kit de aislador de suspensión simple de porcelana incluye un cuerpo dieléctrico y una tapa de hierro maleable. Ambas partes se mantienen unidas por una varilla de acero especial. El número total de dichos elementos en la guirnalda está determinado por:

• el valor de voltaje de la línea aérea;

• estructuras de soporte;

• características de funcionamiento del equipo.

A medida que aumenta el voltaje de la red, se agrega el número de aisladores en la cadena. Por ejemplo, para líneas aéreas de 35 kV, basta con instalar 2 o 3 de ellas, y para 110 kV, ya se necesitan 6 ÷ 7.

Aisladores de vidrio

Estos diseños tienen una serie de ventajas sobre la porcelana:

• la ausencia de defectos internos en el material aislante que afecten la formación de fugas de fuga;

• mayor resistencia a las fuerzas de torsión;

• transparencia de la estructura, que permite la evaluación visual del estado y la observación del ángulo de polarización del flujo luminoso;

• falta de signos de envejecimiento;

• menos cargas que su propio peso;

• automatización de la producción y fundición.

Las desventajas de los aisladores de vidrio son:

• débil resistencia antivandálica;

• baja resistencia al impacto;

• la posibilidad de daños durante el transporte y la instalación por fuerzas mecánicas.

Aisladores poliméricos

Han aumentado la resistencia mecánica y el peso, reducido hasta en un 90% en comparación con sus contrapartes de cerámica y vidrio. Los beneficios adicionales incluyen:

• facilidad de instalación;

• mayor resistencia a la contaminación de la atmósfera, lo que, sin embargo, no excluye la necesidad de una limpieza periódica de su superficie;

• hidrofobicidad;

• buena susceptibilidad a las sobretensiones;

• mayor resistencia al vandalismo.

La durabilidad de los materiales poliméricos también depende de las condiciones de funcionamiento. En un entorno atmosférico con mayor contaminación de las empresas industriales, los polímeros pueden presentar fenómenos de "fractura frágil", que consisten en un cambio gradual en las propiedades de la estructura interna bajo la influencia de reacciones químicas de los contaminantes y la humedad atmosférica que ocurre en combinación con procesos eléctricos. .

Cuando los vándalos disparan aisladores de polímero con un tiro o una bala, por lo general no hay una destrucción completa del material, como el vidrio. La mayoría de las veces, el perdigón o la bala vuela directamente o se aloja en el cuerpo del faldón. Pero las propiedades dieléctricas aún se subestiman y los elementos dañados en la guirnalda requieren reemplazo.

Por lo tanto, dicho equipo debe revisarse periódicamente mediante métodos de inspección visual. Y es casi imposible detectar tal daño sin herramientas ópticas.

Accesorios de línea de aire

Para fijar aisladores en un soporte de línea aérea, ensamblarlos en guirnaldas e instalarles cables vivos, se producen sujetadores especiales, que generalmente se denominan accesorios.

Según las tareas realizadas, los accesorios se clasifican en los siguientes grupos:

• un conector diseñado para conectar elementos de suspensión de diferentes maneras;

• tensado, que sirve para sujetar abrazaderas tensoras a alambres y guirnaldas de soportes de anclaje;

• soporte, realizando la retención de sujetadores de cables, bucles y nodos de pantallas;

• protectores diseñados para preservar el funcionamiento de los equipos de líneas aéreas cuando están expuestos a descargas atmosféricas y vibraciones mecánicas;

• conectores que consisten en conectores ovalados y cartuchos de termitas;

• contacto;

• espiral;

• instalación de pines aisladores;

• instalación de cables aislados autoportantes.

Cada uno de los grupos enumerados tiene una amplia variedad de detalles y requiere un estudio más cuidadoso. Por ejemplo, solo los accesorios de protección incluyen:

• cuernos protectores;

• anillos y pantallas;

• pararrayos;

• amortiguadores de vibraciones

Las bocinas protectoras crean un espacio de chispas, desvían el arco eléctrico resultante cuando se produce el aislamiento y, por lo tanto, protegen los equipos de líneas aéreas.

Los anillos y pantallas desvían el arco de la superficie del aislador, mejoran la distribución del voltaje en toda el área de la cadena.

Los pararrayos protegen el equipo de las sobretensiones generadas por los rayos.Pueden utilizarse sobre la base de estructuras de tubos de plástico vinílico o tubos de fibra-baquelita con electrodos, o pueden estar hechos de elementos de válvula.

Los amortiguadores de vibraciones funcionan en cuerdas y alambres, evitan daños por esfuerzos de fatiga causados ​​​​por vibraciones y vibraciones.

Dispositivos de puesta a tierra de líneas aéreas

La necesidad de volver a poner a tierra los soportes de las líneas aéreas se debe a los requisitos para un funcionamiento seguro en caso de modos de emergencia y sobretensiones por rayos. La resistencia de bucle del dispositivo de puesta a tierra no debe exceder los 30 ohmios.

Para soportes metálicos, todos los sujetadores y refuerzos deben estar conectados al cable PEN, y para hormigón armado, un cero combinado conecta todos los soportes y el refuerzo de los soportes.

En soportes de madera, metal y hormigón armado, los pasadores y ganchos durante la instalación de cables aislados autoportantes no se ponen a tierra, excepto en los casos en que es necesario realizar una puesta a tierra repetida para la protección contra sobretensiones.

Los ganchos y pasadores montados en el soporte se conectan al circuito de tierra mediante soldadura utilizando un alambre o varilla de acero con un diámetro no inferior a 6 mm con la presencia obligatoria de una capa anticorrosión.

El refuerzo metálico se utiliza en soportes de hormigón armado para puesta a tierra. Todas las conexiones de contacto de los cables de tierra están soldadas o apretadas en un perno especial.

Los soportes de las líneas eléctricas aéreas con una tensión de 330 kV y más no están puestos a tierra debido a la complejidad de implementar soluciones técnicas para garantizar una magnitud segura de tensión de contacto y de paso.En este caso, las funciones de puesta a tierra de protección se asignan a las líneas de alta velocidad.