Na začiatku 20. storočia vynikajúci vynálezca srbského pôvodu Nikola Tesla pracoval na možnosti bezdrôtového prenosu energie, ale ani po storočí takýto vývoj nezískal rozsiahle priemyselné aplikácie. Hlavným spôsobom dodávania energie spotrebiteľovi sú stále káblové a nadzemné elektrické vedenia.
Elektrické vedenie: účel a typy
Elektrické vedenie je pravdepodobne najzákladnejšou súčasťou elektrických sietí, ktoré je súčasťou systému energetických zariadení a zariadení, ktorého hlavným účelom je prevádzať elektrickú energiu z elektrární, ktoré ju vyrábajú (elektrárne), premieňať a distribuovať (energetické rozvodne) spotrebiteľom. Vo všeobecnosti ide o názov všetkých elektrických vedení, ktoré sú mimo uvedených elektrických zariadení.
Historická poznámka: prvá prenosová sieť (DC, 2 kV) bola postavená v Nemecku podľa projektu francúzskeho vedca F. Depreuxa v roku 1882. Mal dĺžku asi 57 km a spájal mestá Mníchov a Miesbach.
Spôsobom inštalácie a usporiadania sú káblové a nadzemné elektrické vedenia oddelené. V posledných rokoch boli vybudované najmä plynovodné vedenia, najmä na dodávky energie do megacít. Používajú sa na prenos vysokých kapacít v podmienkach veľmi hustého rozvoja, aby zachránili oblasť obsadenú elektrickým vedením a zabezpečili environmentálne normy a požiadavky.
Káblové vedenia nachádzajú uplatnenie tam, kde je usporiadanie vzduchu obtiažne alebo nemožné technickými alebo estetickými parametrami. Z dôvodu porovnateľnej lacnosti, lepšej údržby (v priemere je čas na odstránenie nehody alebo poruchy 12-krát kratší) a vysokovýkonného nadzemného elektrického vedenia sú najviac žiadané.
Definícia. Všeobecná klasifikácia
Elektrické nadzemné vedenie (VLEP) - skupina zariadení umiestnených na čerstvom vzduchu, ktoré sú určené na prenos elektrickej energie. Štruktúra nadzemných vedení zahŕňa drôty, traverzy s izolátormi, podpery. Ako posledný uvedený sa v niektorých prípadoch môžu použiť konštrukčné prvky mostov, nadjazdov, budov a iných štruktúr. Pri výstavbe a prevádzke nadzemných elektrických vedení a sietí sa používajú rôzne pomocné zariadenia (ochrana pred bleskom, uzemňovacie zariadenia), doplnkové a príbuzné zariadenia (vysokofrekvenčná a optická komunikácia, pomocné vývody) a komponenty na označovanie komponentov.
Z hľadiska prenášanej energie sa vonkajšie vedenia delia na striedavé a jednosmerné siete. Posledné uvedené nie sú z dôvodu určitých technických problémov a neefektívnosti rozšírené a používajú sa iba na dodávku energie špecializovaným spotrebiteľom: jednosmerné pohony, elektrolyzéry, mestské kontaktné siete (elektrifikované vozidlá).
Podľa menovitého napätia sa nadzemné elektrické vedenia zvyčajne delia na dve veľké triedy:
- Nízke napätie, napätie do 1 kV. Štátne normy definujú štyri nominálne hodnoty: 40, 220, 380 a 660 V.
- Vysoké napätie nad 1 kV. Tu je definovaných dvanásť nominálnych hodnôt: stredné napätie - od 3 do 35 kV, vysoké - od 110 do 220 kV, ultravysoké - 330, 500 a 700 kV a ultravysoké - nad 1 MV.
Poznámka: všetky uvedené hodnoty zodpovedajú medzifázovému (lineárnemu) napätiu trojfázovej siete (šesťfázové a dvanásťfázové systémy nemajú vážne priemyselné rozloženie).
Z GOELRO do UES
Nasledujúca klasifikácia popisuje infraštruktúru a funkčnosť nadzemných elektrických vedení.
Podľa pokrytia územia siete sa delia:
- ultra dlhé (napätie nad 500 kV) určené na pripojenie regionálnych energetických systémov;
- kmeň (220, 330 kV) slúžiaci na ich formovanie (spojenie elektrární s rozvodmi);
- distribúcia (35 - 150 kV), ktorej hlavným účelom je dodávka elektriny veľkým spotrebiteľom (priemyselné zariadenia, poľnohospodársky komplex a veľké sídla);
- dodávka alebo dodávka (do 20 kV), dodávka energie iným spotrebiteľom (mestským, priemyselným a poľnohospodárskym).
Nadzemné elektrické vedenia sú dôležité pri vytváraní Jednotného energetického systému krajiny, ktorého základ bol položený pri realizácii plánu GOELRO (Štátna elektrifikácia Ruska) asi pred storočím s cieľom zabezpečiť vysokú úroveň spoľahlivosti dodávok energie, jej odolnosť voči poruchám.
Podľa topologickej štruktúry a konfigurácie môžu byť vysokonapäťové elektrické vedenia otvorené (radiálne), uzavreté, so záložným (obsahujúcim dva alebo viac zdrojov) energie.
Počet paralelných obvodov, ktoré prechádzajú pozdĺž jednej trasy, sa delia na jednoduché, dvojité a viackruhové (obvod znamená úplnú sadu drôtov trojfázovej siete). Ak majú obvody rôzne menovité hodnoty napätia, potom sa také vedenie vysokého napätia nazýva kombinované. Reťaze môžu byť namontované tak na jednej podpere, ako aj na rôznych nosičoch. Prirodzene, v prvom prípade sa zvyšuje hmotnosť, rozmery a zložitosť podpory, ale ochranné pásmo vlasca sa zmenšuje, čo v husto osídlených oblastiach niekedy hrá rozhodujúcu úlohu pri príprave projektu.
Okrem toho sa používa oddelenie nadzemných vedení a sietí na základe výkonu neutrálov (izolované, pevne uzemnené atď.) A prevádzkového režimu (štandard, núdzový stav, inštalácia).
Bezpečnostná zóna
Na zabezpečenie bezpečnosti, normálneho fungovania, ľahkej údržby a opravy vedení vysokého napätia, ako aj na zabránenie zraneniam a úmrtiam sa pozdĺž trás zavádzajú zóny so špeciálnym spôsobom použitia. Takže bezpečnostná zóna nadzemného elektrického vedenia je pozemok a vzdušný priestor nad ním, uzavretý medzi zvislými rovinami, ktoré sú v určitej vzdialenosti od vonkajších vodičov. V bezpečnostných zónach zakázané práce zdvíhacích zariadení, výstavba budov a stavieb. Minimálna vzdialenosť od nadzemného elektrického vedenia je určená menovitým napätím.
| Konštrukčné napätie, kV | Vzdialenosť, m |
| do 1 | 2 |
| od 1 do 20 | 10 (pre izolované vodiče - 5) |
| 35 | 15 |
| 110 | 20 |
| 150; 220 | 25 |
| 330; 500; ± 400 (DCV) | 30 |
| 750 (ACV a DCV) | 40 |
| 1150 | 55 |
Pri prechode z nesvadobných vodných útvarov zodpovedá ochranná zóna nadzemného vedenia pre prenos energie podobným vzdialenostiam a pre splavné vody sa jeho veľkosť zvyšuje na 100 metrov. Pokyny okrem toho určujú najmenšie odstránenie drôtov z povrchu zeme, priemyselných a obytných budov, stromov. Zakazuje sa ukladať vysokonapäťové trasy nad strechami budov (s výnimkou výroby, v osobitných prípadoch), nad územia detských inštitúcií, štadiónov, kultúrnych, zábavných a obchodných plôch.
Stožiare na prenos energie
Podpery - konštrukcie vyrobené z dreva, vystuženého betónu, kovu alebo kompozitných materiálov na zabezpečenie požadovanej vzdialenosti vodičov a káblov na ochranu pred bleskom od zemského povrchu. Najrozsiahlejšia možnosť - drevené regály, ktoré sa v poslednom storočí veľmi často používali pri výstavbe vysokonapäťových vedení - sa postupne vyraďujú z prevádzky a nové nie sú takmer nainštalované. Medzi hlavné prvky podpier nadzemného elektrického vedenia patria:
- nadácie
- rack,
- vzpery,
- strie.
Dizajn je rozdelený na kotvu a stredný. Prvá sada na začiatku a na konci riadku pri zmene smeru trasy. Špeciálna trieda kotvových podpier je prechodná, používa sa na križovatkách vysokonapäťových elektrických vedení s vodnými tepnami, nadjazdy a podobnými objektmi. Jedná sa o najmasívnejšie a najviac zaťažené štruktúry. V ťažkých prípadoch ich výška môže dosiahnuť 300 metrov!
Pevnosť a rozmery konštrukcie medziľahlých podpier, ktoré sa používajú iba pre priame úseky koľají, nie sú také pôsobivé. Podľa účelu sa delia na transpozičné (používajú sa na zmenu umiestnenia fázových vodičov), krížové, vetvové, znížené a zväčšené. Od roku 1976 boli všetky podpory prísne zjednotené, ale v súčasnosti existuje proces odklonu od hromadného používania typických výrobkov. Snažia sa čo najviac prispôsobiť každú trasu podmienkam reliéfu, krajiny a podnebia.
Drôty pre nadzemné elektrické vedenia
Hlavnou požiadavkou na drôty VLEP je vysoká mechanická pevnosť. Sú rozdelené do dvoch tried - neizolované a izolované. Môžu byť vyrobené vo forme viacvodičových a jednovodičových vodičov. Posledne menované, pozostávajúce z jedného medeného alebo oceľového jadra, sa používajú iba na výstavbu nízkonapäťových trás.
Pletené drôty pre nadzemné elektrické vedenia môžu byť vyrobené z ocele, zliatiny na báze hliníka alebo čistého kovu, meď (posledne menované sa z dôvodu vysokých nákladov na dlhých trasách prakticky nepoužívajú). Najbežnejšie vodiče sú vyrobené z hliníka (v označení je písmeno „A“) alebo zliatiny oceľ-hliník (trieda AC alebo ACS (zosilnená)). Štruktúrne sú to krútené oceľové drôty, cez ktoré sú navinuté hliníkové vodiče. Oceľ, na ochranu proti korózii, pozinkovaná.
Výber úseku sa vykonáva v súlade s vysielaným výkonom povoleného poklesu napätia, mechanickými charakteristikami. Štandardné prierezy drôtov vyrobených v Rusku sú 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120 a 240. Myšlienku minimálneho prierezu drôtov použitých na konštrukciu nadzemných vedení možno získať z nasledujúcej tabuľky.
| Materiál jadra | Čiary nad 1 kV, mm2 | Šnúry do 1 kV, mm2 | Odbočky na vstupy (dĺžka do 10 m / nad 10 m), mm2 |
| meď | 25 | 2,5 | |
| oceľ | 25 | 25 | 4/4 |
| hliník | 356 | 16 | 6 / 10 |
Vetvy sa vykonávajú častejšie s izolovanými vodičmi (značky APR, AVT). Výrobky majú povlak odolný voči poveternostným vplyvom a oceľové ložiskové lano. Drôtové spoje v rozponoch sú namontované v oblastiach, ktoré nie sú vystavené mechanickému namáhaniu. Spájajú sa lisovaním (s použitím vhodných zariadení a materiálov) alebo zváraním (s blokmi termitov alebo špeciálnymi prístrojmi).
V posledných rokoch sa samonosné izolované vodiče stále viac používajú pri výstavbe nadzemných vedení. Pre nízkonapäťové vysokonapäťové vedenia priemysel vyrába SIP-1, -2 a -4 a pre vedenia od 10 do 35 kV SIP-3.
Na trasách s napätím nad 330 kV sa na zabránenie korónového výboja praktizuje použitie rozdelenej fázy - jeden drôt veľkého prierezu sa nahradí niekoľkými menšími vodičmi, ktoré sú navzájom spojené. S nárastom nominálneho napätia sa ich počet zvyšuje z 2 na 8.
Lineárne zosilnenie
Kovania VLEP zahŕňajú traverzy, izolátory, svorky a závesy, kryty a výstuhy, upevňovacie prvky (konzoly, svorky, hardware).
Hlavnou funkciou priečky je upevnenie drôtov takým spôsobom, aby sa zabezpečila nevyhnutná vzdialenosť medzi protiľahlými fázami. Výrobky sú špeciálne kovové konštrukcie vyrobené z rohov, pruhov, špendlíkov atď. S natretým alebo pozinkovaným povrchom. Existujú asi dve desiatky veľkostí a typov traverz s hmotnosťou od 10 do 50 kg (označené ako TM-1 ... TM22).
Izolátory sa používajú na spoľahlivé a bezpečné upevnenie vodičov.Rozdeľujú sa do skupín v závislosti od materiálu výroby (porcelán, kalené sklo, polyméry), funkčného účelu (podpora, priechod, úvodné) a spôsobov prichytenia k priečkam (kolík, tyč a zavesenie). Izolátory sa vyrábajú pod určitým napätím, ktoré musí byť uvedené v alfanumerickom označení. Hlavné požiadavky na tento typ príslušenstva pri inštalácii nadzemného elektrického vedenia sú mechanická a elektrická pevnosť, tepelná odolnosť.
Na zníženie vibrácií vedenia a zabránenie zlomenia drôtov sa používajú špeciálne tlmiace zariadenia alebo tlmiace slučky.
Technické špecifikácie a ochrana
Pri navrhovaní a inštalácii nadzemných elektrických vedení sa zohľadňujú tieto dôležité vlastnosti:
- Dĺžka stredného rozpätia (vzdialenosť medzi osami susedných stojanov).
- Vzdialenosť medzi fázovými vodičmi a najnižším je od povrchu zeme (líniový rozmer).
- Dĺžka reťazca izolátorov podľa menovitého napätia.
- Celá výška podpier.
Z tabuľky môžete získať predstavu o hlavných parametroch nadzemných elektrických vedení 10 kV a viac.
| 10 kV | 35 kV | 110 kV | 220 kV | 330 kV | 500 kV | 750 kV | |
| Span, m | do 150 | 150- 200 | 170-250 | 250-350 | 300-400 | 350-450 | 350-540 |
| Interfázová vzdialenosť, m | 1,0 | 3,0 | 4,0 | 6,6 | 9 | 12 | 17,5 |
| Čiara rozmer, m | 6 | 6,5 | 7 | 7,5 | 7,6-8 | 15,5 | 23 |
| Veniec, m | - | 0,7-1,1 | 1,4-1,7 | 2,3-2,7 | 3,1-3,6 | 4,6-5,1 | 6,8-7,9 |
| Výška podpery, m | 13-14 | 10-21 | 13-31 | 22-41 | 25-43 | 27-32 | 38-41 |
Aby sa zabránilo poškodeniu nadzemného vedenia a zabránilo núdzovým vypnutiam počas búrky, cez fázové vodiče sa vystrelí hromozvod z oceľového alebo oceľovo-hliníkového kábla s prierezom 50 - 70 mm.2uzemnený na póloch. Často je dutý a tento priestor sa používa na organizovanie vysokofrekvenčných komunikačných kanálov.
Ochrana proti prepätiu spôsobenému údermi blesku je zaistená poistkou ventilov. V prípade, že na drôtoch vznikne indukovaný bleskový impulz, dôjde k rozpadu iskrovej medzery, v dôsledku čoho výtok prúdi na nosič s potenciálom zeme bez poškodenia izolácie. Odpor podpery je znížený pomocou špeciálnych uzemňovacích zariadení.
Príprava a inštalácia
Technologický postup výstavby vysokonapäťového elektrického vedenia pozostáva z prípravných, stavebných a montážnych a spúšťacích prác. Prvá zahŕňa nákup vybavenia a materiálov, železobetónových a kovových konštrukcií, štúdium projektu, prípravu trasy a hrádze, rozvoj PER (plán výroby elektrických prác).
Stavebné práce zahŕňajú kopanie jám, inštaláciu a montáž podpier, distribúciu súprav výstuže a uzemnenia pozdĺž trasy. Priama inštalácia nadzemného elektrického vedenia sa začína rolovaním drôtov a káblov, čím sa vytvoria spojenia. Potom by sa mali zdvihnúť na podpery, natiahnuté, pozorované šípkami priehybu (najväčšia vzdialenosť medzi drôtom a priamou čiarou spájajúcou jeho upevňovacie body s podperami). Na záver sú vodiče a káble na izolátoroch zviazané.
Okrem všeobecných bezpečnostných opatrení práca na nadzemných elektrických vedeniach znamená dodržiavanie týchto pravidiel:
- Zastavenie všetkej práce pri blížiacej sa búrke.
- Zabezpečenie ochrany personálu pred účinkami elektrických potenciálov indukovaných vodičmi (skrat a uzemnenie).
- Zákaz nočnej práce (s výnimkou inštalácie križovatiek s nadjazdom, železníc), ľadu, hmly, s rýchlosťou vetra viac ako 15 m / s.
Pred uvedením do prevádzky skontrolujte rozmery priehybu a vedenia, zmerajte pokles napätia v konektoroch, odpor uzemňovacích zariadení.
Servis a opravy
Podľa pracovných predpisov podliehajú všetky nadzemné vedenia nad 1 kV každých šesť mesiacov kontrolným personálom, technickým a technickým personálom - raz ročne, na nasledujúce poruchy:
- hádzanie cudzích predmetov na drôty;
- zlomenie alebo vyhorenie jednotlivých fázových vodičov, porušenie úpravy šípov priehybu (nemalo by presahovať konštrukciu o viac ako 5%);
- poškodenie alebo prekrývanie izolátorov, strún, zastavovača;
- zničenie podpier;
- porušenia v bezpečnostnej zóne (ukladanie cudzích predmetov, nájdenie nadmerných zariadení, zúženie šírky mýtiny v dôsledku rastu stromov a kríkov).
Mimoriadne prehliadky trasy sa vykonávajú počas formovania ľadu, pri rozliatí riek, prírodných a človekom spôsobených požiarov, ako aj po automatickom odstavení. Inšpekcie so vzostupom na podperách sa vykonávajú podľa potreby (najmenej raz za 6 rokov).
V prípade narušenia integrity časti drôtov (až do 17% celkového prierezu) sa poškodená plocha opraví použitím opravnej manžety alebo bandáže. V prípade veľkého poškodenia sa vodič prestrihne a znovu pripojí špeciálnou svorkou.
Pri súčasnej oprave dýchacích ciest sa vyrovnávajú drsné podpery a vzpery, kontroluje sa tesnosť všetkých závitových spojov, obnovuje sa ochranný náter na kovových štruktúrach, číslovanie, značky a plagáty. Zmerajte odpor uzemňovacích zariadení.
Revízia nadzemného elektrického vedenia znamená vykonanie všetkých prebiehajúcich opráv. Okrem toho sa vykonáva kompletný ťah drôtov s meraním prechodového odporu spojok a vykonaním testovacích udalostí po oprave.
