Classificação de linhas de energia aéreas

No início do século XX, o inventor excepcional de origem sérvia, Nikola Tesla, trabalhou em uma opção sem fio para transmissão de energia, mas mesmo após um século, tais desenvolvimentos não receberam aplicações industriais em larga escala. A principal maneira de fornecer energia ao consumidor ainda é linhas de energia a cabo e aéreas.

Linhas de Potência: finalidade e tipos

A linha de energia é talvez o componente mais básico das redes elétricas, que faz parte do sistema de equipamentos e equipamentos de energia, cujo principal objetivo é transferir energia elétrica das usinas que a produzem (usinas), convertendo e distribuindo (subestações de energia) para os consumidores. Em geral, esse é o nome de todas as linhas elétricas que estão fora das instalações elétricas listadas.

Nota histórica: a primeira linha de transmissão de energia (DC, 2 kV) foi construída na Alemanha de acordo com o projeto do cientista francês F. Depreux em 1882. Tinha uma extensão de cerca de 57 km e ligava as cidades de Munique e Miesbach.

Pelo método de instalação e disposição, os cabos e as linhas aéreas de energia são separados. Nos últimos anos, especialmente para o fornecimento de energia das megacidades, foram construídas linhas isoladas a gás. Eles são usados ​​para transferir altas capacidades em condições de desenvolvimento muito denso para salvar a área ocupada por linhas de energia e garantir padrões e requisitos ambientais.

As linhas de cabos encontram aplicação onde o arranjo de ar é difícil ou impossível por parâmetros técnicos ou estéticos. Devido ao baixo custo comparativo, melhor capacidade de manutenção (em média, o tempo para eliminar um acidente ou mau funcionamento é 12 vezes menor) e alta produtividade, as linhas aéreas de energia são as mais procuradas.

Definição Classificação geral

Linha Aérea Elétrica (VLEP) - um conjunto de dispositivos localizados ao ar livre e projetados para transmitir eletricidade. A estrutura das linhas aéreas inclui fios, travessas com isoladores, suportes. Como este último, em alguns casos, elementos estruturais de pontes, viadutos, edifícios e outras estruturas podem ser utilizados. Na construção e operação de redes e linhas aéreas de energia, vários acessórios auxiliares (proteção contra raios, dispositivos de aterramento), equipamentos adicionais e relacionados (comunicações de alta frequência e fibra ótica, tomadas de força intermediárias) e componentes de marcação de componentes também são usados.

Pela natureza da energia transmitida, as linhas aéreas são divididas em redes AC e DC. Estes últimos, devido a certas dificuldades técnicas e ineficiências, não são generalizados e são utilizados apenas para fornecimento de energia a consumidores especializados: inversores de corrente contínua, eletrólise, redes de contato de cidades (veículos eletrificados).

De acordo com a tensão nominal, as linhas elétricas aéreas são geralmente divididas em duas grandes classes:

1. Baixa voltagem, voltagem até 1 kV. As normas estaduais definem quatro valores nominais: 40, 220, 380 e 660 V.
2. Alta voltagem, acima de 1 kV. Doze valores nominais são definidos aqui: média tensão - de 3 a 35 kV, alta - de 110 a 220 kV, ultra-alta - 330, 500 e 700 kV e ultra-alta - acima de 1 MV.

Nota: todos os números dados correspondem à tensão interfásica (linear) de uma rede trifásica (sistemas de seis e doze fases não têm distribuição industrial séria).

De GOELRO para UES

A classificação a seguir descreve a infraestrutura e a funcionalidade das linhas aéreas de energia.

De acordo com a cobertura do território da rede estão divididos:

• ultra-longa (voltagem acima de 500 kV), projetada para conectar sistemas regionais de energia;
• tronco (220, 330 kV), servindo para a sua formação (conexão de usinas com instalações de distribuição);
• distribuição (35 - 150 kV), cujo principal objetivo é o fornecimento de eletricidade a grandes consumidores (instalações industriais, complexo agrícola e grandes assentamentos);
• Fornecimento ou fornecimento (abaixo de 20 kV), fornecendo fornecimento de energia a outros consumidores (urbanos, industriais e agrícolas).

Linhas aéreas de energia são importantes na formação do Sistema Unificado de Energia do país, cuja fundação foi lançada durante a implementação do plano GOELRO (da Eletrificação do Estado da Rússia) da jovem República Soviética, cerca de um século atrás para garantir um alto nível de confiabilidade no fornecimento de energia, sua tolerância a falhas.

De acordo com a estrutura e configuração topológica, as linhas de alta tensão podem ser abertas (radiais), fechadas, com energia de reserva (contendo duas ou mais fontes).

Pelo número de circuitos paralelos passando ao longo de uma rota, as linhas são divididas em único, duplo e multi-circuito (um circuito significa um conjunto completo de fios de uma rede trifásica). Se os circuitos tiverem valores de tensão nominal diferentes, então essa linha de alta tensão é chamada de combinada. As correntes podem ser montadas em um suporte e em diferentes. Naturalmente, no primeiro caso, a massa, as dimensões e a complexidade do suporte aumentam, mas a zona de proteção da linha diminui, o que, em áreas densamente povoadas, às vezes desempenha um papel decisivo na preparação do projeto.

Além disso, a separação de linhas aéreas e redes é usada, com base no desempenho dos neutros (isolados, solidamente aterrados, etc.) e no modo de operação (padrão, emergência, instalação).

Zona de segurança

Para garantir a segurança, funcionamento normal, facilidade de manutenção e reparo de linhas de alta tensão, bem como evitar lesões e mortes, zonas com um modo especial de uso são introduzidas ao longo das rotas. Assim, a zona de segurança das linhas aéreas de energia é uma parcela de terra e o espaço aéreo acima dela, fechado entre planos verticais que estão a uma certa distância dos fios externos. Nas zonas de segurança proibiu o trabalho de elevação de equipamentos, a construção de edifícios e estruturas. A distância mínima da linha de energia suspensa é determinada pela tensão nominal.

Ao atravessar corpos d'água não navegáveis, a zona de proteção das linhas aéreas de transmissão de energia corresponde a distâncias semelhantes e, para as águas navegáveis, seu tamanho aumenta para 100 metros. Além disso, as diretrizes determinam a menor remoção de fios da superfície da terra, edifícios industriais e residenciais, árvores. É proibido estabelecer rotas de alta voltagem sobre os telhados dos edifícios (exceto para a produção, em casos especiais), sobre os territórios de instituições infantis, estádios, espaços culturais e de entretenimento e comerciais.

Postes de linha de transmissão de energia

Suportes - estruturas feitas de madeira, concreto armado, metal ou materiais compostos para fornecer a distância necessária de fios e cabos de proteção contra raios da superfície da terra. A opção mais orçamentária - prateleiras de madeira, usadas amplamente no século passado na construção de linhas de alta tensão - está sendo gradualmente descomissionada e as novas quase não são instaladas. Os principais elementos dos suportes das linhas aéreas incluem:

• fundações de fundação
• cremalheiras
• suportes
• estrias.

Os projetos são divididos em âncora e intermediário. O primeiro conjunto no início e no final da linha, ao mudar a direção da rota. Uma classe especial de suportes de âncoras é transicional, usada nas interseções das linhas de alta tensão com artérias de água, viadutos e objetos similares. Estas são as estruturas mais massivas e pesadamente carregadas. Em casos difíceis, sua altura pode chegar a 300 metros!

A força e as dimensões da construção dos suportes intermediários, usados ​​apenas para seções retas de trilhos, não são tão impressionantes. Dependendo do objetivo, eles são divididos em transposicional (usado para alterar a localização dos fios da fase), cruzar, ramificar, abaixar e aumentar. Desde 1976, todos os suportes foram estritamente unificados, mas atualmente existe um processo de afastamento do uso em massa de produtos típicos. Eles tentam adaptar cada trilha tanto quanto possível às condições de relevo, paisagem e clima.

Fios para linhas aéreas

O principal requisito para os fios VLEP é a alta resistência mecânica. Eles são divididos em duas classes - não isolados e isolados. Eles podem ser feitos na forma de condutores multi-fio e fio único. Este último, constituído por um núcleo de cobre ou aço, é utilizado apenas para a construção de rotas de baixa tensão.

Os fios encalhados para linhas aéreas de energia podem ser feitos de aço, ligas à base de alumínio ou metal puro, cobre (estes últimos, devido ao alto custo, em rotas longas, praticamente não são usados). Os condutores mais comuns são feitos de alumínio (a letra "A" está presente na designação) ou de ligas de aço-alumínio (grau AC ou ACS (reforçado)). Estruturalmente, eles são fios de aço trançados sobre os quais os condutores de alumínio são enrolados. Aço, para proteção contra corrosão, galvanizado.

A escolha da seção é feita de acordo com a potência transmitida da queda de tensão permitida, características mecânicas. As seções transversais padrão de fios produzidos na Rússia são 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120 e 240. Uma idéia das seções transversais mínimas dos fios usados ​​para a construção de linhas aéreas pode ser obtida na tabela abaixo.

Ramos são realizados com mais freqüência com fios isolados (APR, marcas AVT). Os produtos têm um revestimento de isolamento à prova de intempéries e um cabo de aço. As conexões dos fios nas extensões são montadas em áreas não sujeitas a esforços mecânicos. Eles são unidos por compressão (com o uso de dispositivos e materiais apropriados) ou por soldagem (com blocos de cupins ou um aparelho especial).

Nos últimos anos, os fios isolados autoportantes são cada vez mais utilizados na construção de linhas aéreas. Para linhas de alta tensão de baixa tensão, a indústria produz SIP-1, -2 e -4, e para linhas de 10-35 kV, SIP-3.

Em rotas com tensões acima de 330 kV, para evitar descargas em coroa, o uso de uma fase dividida é praticado - um fio de uma grande seção transversal é substituído por vários menores, ligados um ao outro. Com um aumento na tensão nominal, seu número aumenta de 2 para 8.

Reforço Linear

As conexões da VLEP incluem travers, isoladores, braçadeiras e suspensões, acabamentos e chaves, fixadores (suportes, braçadeiras, ferragens).

A principal função da travessia é fixar os fios de maneira a fornecer a distância necessária entre as fases opostas. Os produtos são estruturas metálicas especiais feitas de cantos, tiras, pinos, etc., com uma superfície pintada ou galvanizada. Existem cerca de duas dúzias de tamanhos e tipos de travessias, pesando de 10 a 50 kg (designadas como TM-1 ... TM22).

Isoladores são usados ​​para fixação segura e confiável de fios.Eles são divididos em grupos, dependendo do material de fabricação (porcelana, vidro temperado, polímeros), finalidade funcional (suporte, pass-through, introdutório) e métodos de fixação a traverses (pino, haste e suspensão). Os isoladores são feitos sob uma determinada tensão, que deve ser indicada na marcação alfanumérica. Os principais requisitos para este tipo de acessórios ao instalar linhas aéreas são a resistência mecânica e elétrica, a resistência ao calor.

Para reduzir a vibração da linha e evitar quebras nos fios, são usados ​​dispositivos de amortecimento especiais ou anéis de amortecimento.

Especificações técnicas e proteção

Ao projetar e instalar linhas aéreas de energia, as seguintes características importantes são levadas em conta:

• O comprimento do intervalo intermediário (a distância entre os eixos dos racks adjacentes).
• A distância entre os condutores de fase e o menor é a partir da superfície do solo (dimensão da linha).
• O comprimento da seqüência de isoladores de acordo com a tensão nominal.
• A altura total dos suportes.

Você pode ter uma idéia dos principais parâmetros das linhas aéreas acima de 10 kV da tabela.

Para evitar danos nas linhas aéreas e evitar paradas de emergência durante uma tempestade, um pára-raios de aço ou cabo de aço-alumínio com uma seção transversal de 50-70 mm é lançado sobre os fios de fase²aterrado em postes. Muitas vezes é oco e este espaço é usado para organizar canais de comunicação de alta frequência.

A proteção contra surtos decorrentes de raios é fornecida por pára-raios de válvulas. No caso de um impulso de raio induzido que surge nos fios, ocorre uma quebra do centelhador, como resultado do qual a descarga flui para um suporte tendo potencial de terra sem danificar o isolamento. A resistência do suporte é reduzida usando dispositivos de aterramento especiais.

Preparação e instalação

O processo tecnológico de construção da linha de alta tensão consiste em trabalhos preparatórios, de construção e instalação e start-up. O primeiro inclui a compra de equipamentos e materiais, concreto armado e estruturas metálicas, o estudo do projeto, a preparação da rota e o piquete, o desenvolvimento do PER (plano para a produção de trabalho elétrico).

Obras de construção incluem escavações, instalação e montagem de suportes, distribuição de kits de reforço e aterramento ao longo da rota. A instalação direta de linhas de energia aéreas começa com a rolagem dos fios e cabos, fazendo conexões. Então eles devem ser levantados sobre os suportes, esticados, avistados pelas setas da flecha (a maior distância entre o fio e a linha reta conectando seus pontos de fixação aos suportes). Em conclusão, os fios e cabos nos isoladores são amarrados.

Além das medidas gerais de segurança, o trabalho em linhas elétricas aéreas implica o cumprimento das seguintes regras:

• A cessação de todo trabalho ao se aproximar de uma frente de trovoada
• Garantir a proteção do pessoal contra os efeitos dos potenciais elétricos induzidos nos fios (curto-circuito e aterramento).
• Proibição de trabalho noturno (exceto para a instalação de interseções com viadutos, ferrovias), gelo, neblina, com uma velocidade de vento de mais de 15 m / s.

Antes do comissionamento, verifique as dimensões de afundamento e linha, meça a queda de tensão nos conectores, a resistência dos dispositivos de aterramento.

Serviço e Reparo

De acordo com os regulamentos de trabalho, todas as linhas aéreas acima de 1 kV a cada seis meses estão sujeitas a inspeção pelo pessoal de manutenção, engenharia e pessoal técnico - uma vez por ano, para os seguintes defeitos:

• jogando objetos estranhos em fios;
• quebras ou queima de fios de fase individuais, violação do ajuste das setas da flecha (não deve exceder o desenho em mais de 5%);
• dano ou sobreposição de isoladores, cordas, pára-raios;
• destruição de suportes;
• violações na zona de segurança (armazenamento de objetos estranhos, localização de equipamentos sobredimensionados, estreitamento da largura da clareira, devido ao crescimento de árvores e arbustos).

Inspeções extraordinárias da rota são realizadas durante a formação de gelo, durante o derramamento de rios, incêndios naturais e provocados pelo homem, bem como após um desligamento automático. Inspeções com um aumento nos suportes são realizadas conforme necessário (pelo menos 1 vez em 6 anos).

Em caso de violação da integridade de parte dos fios (até 17% da seção transversal total), a área danificada é reparada pela aplicação de uma luva de reparo ou bandagem. Em caso de grandes danos, o fio é cortado e reconectado com um grampo especial.

Durante o reparo atual da via aérea, os suportes e suportes frágeis são esticados, a estanqueidade de todas as juntas roscadas é verificada, o revestimento de tinta de proteção nas estruturas metálicas, a numeração, os sinais e os cartazes são restaurados. Meça a resistência dos dispositivos de aterramento.

A revisão das linhas elétricas aéreas implica o desempenho de todos os reparos em andamento. Além disso, um transporte completo dos fios é realizado com a medição da resistência de transição dos acoplamentos e a realização de eventos de teste pós-reparo.