Vào đầu thế kỷ 20, nhà phát minh xuất sắc người gốc Serbia, Nikola Tesla, đã làm việc trên một tùy chọn không dây để truyền tải điện, nhưng ngay cả sau một thế kỷ, những phát triển như vậy không nhận được các ứng dụng công nghiệp quy mô lớn. Cách chính để cung cấp năng lượng cho người tiêu dùng vẫn là dây cáp và dây điện trên không.
Power Lines: mục đích và loại
Đường dây điện có lẽ là thành phần cơ bản nhất của mạng điện, là một phần của hệ thống thiết bị và thiết bị điện, mục đích chính là truyền năng lượng điện từ các nhà máy sản xuất nó (nhà máy điện), chuyển đổi và phân phối (trạm biến áp) cho người tiêu dùng. Trong trường hợp chung, đây là tên của tất cả các đường dây điện nằm ngoài các cơ sở điện được liệt kê.
Ghi chú lịch sử: đường dây truyền tải điện đầu tiên (DC, 2 kV) được xây dựng ở Đức theo dự án của nhà khoa học người Pháp F. Depreux vào năm 1882. Nó có chiều dài khoảng 57 km và kết nối các thành phố Munich và Miesbach.
Theo phương pháp lắp đặt và sắp xếp, đường dây cáp và cáp trên không được tách ra. Trong những năm gần đây, đặc biệt là việc cung cấp năng lượng cho các siêu đô thị, các dây chuyền cách điện bằng khí đã được xây dựng. Chúng được sử dụng để chuyển công suất cao trong điều kiện phát triển rất dày đặc để tiết kiệm diện tích chiếm dụng bởi các đường dây điện và đảm bảo các tiêu chuẩn và yêu cầu về môi trường.
Các tuyến cáp tìm ứng dụng trong đó việc sắp xếp không khí khó khăn hoặc không thể bằng các thông số kỹ thuật hoặc thẩm mỹ. Do giá rẻ tương đối, khả năng bảo trì tốt hơn (trung bình, thời gian để loại bỏ tai nạn hoặc sự cố ít hơn 12 lần) và thông lượng cao, các đường dây điện trên không được yêu cầu nhiều nhất.
Định nghĩa Phân loại chung
Electric Overhead Line (VLEP) - một bộ thiết bị đặt ngoài trời và được thiết kế để truyền tải điện. Cấu trúc của đường dây trên không bao gồm dây dẫn, đi qua với cách điện, hỗ trợ. Như sau này, trong một số trường hợp, các yếu tố cấu trúc của cầu, cầu vượt, tòa nhà và các cấu trúc khác có thể được sử dụng. Trong việc xây dựng và vận hành các đường dây và mạng điện trên không, các phụ kiện khác nhau (chống sét, thiết bị nối đất), các thiết bị bổ sung và liên quan (truyền thông tần số cao và cáp quang, ngắt điện trung gian) và các bộ phận đánh dấu các bộ phận cũng được sử dụng.
Theo bản chất của năng lượng truyền đi, các đường dây trên không được chia thành các mạng AC và DC. Loại thứ hai, do một số khó khăn kỹ thuật và không hiệu quả, không phổ biến và chỉ được sử dụng để cung cấp điện cho người tiêu dùng chuyên ngành: ổ đĩa trực tiếp, cửa hàng điện phân, mạng liên lạc trong thành phố (xe điện).
Theo điện áp định mức, đường dây điện trên không thường được chia thành hai lớp lớn:
- Điện áp thấp, điện áp lên đến 1 kV. Tiêu chuẩn nhà nước xác định bốn giá trị danh nghĩa: 40, 220, 380 và 660 V.
- Điện áp cao, trên 1 kV. Mười hai giá trị danh nghĩa được xác định ở đây: điện áp trung bình - từ 3 đến 35 kV, cao - từ 110 đến 220 kV, siêu cao - 330, 500 và 700 kV và siêu cao - trên 1 MV.
Lưu ý: tất cả các số liệu đưa ra tương ứng với điện áp xen kẽ (tuyến tính) của mạng ba pha (hệ thống sáu và mười hai pha không có phân phối công nghiệp nghiêm trọng).
Từ GOELRO đến UES
Phân loại sau đây mô tả cơ sở hạ tầng và chức năng của đường dây điện trên không.
Theo phạm vi bảo hiểm của mạng được chia
- siêu dài (điện áp trên 500 kV), được thiết kế để kết nối các hệ thống năng lượng khu vực;
- thân cây (220, 330 kV), phục vụ cho sự hình thành của chúng (kết nối các nhà máy điện với các cơ sở phân phối);
- phân phối (35 - 150 kV), mục đích chính là cung cấp điện cho người tiêu dùng lớn (cơ sở công nghiệp, khu phức hợp nông nghiệp và khu định cư lớn);
- cung cấp hoặc cung cấp (dưới 20 kV), cung cấp năng lượng cho người tiêu dùng khác (đô thị, công nghiệp và nông nghiệp).
Các đường dây điện trên cao rất quan trọng trong việc hình thành Hệ thống năng lượng thống nhất của đất nước, nền tảng được đặt ra trong quá trình thực hiện kế hoạch GOELRO (Điện khí hóa nhà nước Nga) của Cộng hòa Xô viết trẻ khoảng một thế kỷ trước để đảm bảo mức độ tin cậy cao về cung cấp năng lượng, khả năng chịu lỗi.
Theo cấu trúc và cấu hình cấu trúc liên kết, các đường dây điện cao thế có thể mở (xuyên tâm), đóng, với nguồn điện dự phòng (chứa hai hoặc nhiều nguồn).
Theo số lượng mạch song song đi dọc theo một tuyến, các đường được chia thành mạch đơn, đôi và đa mạch (mạch có nghĩa là một bộ dây hoàn chỉnh của mạng ba pha). Nếu các mạch có các giá trị điện áp danh định khác nhau, thì một đường dây cao thế như vậy được gọi là kết hợp. Chuỗi có thể được gắn cả trên một hỗ trợ, và trên khác nhau. Đương nhiên, trong trường hợp đầu tiên, khối lượng, kích thước và độ phức tạp của hỗ trợ tăng lên, nhưng vùng bảo vệ của đường giảm, trong khu vực đông dân cư đôi khi đóng vai trò quyết định trong việc chuẩn bị dự án.
Ngoài ra, phân tách các đường dây và mạng trên cao được sử dụng, dựa trên hiệu suất của các trung tính (bị cô lập, nối đất chắc chắn, v.v.) và chế độ vận hành (tiêu chuẩn, khẩn cấp, cài đặt).
Khu an ninh
Để đảm bảo an toàn, hoạt động bình thường, dễ bảo trì và sửa chữa đường dây cao thế, cũng như để ngăn ngừa thương tích và tử vong, các khu vực có chế độ sử dụng đặc biệt được giới thiệu dọc theo các tuyến đường. Do đó, vùng an ninh của các đường dây điện trên không là một ô đất và không gian phía trên nó, nằm giữa các mặt phẳng thẳng đứng ở một khoảng cách nhất định so với các dây bên ngoài. Trong các khu vực an ninh cấm các công việc của thiết bị nâng, xây dựng các tòa nhà và các cấu trúc. Khoảng cách tối thiểu từ đường dây điện trên không được xác định bởi điện áp định mức.
| Điện áp thiết kế, kV | Khoảng cách, m |
| lên tới 1 | 2 |
| từ 1 đến 20 | 10 (đối với dây cách điện - 5) |
| 35 | 15 |
| 110 | 20 |
| 150; 220 | 25 |
| 330; 500; ± 400 (DCV) | 30 |
| 750 (ACV và DCV) | 40 |
| 1150 | 55 |
Khi băng qua các vùng nước không thể điều hướng, vùng bảo vệ của các đường dây tải điện trên không tương ứng với khoảng cách tương tự, và đối với vùng nước có thể điều hướng, kích thước của nó tăng lên 100 mét. Ngoài ra, các hướng dẫn xác định loại bỏ dây nhỏ nhất khỏi bề mặt trái đất, các tòa nhà công nghiệp và dân cư, cây cối. Cấm đặt các tuyến đường cao thế trên nóc các tòa nhà (trừ trường hợp sản xuất, trong trường hợp đặc biệt), trên các lãnh thổ của các tổ chức trẻ em, sân vận động, văn hóa và giải trí và sàn giao dịch.
Trụ điện truyền tải điện
Các giá đỡ - các cấu trúc làm từ gỗ, bê tông cốt thép, kim loại hoặc vật liệu composite để cung cấp khoảng cách cần thiết của dây và cáp chống sét từ bề mặt trái đất. Tùy chọn ngân sách nhất - giá đỡ bằng gỗ, được sử dụng rất rộng rãi trong thế kỷ trước trong việc xây dựng đường dây cao thế - đang dần ngừng hoạt động, và những cái mới gần như không được lắp đặt. Các yếu tố chính của sự hỗ trợ của đường dây điện trên không bao gồm:
- nền tảng nền tảng
- giá đỡ
- thanh chống
- vết rạn da.
Thiết kế được chia thành neo và trung gian. Tập đầu tiên ở đầu và cuối của dòng, khi thay đổi hướng của tuyến. Một lớp hỗ trợ neo đặc biệt là chuyển tiếp, được sử dụng tại các giao điểm của đường dây điện cao thế với các động mạch nước, cầu vượt và các vật thể tương tự. Đây là những cấu trúc đồ sộ và nặng nề nhất. Trong trường hợp khó khăn, chiều cao của chúng có thể đạt tới 300 mét!
Sức mạnh và kích thước của việc xây dựng các hỗ trợ trung gian, chỉ được sử dụng cho các đoạn thẳng của đường ray, không quá ấn tượng. Tùy thuộc vào mục đích, chúng được chia thành chuyển vị (được sử dụng để thay đổi vị trí của dây pha), chéo, nhánh, hạ xuống và tăng lên. Kể từ năm 1976, tất cả các hỗ trợ đã được thống nhất nghiêm ngặt, nhưng ngày nay có một quá trình di chuyển ra khỏi việc sử dụng hàng loạt các sản phẩm điển hình. Họ cố gắng thích ứng từng bản nhạc càng nhiều càng tốt với điều kiện cứu trợ, cảnh quan và khí hậu.
Dây điện cho đường dây trên không
Yêu cầu chính đối với dây VLEP là độ bền cơ học cao. Chúng được chia thành hai lớp - không cách điện và cách ly. Chúng có thể được chế tạo dưới dạng dây dẫn nhiều dây và một dây. Loại thứ hai, bao gồm một lõi đồng hoặc thép, chỉ được sử dụng để xây dựng các tuyến điện áp thấp.
Dây bị mắc kẹt cho đường dây điện trên không có thể được làm bằng thép, hợp kim dựa trên nhôm hoặc kim loại nguyên chất, đồng (sau này, do chi phí cao, trên các tuyến đường dài, thực tế không được sử dụng). Các dây dẫn phổ biến nhất được làm bằng nhôm (chữ "A" có trong chỉ định) hoặc hợp kim nhôm-thép (loại AC hoặc ACS (gia cố)). Về mặt cấu trúc, chúng là các dây thép xoắn trên đó các dây dẫn bằng nhôm được quấn. Thép, để bảo vệ chống ăn mòn, mạ kẽm.
Sự lựa chọn của phần được thực hiện phù hợp với công suất truyền của sụt áp cho phép, đặc tính cơ học. Mặt cắt tiêu chuẩn của dây được sản xuất tại Nga là 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120 và 240. Có thể lấy ý tưởng về mặt cắt ngang tối thiểu của dây được sử dụng để xây dựng đường dây trên không từ bảng dưới đây.
| Vật liệu cốt lõi | Đường dây trên 1 kV, mm2 | Đường dây lên tới 1 kV, mm2 | Nhánh đến đầu vào (chiều dài lên tới 10 m / hơn 10 m), mm2 |
| Đồng | 25 | 2,5 | |
| Thép | 25 | 25 | 4/4 |
| Nhôm | 356 | 16 | 6 / 10 |
Các nhánh được thực hiện thường xuyên hơn với dây cách điện (nhãn hiệu APR, AVT). Các sản phẩm có lớp phủ cách nhiệt chống thời tiết và cáp mang thép. Các kết nối dây trong các nhịp được gắn trong các khu vực không chịu áp lực cơ học. Chúng được ghép bằng cách nén (với việc sử dụng các thiết bị và vật liệu phù hợp) hoặc bằng cách hàn (với các khối mối hoặc một thiết bị đặc biệt).
Trong những năm gần đây, dây cách điện tự hỗ trợ ngày càng được sử dụng nhiều trong việc xây dựng đường dây trên không. Đối với các đường dây cao thế điện áp thấp, ngành công nghiệp sản xuất SIP-1, -2 và -4 và cho các đường dây 10-35 kV, SIP-3.
Trên các tuyến đường có điện áp trên 330 kV, để ngăn chặn phóng điện corona, việc sử dụng pha phân tách được thực hiện - một dây có tiết diện lớn được thay thế bằng một vài dây nhỏ hơn, liên kết với nhau. Với sự gia tăng điện áp danh định, số lượng của chúng tăng từ 2 lên 8.
Gia cố tuyến tính
Phụ kiện VLEP bao gồm di chuyển ngang, cách điện, kẹp và hệ thống treo, viền và nẹp, ốc vít (giá đỡ, kẹp, phần cứng).
Chức năng chính của di chuyển ngang là buộc chặt dây theo cách cung cấp khoảng cách cần thiết giữa các pha đối diện. Sản phẩm là các cấu trúc kim loại đặc biệt được làm bằng các góc, dải, ghim, vv với bề mặt được sơn hoặc mạ kẽm. Có khoảng hai chục kích cỡ và kiểu di chuyển ngang, nặng từ 10 đến 50 kg (được chỉ định là TM-1 ... TM22).
Cách điện được sử dụng để buộc dây đáng tin cậy và an toàn.Chúng được chia thành các nhóm, tùy thuộc vào vật liệu sản xuất (sứ, kính cường lực, polyme), mục đích chức năng (hỗ trợ, thông qua, giới thiệu) và phương pháp gắn vào các đường ngang (pin, que và mặt dây chuyền). Cách điện được thực hiện dưới một điện áp nhất định, phải được chỉ định trong đánh dấu chữ và số. Các yêu cầu chính cho loại phụ kiện này khi lắp đặt đường dây điện trên không là độ bền cơ và điện, khả năng chịu nhiệt.
Để giảm rung dây và ngăn đứt dây điện, các thiết bị giảm xóc đặc biệt hoặc vòng giảm xóc được sử dụng.
Thông số kỹ thuật và bảo vệ
Khi thiết kế và lắp đặt đường dây điện trên không, các đặc điểm quan trọng sau đây được tính đến:
- Chiều dài của nhịp trung gian (khoảng cách giữa các trục của giá đỡ liền kề).
- Khoảng cách giữa các dây dẫn pha và thấp nhất là từ mặt đất (kích thước đường thẳng).
- Chiều dài của chuỗi cách điện theo điện áp định mức.
- Chiều cao đầy đủ của các hỗ trợ.
Bạn có thể có được một ý tưởng về các tham số chính của đường dây điện trên không từ 10 kV trở lên từ bảng.
| 10 kV | 35 kV | 110 kV | 220 kV | 330 kV | 500 kV | 750 kV | |
| Khoảng cách, m | lên tới 150 | 150- 200 | 170-250 | 250-350 | 300-400 | 350-450 | 350-540 |
| Khoảng cách giữa các giai đoạn, m | 1,0 | 3,0 | 4,0 | 6,6 | 9 | 12 | 17,5 |
| Kích thước đường thẳng, m | 6 | 6,5 | 7 | 7,5 | 7,6-8 | 15,5 | 23 |
| Chiều dài vòng hoa, 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 |
| Hỗ trợ chiều cao, m | 13-14 | 10-21 | 13-31 | 22-41 | 25-43 | 27-32 | 38-41 |
Để tránh làm hỏng đường dây trên không và ngăn chặn khẩn cấp khi có giông bão, một cột thu lôi cáp bằng thép hoặc nhôm-nhôm có tiết diện 50-70 mm được phóng qua dây pha2nối đất trên cột. Thường thì nó là rỗng, và không gian này được sử dụng để tổ chức các kênh truyền thông tần số cao.
Bảo vệ chống lại sự đột biến phát sinh từ sét đánh được cung cấp bởi những người bắt van. Trong trường hợp xung sét gây ra phát sinh trên dây dẫn, sự cố của khe hở tia lửa xảy ra, do đó dòng xả chảy vào một giá đỡ có tiềm năng mặt đất mà không làm hỏng lớp cách điện. Điện trở của hỗ trợ giảm khi sử dụng các thiết bị nối đất đặc biệt.
Chuẩn bị và cài đặt
Quy trình công nghệ xây dựng đường dây điện cao thế bao gồm các công trình chuẩn bị, xây dựng và lắp đặt và khởi động. Đầu tiên bao gồm mua thiết bị và vật liệu, kết cấu bê tông cốt thép và kim loại, nghiên cứu dự án, chuẩn bị tuyến đường và picket, phát triển PER (kế hoạch sản xuất công việc điện).
Công việc xây dựng bao gồm đào hố, lắp đặt và lắp ráp hỗ trợ, phân phối cốt thép và bộ dụng cụ nối đất dọc theo tuyến đường. Trực tiếp lắp đặt đường dây điện trên không bắt đầu bằng việc cuộn dây và cáp, tạo kết nối. Sau đó, theo sự gia tăng của chúng đến các giá đỡ, độ căng, nhìn thấy các mũi tên của độ võng (khoảng cách lớn nhất giữa dây và đường thẳng nối các điểm đính kèm của nó với các giá đỡ). Tóm lại, dây và cáp trên các chất cách điện được buộc lại.
Ngoài các biện pháp an toàn chung, làm việc trên các đường dây điện trên không có nghĩa là tuân thủ các quy tắc sau:
- Việc chấm dứt tất cả các công việc khi tiếp cận một mặt trận giông bão.
- Đảm bảo bảo vệ nhân viên khỏi tác động của điện thế gây ra trong dây dẫn (chập và nối đất).
- Cấm làm việc ban đêm (trừ việc lắp đặt các giao lộ với cầu vượt, đường sắt), băng, sương mù, với tốc độ gió hơn 15 m / s.
Trước khi chạy thử, kiểm tra độ võng và kích thước đường dây, đo độ sụt điện áp trong các đầu nối, điện trở của các thiết bị nối đất.
Dịch vụ và sửa chữa
Theo quy định làm việc, tất cả các đường dây trên 1 kV cứ sau sáu tháng phải chịu sự kiểm tra của nhân viên bảo trì, nhân viên kỹ thuật và kỹ thuật - mỗi năm một lần, đối với các sự cố sau:
- ném vật lạ vào dây điện;
- đứt hoặc cháy của dây pha riêng lẻ, vi phạm điều chỉnh các mũi tên của độ võng (không được vượt quá thiết kế quá 5%);
- hư hỏng hoặc chồng chéo của cách điện, dây, chống sét;
- phá hủy các hỗ trợ;
- vi phạm trong khu vực an ninh (lưu trữ các vật thể lạ, tìm thiết bị quá khổ, thu hẹp chiều rộng của khoảng trống, do sự phát triển của cây và cây bụi).
Việc kiểm tra bất thường của tuyến đường được thực hiện trong quá trình hình thành băng, trong quá trình tràn sông, hỏa hoạn tự nhiên và nhân tạo, cũng như sau khi tự động tắt máy. Kiểm tra với sự gia tăng về các hỗ trợ được thực hiện khi cần thiết (ít nhất 1 lần trong 6 năm).
Trong trường hợp vi phạm tính toàn vẹn của một phần của dây dẫn (tối đa 17% tổng tiết diện), khu vực bị hư hỏng được sửa chữa bằng cách áp dụng ống bọc hoặc băng sửa chữa. Trong trường hợp thiệt hại lớn, dây được cắt và kết nối lại bằng một kẹp đặc biệt.
Trong quá trình sửa chữa đường thở hiện nay, các thanh đỡ và thanh chống ọp ẹp được làm thẳng, kiểm tra độ kín của tất cả các mối nối ren, lớp sơn bảo vệ trên các cấu trúc kim loại, đánh số, biển báo và áp phích được phục hồi. Đo điện trở của các thiết bị nối đất.
Đại tu các đường dây điện trên không ngụ ý hiệu suất của tất cả các sửa chữa đang diễn ra. Ngoài ra, việc kéo dây đầy đủ được thực hiện với phép đo điện trở chuyển tiếp của khớp nối và thực hiện các sự kiện kiểm tra sau sửa chữa.
