Elektrienergia edastamine pikkadele vahemaadele. Milliste vahemaade tagant on elektrienergia edastamine efektiivne? Elektrienergia edastamine kaugside teel

Praegu toodetakse elektrit peamiselt võimsates elektrijaamades, mis asuvad tarbijatest kaugel.

Sellest tulenevalt on vaja seda edastada pikkade vahemaade taha.

Põhimõtteliselt saab elektromagnetilist energiat allikast tarbijale edastada ülikõrge sageduse (mikrolaine) ja optilise sageduse vahemikus. Just sellisel kujul tuleb Päikeselt Maale elektromagnetiline energia. Päikesekiirguse spekter ulatub ülimadalatest, mitme hertsi suurusjärgus olevatest sagedustest kuni ultraviolettkiirguse ja isegi röntgenikiirguse sagedusteni. Tehnoloogilise arengu praegusel tasemel on aga suurte elektrikoguste edastamine vaba ruumi kaudu praktiliselt keeruline. Seetõttu edastatakse elektrienergia tänapäeval avatud ülekandeliinide kaudu alumiinium- ja vaskjuhtmete või varjestatud kaablite abil.

Veelgi enam, juhtudel, kui elektrienergiat toodetakse suhteliselt madalatel sagedustel (50 või 60 Hz), on majanduslikult kasulikum seda edastada kõrgepingeliinide abil. Nagu juba märgitud, levib elektromagnetväli sel juhul metalltraati ümbritsevas dielektrikus ja ainult väike osa energiast tungib läbi juhtme ning kulub selle soojendamiseks. Elektri edastamiseks pikkade vahemaade taha kasutatakse praegu peamiselt metallist alumiiniumist või vasktraatidest juhtivaid kanaleid. Sel juhul kasutatakse nii avatud õhuliine kui ka varjestatud maakaableid. Mõlemal juhul jaotub elektromagnetiline energia juhti ümbritsevas dielektrikus ja ainult väike osa sellest (protsenti) läheb juhi kuumutamisel kaotsi. Avatud juhtide kasutamisel kiirgatakse osa ülekantavast energiast vabasse ruumi.

Vabasse ruumi kiiratav energia on tühine (protsenti), kui ülekandeliini pikkus on sagedusel 50 Hz oluliselt väiksem kui pool 6000 km lainepikkusest ja suureneb ülekandeliini pikkuse kasvades peaaegu lineaarselt.

Nagu eespool märgitud, toimub elektriülekanne praegu vahelduvpingega. Seda seletatakse võimalusega kasutada vahelduvpinge suuruse muutmiseks trafosid.

Praktikas tungib elektromagnetväli läbi juhtmete metalli mitmesaja nanomeetri sügavusele. Üldiselt sõltub juhtmete kadude suurus edastatava elektrienergia võimsusest, lisandite kontsentratsioonist juhtmete metallis ja temperatuurist. Loomulikult, mida rohkem traat soojeneb, seda suuremad on kaod.

Seega, mida jämedamad juhtmed tuleb valida, seda suurem on nende kaudu edastatav võimsus ja seda rohkem on juhtmete metallis lisandeid. Juhtmete oksüdeerumine niiskes keskkonnas viib nende pinnale dielektrilise kile moodustumiseni ja suurendab loomulikult kadusid.

Tõsine probleem avatud ülekandeliinide kasutamisel pikkadel vahemaadel on elektri suurenenud kiirgusest vabasse ruumi tingitud kadude suurenemine.

Tuleb meeles pidada, et elektrienergia edastamisel alalisvoolul (sagedusel f = 0 Hz) levib elektromagnetväli ka mööda juhtmeid valguse kiirusele lähedase kiirusega. Samal ajal vähenevad järsult energiakaod, mis tulenevad kiirgusest vabasse ruumi. Energiakaod juhtmetes sel juhul praktiliselt ei vähene. Ülijuhte kasutades saab neid oluliselt vähendada. Ülijuhte kasutav jõuülekanne on aga praegu suures osas kasutamata, peamiselt seetõttu, et need tuleb jahutada väga madalale temperatuurile. Sel juhul ületab juhtide jahutamiseks vajalik energia varjestatud juhtmete kaudu edastamisel elektrikaod.

Tähtsaim ülesanne, mida energiakompleks peab pidevalt lahendama, on elektri edastamine distantsilt. Seetõttu on elektrijaama ja tarbijate vahelisel teel tingimata . Enamasti kasutatakse vahelduvvoolu kandvaid õhuliine. Energiat toodetakse võimsate seadmete abil ja seda kasutavad peamiselt nõrgad tarbijad. Et need kõik oleksid elektrienergiaga kaetud, on loodud võimas ja ulatuslik elektrivõrkude struktuur.

Jõuülekande omadused

Peamine jõuülekannet iseloomustav näitaja on selle läbilaskevõime väärtus. See tähistab maksimaalset võimsust, mida saab liinidel erinevatel piiravatel tingimustel edastada.

Esiteks on need kaod juhtmete kuumutamisel, koroonakaod, stabiilsustingimused ja muud tegurid. Lisaks sõltub vahelduvvoolu edastatav võimsus pingest ja pikkusest. Sellega seoses võib pinge suurendamine oluliselt suurendada ülekandeliinide läbilaskevõimet.

Elektriliinidele on kehtestatud piirangud, mis on seotud ülepinge ja isolatsioonivõimega. Nende tootlikkuse suurendamiseks tehakse disaini täiustusi ja kasutatakse igasuguseid kompenseerimisseadmeid.

Tasandusseadmete otstarve ja töö

Elektriliinide ja tarbijate reaktiivparameetrid ja reaktiivvõimsus kompenseeritakse spetsiaalsete seadmete abil. Kõik need seadmed on paigaldatud vahe- ja lõpp-alajaamadesse. Elektrienergia edastamisel vahemaa tagant kompenseerivate seadmete abil suureneb liinide läbilaskevõime ja paraneb nende üldine jõudlus.

Näiteks reaktiivvõimsust kompenseerivad risti ühendatud kondensaatorite elektripangad. Samuti harjutatakse kasutama üleergastusrežiimil töötavaid sünkroonmootoreid ja kompensaatoreid. Seega on tarbijate reaktiivvõimsus tagatud, säilitades samal ajal soovitud pingeväärtuse. Samal ajal vähenevad aktiivvõimsuse kaod elektrivõrkude üksikutes osades. Kompensatsiooniseadmete abil saab elektrisüsteemides pinget automaatselt reguleerida. Nende seadmete paigalduskohad ja võimsus määratakse tehniliste ja majanduslike näitajate alusel arvutuslikult.

Kõigi vajalike tingimuste täitmine võimaldab edastada elektrit tarbijatele minimaalse võimsusega, vajalikus koguses ja arvestusliku võimsusega.

Elektrienergia edastamise protsess pole meid pikka aega üllatanud. Elekter on meie elus nii kindlalt kinnistunud, et enamikul meist on peaaegu võimatu ette kujutada olukorda, kus seda poleks. Viimaste aastakümnete jooksul on vedatud miljoneid kilomeetreid juhtmeid. Nende kasutuselevõtu ja käitamise kulud ulatuvad triljonitesse rubladesse. Aga milleks ehitada pikki elektriliine, kui iga tarbija juurde saab paigaldada generaatori? Kas elektriliinide pikkuse ja edastatava elektri kvaliteedi vahel on seos? Püüan neile ja teistele küsimustele vastata.

Toimetuse peaminister

Juhtmed ja generaatorid

Hajatootmise pooldajad usuvad, et energia tulevik seisneb väikeste tootmisseadmete kasutamises iga tarbija poolt. Võib arvata, et meile nii tuttavad elektriliinitoed elavad oma viimaseid päevi. Püüan kaitsta elektriliinide “vanasid daame” ja kaaluda eeliseid, mida energiasüsteem saab pikkade elektriliinide ehitamisel.

Esiteks konkureerib elektrienergia transport otseselt kütuse transpordiga raudtee-, nafta- ja gaasijuhtmeid pidi. Kui need asuvad eemal või puuduvad, on elektriliinide ehitamine ainus optimaalne lahendus energiavarustuseks.

Teiseks pööratakse elektrotehnikas suurt tähelepanu võimsuse koondamisele. Vastavalt elektrisüsteemide projekteerimise reeglitele peab reserv tagama elektrisüsteemi toimimise selle mõne elemendi kadumise korral. Nüüd nimetatakse seda põhimõtet "N-1". Kahe isoleeritud süsteemi puhul on kogureserv suurem kui ühendatud süsteemidel ja väiksem reserv tähendab vähem raha kulutamist kallitele elektriseadmetele.

Kolmandaks saavutatakse kokkuhoid energiaressursside kompetentsema majandamise kaudu. Tuumaelektrijaamad ja hüdroelektrijaamad (välja arvatud väiketootmine) asuvad arusaadavatel põhjustel sageli suurtest linnadest ja asulatest kaugel. Ilma elektriliinideta ei kasutataks "rahulikku aatomit" ja hüdroelektrienergiat sihtotstarbeliselt. Ulatuslik elektrisüsteem võimaldab optimeerida ka teist tüüpi elektrijaamade koormust. Optimeerimise võti on allalaadimisjärjekorra haldamine. Esmalt laaditakse iga kWh odavama toodanguga elektrijaamad, seejärel kallimate elektrijaamad. Ärge unustage ajavööndeid! Kui Moskvas on energiatarbimise haripunkt, on see näitaja Jakutskis madal. Tarnides odavat elektrit erinevatesse ajavöönditesse, stabiliseerime generaatorite koormuse ja minimeerime elektritootmise kulud.

Unustada ei tasu ka lõpptarbijat – mida rohkem on meil võimalusi talle erinevatest allikatest elektrienergiat tarnida, seda väiksem on tõenäosus, et tema elektrivarustus kunagi katkeb.

Laiaulatusliku elektrivõrgu ehitamise miinusteks on: keeruline dispetšerjuhtimine, releekaitse automaatjuhtimise ja töötamise keeruline ülesanne ning vajadus edastatava võimsuse sageduse täiendava juhtimise ja reguleerimise järele.

Täheldatud puudused ei suuda aga korvata ulatusliku energiasüsteemi rajamise positiivset mõju. Kaasaegsete avariijuhtimissüsteemide ja arvutitehnoloogiate areng lihtsustab järk-järgult väljasaatmisjuhtimise protsessi ja suurendab elektrivõrkude töökindlust.

Püsiv või muutuv?

Elektri edastamisel on kaks põhilist lähenemist – vahelduv- või alalisvoolu kasutamine. Üksikasjadesse laskumata märgime, et lühikeste vahemaade jaoks on palju tõhusam kasutada vahelduvvoolu. Kuid elektrienergia edastamisel üle 300 km kaugusele ei ole vahelduvvoolu kasutamise otstarbekus enam nii ilmne.

See on peamiselt tingitud edastatava elektromagnetlaine laineomadustest. Sagedusel 50 Hz on lainepikkus ligikaudu 6000 km. Selgub, et sõltuvalt elektriliini pikkusest on edastataval võimsusel füüsilised piirangud. Maksimaalset võimsust saab üle kanda umbes 3000 km pikkustel ülekandeliinidel, mis on pool edastatavast lainepikkusest. Muide, sama palju võimsust edastatakse üle 10 korda lühemate elektriliinide. Muude liinisuuruste korral võib võimsus ulatuda ainult pooleni sellest väärtusest.

1968. aastal viis NSVL läbi ainulaadse ja seni ainsa katse maailmas jõu edastamiseks 2858 km kaugusele. Koostati kunstlik ülekandeskeem, mis hõlmas 500 kV pingel lõigud Volgograd-Moskva-Kuibõšev (praegu Samara)-Tšeljabinsk-Sverdlovsk (praegu Jekaterinburg). Pikkade joonte teoreetilised uuringud said eksperimentaalse kinnituse.

Pikkuse rekordiomanikest võib esile tõsta Hiinas rajatud 2200 km pikkuse elektriliini idapoolsest Hami provintsist Zhengzhou linna (Henani provintsi pealinn). Väärib märkimist, et selle täielik kasutuselevõtt on kavandatud 2014. aastal.

Samuti ärge unustage liini pinget. Oleme Joule-Lenzi seadusega tuttavad kooliajast. P = mina? R, mis eeldab, et elektrienergia kadu sõltub juhtmes oleva elektrivoolu väärtusest ja materjalist, millest see on valmistatud. Elektriliinide kaudu edastatav võimsus on voolu ja pinge korrutis. Mida kõrgem on pinge, seda väiksem on voolutugevus juhtmes ja seega ka elektrikadude tase ülekande ajal. Siit ka järeldus: kui tahame elektrit edastada pikkade vahemaade taha, tuleb valida võimalikult kõrge pinge.

Pikkades elektriliinides vahelduvvoolu kasutamisel tekib mitmeid tehnoloogilisi probleeme. Peamine probleem on seotud elektriliinide reaktiivparameetritega. Juhtmete mahtuvuslik ja induktiivne reaktiivtakistus mõjutavad märkimisväärselt pinge- ja võimsuskadusid ülekande ajal, on vaja hoida pingetaset õigel tasemel ja kompenseerida reaktiivkomponenti, mis suurendab märkimisväärselt ühe kilomeetri pikkuse paigaldamise kulusid; traat. Kõrgepinge sunnib kasutama rohkem isolatsioonivanikuid ja seab ka piirangud traadi ristlõikele. Kõik kokku suurendab kogu konstruktsiooni kogumassi ja toob kaasa vajaduse kasutada stabiilsema ja keerukama konstruktsiooniga elektriliinitugesid.

Neid probleeme saab vältida alalisvooluliine kasutades. Alalisvooluliinides kasutatavad juhtmed on odavamad ja kestavad kauem, kuna isolatsioonis puuduvad osalahendused. Reaktiivvõimsuse ülekande parameetrid ei mõjuta oluliselt kadusid. Kõige tõhusam on generaatoritelt võimsust edastada alalisvooluliinide kaudu, kuna on võimalik valida generaatori rootori optimaalne pöörlemiskiirus, mis suurendab selle kasutamise efektiivsust. Alalisvooluliinide kasutamise puuduseks on alaldite, inverterite ja erinevate filtrite kõrge hind, et kompenseerida vahelduvvoolu alalisvooluks muundamisel paratamatult tekkivaid kõrgemaid harmoonilisi.

Kuid mida pikem on elektriliin, seda tõhusam on alalisvooluliine kasutada. Elektriliinidel on teatud kriitiline pikkus, mis võimaldab hinnata alalisvoolu kasutamise otstarbekust, kui kõik muud asjad on võrdsed. Ameerika teadlaste sõnul on kaabelliinide puhul mõju märgatav juba enam kui 80 km pikkustel liinidel, kuid see väärtus väheneb pidevalt koos tehnoloogia arengu ja vajalike komponentide maksumuse vähenemisega.

Maailma pikim alalisvooluliin asub taas Hiinas. See ühendab Xiangjiaba tammi hüdroelektrijaama Shanghaiga. Selle pikkus on ligi 2000 km pingega 800 kV. Päris palju alalisvooluliine asub Euroopas. Venemaal võime eraldi esile tõsta Venemaad ja Soomet ühendava Viiburi alalisvoolu sisestust ning Volgogradi-Donbassi kõrgepinge alalisvooluliini pikkusega ligi 500 km ja pingega 400 kV.

Külmad juhtmed

Põhimõtteliselt uus lähenemine elektrienergia ülekandele paljastab ülijuhtivuse fenomeni. Meenutagem, et elektrienergia kadu juhtmes sõltub lisaks pingele ka juhtme materjalist. Ülijuhtivate materjalide takistus on peaaegu null, mis teoreetiliselt võimaldab elektrienergiat ilma kadudeta üle kanda pikkade vahemaade taha. Selle tehnoloogia kasutamise puuduseks on liini pideva jahutamise vajadus, mis mõnikord toob kaasa asjaolu, et jahutussüsteemi maksumus ületab oluliselt elektrienergia kadu tavapärase mitteülijuhtiva materjali kasutamisel. Sellise elektriliini tüüpiline konstruktsioon koosneb mitmest vooluringist: traat, mis on suletud vedela heeliumiga korpusesse, neid ümbritsev vedela lämmastikuga korpus ja välisküljel on vähem eksootiline soojusisolatsioon. Selliste liinide projekteerimine toimub iga päev, kuid praktilist rakendamist ei saavutata alati. Edukamaks projektiks võib pidada American Superconductori rajatud liini New Yorgis ning ambitsioonikamaks projektiks on umbes 3000 km pikkune elektriülekandeliin Koreas.

Hüvasti juhtmed!

Idee elektrienergia edastamiseks juhtmeid üldse mitte kasutada tekkis üsna kaua aega tagasi. Kas Nikola Tesla 19. sajandi lõpus ja 20. sajandi alguses tehtud katsed ei saa olla inspireerivad? Tema kaasaegsete sõnul suutis Tesla 1899. aastal Colorado Springsis ilma juhtmeid kasutamata panna kakssada lambipirni süttima. Kahjuks pole tema loomingust peaaegu ühtegi ülestähendust alles ning samalaadsed õnnestumised kordusid alles sada aastat hiljem. MIT professori Marin Soljačići välja töötatud WiTricity tehnoloogia võimaldab elektrienergiat ilma juhtmeid kasutamata üle kanda. Idee on generaatori ja vastuvõtja sünkroonne töö. Resonantsi saavutamisel muundatakse vastuvõtja emitteri ergastatud vahelduv magnetväli elektrivooluks. 2007. aastal viidi edukalt läbi sarnase elektriülekande katse mitme meetri kaugusel.

Kahjuks ei võimalda praegune tehnoloogia arengutase ülijuhtivate materjalide ja elektrienergia juhtmevaba ülekande tehnoloogia efektiivset kasutamist. Meie tavapärasel kujul olevad elektriülekandeliinid kaunistavad põlde ja äärealasid pikka aega, kuid isegi nende õige kasutamine võib tuua märkimisväärset kasu kogu globaalse energiasektori arengule.

Vaatleme lühidalt toitesüsteemi, mis on elektriseadmete rühm elektrienergia edastamiseks, muundamiseks, jaotamiseks ja tarbimiseks. Peatükk avardab silmaringi neile, kes soovivad õppida kodu elektrivõrku õigesti kasutama.

Elektrivarustus teostatakse vastavalt standardskeemidele. Näiteks joonisel fig. Joonisel 1.4 on kujutatud radiaalne üherealine toiteskeem elektrienergia edastamiseks elektrijaama astmelisest alajaamast 380 V pingega elektritarbijale.

Elektrijaamast edastatakse 110–750 kV pingega elekter elektriülekandeliinide (PTL) kaudu põhi- või piirkondlikesse alajaamadesse, kus pinge alandatakse 6–35 kV-ni. Jaotusseadmetest edastatakse see pinge õhu- või kaabelliinide kaudu elektrienergia tarbijate vahetus läheduses asuvatesse trafoalajaamadesse. Alajaamas alandatakse pinget 380 V-ni ning elekter antakse otse majas olevale tarbijale õhu- või kaabelliinide kaudu. Sel juhul on liinidel neljas (null)juhe 0, mis võimaldab saada faasipinget 220 V ja pakub ka kaitset elektripaigaldistele.
See skeem võimaldab teil elektrienergiat tarbijale edastada minimaalsete kadudega. Seetõttu elektrijaamast tarbijateni jõudes muundub elekter ühelt pingelt teisele. Toitesüsteemi väikese osa teisenduse lihtsustatud näide on näidatud joonisel fig. 1.5. Miks kasutatakse kõrgepinget? Arvutamine on keeruline, kuid vastus on lihtne. Juhtmete küttekadude vähendamiseks pikkade vahemaade edastamisel.

Kaod sõltuvad läbiva voolu suurusest ja juhi läbimõõdust, mitte rakendatavast pingest.

Näiteks:
Oletame, et elektrijaamast 100 km kaugusel asuvasse linna tuleb ühe liini kaudu edastada 30 MW. Kuna liinijuhtmetel on elektritakistus, soojendab vool neid. See soojus hajub ja seda ei saa kasutada. Küttele kulutatud energia kujutab endast kadu.

Kaod on võimatu nullini viia. Kuid on vaja neid piirata. Seetõttu on lubatud kaod normaliseeritud, st liini juhtmete arvutamisel ja selle pinge valimisel eeldatakse, et kaod ei ületa näiteks 10% liinil edastatavast kasulikust võimsusest. Meie näites on see 0,1-30 MW = 3 MW.

Näiteks:
Kui transformatsiooni ei kasutata ehk elektrit edastatakse 220 V pingel, siis kadude vähendamiseks etteantud väärtuseni tuleks juhtmete ristlõiget suurendada ligikaudu 10 m2-ni. Sellise “traadi” läbimõõt ületab 3 m ja kaal ulatuse kohta on sadu tonne.
Kasutades transformatsiooni, st suurendades liini pinget ja seejärel vähendades seda tarbijate asukoha lähedal, kasutavad nad kadude vähendamiseks teist võimalust: nad vähendavad liini voolu. See meetod on väga tõhus, kuna kaod on võrdelised voolu ruuduga. Tõepoolest, kui pinget kahekordistada, väheneb vool poole võrra ja kaod vähenevad 4 korda. Kui pinget suurendada 100 korda, siis kaod vähenevad 100 võrra teise võimsuseni ehk 10 000 korda.

Näiteks:
Pinge suurendamise efektiivsuse illustreerimiseks toon välja, et kolmefaasiline vahelduvvooluliin pingega 500 kV edastab 1000 MW 1000 km kohta.

Elektriliinid

Elektrivõrgud on ette nähtud elektrienergia edastamiseks ja jaotamiseks. Need koosnevad alajaamade ja erineva pingega liinide komplektist. Elektrijaamadesse ehitatakse astmeline trafo alajaamu, kõrgepingeliinide kaudu edastatakse elektrit pikkade vahemaade taha. Tarbimiskohtadesse ehitatakse astmelised trafoalajaamad.

Elektrivõrgu aluseks on tavaliselt maa- või õhukõrgepingeliinid. Toitevõrguks nimetatakse trafoalajaamast sisendjaotusseadmeteni ning nendelt elektrijaotuspunktidesse ja rühmapaneelidesse kulgevaid liine. Toitevõrk koosneb reeglina maa-alustest madalpingekaabelliinidest.

Ehitamise põhimõttest lähtuvalt jagunevad võrgud avatud ja suletud. Avatud võrk hõlmab liine, mis lähevad elektrivastuvõtjatele või nende rühmadele ja saavad voolu ühelt poolt. Avatud võrgul on mõned puudused, nimelt katkeb võrgu mis tahes punktis avarii korral toide kõikidele tarbijatele, kes asuvad väljaspool avariiosa.

Suletud võrgul võib olla üks, kaks või enam toiteallikat. Hoolimata paljudest eelistest ei ole suletud võrgud veel laialt levinud. Sõltuvalt võrgu paigaldamise asukohast on olemas välised ja sisemised.

Elektriliinide ehitamise meetodid

Igal pingel on oma spetsiifiline juhtmestiku meetod. Seda seetõttu, et mida kõrgem on pinge, seda keerulisem on juhtmeid isoleerida. Näiteks korterites, kus pinge on 220 V, tehakse juhtmestik kummist või plastikust isolatsiooniga juhtmetega. Need juhtmed on disainilt lihtsad ja odavad.

Võrreldamatult keerulisem on mitme kilovoldise võimsusega maakaabel, mis on maa alla pandud trafode vahele. Lisaks suurenenud isolatsiooninõuetele peab sellel olema ka suurem mehaaniline tugevus ja korrosioonikindlus.

Tarbijate otseseks toiteallikaks kasutatakse järgmist:

♦ õhu- või kaabelliinid pingega 6 (10) kV alajaamade ja kõrgepingetarbijate toiteks;
♦ kaablid pingega 380/220 V madalpinge elektrivastuvõtjate otsetoiteks. Kümnete ja sadade kilovoltide pingete kauguste edastamiseks luuakse õhuliinid. Juhtmed tõstetakse kõrgele maapinnast kõrgemale ja isolatsioonina kasutatakse õhku. Juhtmete vahelised kaugused arvutatakse sõltuvalt pingest, mida kavatsetakse edastada. Joonisel fig. 1.6 on samal skaalal näidatud toed õhuliinidele pingega 500, 220, 110, 35 ja 10 kV. Pane tähele, kuidas tööpinge kasvades disainilahenduste suurus ja keerukus suurenevad!

Riis. 1.6.

Näiteks:
500 kV liinitugi on seitsmekorruselise maja kõrgusega. Traadi vedrustuse kõrgus on 27 m, juhtmete vaheline kaugus on 10,5 m, isolaatorite vaniku pikkus on üle 5 m. Jõeületuskohtade tugede kõrgus ulatub 70 m-ni elektriliinide ehitamine täpsemalt.

Elektriõhuliinid
Definitsioon.
Elektriõhuliin on seade elektrienergia edastamiseks või jaotamiseks vabas õhus paiknevate juhtmete kaudu, mis on kinnitatud traverside (klambrite), isolaatorite ja liitmike abil tugede või tehnokonstruktsioonide külge.

Vastavalt «Elektripaigaldiste ehitamise eeskirjale» jaotatakse õhuliinid pinge alusel kahte rühma: pinged kuni 1000 V ja pinged üle 1000 V. Iga liinigrupi jaoks kehtestatakse nende projekteerimise tehnilised nõuded.

Elektriõhuliinid 10 (6) kV on enim kasutusel maapiirkondades ja väikelinnades. Selle põhjuseks on nende madalam hind võrreldes kaabelliinidega, väiksem hoonestustihedus jne.

Juhtmete jaoksõhuliinides ja võrkudes kasutatakse erinevaid juhtmeid ja kaableid. Peamine nõue elektriõhuliinide juhtmete materjalile on madal elektritakistus. Lisaks peab juhtmete valmistamiseks kasutatav materjal olema piisava mehaanilise tugevusega ning vastupidav niiskusele ja õhus levivatele kemikaalidele.

Hetkel kõige sagedamini kasutatav alumiinium- ja terastraadid, mis võimaldab säästa vähest värvilist metalli (vask) ja vähendada juhtmete maksumust. Spetsiaalsetel liinidel kasutatakse vasktraate. Alumiiniumil on madal mehaaniline tugevus, mis põhjustab painde suurenemist ja vastavalt tugede kõrguse suurenemist või vahemiku pikkuse vähenemist. Väikeste koguste elektrienergia edastamisel lühikestel vahemaadel kasutatakse terastraate.

Isolatsiooniks juhtmed ja nende kinnitamine elektriliinide tugedele liiniisolaatorid, millel peab koos elektrilise tugevusega olema ka piisav mehaaniline tugevus. Olenevalt toe külge kinnitamise viisist on tihvtisolaatorid (need kinnitatakse konksude või tihvtide külge) ja rippuvad isolaatorid (need on kokku pandud vanikusse ja kinnitatud spetsiaalsete liitmikega toe külge).

Pin isolaatorid kasutatakse kuni 35 kV pingega elektriliinidel. Need on tähistatud tähtedega, mis näitavad isolaatori konstruktsiooni ja otstarvet, ning numbritega, mis näitavad tööpinget. 400 V õhuliinidel kasutatakse pin-isolaatoreid TF, ShS, ShF. Tähed isolaatorite sümbolites tähendavad järgmist: T- telegraaf; F- portselan; KOOS- klaas; Shs- pin klaas; ShF- portselan.

Suhteliselt kergete juhtmete riputamiseks kasutatakse tihvtisolaatoreid ning olenevalt trassi tingimustest kasutatakse erinevat tüüpi traatkinnitusi. Vahetugede traat kinnitatakse tavaliselt tihvtisolaatorite pea külge ning nurga- ja ankrutugede külge isolaatorite kaela külge. Nurgatugedel asetatakse traat isolaatori välisküljele liini pöördenurga suhtes.

Vedrustusisolaatorid kasutatakse 35 kV ja kõrgematel õhuliinidel. Need koosnevad portselan- või klaasplaadist (isolatsiooniosast), kõrgtugevast malmist korgist ja vardast. Korgipesa ja vardapea disain tagab isolaatorite kerakujulise liigendühenduse vanikute kokkupanemisel. Vanikud kogutakse kokku ja riputatakse tugede külge ning tagavad seeläbi juhtmete vajaliku isolatsiooni. Isolaatorite arv vannis oleneb liini pingest ja isolaatorite tüübist.

Alumiiniumtraadi isolaatori külge sidumise materjaliks on alumiiniumtraat ja terastraatide jaoks pehme teras. Traadi kudumisel tehakse tavaliselt ühekordne kinnitus, asustatud kohtades ja suurenenud koormuse korral aga topeltkinnitust. Enne kudumist valmistage ette vajaliku pikkusega traat (vähemalt 300 mm).

Pea kudumine sooritatakse kahe erineva pikkusega kudumistraadiga. Need juhtmed kinnitatakse isolaatori kaela külge, keerates kokku. Lühema traadi otsad keeratakse ümber traadi ja tõmmatakse neli kuni viis korda tihedalt ümber traadi. Teise juhtme otsad, pikemad, asetatakse isolaatoripeale risti läbi traadi neli kuni viis korda.

Külgkudumise tegemiseks võtke üks traat, asetage see isolaatori kaelale ja keerake ümber kaela ja traadi nii, et üks ots läheb üle traadi ja paindub ülalt alla ning teine ​​alt üles. Traadi mõlemad otsad tuuakse ette ja mähitakse uuesti traadiga ümber isolaatori kaela, muutes traadi suhtes kohti.

Pärast seda tõmmatakse traat tihedalt isolaatori kaela külge ja sidetraadi otsad mähitakse kuus kuni kaheksa korda ümber traadi isolaatori vastaskülgedel. Alumiiniumtraatide kahjustamise vältimiseks mähitakse sidumisala mõnikord alumiiniumteibiga. Isolaatoril olevat traati ei ole lubatud painutada tugeva pingega sidetraadile.

Kudumistraadid teostatakse käsitsi, kasutades paigaldaja tange. Erilist tähelepanu pööratakse sidetraadi tihedusele traadi külge ja sidetraadi otste asukohale (need ei tohiks välja jääda). Pin-isolaatorid kinnitatakse teraskonksude või tihvtide külge. Konksud kruvitakse otse puittugedesse ja tihvtid paigaldatakse metallist, raudbetoonist või puidust traaversidele. Isolaatorite kinnitamiseks konksude ja tihvtide külge kasutatakse adapterpolüetüleenist korke. Kuumutatud kork surutakse tihedalt tihvti külge, kuni see peatub, seejärel keeratakse isolaator selle külge.

Juhtmed riputatakse ripp- või tihvtisolaatorite abil raudbetoonist või puidust tugedele. Elektriõhuliinide jaoks kasutatakse isoleerimata liine. Erandiks on sisendid hoonetesse - isoleeritud juhtmed, mis on venitatud elektriliini toest kuni isolaatoriteni, mis on paigaldatud konksudele otse hoone külge.

Tähelepanu!
Alumise konksu minimaalne lubatud kõrgus toel (maapinnast) on: kuni 1000 V pingega elektriliinides vahetugede puhul alates 7 m, üleminekutugede puhul - 8,5 m; üle 1000 V pingega elektriliinides on vahetugede alumise konksu kõrgus 8,5 m, nurga (ankru) tugede puhul - 8,35 m.

Üle 1000 V pingega õhuliinide väikseimad lubatud juhid, mis on valitud vastavalt mehaanilise tugevuse tingimustele, võttes arvesse nende jäätumise võimalikku paksust, on toodud tabelis. 1.1.

Üle 1000 V pingega õhuliinide juhtmete minimaalsed lubatud väärtused
Tabel 1.1

Tabelis on toodud kuni 1000 V ja kuni 10 kV pingega õhuliinid ja nende toed objektidele. 1.2.

Tabel 1.2