Sähkön siirto pitkiä matkoja. Millä etäisyyksillä sähköä on tehokasta siirtää? Sähkön siirto etäviestinnän kautta

Tällä hetkellä sähköä tuotetaan pääasiassa tehokkaissa voimalaitoksissa, jotka sijaitsevat kaukana kuluttajista.

Tämän seurauksena on tarve lähettää se pitkiä matkoja.

Periaatteessa sähkömagneettista energiaa voidaan siirtää lähteestä kuluttajalle ultrakorkealla taajuudella (mikroaalto) ja optisella taajuusalueella. Tässä muodossa sähkömagneettinen energia tulee Auringosta Maahan. Auringon säteilyn spektri vaihtelee erittäin matalista, useiden hertsien luokkaa olevista taajuuksista ultravioletti- ja jopa röntgentaajuuksiin. Nykyisellä teknisen kehityksen tasolla suurten sähkömäärien siirtäminen vapaan tilan kautta on kuitenkin käytännössä vaikeaa. Siksi sähköä siirretään nykyään avoimia siirtolinjoja pitkin alumiini- ja kuparilankoja tai suojattuja kaapeleita käyttäen.

Lisäksi tapauksissa, joissa sähköenergiaa tuotetaan suhteellisen matalilla taajuuksilla (50 tai 60 Hz), on taloudellisesti kannattavampaa siirtää se suurjännitejohtoja käyttäen. Kuten jo todettiin, tässä tapauksessa sähkömagneettinen kenttä etenee metallilankaa ympäröivässä eristeessä ja vain pieni osa energiasta tunkeutuu langan läpi ja kuluu sen lämmittämiseen. Sähkön siirtämiseen pitkiä matkoja käytetään tällä hetkellä pääasiassa metallista alumiinista tai kuparilangasta valmistettuja johtavia kanavia. Tässä tapauksessa käytetään sekä avoimia ilmajohtoja että suojattuja maakaapeleita. Molemmissa tapauksissa sähkömagneettinen energia jakautuu johdinta ympäröivään eristeeseen ja siitä vain pieni osa (prosentin murto-osat) menetetään johtimen lämmittämiseen. Avoimia johtimia käytettäessä osa siirretystä energiasta säteilee vapaaseen tilaan.

Vapaaseen tilaan säteilevä energia on mitätön (prosentin murto-osat), jos siirtojohdon pituus on merkittävästi pienempi kuin puolet 6000 km:n aallonpituudesta 50 Hz:n taajuudella ja kasvaa lähes lineaarisesti siirtojohdon pituuden kasvaessa.

Kuten edellä todettiin, sähkön siirto tapahtuu tällä hetkellä vaihtojännitteellä. Tämä selittyy mahdollisuudella käyttää muuntajia vaihtojännitteen suuruuden muuttamiseksi.

Käytännössä sähkömagneettinen kenttä tunkeutuu lankojen metalliin useiden satojen nanometrien syvyyteen. Yleensä johtojen häviöiden määrä riippuu siirretyn sähkön tehosta, epäpuhtauksien pitoisuudesta johtojen metallissa ja lämpötilasta. Luonnollisesti mitä enemmän lanka lämpenee, sitä suuremmat häviöt ovat.

Siksi mitä paksummat johdot on valittava, sitä suurempi niiden läpi kulkeva teho ja sitä enemmän epäpuhtauksia lankojen metallissa. Johtojen hapettuminen kosteassa ympäristössä johtaa dielektrisen kalvon muodostumiseen niiden pinnalle ja luonnollisesti lisää myös häviöitä.

Vakava ongelma käytettäessä avoimia voimajohtoja pitkiä matkoja on sähkön lisääntyneen säteilyn aiheuttama häviöiden kasvu vapaaseen tilaan.

On muistettava, että siirrettäessä sähköä tasavirralla (taajuudella f = 0 Hz), myös sähkömagneettinen kenttä etenee johtoja pitkin nopeudella, joka on lähellä valonnopeutta. Samalla säteilystä aiheutuvat energiahäviöt vapaaseen tilaan vähenevät jyrkästi. Energiahäviöt johtimissa eivät tässä tapauksessa käytännössä pienene. Niitä voidaan vähentää merkittävästi käyttämällä suprajohtimia. Suprajohtimia käyttävä voimansiirto on kuitenkin tällä hetkellä suurelta osin käyttämätön, lähinnä siksi, että ne on jäähdytettävä erittäin alhaisiin lämpötiloihin. Tässä tapauksessa johtimien jäähdyttämiseen tarvittava energia ylittää sähköhäviöt siirrettäessä sitä suojattujen johtojen kautta.

Tärkein tehtävä, joka energiakompleksin on jatkuvasti ratkaistava, on sähkön siirto kaukaa. Siksi voimalaitoksen ja kuluttajien välisellä tiellä on välttämättä . Useimmissa tapauksissa käytetään vaihtovirtaa kuljettavia ilmajohtoja. Energiaa tuotetaan tehokkailla yksiköillä, ja sitä käyttävät pääasiassa heikot kuluttajat. Jotta ne kaikki olisivat sähköenergian kattamia, on luotu tehokas ja laaja sähköverkkorakenne.

Voimansiirron ominaisuudet

Pääasiallinen voimansiirtoa kuvaava indikaattori on sen suoritustehon arvo. Se edustaa suurinta tehoa, joka voidaan lähettää linjojen yli erilaisissa rajoittavissa olosuhteissa.

Ensinnäkin nämä ovat häviöitä johtojen kuumentamisen aikana, koronahäviöitä, vakausolosuhteita ja muita tekijöitä. Lisäksi vaihtovirran lähetysteho riippuu jännitteestä ja pituudesta. Tässä suhteessa jännitteen lisääminen voi lisätä merkittävästi siirtolinjojen läpimenoa.

Voimalinjoille on olemassa rajoituksia, jotka liittyvät ylijännitteeseen ja eristysominaisuuksiin. Niiden tuottavuuden lisäämiseksi tehdään suunnitteluparannuksia ja käytetään kaikenlaisia ​​kompensointilaitteita.

Tasauslaitteiden käyttötarkoitus ja toiminta

Voimalinjojen ja kuluttajien loisparametrit ja loisteho kompensoidaan erityislaitteilla. Kaikki nämä laitteet asennetaan väli- ja loppusähköasemille. Kun sähköä siirretään kaukaa kompensointilaitteiden avulla, johtojen kapasiteetti kasvaa ja niiden kokonaissuorituskyky paranee.

Esimerkiksi loistehoa kompensoidaan poikittain kytkettyjen kondensaattorien sähköpankeilla. Lisäksi harjoitellaan käyttämään yliviritettynä toimivia synkronimoottoreita ja kompensaattoreita. Näin kuluttajien loisteho varmistetaan samalla, kun haluttu jännitearvo säilyy. Samalla pätötehohäviöt sähköverkkojen yksittäisissä osissa vähenevät. Tasauslaitteiden avulla sähköjärjestelmien jännitettä voidaan säätää automaattisesti. Näiden laitteiden asennuspaikat ja teho määritetään laskennallisesti teknisten ja taloudellisten tunnuslukujen perusteella.

Kaikkien tarvittavien ehtojen noudattaminen mahdollistaa sähkön siirtämisen kuluttajille mahdollisimman pienellä teholla, vaaditussa määrässä ja lasketulla teholla.

Sähköenergian siirtoprosessi ei ole yllättänyt meitä pitkään aikaan. Sähkö on niin lujasti juurtunut elämäämme, että useimpien meistä on lähes mahdotonta kuvitella tilannetta, jossa sitä ei olisi. Viime vuosikymmeninä johtoja on vedetty miljoonia kilometrejä. Niiden käyttöönoton ja käytön kustannukset ovat biljoonaa ruplaa. Mutta miksi rakentaa pitkiä voimalinjoja, kun jokaiselle kuluttajalle voi asentaa generaattorin? Onko voimalinjojen pituuden ja siirretyn sähkön laadun välillä yhteyttä? Yritän vastata näihin ja muihin kysymyksiin.

Toimitus PM

Johdot ja generaattorit

Hajautetun tuotannon kannattajat uskovat, että energian tulevaisuus on jokaisen kuluttajan pienten tuotantolaitteiden käytössä. Saatat ajatella, että meille niin tutut voimalinjatuet elävät viimeisiä päiviään. Pyrin puolustamaan voimalinjojen "vanhoja rouvia" ja pohtimaan energiajärjestelmän saamia etuja pitkien voimalinjojen rakentamisessa.

Ensinnäkin sähköenergian kuljetus kilpailee suoraan polttoaineen kuljetuksen kanssa rautatie-, öljy- ja kaasuputkia pitkin. Jos ne ovat kaukana tai poissa, voimalinjojen rakentaminen on ainoa optimaalinen ratkaisu energian saantiin.

Toiseksi sähkötekniikassa kiinnitetään erityistä huomiota tehoredundanssiin. Voimajärjestelmien suunnittelua koskevien sääntöjen mukaan reservin on varmistettava sähköjärjestelmän toiminta, jos jokin sen elementeistä katoaa. Nyt tätä periaatetta kutsutaan nimellä "N-1". Kahden eristetyn järjestelmän kokonaisreservi on suurempi kuin kytkettyjen, ja pienempi reservi tarkoittaa vähemmän rahaa kalliisiin sähkölaitteisiin.

Kolmanneksi säästöjä saavutetaan osaavammalla energiavarojen hallinnalla. Ydinvoimalaitokset ja vesivoimalaitokset (pienimuotoista tuotantoa lukuun ottamatta) sijaitsevat ilmeisistä syistä usein kaukana suurista kaupungeista ja taajamista. Ilman voimalinjoja "rauhallista atomia" ja vesivoimaa ei käytettäisi aiottuun tarkoitukseen. Laaja voimajärjestelmä mahdollistaa myös muun tyyppisten voimalaitosten kuormituksen optimoinnin. Avain optimointiin on latausjonon hallinta. Ensin kuormitetaan voimalaitokset, joiden tuotanto on jokaista kWh:ta halvempaa, sitten voimalaitokset, joissa on kalliimpia. Älä unohda aikavyöhykkeitä! Kun energiankulutus huippuunsa Moskovassa, tämä luku on alhainen Jakutskissa. Toimittamalla halpaa sähköä eri aikavyöhykkeille tasaamme generaattoreiden kuormitusta ja minimoimme sähköntuotannon kustannukset.

Emme saa unohtaa loppukuluttajaa - mitä enemmän meillä on mahdollisuuksia toimittaa hänelle sähköenergiaa eri lähteistä, sitä epätodennäköisempää on, että hänen virransyöttönsä katkeaa koskaan.

Laajan sähköverkon rakentamisen haittoja ovat: monimutkainen lähetysohjaus, releen suojauksen automaattisen ohjauksen ja toiminnan vaikea tehtävä sekä tarve lähetettävän tehon taajuuden lisäohjaukseen ja säätöön.

Todetut puutteet eivät kuitenkaan voi kompensoida laajan energiajärjestelmän rakentamisen myönteistä vaikutusta. Nykyaikaisten hätävalvontajärjestelmien ja tietoteknologioiden kehitys yksinkertaistaa vähitellen lähetyksen ohjausprosessia ja lisää sähköverkkojen luotettavuutta.

Vakio vai muuttuva?

Sähkön siirtoon on kaksi perustavaa lähestymistapaa - vaihto- tai tasavirta. Menemättä yksityiskohtiin huomaamme, että lyhyillä etäisyyksillä on paljon tehokkaampaa käyttää vaihtovirtaa. Mutta kun sähköä siirretään yli 300 km:n etäisyyksille, vaihtovirran käytön käytännöllisyys ei ole enää niin ilmeinen.

Tämä johtuu ensisijaisesti lähetetyn sähkömagneettisen aallon aalto-ominaisuuksista. 50 Hz:n taajuudella aallonpituus on noin 6000 km. Osoittautuu, että voimalinjan pituudesta riippuen lähetettävälle teholle on fyysisiä rajoituksia. Suurin teho voidaan siirtää noin 3000 km:n siirtojohtopituuksilla, mikä on puolet lähetetystä aallonpituudesta. Muuten, sama määrä tehoa siirretään 10 kertaa lyhyempiä voimalinjoja pitkin. Muilla linjakooilla tehomäärä voi olla vain puolet tästä arvosta.

Vuonna 1968 Neuvostoliitto suoritti ainutlaatuisen ja toistaiseksi ainoan kokeen maailmassa siirtää voimaa 2858 km:n etäisyydellä. Koottiin keinotekoinen siirtojärjestelmä, joka sisälsi osuudet Volgograd-Moskova-Kuibyshev (nykyinen Samara)-Tšeljabinsk-Sverdlovsk (nykyään Jekaterinburg) 500 kV:n jännitteellä. Pitkien jovojen teoreettiset tutkimukset vahvistettiin kokeellisesti.

Pituuden ennätyksen haltijoista voidaan nostaa esiin Kiinassa 2 200 km pitkä voimajohto itäisestä Hamin maakunnasta Zhengzhoun kaupunkiin (Henanin maakunnan pääkaupunki). On syytä huomata, että sen täysi käyttöönotto on suunniteltu vuodelle 2014.

Älä myöskään unohda verkkojännitettä. Joule-Lenzin laki on meille tuttu koulusta lähtien. P = minä? R, joka olettaa, että sähköenergian häviö riippuu johdossa olevan sähkövirran arvosta ja materiaalista, josta se on valmistettu. Sähkölinjojen kautta siirretty teho on virran ja jännitteen tulo. Mitä suurempi jännite, sitä pienempi on johdossa oleva virta ja sitä pienempi on sähköhäviöiden taso siirron aikana. Tästä seuraa seuraus: jos haluamme siirtää sähköä pitkiä matkoja, on valittava mahdollisimman korkea jännite.

Käytettäessä vaihtovirtaa pitkissä voimalinjoissa syntyy useita teknisiä ongelmia. Suurin ongelma liittyy voimalinjojen reaktiivisiin parametreihin. Johtojen kapasitiivinen ja induktiivinen reaktanssi vaikuttavat merkittävästi jännite- ja tehohäviöihin lähetyksen aikana, on tarve säilyttää jännitetaso oikealla tasolla ja kompensoida reaktiivinen komponentti, mikä nostaa huomattavasti kilometrin asennuksen kustannuksia; lanka. Korkea jännite pakottaa käyttämään enemmän eristysseppeleitä ja asettaa myös rajoituksia johtimen poikkileikkaukselle. Kaikki yhdessä lisää koko rakenteen kokonaispainoa ja edellyttää vakaampia ja rakenteeltaan monimutkaisempia voimajohtotukia.

Nämä ongelmat voidaan välttää käyttämällä tasavirtajohtoja. Tasavirtalinjoissa käytetyt johdot ovat halvempia ja kestävät pidempään, koska eristyksessä ei ole osittaisia ​​purkauksia. Loistehon siirtoparametreilla ei ole merkittävää vaikutusta hävikkiin. Tehoa on tehokkainta siirtää generaattoreista tasavirtalinjojen kautta, koska on mahdollista valita generaattorin roottorin optimaalinen pyörimisnopeus, mikä lisää sen käytön tehokkuutta. Tasavirtalinjojen käytön haittoja ovat tasasuuntaajien, invertterien ja erilaisten suodattimien korkeat kustannukset, jotka kompensoivat väistämättä esiintyviä korkeampia harmonisia, kun vaihtovirtaa muunnetaan DC:ksi.

Mutta mitä pidempi voimajohto on, sitä tehokkaampaa on käyttää tasavirtajohtoja. Voimalinjoilla on tietty kriittinen pituus, jonka avulla voidaan arvioida tasavirran käyttökelpoisuutta kaikkien muiden tekijöiden pysyessä samana. Amerikkalaisten tutkijoiden mukaan kaapelilinjojen vaikutus on havaittavissa yli 80 km:n pituuksilla, mutta tämä arvo laskee jatkuvasti tekniikan kehityksen ja tarvittavien komponenttien kustannusten alenemisen myötä.

Maailman pisin tasavirtajohto sijaitsee jälleen Kiinassa. Se yhdistää Xiangjiaba Dam -vesivoimalaitoksen Shanghaihin. Sen pituus on lähes 2000 km ja jännite 800 kV. Melko paljon tasavirtalinjoja sijaitsee Euroopassa. Venäjällä voidaan erikseen nostaa esiin Venäjän ja Suomen yhdistävä Viipurin tasavirtaliitäntä sekä Volgograd-Donbass-suurjännitetasasähkölinja, jonka pituus on lähes 500 km ja jännite 400 kV.

Kylmät johdot

Pohjimmiltaan uusi lähestymistapa sähköenergian siirtoon paljastaa suprajohtavuuden ilmiön. Muistakaamme, että sähköenergian häviö johdossa riippuu jännitteen lisäksi myös langan materiaalista. Suprajohtavilla materiaaleilla on lähes nollaresistanssi, mikä teoriassa mahdollistaa sähköenergian siirtämisen pitkiä matkoja ilman häviötä. Tämän tekniikan käytön haittana on linjan jatkuvan jäähdytyksen tarve, mikä joskus johtaa siihen, että jäähdytysjärjestelmän kustannukset ylittävät merkittävästi sähköenergian häviön käytettäessä tavanomaista ei-suprajohtavaa materiaalia. Tällaisen voimalinjan tyypillinen rakenne koostuu useista piireistä: johdosta, joka on suljettu nestemäisellä heliumilla varustettuun koteloon, niitä ympäröivästä nestemäisellä typellä olevasta kotelosta ja ulkopuolelta vähemmän eksoottisesta lämpöeristyksestä. Tällaisten linjojen suunnittelu suoritetaan päivittäin, mutta käytännön toteutusta ei aina saavuteta. Menestyneimpänä hankkeena voidaan pitää American Superconductorin New Yorkiin rakentamaa linjaa, ja kunnianhimoisin hanke on Korean voimansiirtolinja, jonka pituus on noin 3000 km.

Hyvästi johdot!

Ajatus olla käyttämättä johtoja sähköenergian siirtämiseen syntyi jo kauan sitten. Eivätkö Nikola Teslan 1800-luvun lopulla ja 1900-luvun alussa tekemät kokeet voi olla inspiroivia? Hänen aikalaistensa mukaan Tesla pystyi Colorado Springsissä vuonna 1899 saamaan kaksisataa hehkulamppua syttymään ilman johtoja. Valitettavasti hänen työstään ei ole juurikaan jäljellä tietueita, ja samanlaiset menestykset toistettiin vasta sata vuotta myöhemmin. MIT-professori Marin Soljačićin kehittämä WiTricity-teknologia mahdollistaa sähköenergian siirron ilman johtoja. Ideana on käyttää generaattoria ja vastaanotinta synkronisesti. Kun resonanssi saavutetaan, vastaanottimen emitterin virittynyt vaihtuva magneettikenttä muunnetaan sähkövirraksi. Vuonna 2007 suoritettiin onnistuneesti kokeilu samankaltaisesta sähkönsiirrosta useiden metrien etäisyydellä.

Valitettavasti nykyinen teknologian kehitystaso ei mahdollista suprajohtavien materiaalien tehokasta käyttöä ja sähköenergian langattoman siirron teknologiaa. Voimajohdot meille totuttuun muotoon koristavat vielä pitkään peltoja ja kaupunkien esikaupunkialueita, mutta myös niiden oikea käyttö voi tuoda merkittäviä etuja koko globaalin energiasektorin kehitykselle.

Tarkastellaanpa lyhyesti tehonsyöttöjärjestelmää, joka on ryhmä sähkölaitteita sähköenergian siirtoon, muuntamiseen, jakeluun ja kulutukseen. Luku laajentaa niiden näköaloja, jotka haluavat oppia käyttämään kodin sähköverkkoa oikein.

Sähkönjakelu suoritetaan vakiojärjestelmien mukaisesti. Esimerkiksi kuvassa Fig. Kuvassa 1.4 on esitetty säteittäinen yksilinjainen tehonsyöttökaavio sähkön siirtämiseksi voimalaitoksen alasajoasemalta sähkön kuluttajalle, jonka jännite on 380 V.

Voimalaitokselta sähköä, jonka jännite on 110–750 kV, siirretään voimansiirtolinjojen (PTL) kautta pää- tai aluesähköasemille, joissa jännite lasketaan 6–35 kV:iin. Jakelulaitteista tämä jännite välitetään ilma- tai kaapelisähköjohtoja pitkin sähköenergian kuluttajien välittömässä läheisyydessä sijaitseville muuntaja-asemille. Sähköasemalla jännite lasketaan 380 V:iin ja sähkö syötetään suoraan talon kuluttajalle ilma- tai kaapelilinjoja pitkin. Tässä tapauksessa linjoissa on neljäs (nolla) johto 0, joka mahdollistaa 220 V:n vaihejännitteen saamisen ja suojaa myös sähköasennuksia.
Tämän järjestelmän avulla voit siirtää sähköä kuluttajalle minimaalisilla häviöillä. Siksi sähkö muuttuu matkalla voimalaitokselta kuluttajille jännitteestä toiseen. Yksinkertaistettu esimerkki muunnoksesta sähköjärjestelmän pienelle osalle on esitetty kuvassa. 1.5. Miksi korkeajännitettä käytetään? Laskenta on monimutkainen, mutta vastaus on yksinkertainen. Vähentää johtojen lämpöhäviöitä pitkien etäisyyksien lähetyksen aikana.

Häviöt riippuvat kulkevan virran määrästä ja johtimen halkaisijasta, eivät käytetystä jännitteestä.

Esimerkiksi:
Oletetaan, että voimalaitokselta 100 km päässä sijaitsevaan kaupunkiin on siirrettävä yhtä linjaa pitkin 30 MW. Koska linjajohdoissa on sähkövastus, virta lämmittää ne. Tämä lämpö haihtuu, eikä sitä voida käyttää. Lämmitykseen käytetty energia edustaa häviötä.

Häviöitä on mahdotonta vähentää nollaan. Mutta on välttämätöntä rajoittaa niitä. Siksi sallitut häviöt normalisoidaan, eli johdon johtimia laskettaessa ja sen jännitettä valittaessa oletetaan, että häviöt eivät ylitä esimerkiksi 10 % linjaa pitkin siirretystä hyötytehosta. Esimerkissämme tämä on 0,1-30 MW = 3 MW.

Esimerkiksi:
Jos muuntamista ei käytetä, eli sähköä siirretään 220 V jännitteellä, niin häviöiden pienentämiseksi tiettyyn arvoon joutuisi johtojen poikkileikkaus kasvattamaan noin 10 m2:iin. Tällaisen "langan" halkaisija on yli 3 m ja massa jänneväliä kohti on satoja tonneja.
Käyttämällä muuntamista, eli lisäämällä linjan jännitettä ja sitten vähentämällä sitä lähellä kuluttajien sijaintia, he käyttävät toista tapaa vähentää häviöitä: he vähentävät virtaa johdossa. Tämä menetelmä on erittäin tehokas, koska häviöt ovat verrannollisia virran neliöön. Todellakin, kun jännite kaksinkertaistuu, virta puolittuu ja häviöt pienenevät kertoimella 4. Jos jännitettä nostetaan 100 kertaa, häviöt pienenevät 100:lla toiseen tehoon eli 10 000 kertaa.

Esimerkiksi:
Jännitteen lisäämisen tehokkuuden havainnollistamiseksi huomautan, että kolmivaiheinen vaihtovirtajohto, jonka jännite on 500 kV, lähettää 1000 MW 1000 km:tä kohti.

Sähkölinjat

Sähköverkot on suunniteltu sähkön siirtoon ja jakeluun. Ne koostuvat joukosta sähköasemia ja eri jännitteiden linjoja. Voimalaitoksille rakennetaan tehomuuntaja-asemia ja sähköä siirretään pitkiä matkoja korkeajännitejohtoja pitkin. Kulutuspaikoille rakennetaan porrasmuuntajia.

Sähköverkon perustana ovat yleensä maanalaiset tai yläpuoliset suurjännitelinjat. Muuntaja-asemalta tulojakelulaitteille ja niistä sähkönjakelupisteille ja ryhmäpaneeleille kulkevia linjoja kutsutaan syöttöverkoksi. Tehonsyöttöverkko koostuu pääsääntöisesti maanalaisista pienjännitekaapelilinjoista.

Rakentamisen periaatteen mukaan verkot jaetaan avoimiin ja suljettuihin. Avoimeen verkkoon kuuluvat sähkövastaanottimille tai niiden ryhmille menevät linjat, jotka saavat virtaa toiselta puolelta. Avoimella verkossa on joitain haittoja, nimittäin se, että missä tahansa verkon kohdassa sattuu onnettomuus, sähkö katkeaa kaikille hätäosion ulkopuolella oleville kuluttajille.

Suljetussa verkossa voi olla yksi, kaksi tai useampia virtalähteitä. Lukuisista eduista huolimatta suljetut verkot eivät ole vielä yleistyneet. Riippuen paikasta, jossa verkko on asennettu, on ulkoisia ja sisäisiä.

Menetelmät voimalinjojen rakentamiseen

Jokaisella jännitteellä on oma erityinen kytkentätapa. Tämä johtuu siitä, että mitä korkeampi jännite, sitä vaikeampaa on eristää johtimia. Esimerkiksi asunnoissa, joissa jännite on 220 V, johdotus tehdään kumi- tai muovieristetyillä johtimilla. Nämä johdot ovat rakenteeltaan yksinkertaisia ​​ja halpoja.

Useiden kilovolttien varalle suunniteltu ja muuntajien väliin sijoitettu maakaapeli on verraten monimutkaisempi. Lisättyjen eristysvaatimusten lisäksi sillä on oltava myös lisääntynyt mekaaninen lujuus ja korroosionkestävyys.

Suoraan virransyöttöön kuluttajille käytetään seuraavia:

♦ 6 (10) kV:n jännitteelliset ilma- tai kaapelisähköjohdot sähköasemien ja suurjännitekuluttajien virransyöttöön;
♦ 380/220 V:n jännitteen kaapeleita, jotka syöttävät suoraan pienjännitesähkövastaanottimia. Kymmenien ja satojen kilovolttien jännitteiden siirtämiseksi etäisyyksillä luodaan ilmajohtoja. Johdot nostetaan korkealle maanpinnan yläpuolelle ja eristeenä käytetään ilmaa. Johtojen väliset etäisyydet lasketaan siirrettävän jännitteen mukaan. Kuvassa Kuva 1.6 esittää samassa mittakaavassa tuet ilmajohtoihin, joiden jännite on 500, 220, 110, 35 ja 10 kV. Huomaa, kuinka mallien koko ja monimutkaisuus kasvavat käyttöjännitteen kasvaessa!

Riisi. 1.6.

Esimerkiksi:
500 kV johtokannatin on seitsemänkerroksisen rakennuksen korkuinen. Johdinripustuksen korkeus on 27 m, johtojen välinen etäisyys on 10,5 m, eristeiden seppeleen pituus on yli 5 m. Joen ylitysten tukien korkeus on 70 m voimalinjojen rakentaminen tarkemmin.

Ilmavirtajohdot
Määritelmä.
Ilmajohto on laite, jolla siirretään tai jaetaan sähköä ulkoilmassa sijaitsevien johtimien kautta, jotka on kiinnitetty poikkien (kannattimien), eristeiden ja liittimien avulla tukiin tai käyttörakenteisiin.

Sähköasennusten rakentamissääntöjen mukaisesti ilmajohdot on jaettu kahteen ryhmään jännitteen perusteella: jännitteet 1000 V asti ja jännitteet yli 1000 V. Jokaiselle johtoryhmälle asetetaan tekniset vaatimukset niiden suunnittelulle.

Ilmavirtajohdot 10 (6) kV ovat yleisimmin käytössä maaseudulla ja pikkukaupungeissa. Tämä johtuu niiden alhaisemmista kustannuksista verrattuna kaapelilinjoihin, alhaisemmasta rakennustiheydestä jne.

Johdotusta varten ilmajohdoissa ja verkoissa käytetään erilaisia ​​johtoja ja kaapeleita. Pääasiallinen vaatimus voimansiirtojohtojen materiaalille on alhainen sähkövastus. Lisäksi lankojen valmistukseen käytetyn materiaalin tulee olla riittävän mekaanista lujuutta ja kestää kosteutta ja ilmakemikaaleja.

Tällä hetkellä eniten käytetty alumiini- ja teräslangat, jonka avulla voit säästää niukkoja ei-rautametalleja (kuparia) ja vähentää johtojen kustannuksia. Kuparijohtoja käytetään erikoislinjoilla. Alumiinilla on alhainen mekaaninen lujuus, mikä johtaa painumisen lisääntymiseen ja vastaavasti tukien korkeuden nousuun tai jännevälin pituuden pienenemiseen. Kun siirretään pieniä määriä sähköä lyhyitä matkoja, käytetään teräslankoja.

Eristykseen johdot ja niiden kiinnittäminen voimajohtojen tukiin linjan eristimet, jolla on sähköisen lujuuden lisäksi oltava riittävä mekaaninen lujuus. Riippuen kiinnitystavasta tukeen on olemassa tappieristimiä (ne on kiinnitetty koukkuihin tai tappeihin) ja ripustettuja eristeitä (ne on koottu seppeleeseen ja kiinnitetty tukeen erityisillä kiinnikkeillä).

Pin eristimet käytetään voimalinjoissa, joiden jännite on enintään 35 kV. Ne on merkitty kirjaimilla, jotka osoittavat eristimen suunnittelua ja tarkoitusta, ja numeroilla, jotka osoittavat käyttöjännitteen. 400 V ilmajohdoissa käytetään nastaeristimiä TF, ShS, ShF. Eristeiden symbolien kirjaimet tarkoittavat seuraavaa: T- lennätin; F- posliini; KANSSA- lasi; Shs- pin lasi; ShF- posliinineula.

Nastaeristimiä käytetään suhteellisen kevyiden johtojen ripustamiseen, ja reittiolosuhteista riippuen käytetään erilaisia ​​lankakiinnitystyyppejä. Välitukien lanka kiinnitetään yleensä tappieristimien päähän ja kulma- ja ankkuritukiin - eristeiden kaulaan. Kulmatuissa lanka sijoitetaan eristimen ulkopuolelle suhteessa linjan kiertokulmaan.

Ripustuseristeet käytetään 35 kV:n ja sitä suuremmissa ilmajohdoissa. Ne koostuvat posliini- tai lasilevystä (eristävä osa), pallografiittivalurautakorkista ja tangosta. Kannen hylsyn ja tangon pään muotoilu takaa eristeiden pallomaisen saranaliitoksen seppeleitä koottaessa. Seppeleet kerätään ja ripustetaan tukiin, jolloin ne tarjoavat tarvittavan eristyksen johtimille. Seppeleessä olevien eristeiden määrä riippuu verkkojännitteestä ja eristeiden tyypistä.

Alumiinilangan eristimeen sitomisen materiaalina on alumiinilankaa ja teräslangoissa pehmeää terästä. Lankoja neulottaessa tehdään yleensä yksi kiinnitys, kun taas kaksinkertaista kiinnitystä käytetään asutuilla alueilla ja lisääntyneillä kuormituksilla. Ennen neulomista valmistele tarvittavan pituinen lanka (vähintään 300 mm).

Pään neulonta suoritetaan kahdella eripituisella neulelangalla. Nämä johdot on kiinnitetty eristimen kaulaan kiertyen yhteen. Lyhyemmän langan päät kääritään langan ympärille ja vedetään tiukasti neljästä viiteen kertaan langan ympäri. Toisen johtimen päät, pidemmät, asetetaan eristimen päähän ristikkäin langan läpi neljästä viiteen kertaan.

Sivuneulontaa varten ota yksi lanka, aseta se eristeen kaulaan ja kiedo se kaulan ja langan ympärille niin, että toinen pää kulkee langan yli ja taipuu ylhäältä alas ja toinen alhaalta ylös. Johdon molemmat päät tuodaan eteenpäin ja kiedotaan uudelleen eristimen kaulan ympärille langalla vaihtaen paikkoja suhteessa lankaan.

Tämän jälkeen lanka vedetään tiukasti eristeen kaulaan ja sidontalangan päät kiedotaan langan ympärille eristeen vastakkaisilla puolilla kuusi-kahdeksaan kertaa. Alumiinilankojen vaurioitumisen välttämiseksi sidonta-alue on joskus kääritty alumiiniteipillä. Eristeen lankaa ei saa taivuttaa sidontalangan voimakkaalla jännityksellä.

Neulontalangat suoritetaan manuaalisesti asentajan pihdeillä. Erityistä huomiota kiinnitetään sidoslangan kireyteen lankaan ja sidoslangan päiden asentoon (ne eivät saa roikkua ulos). Pin-eristimet kiinnitetään tukiin teräskoukkuihin tai tappeihin. Koukut ruuvataan suoraan puukannattimiin ja tapit asennetaan metalli-, teräsbetoni- tai puuristikoihin. Eristeiden kiinnittämiseen koukkuihin ja tappeihin käytetään adapterin polyeteenikorkkeja. Lämmitetty korkki työnnetään tiukasti tapille, kunnes se pysähtyy, minkä jälkeen eriste ruuvataan siihen.

Johdot ripustetaan teräsbetoni- tai puukannattimiin riippu- tai tappieristimillä. Ilmajohtoihin käytetään eristämättömiä sähkölinjoja. Poikkeuksena ovat tulot rakennuksiin - eristetyt johdot, jotka on venytetty voimalinjan tuesta eristeisiin, jotka on asennettu koukkuihin suoraan rakennukseen.

Huomio!
Tuen alemman koukun pienin sallittu korkeus (maantasosta) on: voimalinjoissa, joiden jännite on enintään 1000 V, välituet alkaen 7 m, siirtymäkannattimet - 8,5 m; voimalinjoissa, joiden jännite on yli 1000 V, välitukien alakoukun korkeus on 8,5 m, kulmatukien (ankkuri) - 8,35 m.

Yli 1000 V:n jännitteisten ilmajohtojen pienimmät sallitut johtimet, jotka on valittu mekaanisen lujuuden olosuhteiden mukaan ottaen huomioon niiden jäätymisen mahdollinen paksuus, on esitetty taulukossa. 1.1.

Yli 1000 V jännitteellä olevien ilmajohtojen johtojen sallitut vähimmäisarvot
Taulukko 1.1

Taulukossa on esitetty 1000 V:iin ja 10 kV:iin asti jännitteiset ilmajohdot ja niiden tuet esineisiin. 1.2.

Taulukko 1.2