Elektriğin uzun mesafelere iletilmesi. Elektriği hangi mesafelere iletmek verimlidir? Elektriğin uzaktan iletişim yoluyla iletimi

Şu anda elektrik, esas olarak tüketicilerden uzakta bulunan güçlü enerji santralleri tarafından üretiliyor.

Sonuç olarak, uzun mesafelere iletilmesine ihtiyaç vardır.

Prensip olarak elektromanyetik enerji, kaynaktan tüketiciye ultra yüksek frekans (mikrodalga) ve optik frekans aralıklarında iletilebilir. Güneş'ten gelen elektromanyetik enerji Dünya'ya bu biçimde gelir. Güneş radyasyonunun spektrumu, birkaç Hertz mertebesinde son derece düşük frekanslardan ultraviyole ve hatta X-ışını frekanslarına kadar değişir. Bununla birlikte, teknolojik gelişmenin mevcut seviyesinde, büyük miktarlarda elektriğin boş alandan iletilmesi pratik olarak zordur. Bu nedenle günümüzde elektrik, alüminyum ve bakır teller kullanılarak veya blendajlı kablolar kullanılarak açık iletim hatları üzerinden iletilmektedir.

Ayrıca elektrik enerjisinin nispeten düşük frekanslarda (50 veya 60 Hz) üretildiği durumlarda, yüksek gerilim enerji hatları kullanılarak iletilmesi ekonomik açıdan daha karlı olmaktadır. Daha önce belirtildiği gibi, bu durumda elektromanyetik alan metal teli çevreleyen dielektrikte yayılır ve enerjinin yalnızca küçük bir kısmı tele nüfuz eder ve onu ısıtmak için harcanır. Elektriği uzun mesafelere iletmek için şu anda esas olarak metal alüminyum veya bakır tellerden yapılmış iletken kanallar kullanılmaktadır. Bu durumda hem açık havai hatlar hem de ekranlı yer altı kabloları kullanılır. Her iki durumda da, elektromanyetik enerji iletkeni çevreleyen dielektrikte dağıtılır ve bunun yalnızca küçük bir kısmı (yüzde birlik kesirler) iletkenin ısıtılması sırasında kaybolur. Açık iletkenler kullanıldığında iletilen enerjinin bir kısmı boş alana yayılır.

İletim hattının uzunluğu, 50 Hz frekansta 6000 km'lik dalga boyunun yarısından önemli ölçüde azsa ve iletim hattının uzunluğu arttıkça neredeyse doğrusal olarak artıyorsa, boş alana yayılan enerji ihmal edilebilir düzeydedir (yüzde bir oranında).

Yukarıda belirtildiği gibi, elektrik iletimi şu anda alternatif voltaj kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Bu, alternatif voltajın büyüklüğünü değiştirmek için transformatör kullanma olasılığı ile açıklanmaktadır.

Uygulamada, elektromanyetik alan tellerin metaline birkaç yüz nanometre derinliğe kadar nüfuz eder. Genel olarak tellerdeki kayıpların miktarı iletilen elektriğin gücüne, tellerin metalindeki yabancı maddelerin konsantrasyonuna ve sıcaklığa bağlıdır. Doğal olarak tel ne kadar ısınırsa kayıplar da o kadar büyük olur.

Bu nedenle, teller ne kadar kalın seçilirse, içinden aktarılan güç de o kadar büyük olur ve tellerin metalindeki yabancı maddeler de o kadar fazla olur. Tellerin nemli ortamda oksidasyonu, yüzeylerinde dielektrik film oluşmasına neden olur ve doğal olarak kayıpları artırır.

Açık iletim hatlarını uzun mesafelerde kullanırken ciddi bir sorun, elektriğin boş alana yayılmasının artmasından kaynaklanan kayıpların artmasıdır.

Elektriği doğru akımla (f = 0 Hz'de) iletirken, elektromanyetik alanın da teller boyunca ışık hızına yakın bir hızla yayıldığı unutulmamalıdır. Aynı zamanda boş alana radyasyon nedeniyle oluşan enerji kayıpları da önemli ölçüde azalır. Bu durumda tellerdeki enerji kayıpları pratikte azalmaz. Süper iletkenler kullanılarak önemli ölçüde azaltılabilirler. Bununla birlikte, süperiletkenler kullanılarak yapılan güç aktarımı şu anda büyük ölçüde kullanılmamaktadır, bunun temel nedeni bunların çok düşük sıcaklıklara soğutulması gerektiğidir. Bu durumda iletkenleri soğutmak için gereken enerji, blendajlı kablolar üzerinden iletilirken elektrik kayıplarını aşıyor.

Enerji kompleksinin sürekli çözmesi gereken en önemli görev, elektriğin mesafeye iletilmesidir. Bu nedenle santral ile tüketiciler arasındaki yolda mutlaka vardır. Çoğu durumda alternatif akım taşıyan havai hatlar kullanılır. Enerji, güçlü üniteler kullanılarak üretilir ve çoğunlukla zayıf tüketiciler tarafından kullanılır. Tamamının elektrik enerjisiyle karşılanabilmesi için güçlü ve yaygın bir elektrik şebekesi yapısı oluşturulmuştur.

Güç aktarım özellikleri

Güç aktarımını karakterize eden ana gösterge, veriminin değeridir. Çeşitli sınırlayıcı koşullar altında hatlar üzerinden iletilebilecek maksimum gücü temsil eder.

Öncelikle bunlar tellerin ısınması sırasındaki kayıplar, korona kayıpları, stabilite koşulları ve diğer faktörlerdir. Ayrıca alternatif akımın iletilen gücü gerilime ve uzunluğa bağlıdır. Bu bağlamda voltajın arttırılması, iletim hatlarının verimini önemli ölçüde artırabilir.

Aşırı gerilim ve yalıtım özellikleriyle ilgili güç hatları için sınırlamalar vardır. Verimliliklerini arttırmak için tasarım iyileştirmeleri yapılmakta ve her türlü kompanzasyon cihazı kullanılmaktadır.

Telafi cihazlarının amacı ve çalışması

Enerji hatlarındaki ve tüketicilerdeki reaktif parametreler ve reaktif güç, özel cihazlar kullanılarak telafi edilir. Tüm bu cihazlar ara ve son trafo merkezlerine kurulur. Elektriğin kompanzasyon cihazları yardımıyla uzak mesafelere iletilmesiyle hatların kapasitesi artar ve genel performansları artar.

Örneğin reaktif güç, enlemesine bağlanan kapasitörlerin elektrik grupları tarafından telafi edilir. Ayrıca aşırı uyarılmış modda çalışan senkron motorların ve kompansatörlerin kullanılması da uygulanmaktadır. Böylece tüketicilerin reaktif gücünün istenilen voltaj değerinde kalması sağlanır. Aynı zamanda elektrik şebekelerinin bireysel bölümlerindeki aktif güç kayıpları da azalır. Kompanzasyon cihazları yardımıyla elektrik sistemlerindeki voltaj otomatik olarak ayarlanabilmektedir. Bu cihazların kurulum yerleri ve güçleri, teknik ve ekonomik göstergelere dayalı olarak hesaplanarak belirlenir.

Gerekli tüm koşullara uygunluk, elektriğin tüketicilere minimum güçle, gerekli miktarda ve hesaplanan güçle iletilmesine olanak tanır.

Elektrik enerjisinin iletilmesi süreci uzun zamandır bizi şaşırtmadı. Elektrik hayatımıza o kadar yerleşmiş durumda ki çoğumuzun onun olmadığı bir durumu hayal etmesi neredeyse imkansız. Geçtiğimiz on yıllarda milyonlarca kilometrelik kablo döşendi. Bunları faaliyete geçirmenin ve çalıştırmanın maliyeti trilyonlarca rubleyi buluyor. Peki her tüketiciye bir jeneratör kurabilecekken neden uzun enerji hatları inşa edesiniz? Elektrik hatlarının uzunluğu ile iletilen elektriğin kalitesi arasında bir ilişki var mı? Bu ve diğer soruları cevaplamaya çalışacağım.

Yayın Kurulu PM

Teller ve jeneratörler

Dağıtılmış üretimin savunucuları, enerjinin geleceğinin her tüketicinin küçük üretim cihazları kullanmasına bağlı olduğuna inanıyor. Çok aşina olduğumuz enerji nakil hattı desteklerinin son günlerini yaşadığını düşünebilirsiniz. Enerji hatlarının "yaşlı kadınlarını" savunmaya çalışacağım ve uzun enerji hatları inşa ederken enerji sisteminin elde ettiği avantajları göz önünde bulunduracağım.

Birincisi, elektrik enerjisinin taşınması, yakıtın demiryolu, petrol ve gaz boru hatlarıyla taşınmasıyla doğrudan rekabet halindedir. Uzak olmaları veya bulunmamaları durumunda, elektrik hatlarının inşası enerji tedariği için tek optimal çözümdür.

İkinci olarak, elektrik mühendisliğinde güç yedekliliğine çok dikkat edilir. Güç sistemlerini tasarlama kurallarına göre rezerv, herhangi bir unsurunun kaybolması durumunda güç sisteminin çalışmasını sağlamalıdır. Artık bu prensibe “N-1” adı veriliyor. İki izole sistem için toplam rezerv, bağlı olanlardan daha büyük olacaktır ve daha küçük bir rezerv, pahalı elektrikli ekipmanlara daha az para harcanması anlamına gelir.

Üçüncüsü, enerji kaynaklarının daha yetkin yönetimi yoluyla tasarruf sağlanır. Nükleer santraller ve hidroelektrik santraller (küçük ölçekli üretim hariç), bariz nedenlerden dolayı genellikle büyük şehirlerden ve yerleşim yerlerinden uzakta bulunmaktadır. Enerji hatları olmasaydı “barışçıl atom” ve hidroelektrik amacına uygun kullanılamazdı. Kapsamlı güç sistemi aynı zamanda diğer enerji santrali türlerinin yüklemesinin optimize edilmesine de olanak tanır. Optimizasyonun anahtarı indirme kuyruğunu yönetmektir. Önce kilovatsaat başına daha ucuz üretim yapan santraller, ardından daha pahalı olan santraller yükleniyor. Saat dilimlerini unutmayın! Moskova'da enerji tüketimi zirve yaparken, Yakutsk'ta bu rakam düşük. Ucuz elektriği farklı saat dilimlerine ulaştırarak jeneratörlerin üzerindeki yükü dengeliyor ve elektrik üretim maliyetlerini minimuma indiriyoruz.

Son tüketiciyi de unutmamalıyız; ona farklı kaynaklardan elektrik enerjisi ulaştırmak için ne kadar çok fırsata sahip olursak, güç kaynağının kesintiye uğrama olasılığı da o kadar azalır.

Kapsamlı bir güç ağı oluşturmanın dezavantajları şunları içerir: karmaşık dağıtım kontrolü, otomatik kontrolün zor görevi ve röle korumasının çalıştırılması ve iletilen gücün frekansının ek kontrolü ve düzenlenmesi ihtiyacı.

Ancak belirtilen eksiklikler kapsamlı bir enerji sistemi kurmanın olumlu etkisini telafi edemez. Modern acil durum kontrol sistemlerinin ve bilgisayar teknolojilerinin gelişmesi, sevk kontrol sürecini giderek basitleştirmekte ve elektrik şebekelerinin güvenilirliğini arttırmaktadır.

Sabit mi değişken mi?

Elektriği iletmek için alternatif veya doğru akım kullanarak iki temel yaklaşım vardır. Detaylara girmeden kısa mesafeler için alternatif akım kullanmanın çok daha verimli olduğunu belirtelim. Ancak elektriği 300 km'nin üzerindeki mesafelere iletirken alternatif akım kullanmanın pratikliği artık o kadar açık değil.

Bu öncelikle iletilen elektromanyetik dalganın dalga özelliklerinden kaynaklanmaktadır. 50 Hz frekansı için dalga boyu yaklaşık 6000 km'dir. Güç hattının uzunluğuna bağlı olarak iletilen güçte fiziksel sınırlamaların olduğu ortaya çıktı. Maksimum güç, iletilen dalga boyunun yarısı kadar olan yaklaşık 3000 km'lik iletim hattı uzunlukları üzerinden iletilebilir. Bu arada aynı miktarda güç, uzunluğu 10 kat daha kısa olan elektrik hatları üzerinden iletiliyor. Diğer hat boyutlarında güç hacmi bu değerin yalnızca yarısına ulaşabilir.

1968'de SSCB, 2858 km'lik bir mesafeye güç aktarmaya yönelik benzersiz ve şimdiye kadar dünyada tek deney gerçekleştirdi. 500 kV voltajda Volgograd-Moskova-Kuibyshev (şimdi Samara)-Chelyabinsk-Sverdlovsk (şimdi Yekaterinburg) bölümlerini içeren yapay bir iletim şeması oluşturuldu. Uzun çizgilerin teorik çalışmaları deneysel olarak doğrulandı.

Uzunluk rekoru sahipleri arasında Çin'in doğusundaki Hami eyaletinden Zhengzhou şehrine (Henan eyaletinin başkenti) kadar döşenen 2.200 kilometrelik enerji hattını öne çıkarabiliriz. Tam devreye alınmasının 2014 yılında planlandığını belirtmekte fayda var.

Ayrıca hat voltajını da unutmayın. Joule-Lenz yasasını okuldan biliyoruz. P = ben? R Bu, elektrik enerjisi kaybının teldeki elektrik akımının değerine ve telin yapıldığı malzemeye bağlı olduğunu varsayar. Elektrik hatları üzerinden iletilen güç, akım ve voltajın ürünüdür. Gerilim ne kadar yüksek olursa, teldeki akım o kadar düşük olur ve dolayısıyla iletim sırasında elektrik kayıpları da o kadar düşük olur. Buradan çıkan sonuç şudur: Elektriği uzun mesafelere iletmek istiyorsak mümkün olduğu kadar yüksek bir voltajı seçmemiz gerekir.

Uzun enerji hatlarında alternatif akım kullanıldığında bir takım teknolojik sorunlar ortaya çıkar. Asıl sorun enerji hatlarının reaktif parametreleriyle ilgilidir. Kabloların kapasitif ve endüktif reaktansı, iletim sırasındaki voltaj ve güç kayıpları üzerinde önemli bir etkiye sahiptir; voltaj seviyesini uygun seviyede tutmaya ve reaktif bileşeni telafi etmeye ihtiyaç vardır, bu da bir kilometrelik kablo döşeme maliyetini oldukça artırır. tel. Yüksek voltaj, daha fazla yalıtım çelenginin kullanılmasını zorunlu kılar ve ayrıca telin kesitine kısıtlamalar getirir. Hepsi birlikte tüm yapının toplam ağırlığını arttırır ve tasarım açısından daha sağlam ve karmaşık olan güç hattı desteklerinin kullanılması ihtiyacını doğurur.

DC hatları kullanılarak bu sorunların önüne geçilebilir. DC hatlarda kullanılan teller izolasyonda kısmi boşalma olmadığından daha ucuzdur ve daha uzun ömürlüdür. Reaktif güç iletim parametrelerinin kayıplar üzerinde önemli bir etkisi yoktur. Jeneratör rotorunun optimum dönüş hızını seçmek mümkün olduğundan, kullanım verimliliğini artıran, jeneratörlerden gücü DC hatları aracılığıyla iletmek en verimli yöntemdir. DC hatları kullanmanın dezavantajları, AC'yi DC'ye dönüştürürken kaçınılmaz olarak ortaya çıkan yüksek harmonikleri telafi etmek için doğrultucuların, invertörlerin ve çeşitli filtrelerin yüksek maliyetidir.

Ancak güç hattı ne kadar uzun olursa DC hatlarını kullanmak o kadar verimli olur. Diğer her şey eşit olduğunda, doğru akımı kullanmanın fizibilitesini değerlendirmemize olanak tanıyan belirli bir kritik güç hattı uzunluğu vardır. Amerikalı araştırmacılara göre kablo hatları için etki 80 km'nin üzerindeki uzunluklarda fark ediliyor ancak bu değer, teknolojinin gelişmesi ve gerekli bileşenlerin maliyetinin azalmasıyla birlikte sürekli düşüyor.

Dünyanın en uzun DC hattı yine Çin'de bulunuyor. Xiangjiaba Barajı hidroelektrik istasyonunu Şangay'a bağlar. Uzunluğu 800 kV voltajla neredeyse 2000 km'dir. Avrupa'da oldukça fazla sayıda DC hattı bulunmaktadır. Rusya'da, Rusya ile Finlandiya'yı birbirine bağlayan Vyborg DC yerleşimini ve yaklaşık 500 km uzunluğunda ve 400 kV gerilime sahip Volgograd-Donbass yüksek voltajlı DC hattını ayrı ayrı vurgulayabiliriz.

Soğuk teller

Elektrik enerjisinin iletimine yönelik temelde yeni bir yaklaşım, süperiletkenlik olgusunu ortaya çıkarmaktadır. Bir teldeki elektrik enerjisi kaybının voltajın yanı sıra telin malzemesine de bağlı olduğunu unutmayalım. Süper iletken malzemeler neredeyse sıfır dirence sahiptir ve bu da teorik olarak elektrik enerjisinin uzun mesafelerde kayıpsız iletilmesine olanak tanır. Bu teknolojiyi kullanmanın dezavantajı, hattın sürekli soğutulması ihtiyacıdır; bu, bazen geleneksel süper iletken olmayan malzeme kullanıldığında soğutma sisteminin maliyetinin elektrik enerjisi kaybını önemli ölçüde aşmasına neden olur. Böyle bir güç hattının tipik tasarımı birkaç devreden oluşur: sıvı helyumlu bir mahfaza içine alınmış bir tel, bunları çevreleyen bir sıvı nitrojen mahfazası ve dışarıda daha az egzotik ısı yalıtımı. Bu tür hatların tasarımı günlük olarak yapılmaktadır ancak pratik uygulamaya her zaman ulaşılamamaktadır. En başarılı proje American Superconductor firmasının New York'ta inşa ettiği hat sayılabilir, en iddialı proje ise Kore'de yaklaşık 3.000 km uzunluğundaki enerji nakil hattıdır.

Elveda teller!

Elektrik enerjisini iletmek için hiçbir şekilde kablo kullanmama fikri oldukça uzun zaman önce ortaya çıktı. Nikola Tesla'nın 19. yüzyılın sonu ve 20. yüzyılın başında yaptığı deneyler ilham verici olamaz mı? Çağdaşlarına göre Tesla, 1899 yılında Colorado Springs'te hiçbir kablo kullanmadan iki yüz ampulün yanmasını sağlayabilmişti. Ne yazık ki eserine dair neredeyse hiçbir kayıt kalmadı ve benzer başarılar ancak yüz yıl sonra tekrarlandı. MIT profesörü Marin Soljačić tarafından geliştirilen WiTricity teknolojisi, elektrik enerjisinin kablo kullanılmadan aktarılmasına olanak tanıyor. Buradaki fikir jeneratörü ve alıcıyı eşzamanlı olarak çalıştırmaktır. Rezonans sağlandığında alıcıdaki emitör tarafından uyarılan alternatif manyetik alan elektrik akımına dönüştürülür. 2007 yılında, birkaç metre mesafeye benzer elektrik iletimi deneyi başarıyla gerçekleştirildi.

Ne yazık ki, mevcut teknoloji geliştirme düzeyi, süper iletken malzemelerin ve elektrik enerjisinin kablosuz iletimi teknolojisinin etkin kullanımına izin vermemektedir. Her zamanki şeklimizdeki enerji nakil hatları, tarlaları ve şehir kenar mahallelerini uzun süre süsleyecek, ancak bunların doğru kullanımı bile tüm küresel enerji sektörünün gelişimine önemli faydalar sağlayabilir.

Elektrik enerjisinin iletimi, dönüşümü, dağıtımı ve tüketimine yönelik bir grup elektrikli cihaz olan güç kaynağı sistemini kısaca ele alalım. Bu bölüm, evdeki elektrik ağını nasıl doğru şekilde kullanacaklarını öğrenmek isteyenlerin ufkunu genişletecek.

Elektrik kaynağı standart şemalara göre gerçekleştirilir. Örneğin, Şekil 2'de. Şekil 1.4, elektriğin bir elektrik santralinin aşağı inen trafo merkezinden 380 V voltajlı bir elektrik tüketicisine iletilmesi için radyal tek hatlı güç kaynağı şemasını göstermektedir.

Santralden 110-750 kV voltajlı elektrik, enerji nakil hatları (PTL'ler) aracılığıyla voltajın 6-35 kV'a düşürüldüğü ana veya bölgesel azaltma trafo merkezlerine iletilir. Dağıtım cihazlarından bu voltaj, havai veya kablolu elektrik hatları aracılığıyla elektrik enerjisi tüketicilerinin yakınında bulunan trafo merkezlerine iletilir. Trafo merkezinde voltaj 380 V'a düşürülür ve elektrik, havai hatlar veya kablo hatları aracılığıyla doğrudan evdeki tüketiciye sağlanır. Bu durumda hatlar, 220 V'luk bir faz voltajı elde etmeyi mümkün kılan ve aynı zamanda elektrik tesisatları için koruma sağlayan dördüncü (nötr) bir kabloya (0) sahiptir.
Bu şema, elektriği tüketiciye minimum kayıpla aktarmanıza olanak tanır. Bu nedenle elektrik santralinden tüketicilere giden yolda elektrik bir voltajdan diğerine dönüştürülür. Güç sisteminin küçük bir bölümü için basitleştirilmiş bir dönüşüm örneği Şekil 1'de gösterilmektedir. 1.5. Yüksek voltaj neden kullanılır? Hesaplama karmaşıktır ama cevap basittir. Uzun mesafelerde iletim sırasında tellerin ısınma kayıplarını azaltmak.

Kayıplar uygulanan gerilime değil, geçen akımın miktarına ve iletkenin çapına bağlıdır.

Örneğin:
Bir santralden 100 km uzaklıktaki bir şehre 30 MW'lık gücün tek hat üzerinden iletilmesi gerektiğini varsayalım. Hat kabloları elektriksel dirence sahip olduğundan akım onları ısıtır. Bu ısı dağılır ve kullanılamaz. Isınmaya harcanan enerji kaybı ifade eder.

Kayıpları sıfıra indirmek mümkün değildir. Ama bunları sınırlamak gerekiyor. Bu nedenle, izin verilen kayıplar normalleştirilir, yani hattın kabloları hesaplanırken ve voltajı seçilirken, kayıpların örneğin hat boyunca iletilen faydalı gücün% 10'unu aşmadığı varsayılır. Örneğimizde bu 0,1-30 MW = 3 MW'dır.

Örneğin:
Dönüşüm kullanılmazsa, yani elektrik 220 V voltajda iletilirse, kayıpları belirli bir değere düşürmek için tellerin kesitinin yaklaşık 10 m2'ye çıkarılması gerekecektir. Böyle bir "telin" çapı 3 m'yi aşıyor ve açıklık başına kütle yüzlerce tondur.
Dönüşüm kullanarak, yani hattaki voltajı artırarak ve ardından tüketicilerin bulunduğu yere yakın bir yerde azaltarak, kayıpları azaltmanın başka bir yolunu kullanırlar: hattaki akımı azaltırlar. Bu yöntem çok etkilidir çünkü kayıplar akımın karesiyle orantılıdır. Aslında voltaj iki katına çıktığında akım yarıya iner ve kayıplar 4 kat azalır. Gerilim 100 kat artırılırsa kayıplar 100'ün ikinci katına yani 10.000 kat azalacaktır.

Örneğin:
Gerilimi artırmanın etkinliğini göstermek için, 500 kV gerilime sahip üç fazlı bir alternatif akım enerji hattının 1000 km'de 1000 MW iletim yaptığını belirteceğim.

Güç hatları

Elektrik şebekeleri elektriğin iletimi ve dağıtımı için tasarlanmıştır. Bir dizi trafo merkezi ve çeşitli voltajlardaki hatlardan oluşurlar. Enerji santrallerinde yükseltici trafo merkezleri inşa edilir ve elektrik, yüksek gerilim enerji hatları aracılığıyla uzun mesafeler üzerinden iletilir. Tüketim yerlerinde düşürücü trafo merkezleri inşa edilir.

Elektrik şebekesinin temeli genellikle yer altı veya havai yüksek gerilim enerji hatlarıdır. Trafo merkezinden giriş dağıtım cihazlarına ve bunlardan güç dağıtım noktalarına ve grup panolarına kadar uzanan hatlara besleme şebekesi denir. Güç kaynağı ağı, kural olarak, yeraltı alçak gerilim kablo hatlarından oluşur.

Yapım prensibine göre ağlar açık ve kapalı olarak ikiye ayrılır. Açık ağ, elektrik alıcılarına veya gruplarına giden ve bir taraftan güç alan hatlardan oluşur. Açık şebekenin bazı dezavantajları vardır; yani şebekenin herhangi bir noktasında bir kaza olması durumunda, acil durum bölümü dışındaki tüm tüketicilere giden elektriğin kesilmesi.

Kapalı bir ağda bir, iki veya daha fazla güç kaynağı bulunabilir. Bir takım avantajlarına rağmen kapalı ağlar henüz yaygınlaşamamıştır. Ağın döşendiği yere bağlı olarak harici ve dahili olanlar vardır.

Elektrik hatları inşa etme yöntemleri

Her voltajın kendine özel kablolama yöntemi vardır. Bunun nedeni, voltaj ne kadar yüksek olursa kabloları yalıtmanın da o kadar zor olmasıdır. Örneğin voltajın 220 V olduğu apartmanlarda kablolama kauçuk veya plastik izoleli tellerle yapılır. Bu tellerin tasarımı basit ve ucuzdur.

Birkaç kilovolt için tasarlanmış ve transformatörlerin arasına yer altına döşenen bir yer altı kablosu, kıyaslanamayacak kadar karmaşıktır. Artan izolasyon gereksinimlerine ek olarak, mekanik mukavemeti ve korozyon direnci de arttırılmış olmalıdır.

Tüketicilere doğrudan güç sağlamak için aşağıdakiler kullanılır:

♦ trafo merkezlerine ve yüksek voltaj tüketicilerine güç sağlamak için 6 (10) kV gerilime sahip havai veya kablolu elektrik hatları;
♦ düşük voltajlı elektrik alıcılarına doğrudan güç sağlamak için 380/220 V voltajlı kablo güç hatları. Mesafelerde onlarca ve yüzlerce kilovoltluk voltajları iletmek için havai elektrik hatları oluşturulur. Teller yerden yükseğe kaldırılır ve yalıtım olarak hava kullanılır. Teller arasındaki mesafeler iletilmesi planlanan gerilime bağlı olarak hesaplanır. İncirde. Şekil 1.6, aynı ölçekte 500, 220, 110, 35 ve 10 kV gerilimli havai enerji hatlarına yönelik destekleri göstermektedir. Çalışma voltajı arttıkça tasarımların boyutunun ve karmaşıklığının nasıl arttığına dikkat edin!

Pirinç. 1.6.

Örneğin:
500 kV hat desteği yedi katlı bir bina yüksekliğindedir. Tel askının yüksekliği 27 m, teller arasındaki mesafe 10,5 m, izolatörlerin çelenginin uzunluğu 5 m'den fazla, nehir geçişleri için desteklerin yüksekliği 70 m'ye ulaşıyor. Enerji hatlarının daha detaylı inşa edilmesi.

Havai enerji hatları
Tanım.
Havai enerji hattı, açık havada bulunan ve traversler (braketler), yalıtkanlar ve bağlantı parçaları kullanılarak desteklere veya yardımcı yapılara bağlanan teller aracılığıyla elektriği iletmek veya dağıtmak için kullanılan bir cihazdır.

“Elektrik Tesisatlarının İnşaat Kuralları” uyarınca havai hatlar voltaja göre iki gruba ayrılır: 1000 V'a kadar voltajlar ve 1000 V'un üzerindeki voltajlar. Her hat grubu için tasarımlarına ilişkin teknik gereksinimler belirlenir.

Havai enerji hatları 10 (6) kV en yaygın olarak kırsal alanlarda ve küçük kasabalarda kullanılır. Bunun nedeni kablo hatlarına kıyasla daha düşük maliyet, daha düşük bina yoğunluğu vb.'dir.

Kablolama için Havai hatlar ve ağlar çeşitli teller ve kablolar kullanır. Havai enerji nakil hattı tellerinin malzemesi için temel gereksinim düşük elektrik direnci. Ayrıca tel üretiminde kullanılan malzemenin yeterli mekanik mukavemete sahip olması, neme ve havadaki kimyasallara karşı dayanıklı olması gerekir.

Şu anda en sık kullanılan alüminyum ve çelik teller Bu, kıt demir dışı metallerden (bakır) tasarruf etmenize ve tel maliyetini azaltmanıza olanak tanır. Özel hatlarda bakır teller kullanılmaktadır. Alüminyum düşük mekanik dayanıma sahiptir, bu da sarkmada bir artışa ve buna bağlı olarak desteklerin yüksekliğinde bir artışa veya açıklık uzunluğunda bir azalmaya yol açar. Kısa mesafelerde az miktarda elektriğin iletilmesinde çelik teller kullanılır.

Yalıtım için kablolar ve bunların güç hattı desteklerine bağlanması hat izolatörleri elektriksel dayanımın yanı sıra yeterli mekanik dayanıma da sahip olması gerekir. Desteğe sabitleme yöntemine bağlı olarak, pim izolatörleri (kancalara veya pimlere tutturulurlar) ve asılı izolatörler (bir çelenk içine monte edilirler ve özel bağlantı parçaları ile desteğe bağlanırlar) vardır.

Pim izolatörleri 35 kV'a kadar gerilime sahip elektrik hatlarında kullanılır. İzolatörün tasarımını ve amacını belirten harflerle ve çalışma voltajını gösteren sayılarla işaretlenmiştir. 400 V havai hatlarda TF, ShS, ShF pin izolatörleri kullanılır. Yalıtkanların sembollerindeki harfler şu anlama gelir: T- telgraf; F- porselen; İLE- bardak; Şşş- cam pimi; ShF- porseleni iğneleyin.

Pim izolatörleri nispeten hafif telleri asmak için kullanılır ve güzergah koşullarına bağlı olarak çeşitli tel sabitleme türleri kullanılır. Ara desteklerdeki tel genellikle pim izolatörlerinin kafasına ve izolatörlerin boynuna köşe ve ankraj desteklerine sabitlenir. Köşe desteklerinde tel, hattın dönme açısına göre yalıtkanın dışına yerleştirilir.

Süspansiyon izolatörleri 35 kV ve üzeri havai hatlarda kullanılır. Porselen veya cam plaka (yalıtım kısmı), sünek demir kapak ve çubuktan oluşurlar. Kapak yuvasının ve çubuk kafasının tasarımı, çelenklerin montajı sırasında yalıtkanların küresel menteşe bağlantısını sağlar. Çelenkler desteklerden toplanır ve asılır ve böylece tellerin gerekli yalıtımı sağlanır. Çelenkteki yalıtkanların sayısı hat voltajına ve yalıtkanların tipine bağlıdır.

Alüminyum teli yalıtkanlara bağlamak için kullanılan malzeme alüminyum teldir ve çelik teller için yumuşak çeliktir. Telleri örerken genellikle tek bir sabitleme yapılırken, kalabalık alanlarda ve artan yükler altında çift sabitleme kullanılır. Örmeden önce gerekli uzunlukta (en az 300 mm) tel hazırlayın.

Kafa örgüsü Farklı uzunluklarda iki örgü teli ile gerçekleştirilir. Bu teller yalıtkanın boynuna birlikte bükülerek sabitlenir. Daha kısa olan telin uçları telin etrafına sarılır ve telin etrafında dört ila beş kez sıkıca çekilir. Daha uzun olan başka bir telin uçları, tel boyunca dört ila beş kez çapraz olarak yalıtkan başlık üzerine yerleştirilir.

Yan örgü yapmak için bir tel alın, yalıtkanın boynuna yerleştirin ve bir ucu telin üzerinden geçip yukarıdan aşağıya, diğeri aşağıdan yukarıya doğru bükülecek şekilde boynun ve telin etrafına sarın. Telin her iki ucu öne çıkarılır ve tele göre yer değiştirerek tel ile yalıtkanın boynuna tekrar sarılır.

Bundan sonra tel, yalıtkanın boynuna sıkıca çekilir ve bağlama telinin uçları, yalıtkanın karşıt taraflarındaki telin etrafına altı ila sekiz kez sarılır. Alüminyum tellerin zarar görmesini önlemek için bağlama alanı bazen alüminyum bantla sarılır. Bağlama teli üzerinde güçlü bir gerilim ile yalıtkan üzerindeki telin bükülmesine izin verilmez.

Örgü telleri tesisatçının pensesi kullanılarak manuel olarak gerçekleştirilir. Bağ telinin tele sıkılığına ve bağ teli uçlarının konumuna (dışarı çıkmamalıdır) özellikle dikkat edilir. Pim izolatörleri çelik kancalar veya pimler üzerindeki desteklere bağlanır. Kancalar doğrudan ahşap desteklere vidalanır ve pimler metal, betonarme veya ahşap traverslere monte edilir. Yalıtkanları kancalara ve pimlere takmak için adaptör polietilen kapaklar kullanılır. Isıtılan kapak, durana kadar pimin üzerine sıkıca bastırılır, ardından yalıtkan üzerine vidalanır.

Teller, sarkıt veya pim izolatörleri kullanılarak betonarme veya ahşap desteklere asılır. Havai enerji hatları için yalıtılmamış olanlar kullanılır. Binaların girişleri bir istisnadır; güç hattı desteğinden doğrudan binadaki kancalara monte edilen izolatörlere uzanan yalıtımlı teller.

Dikkat!
Destek üzerindeki alt kancanın izin verilen minimum yüksekliği (zemin seviyesinden): 7 m'den başlayan ara destekler için 1000 V'a kadar gerilime sahip elektrik hatlarında, geçiş destekleri için - 8,5 m; gerilimi 1000 V'un üzerinde olan elektrik hatlarında, ara destekler için alt kancanın yüksekliği 8,5 m, köşe (ankraj) destekleri için - 8,35 m'dir.

Buzlanmalarının olası kalınlığı dikkate alınarak mekanik dayanım koşullarına göre seçilen, 1000 V'tan fazla gerilime sahip havai enerji hatlarının izin verilen en küçük iletkenleri Tabloda verilmiştir. 1.1.

1000 V'un üzerinde gerilime sahip havai enerji hattı kablolarının izin verilen minimum değerleri
Tablo 1.1

Gerilimi 1000 V'a ve 10 kV'a kadar olan havai enerji hatları ve bunların nesnelere olan destekleri Tablo'da sunulmaktadır. 1.2.

Tablo 1.2