Izolacija električnih vodova

Energetičari su odavno razvili tradiciju da uređaje za prijenos električne energije od izvora (generatora) do potrošača nazivaju pojmom "vod", iako su oni vrlo složene tehničke izvedbe i u nekim slučajevima sežu na nekoliko stotina ili tisuće kilometara.

Jednostavno rečeno, svaki dalekovod se sastoji od samo dvije komponente:

• sustavi strujnih vodova koji osiguravaju protok električne struje;

• dielektrični medij koji okružuje ove žice kako bi se spriječio prolaz struje u nepotrebnom smjeru. Ovo okruženje jednostavno se naziva izolacija.

Prema načinu korištenog izolacijskog materijala vodovi se dijele na:

• zrak;

• kabel.

Nadzemni električni vodovi

Ove strukture koriste dielektrična svojstva zraka okolne atmosfere za izolaciju strujnih vodiča. Ovo uzima u obzir činjenicu da je njegov otpornost varira ovisno o vremenu, temperaturi, vlažnosti i drugim parametrima. Kako bi se uklonili ti čimbenici, za svaku vrstu napona odabire se optimalna udaljenost između žica.Kako se njegova vrijednost povećava, tako se povećava i sigurna udaljenost žica jedna od druge.

Budući da potencijal bilo kojeg strujnog vodiča može teći prema zemlji, fazni vodiči se također odmiču od površine zemlje. U praksi, međutim, oni se izdižu mnogo više, jer ljudi mogu hodati ili raditi ispod njih, transportna vozila se kreću i mogu se nalaziti gospodarske zgrade. Sve se to uzima u obzir dizajnom nosača na kojem su žice pričvršćene.

Izolacija nadzemnih vodova

Osim odabira zračnog razmaka između žica i tla, potrebno je učvrstiti strujne žice na stupove kako se ne bi remetio njihov električni otpor. Uostalom, materijali koji se koriste za potpore (drvo i beton po vlažnom vremenu i metalne konstrukcije u svim okolnostima) dobri su vodiči električne energije.

Za pričvršćivanje otvorenih žica na stupove nosača koriste se posebne strukture koje se nazivaju izolatori... Izrađuju se od otpornog dielektričnog materijala. Najčešće biraju posebne vrste porculana, stakla ili rjeđe plastike.

Na fotografiji je prikazan dizajn zasebnog tipa porculanskih izolatora.

Izolator prikazan lijevo napravljen je od jednog komada porculana. A desna se sastoji od dva dijela.

Prema načinu pričvršćivanja na jarbol, izolatori se dijele na:

• zatične strukture koje su pričvršćene na metalni zatik postavljen na traverzu u okomitom položaju;

• viseći uređaji obješeni o jarbol;

• zatezni uzorci fiksirani u vodoravnoj ravnini za otpor zateznim silama.

Svi su oni proizvedeni za rad na određenoj klasi mrežnog napona. Istodobno, oni percipiraju značajne mehaničke sile u vertikalnom i horizontalnom smjeru koje stvaraju žice pričvršćene na njih u svim vremenskim uvjetima.

Jaki udari vjetra, čak ni u kombinaciji s nakupljanjem snijega i leda, ne bi smjeli narušiti mehaničku čvrstoću izolatora i žica, a dugotrajna kiša, pa čak i kiša, ne bi smjela narušiti njihov električni otpor. Inače će doći do hitnog načina rada, čije će uklanjanje zahtijevati ogromne troškove.

Na donjoj fotografiji prikazan je primjer učvršćivanja otvorenih žica jednofaznog 220-voltnog voda na poprečnom stupu nosača pri spajanju uređaja za uličnu rasvjetu pomoću porculanskih izolatora.

Ova metoda se široko koristi za osvjetljavanje cesta, nogostupa, područja teritorija. Materijal takvog izolatora može izdržati mehaničke sile od:

• zatezanje žica koje djeluju u vodoravnoj ravnini duž osi dalekovoda;

• težine konstrukcije obješene na njih djelujući na kompresiju izolatora.

Iste izvedbe se koriste za vodove od 0,4 kV.

Otvoreni metalni vodiči zamjenjuju se nadzemnim elektroenergetskim vodovima napona do uključivo 35 kV. samonosive izolirane konstrukcije.

Pri njihovoj uporabi ne koriste se porculanski ili stakleni izolatori, već sustav pričvršćivanja kabela i žica prikazan na fotografiji.

Na stupovima gdje se spajaju izložene žice i samonosive konstrukcije koriste se obje vrste pričvršćenja.

Kako napon koji se primjenjuje na nadzemni dalekovod raste, povećavaju se veličine izolatora i njihova dielektrična svojstva.Snažniji izolatori rade na nadzemnim vodovima od 10 kV.

Za apsorbiranje horizontalnih sila napetosti žica na mjestima gdje se vodovi okreću, na primjer, za zaobilaženje spremnika, koriste se zatezni izolatori, koji se mogu sastojati od vijenaca.

Na fotografiji je prikazana kombinirana uporaba potpornih i zateznih izolatora na ojačanom potpornom nosaču VL-10 kV.

Iste konstrukcije ugrađene su na nosače s rastavljači… Potporni izolatori osiguravaju rad pomičnih noževa i fiksnih nepomičnih kontakata rastavljača, a naponski izolatori apsorbiraju vučne sile vodiča.

Fotografija potvrđuje da je dizajn svih izolatora nadzemnih vodova 25 kV postao složeniji. Povećali su udaljenost između strujnih vodiča dalekovoda i nosivog materijala.

To je jasno vidljivo na DV 110 kV, gdje je niz izolatora produljen i sada se koristi njihova viseća konstrukcija.

Krajevi nadzemnih vodova spojeni su na transformatorske čahure smještene u trafostanicama.

Mjesta priključka dalekovoda na opremu VN 110 kV otvorenog rasklopnog postrojenja zaštićena su složenijim konstrukcijama nosivih izolatora koji mogu podnijeti značajna električna i mehanička opterećenja. Skidaju žice pod naponom s nosača na još većoj udaljenosti.

Isto se može vidjeti na fotografiji nadzemnog stupa od metala za prijenos električne energije visokog napona 330 kV. Na fotografiji se vidi da svaka faza ima razdvajanje strujnih vodiča, čiji su vodiči učvršćeni na traverzu još više ojačanim vijencem staklenih zateznih izolatora.

Stubni izolatori trafostanice od 330 kV pomiču vodiče i sabirnice još dalje od opreme.

Kabelski električni vodovi

U tim su strukturama vodljive jezgre faza međusobno odvojene slojem čvrstog dielektrika i zaštićene od utjecaja okoline snažnom, ali elastičnom ljuskom. Ponekad se umjesto krutina može koristiti tekuće kabelsko ulje napravljeno od naftnih proizvoda ili plinovitih tvari. Ali takvi se dielektrici rijetko koriste u praksi.

Što se tiče troškova proizvodnje, kabelski vodovi su skuplji od nadzemnih dalekovoda. Stoga se polažu unutar grada, unutar stambenih zgrada, industrijskih područja, na raskrižjima s vodenim barijerama, kada se ne mogu postaviti zračni nosači.

Za polaganje kabela napravite kabelske police, kanale ili obične zatrpani rovovikoji ograničavaju pristup strujnim krugovima pod naponom.

Izolacija kabelskih vodova

Konstrukcija energetskog kabela za vodove ovisi o količini energije koja se njime prenosi i primijenjenom naponu.

Vodiči kabela obično su izrađeni od bakrenih ili aluminijskih legura, a vrsta dielektričnih materijala koji se koriste između njih ovisi o veličini primijenjenog napona.

U uređajima do 1000 volti najčešće se koriste slojevi polietilenskih spojeva ili struktura s papirnatim punilima i snopovima impregniranim kabelskim uljem različite konzistencije.

Približan raspored izolacijskih slojeva za nestandardni četverožilni kabel prikazan je na fotografiji.

Ovdje je metal svake vodljive jezgre obložen izolacijskim slojem koji dolazi u kontakt sa snopovima papira i punilima postavljenim u izolaciju remena.Vanjski omotač potpuno brtvi cijelu strukturu.

Kad se papir impregnira mineralnim uljima s raznim dodacima za povećanje viskoznosti sloja, istodobno se povećavaju dielektrična svojstva. Takvi kabelski kabeli impregnirani viskoznim uljem mogu raditi u visokonaponskim krugovima do i uključujući 10 kV.

Tehnička metoda proizvodnje olovnih žica povećava radna svojstva dielektričnog sloja. Za to je svaka jezgra izrađena u obliku zasebnog koaksijalnog kabela s viskoznom impregnacijom, smještenom unutar olovnog omotača.

Prostor između takvih žila ispunjen je punilom od jute i postavljen unutar oklopnog sloja od pocinčanih čeličnih žica, okruženih vanjskim zatvorenim zaštitnim slojem.

Takvi kabeli s olovnim metalnim vodičima rade u visokonaponskim krugovima do i uključujući 35 kV.

Za prijenos električne energije po kabelu viših napona do 110 kV i više koriste se druge strukture izolacijskog sloja. To može biti manje viskozno kabelsko ulje, inertni plinovi (najčešće dušik). Tlak ulja u takvim slojevima može biti nizak (do 1 kg/cm2), srednji (do 3 × 5 kg/cm2) ili visok (do 10-14 kg/cm2). Takvi kabeli rade u visokonaponskim krugovima do i uključujući 500 kV.

Pregledi izolacije električnih vodova

Tijekom rada električne opreme procjenjuje se stanje dielektričnih slojeva:

• stalno;

• povremeno.

Posebni kontrolni uređaji vrše kontinuiranu analizu kvalitete izolacije u automatskom načinu rada. Ugođeni su na takav način da mjere vrlo niske struje curenja tijekom normalnog rada.Kada dođe do kvara dielektričnog sloja, ove struje se povećavaju, a trenutak njihovog prolaska kroz kritičnu vrijednost fiksira strujni krug releja uz izdavanje alarmne naredbe za obavještavanje servisnog osoblja.

Povremeno praćenje stanja izolacije električne opreme, uključujući vodove, dodjeljuje se posebno formiranim elektrotehničkim laboratorijima koji provode visokonaponske preglede u obliku mjerenja i ispitivanja sa specijaliziranim mobilnim ili stacionarnim instalacijama.

Tehničko osoblje takvih laboratorija u elektroenergetskom sustavu podijeljeno je u posebne odjele koji se nazivaju izolacijska služba. Ona pod vodstvom voditelja sudjeluje u rutinskim ispitivanjima postojeće energetske opreme i elektroenergetskih vodova te je dužna prije svakog uvođenja bilo kojeg uređaja na kojem su obavljeni preventivni radovi s demontažom strujnog kruga dostaviti pismenu mišljenje o spremnosti ulaznog dijela da izdrži visokonaponsko opterećenje s izolacijom.

Pročitajte također: Uzroci oštećenja nadzemnih elektroenergetskih vodova