Ізолятори

Ізолятори призначені для кріплення проводів до опор і створення необхідного ізоляційного проміжка між проводом, який знаходиться під напругою, і опорою.

Основні вимоги до ізоляторів: високі ізоляційні властивості, механічна міцність і стійкість до природно-атмосферних умов.

За матеріалом виготовлення ізолятори підрозділяються на порцелянові, скляні та полімерні:

- порцелянові ізолятори виготовляють з електротехнічного фарфору, покривають шаром глазурі і обпалюють в печах.

- скляні ізолятори виготовляють із спеціального загартованого скла. Вони мають велику механічну міцність, менші розміри і масу, повільніше піддаються старінню у порівнянні з фарфоровими, але мають менший електричний опір.

- полімерні ізолятори виготовляють із спеціальних пластичних мас.

За способом кріплення на опорі ізолятори підрозділяються на штирьові і підвісні. Шштирьові ізолятори кріпляться на гаках або штирях, застосовуються на повітряних лініях до 35 кВ включно (рис.5.3). Для ПЛ напругою 6-10 кВ ізолятори виготовляють суцільними, для ПЛ 20-35 кВ –ізолятори складаються з двох частин, з'єднаних між собою цементною масою і покритих в місцях зєдніння вологостійким лаком. Підвісні ізолятори збираються в гірлянду і кріплятьсяза допомогою спеціальної арматури, застосовуються на ПЛ напругою 35 кВ і вище.

Підвісні ізолятори складаються з порцелянової або скляної ізолюючої деталі - «тарілки», шапки з ковкого чавуну, стрижня у формі маточки.

Типи гірлянд: підтримуюча гірлянда несе тільки масу проводу в прольоті, натяжна гірлянда сприймає тяженіі проводів і кріпить їх до анкерних і кутових анкерних опор.

Гірлянди підвісних ізоляторів бувають підтримуючі і натяжні. Підтримуючі ізолятори розташовуються вертикально на проміжних опорах, натяжні гірлянди використовуються на анкерних опорах і знаходяться майже в горизонтальному положенні. На відповідальних ділянках ЛЕП застосовують здвоєні гірлянди.

Кількість ізоляторів в гірлянді залежить від напруги ЛЕП, ефективної та нормованої довжини шляху витоку і матеріалу опори (необхідного рівня ізоляції). На дерев'яних та залізобетонних опорах при напрузі 35 кВ використовується два підвісних ізолятора в гірлянді, при напрузі 110 кВ - шість ізоляторів, при напрузі 220 кВ - дванадцять ізоляторів.

На металевих опорах використовується на один-два ізолятори більше.

На повітряних лініях напругою вище 220 кВ для захисту гірлянд від пошкоджень при виникненні дуги короткого замикання застосовуються захисні роги і кільця.

На ПЛ напругою 500 кВ і вище маса окремих гірлянд ізоляторів досягає 1-2 тонн. Тому розроблені полімерні ізолятори з епоксидних компаундів, поліефірних смол і ін, основними перевагами яких є маленька маса і вологовідштовхуючі властивості зовнішньої поверхні.

До позначення ізоляторів входять: літери, які вказують на їх конструкцію: Ш - штирьовий, П – підвісний; матеріал: Ф – порцеляна, С - скло, П – полімер; призначення: Т - телеграфний, Н - низьковольтний, Г - старінню і забрудненню (для підвісних); типорозмір: А, Б, В, Г (для штирьових); цифри, які у штирьових ізоляторів вказують на номінальну напругу (10, 20, 35) або діаметр внутрішньої різьби (для низьковольтних), а у підвісних - на гарантовану механічну міцність в кілоньютонах.

а б в

Рис.5.4 Штирові ізолятори та кріплення до опор за допомогою гаків

5.1.6. Лінійна арматура

До лінійної арматури належать наступні елементи ПЛ: натяжні і підтримуючі зажими, зчіпні деталі,, з'єднувачі, дистанційні розпірки, гасителі вібрації, захисні обручки і роги.

На анкерних опорах застосовують натяжні затискачі, проводи в яких закріплюють за допомогою клинових затискачів, за допомогою болтових з'єднань або за допомогою пресування. На лініях 220 кВ і вище використовують захисні кільця для вирівнювання розподілу уздовж гірлянди. Зрощування проводів між собою проводиться за допомогою з'єднувачів шляхом обтиснення або спрессовки (для великих перерізів).

5.2. Кабельні лінії

5.2.1. Загальні відомості

Кабельна лінія (КЛ) – лінія для передачі електричної енергії, яка складається з одного або декількох паралельних кабелів із з’єднувальними, стопорними і кінцевими муфтами та деталями для кріплення.

Кабельна лінія складається з кабелю, з'єднувальних і кінцевих муфт, апаратури підживлення маслом.

Кабель

Кабель - одна або кілька струмопровідних жил, укладених в герметичну оболонку, поверх якої можуть бути накладені захисні покриви.

Жила - один або декілька скручених дротів, поверх яких намотується фазна ізоляція.

КЛ класифікують:

За родом струму: змінного і постійного;

За напругою: КЛ низької напруги до 1 кВ, СН - 6, 10, 35 кВ, ВН - 110 кВ і вище;

5.2.3. Конструкції кабелів

В залежності від кількості жил кабелі випускаються: одно-, двох-, трьох-, чотирьох-, п’ятижильними (рис.5.5.).

На напругі до 1 кВ кабелі випускаються чотирижильними,

6-10 кВ - трижильними з секторними жилами в паперовій, гумовій або пластмасовій ізоляції; 35 кВ - трижильними з окремо освинцьованими або алюмінієвими оболонками або з екранованими жилами; 110-500 кВ - маслонаповнені кабелі. Маслонаповнені кабелі можуть бути одножильні з центральним маслопроводящім каналом або трижильні в сталевій трубі з маслом.

За матеріалом струмопровідних жил: мідь і алюміній;

За ізоляційним матеріалам - паперова просочена, пластмасова, гумова, зшита ізоляція, просочена нормально, збіднена, нестекающій склад, масло, газ під тиском;

За матеріалом оболонки - свинцеві, алюмінієві, пластмасові, гумові;

Оболонка служить для герметизації ізоляції захисту її від проникнення вологи, повітря, хімічних продуктів, захист від старіння під впливом тепла і світла.

Захисний покрив накладають на оболонку, який складається з броні, подушки під броню, зовнішнього захисного покрову поверх броні.

Залежно від кількості жил, їх перерізу і номінальної напруги кабелі виготовляються з круглими, сегментними або секторними жилами.

Застосування жил секторної (або сегментної форми) значно зменшує діаметр кабелю, що зменшує витрати на ізоляцію і захисні оболонки, скорочуються розміри повітряних проміжків між житловою і ізоляцією, що знижує ступінь свободи переміщення просочувальних складів уздовж кабелю і велічівает термін служби.

Рис. 5.5. Перерізи силовых кабелів: а - двожильні кабелі з круглими і сегментними жилами, б - трижильні кабелі з поясной ізоляциею і окремими оболонками, в - чотирижильні кабелі с нульовою жилою круглої, секторної і трикутної форми, 1 - струмопровідна жила, 2 – нульова жила, 3 - изоляція жили, 4 - екран на струмопровідній жилі, 5 - поясная ізоляція, 6 - заповнювач, 7 - екран на ізоляції жили, 8 - оболонка, 9 - бронепокрив, 10 - зовнішній захисний покрив

5.2.4. Марки кабелів

Маркування кабелів 6-35 кВ:

А - алюмінієва жила (для міді буква не вказується)

А - алюмінієва оболонка

З - свинцева оболонка

О - окремо ізольовані і освинцьовані жили

Ц - просочення ізоляції нестекающім складом (церезин)

В - збіднена просочення для вертикальних прокладок

Б, К, П - три броні (Б - сталеві стрічки, К - круглі дроту, П - плоскі;

Г, Шв, Шп, Н - вид зовнішнього покриву (Г-голий кабель, Шв - полівінілхлоридний покрив, Шп - поліетиленовий покрив, Н - з негорючих матеріалів);

Л, 2Л, в - спосіб посилення подушки під бронею (у подушці є шар Л або два шари 2Л пластмасових стрічок, у подушці є випресованний шланг з полівінілхлориду).

Кабелі з паперовою ізоляцією мають в'язку просочення, випускаються на напругу 1, 3, 6, 10, 35 кВ. Струмопровідні жили цих кабелів ізолюються кабельної папером, яка просочується маслоканіфольним складом. При прокладці кабелю по трасі з різницею рівнів 15-20 см використовують кабелі з збідненої просочення (через загрозу стікання просочувального складу).

Кабелі 6-10 кВ працюють в системах з ізольованою нейтраллю, тому крім фазної передбачена поясна ізоляція.

У кабелях 20-35 кВ для вирівнювання ел.поле передбачено покриття кожної фази свинцевою оболонкою або екраном.

5.2.5. Кабельні муфти

Будівельні довжини кабелів з'єднуюють між собою муфтами, приєднують кабелі до затискачів споживачів за допомогою муфт та закладання. З'єднання кабелів і приєднання повинні виконуватися ретельно.

Кабельні муфти розрізняють за: видом ізоляції кабелю (просочена паперова, пластмасова, резинова), за матеріалом і кількістю фаз (чавунна, свинцева, епоксидна, однофазна, трифазна), за призначенням муфт (з’єднувальні, кінцеві).

5.2.6. Кабельні споруди

Кабельні лінії прокладаються по міських і промислових територіях найчастіше під землею. При прокладці в грунті КЛ піддається впливу вологи, агресивної середовища грунту, наявністю блукаючих струмів, ймовірній можливості механічних пошкоджень, додаткового нагрівання від теплотрас та ін

Кабелі можуть прокладатися в земляних траншеях, тунелях, каналах, блоках, естакадах, галереях:

- в земляний траншеї - на дно насипають шар землі або піску для створення м'якої подушки, поверх кабелю насипається другий шар не менше 100 мм. Засинають, утрамбовують, зверху захищають цеглою або бетонними плитами;

- в тунелях - при великому числі паралельних кабелів.

- в блоках - складаються з азбестоцементних труб, іноді зі спеціальних бетонних форм. Дешевше ніж в тунелях, але менш зручна, тому що виключає установку з'єднувальних муфт на ділянках між колодязями, що призводить до необхідності при пробої кабелю заміняти цілком його ділянку між двома сусідніми колодязями;

- прокладка кабелю на переходах через дороги, проїжджі частини вулиць, під ж \ д виконується в азбестоцементних або чавунних трубах.;

- в зовнішніх каналах - на обмежених ділянках траси і при кількості кабелів 10-15 шт.;

- усередині приміщень прокладають вертикально по стінах або по металоконструкціях (в шахтах) з кріпленням скобами і горизонтально на кронштейнах, на полицях металоконструкцій, відкрито на підлозі кабельних приміщень і закрито.

У приміщеннях, тунелях, каналах кабелі повинні прийматися без зовнішнього покриву з протипожежної безпеки.

5.3. Струмопроводи і проводки

Струмопроводом називається установка для передачі і розподілення електричної енергії, яка складається з ізольованих або неізольованих провідників та ізоляторів, захисних оболонок, відгалуджувальних пристроїв, підтримуючих та опорних конструкцій. Струмопроводи в залежності від типу провідників поділяються на гнучкі та жорсткі. Для виконання гнучких струм оводів використовують проводи і кабелі, а для жорстких – шини, такі струмопроводами називаються шино проводами. Струмопроводи призначені для передачі значних потужностей на промислових підприємства та можуть в використовуватись у сучасних висотних спорудах.

Проводками називаються проводи і кабелі разом з електровстановлювальними та електромонтажними виробами. В якості проводів використовуються ізольовані проводи і шнури з мідними або алюмінієвими жилами. Ізоляцію проводів і шнурів виконують з резини або полівінілхлоридного пластику. До електровстановлювальних належать: вимикачі, штепсельні розетки та блоки вимикач-розетка, до електромонтажних – коробки для встановлення вимикачів та розеток, крюки для підвісу світильників. Електричні проводки виконують відкритими та прихованими. Відкриту проводку прокладають на поверхні стін, приховану – в стінах.

Питання для самоконтролю

1. ОЕС та їх об’єднання.

2. Аналіз енергоресурсів.

3. Джерела енергії в енергосистемах.

4. Відновлювальні джерела енергії.

5. Альтернативні джерела енергії та перспективи їх використання.

6. Теплові електричні станції на органічному паливі та їх місце в покритті навантаження в системі.

7. ГЕС. Техніко-економічні характеристики та їх місце в покритті навантаження в системі.

8. АЕС та їх роль в енергосистемі.

9. ГАЕС. Особливості роботи та роль у системі.

10. Сонячна енергетика та перспективи розвитку.

11. Вітрова енергетика та перспективи розвитку.

12. Геотермальна енергетика та перспективи розвитку.

13. Морська енергетика.

14. Пряме перетворення теплової енергії в електричну. МГД-генератори. Перспективи використання в енергосистемах.

15. Споживачі електроенергії в системах.

16. Міські споживачі та їх характеристики.

17. Особливості споживачів у промисловості.

18. Сільські споживачі електроенергії.

19. Споживачі електрифікованих залізниць та магістральних нафто- і газопроводів.

20. Надійність електропостачання споживачів.

21. Графіки навантажень споживачів.

22. Загальний графік навантаження системи та його основні характеристики.

23. Покриття загального графіку навантаження системи. Баланс потужностей.

24. Електричні системи постійного і змінного струму. Напруга електричних мереж.

25. Розподіл електричних мереж за їх призначенням та роллю в системі. Схеми мереж.

26. Розподіл схем мереж за надійністю електропостачання споживачів.

27. Конструктивне виконання повітряних ліній.

28. Повітряні лінії. Проводи і троси.

29. Повітряні лінії. Опори та фундаменти.

30. Повітряні лінії. Ізоляція та лінійна арматура.

31. Повітряні лінії. Ланцюговість та розщеплення фаз.

32. Повітряні лінії. Спеціальні види опор та їх конструкції.

33. Повітряні лінії з розщепленими фазами. Особливості конструкцій

34. Конструктивні особливості ліній надвисоких напруг.

35. Конструктивне виконання кабельних ліній.

36. Кабелі та їх конструкції.

37. Повітряно-кабельні лінії. Струмопроводи та внутрішні мережі.

38. Конструктивне виконання ліній електропередачі.

39. Струмопроводи та проводки.

Література

1. Буслова Н.В., Винославский В.Н., Денисенко Г.И. Перхач В.С. /под ред.. Г.И.Денисенко Электрические системы и сети. Учебник для электроэнергетических специальностей. –К.: Вища школа. Головное изд-во, 1986. -584с.

2. Белькінд Л.Д. История энергетической техники / Л.Д.Белькинд, И.Я. Конфедератов, Я.Н.Штейнберг. –М.– Л.: ГЭИ, 1960. – 660 с.

3. Гидроэнергетика, 1981 -508с.

4. Головнин П.И. Энергосистема и потребители электрической энергии. -М: Энергия, 1984. -222с.

5. Дворов И.М., Геотермальная энергетика. -М: Наука, 1986 -192с.

6. Денисенко Г.И. Возобновляемые источники энергии. –К.: Вища школа. Из-во Киев. ун-та, 1983. -168с.

7. Кирилин В.А. Энергетика. Главные проблемы. –М.: Из-во «Знание», 1990. -120с.

8. Стерман Л.С. и ДР. Тепловые и атомные электростанции. –М.: Энергоиздат, 1980. -608с.

9. Федоров А.А., Каменела В.В. Основное электроснабжение промышленных предприятий. –М.: Энергия 1979. -408с.

10. Веников В.А., Путян Е.В. Введение в специальность. –М.: Высшая школа, 1988. -238с.

11. Электроэнергетика европейских стран /под общ. Ред.. П.С. Непорожнего. –М.: Энергоиздат, 1981 -168с.

12. Енергетика: історія, сучасність, майбутнє. Т1-Т4. – К.2006.