Các loại cách điện được sử dụng trong đường dây truyền tải (trên không)

Định nghĩa về các loại cách điện

Có năm loại cách điện chính được sử dụng trong đường dây truyền tải: Pin, Treo, Dây căng, Dây giữ, và Dây móc.

• Cách điện Pin

• Cách điện Treo

• Cách điện Dây căng

• Cách điện Dây giữ

• Cách điện Dây móc

Cách điện Pin, Treo và Dây căng được sử dụng trong hệ thống điện trung đến cao áp. Trong khi đó, Cách điện Dây giữ và Dây móc chủ yếu được sử dụng trong ứng dụng điện áp thấp.

Cách điện Pin

Cách điện Pin là loại cách điện đầu tiên được phát triển và vẫn được sử dụng rộng rãi trong mạng điện lên đến 33 kV. Chúng có thể được làm thành một, hai, hoặc ba phần tùy thuộc vào điện áp.

Trong hệ thống 11 kV, chúng ta thường sử dụng loại cách điện một phần, được làm từ một mảnh sứ hoặc thủy tinh định hình.

Do đường rò của cách điện nằm dọc theo bề mặt, việc tăng chiều dài thẳng đứng của diện tích bề mặt giúp kéo dài đường rò. Chúng tôi cung cấp một, hai hoặc nhiều hơn các tấm chắn mưa hoặc vạt trên thân cách điện để đạt được đường rò dài.

Ngoài ra, các tấm chắn mưa hoặc vạt trên cách điện còn phục vụ mục đích khác. Chúng tôi thiết kế các tấm chắn mưa hoặc vạt theo cách mà khi trời mưa, bề mặt ngoài của tấm chắn mưa trở nên ướt nhưng bề mặt bên trong vẫn khô và không dẫn điện. Do đó, sẽ có sự gián đoạn của đường dẫn điện qua bề mặt cách điện pin ẩm ướt.

Trong hệ thống điện áp cao hơn – như 33KV và 66KV – việc sản xuất cách điện pin sứ một phần trở nên khó khăn hơn. Điện áp càng cao, cách điện phải càng dày để cung cấp đủ cách điện. Một cách điện sứ một phần rất dày không thực tế để sản xuất.

Trong trường hợp này, chúng ta sử dụng cách điện pin nhiều phần, nơi một số vỏ sứ được thiết kế phù hợp được cố định lại bằng xi măng Portland để tạo thành một đơn vị cách điện hoàn chỉnh. Chúng tôi thường sử dụng cách điện pin hai phần cho hệ thống 33KV, và cách điện pin ba phần cho hệ thống 66KV.

Xem xét thiết kế cách điện điện

Dây dẫn điện được gắn ở đầu trên của cách điện pin, mang điện áp sống. Đầu dưới của cách điện được cố định vào cấu trúc hỗ trợ ở điện thế đất. Cách điện phải chịu được ứng suất điện giữa dây dẫn và đất. Khoảng cách ngắn nhất giữa dây dẫn và đất, bao quanh thân cách điện, nơi xả điện có thể xảy ra qua không khí, được gọi là khoảng cách chập điện.

Khi cách điện ướt, bề mặt ngoài của nó gần như trở nên dẫn điện. Do đó, khoảng cách chập điện của cách điện giảm. Thiết kế của cách điện điện nên sao cho giảm thiểu tối đa khoảng cách chập điện khi cách điện ướt. Đó là lý do tại sao vạt trên cùng của cách điện pin được thiết kế dạng ôm để bảo vệ phần dưới của cách điện khỏi mưa. Bề mặt trên cùng của vạt trên cùng được nghiêng càng ít càng tốt để duy trì điện áp chập điện tối đa trong khi trời mưa.

Các tấm chắn mưa được làm theo cách không làm phiền phân phối điện áp. Chúng được thiết kế sao cho bề mặt dưới của chúng vuông góc với đường lực điện từ.

Cách điện Cột

Cách điện cột tương tự như cách điện pin, nhưng cách điện cột phù hợp hơn cho ứng dụng điện áp cao.

Cách điện cột có số lượng vạt nhiều hơn và chiều cao lớn hơn so với cách điện pin. Loại cách điện này có thể được lắp đặt trên cấu trúc hỗ trợ theo chiều ngang cũng như chiều dọc. Cách điện được làm từ một mảnh sứ và có bộ phận kẹp ở cả hai đầu trên và dưới để cố định.

Sự khác biệt chính giữa cách điện pin và cách điện cột là:

Cách điện Treo

Ở điện áp cao hơn, vượt quá 33KV, việc sử dụng cách điện pin trở nên không kinh tế vì kích thước, trọng lượng của cách điện trở nên lớn hơn. Việc xử lý và thay thế cách điện đơn vị lớn là nhiệm vụ khá khó khăn. Để khắc phục những khó khăn này, cách điện treo đã được phát triển.

Trong cách điện treo, số cách điện được kết nối theo chuỗi để tạo thành một sợi dây và dây dẫn điện được đỡ bởi cách điện dưới cùng. Mỗi cách điện trong chuỗi treo được gọi là cách điện đĩa vì hình dạng giống đĩa của chúng.

Lợi ích của Cách điện Treo

• Mỗi đĩa treo được thiết kế cho điện áp định mức bình thường 11KV (điện áp định mức cao hơn 15KV), do đó, bằng cách sử dụng số lượng đĩa khác nhau, chuỗi treo có thể được làm phù hợp cho bất kỳ mức điện áp nào.

• Nếu một trong các cách điện đĩa trong chuỗi treo bị hỏng, nó có thể được thay thế dễ dàng hơn.

• Ứng suất cơ học trên cách điện treo ít hơn vì dây dẫn được treo trên chuỗi treo linh hoạt.

• Vì dây dẫn điện được treo từ cấu trúc hỗ trợ bằng chuỗi treo, độ cao của dây dẫn luôn thấp hơn tổng chiều cao của cấu trúc hỗ trợ. Do đó, dây dẫn có thể an toàn khỏi sét.

Nhược điểm của Cách điện Treo

• Chuỗi cách điện treo đắt hơn cách điện pin và cột.

• Chuỗi treo yêu cầu chiều cao của cấu trúc hỗ trợ nhiều hơn so với cách điện pin hoặc cột để duy trì cùng khoảng cách mặt đất của dây dẫn.

• Biên độ lắc tự do của dây dẫn lớn hơn trong hệ thống cách điện treo, do đó, cần phải cung cấp khoảng cách lớn hơn giữa các dây dẫn.

Cách điện Dây căng

Chuỗi treo được sử dụng để xử lý tải kéo đáng kể được gọi là cách điện dây căng. Nó được sử dụng ở nơi có đầu cuối chết hoặc góc gấp trong đường dây truyền tải, đòi hỏi đường dây phải chịu tải kéo nặng. Cách điện dây căng phải có sức mạnh cơ học đáng kể cũng như các tính chất cách điện cần thiết.

Cách điện Dây giữ

Đối với đường dây điện áp thấp, dây giữ phải được cách điện từ mặt đất ở độ cao. Cách điện được sử dụng trong dây giữ được gọi là cách điện dây giữ và thường được làm bằng sứ và được thiết kế sao cho trong trường hợp cách điện bị vỡ, dây giữ sẽ không rơi xuống đất.

Cách điện Dây móc

Cách điện móc (còn được gọi là cách điện cuộn) thường được sử dụng trong mạng phân phối điện áp thấp. Nó có thể được sử dụng ở cả vị trí ngang và dọc. Việc sử dụng loại cách điện này đã giảm đi sau khi ngày càng tăng sử dụng cáp ngầm cho mục đích phân phối.

Lỗ thuôn của cách điện cuộn phân bố tải đều hơn và giảm thiểu khả năng gãy khi tải nặng. Dây dẫn trong rãnh của cách điện móc được cố định bằng dây buộc mềm.