Elektrilised edastusvõrgud – üle 100 kV ja kuni 100 kV uldoolined juhed

Elektrilised edastusvõrgud ja õhuvoolikud

Elektrivõrkudes kasutatakse tavaliselt eriti kõrgeid pingi (EHV, kus pinge V&ge;150 kV ja kõrgeid pingi (HV, kus 60 kV &le; V <150 kV) energiaedastuseks. Need kõrgepingilised tasemed vähendavad elektriliini läbimist voolavat voolu. Joule'i seaduse järgi W=RI²t=UIt, kus W tähistab soojenäitude energiat, R on juhtiva joone vastupidavus, I on vool, t on aeg ja U on pinge. Voolu vähendamisel on võimalik vähendada juhtiva joone ristlõike, mis omakorda vähendab Joule'i efekti tõttu tekkivaid energialoseise.

Edastusvõrgud algavad tavaliselt elektrijaamades ja ümberjoonitussubstantsioonides. Kuigi õhuvoolikud on paljudes piirkondades enamuslik komponent, kasutatakse linnapiirkondades sageli maapindaliku isolatsiooniga kaabeid ruumikohustuste ja estetiliste kaalutluste tõttu.

EHV ja HV õhuvoolikud koosnevad peamiselt järgmistest olulistest elementidest:

• Metalilised tornid: Need pakuvad kogu õhuvoolikute süsteemile struktuurset toetust, tagades, et juhid peetakse sobival kõrgusel ja eraldatusega.

• Eristajad: Nad takistavad elektrivoolu liikumist juhtidelt metallilistele tornidele, säilitades elektrilise eralduse ja ohutuse.

• Juhid: Need kandevad elektrivoolu. Üldlevinud õhuvoolikutes kasutatavate juhtide tüübid hõlmavad aluminiium-küpsise terasga armeeeritud juhte (ACSR), mis vastavad Euroopa standarditele nagu EN 50189, 50889, 61232 ja 50182. Lisaks kasutatakse aluminiiumligaasejuhte, näiteks AAAC (terve aluminiiumligaasekaabel) märkidega AL2, AL3, AL4 ja AL5, mis on spetsifitseeritud EN 50182 ja 50183 standardites.

• Korona ringid: Need on toruseks kuuluvad seadmed.

• Maaühendused: Need tagavad elektrilaste ohutu lahutamise ja pakkuvad maale viigutusu pöördliikmete korral.

Elektri edastuse varustus on projekteeritud korona välja tekke vähendamise eesmärgil. Korona ringid, nagu Figure 1-näidis, mängivad selles osas olulist rolli. Levitades elektrivälja suuremale alale, vähendavad nad välja gradienti allapoole korona künnise, tõhusalt takistades korona välja tekke. See aitab mitte ainult vältida korona tõttu tekkivaid energialoseise, vaid vähendab ka kuuldava müra ja elektromagnetilist segadust, panustades edastussüsteemi üldisele efektiivsusele ja usaldusväärsusele.

Õhuvoolikute eest kaitse ligunesega ja OPGW kaablite roll

Üks kõige olulisemaid ohuallikaid õhuvoolikute jaoks on ligune. Need liinid on kogu oma pikkuse vältel ligunete löögi ohtlikule, mis tähendab, et ainult ümberjoonitusubstantsioonides asuvad ülekoormuskindlate poolt pakutav kaitse on ebapiisav. Lisakaitsemeetmed on hädavajalikud, et tagada edastussüsteemi usaldusväärsus ja ohutus.

Selle probleemi lahendamiseks paigaldatakse "liguneaerialkiitsed juhid" kogu õhuvoolikute marsruudi jooksul. Nende hulgas on laialdaselt kasutuses optiline võimsus-maa-kaabel (OPGW) selle mitmekülgse funktsionaalsuse tõttu. OPGW kaabeld sisaldab tuubilist struktuuri, mille keskel asuvad üks või mitu optilist ühesugust moodi töötavat kiila. Selle keskmise kiilade komplekti ümbritsevad mitmed terase ja aluminiiumi juhed kihtidena.

OPGW kaabele kuuluvad elektrilised uldsed kihtid täidavad olulist rolli elektrilises kaitsekeskuses. Nad ühendavad naaberlikud edastustornid maaga, loodudes madala vastupanuga viigutusu ligunevoolide jaoks. Selline viis tõhusalt kaitseb peamisi edastusliine otsestest ligunelöökide eest, vähendades nende kahjustumise tõenäosust.

Samas pakuvad OPGW kaabele sisalduvad optilised kiiled olulisi kommunikatsioonilisi eeliseid. Neid saab kasutada kiire andmete edastamiseks, rahuldades erinevaid vajadusi elektrisektorisse. Nad kasutatakse sisemisteks rakendusteks, näiteks edastusliinide kaitseks ja kontrolliks, võimaldades reaalajas jälgimist ja kiiret reageerimist potentsiaalsetele probleemidele. Lisaks toetavad nad hääl- ja andmekommunikatsiooni nõudeid, soodustades erinevate elektrivõrgu osade vahel sujuvat koordineerimist.

Optilised kiiled end ise omavad suurepäraseid eristavaid omadusi, mis pakuvad sissepoolest kaitset elektrivooli induktsioonilt edastusliinidelt ja ligunelt. Nad on ka väga vastumeelsed välisele mürale ja risti segadusele, tagades edastatava andme terviklikkuse. Lisaks on optiliste kiilide transmissioonikaotused äärmiselt väikesed, mis muudab need ideaalseks pikadistantsiliseks, kiireks andmete edastamiseks ilma märkimisväärse signaali heakvaliteedita.

Figure 2 näitab tipilist OPGW kaabeli näidet, näitades selle unikaalset struktuuri ja rõhutades, kuidas see kombinib elektrilist kaitset ja kommunikatsioonivõimet, muutes selle otsa-ei-saabata komponendiks kaasaegsetes õhuvoolikute süsteemides.

Mõnes riigis kasutati vanemate õhuvoolikute puhul, mis töötasid 72,5 kV pingel, kindlat meetodit ligunekaitseks. Ajalooliselt varustati ainult esimesi nelja või viie segmenti ümberjoonitusubstantsioonide lähedal kaitsemeetmetega ja kasutati aluminiium-küpsise terasga armeeeritud (ACSR) kaabeleid. Kuid see lahendus on nüüd välja jäetud. Optiline võimsus-maa-kaabel (OPGW) on saanud eelistatud valikuna, kuna see pakub mitte ainult tõhusat ligunekaitset, vaid võimaldab ka andmekommunikatsiooni substantsioonide vahel, pakkudes laiemat ja mitmekülgsemat lahendust.

Eristsitud kaabeleid kasutatakse tavaliselt rist-krustutatud polüütiileen (XLPE) eristusega. Need kaabeled kasutavad tavaliselt aluminiiumjoont ja on mõeldud ühefaasi rakenduste jaoks. XLPE eristuse kasutamine annab suurepäraseid elektrilisi omadusi, mehaanilist tugevust ja kestvust, mis muudab selle sobivaks elektrivooli edastamiseks.

Eriti kõrgepingilised (EHV) ja kõrgepingilised (HV) edastusvõrgud kasutavad tihti "ringi" konfiguratsiooni. Nagu Figure 3-näidis, on see seadistus silmnähtavalt keeruline. Ringikonfiguratsioon pakub suuremat usaldusväärsust ja paindlikkust elektri edastamisel, lubades paremat laadikomparteerimist ja lihtsamat hooldust ja võrgu tööd. See võimaldab elektri uueks suunamist vigade või hooldustööde korral, vähendades elektri edastamise katkestusi ja tagades stabiilima ja tõhusama edastussüsteemi.