Elektromos átviteli hálózatok – EKV és KV feletti légsík vezetékek
Elektromos átvezető hálózatok és felszíni vezetékek
Az elektromos energiaszolgáltató rendszerekben gyakran használják az Extra Magas Feszültségű (EMF, ahol a feszültség V≥150 kV) és a Magas Feszültségű (MF, ahol 60 kV ≤ V <150 kV) szinteket az energiaátvitelhez. Ezeknek a magas feszültségi szinteknek a használata csökkenti a felszíni vezetékeken áramló áramot. A Joule-törvény szerint, W=RI2t=UIt, ahol W jelöli a hőként elérzelt energiát, R a vezeték ellenállását, I az áramot, t az időt, és U a feszültséget. Az áram csökkentésével lehetséges a vezetékek kereteinek csökkentése, ezzel minimalizálva a Joule-hatás miatti teljesítményveszteségeket.
Az átvezető hálózatok általában a termelőállomásokból és aláállomásokból indulnak. Bár a felszíni vezetékek sok területen a leggyakrabban előforduló elemek, városi környezetben gyakran szükség van a föld alatti izolált kábelek használatára térközbeli korlátozások és estétikai megfontolások miatt.
Az EMF és MF felszíni vezetékek főbb elemei a következők:
Az átvezető berendezések úgy vannak kialakítva, hogy minimalizálják a koronavilágítás kialakulását. A korona gyűrűk, mint a 1. ábrán látható, itt kulcsszerepet játszanak. Azt, hogy a mennyiségű elektrikus mezőt nagyobb területen osztják el, alacsonyabb mértékű mezoterhelést eredményeznek, ami alá aszerint, hogy a korona küszöb alá esik, hatékonyan elnyomja a koronavilágítást. Ez nem csak segít megelőzni a koronavilágítással járó teljesítményveszteségeket, de csökkenti a hallható zajt és az elektromágneses zavarokat is, hozzájárulva az átvezető rendszer teljes hatékonyságához és megbízhatóságához.
Védelem a villámlás ellen felszíni vezetékek esetén és az OPGW kábelek szerepe
A felszíni vezetékek egyik legfontosabb fenyegetése a villám. Ezek a vezetékek teljes hosszukon keresztül kitettek a villámlás kockázatának, ami azt jelenti, hogy a csúcspont védelmének a csúcspontokban való biztosítása egyedülállóan nem elegendő. További védelmi intézkedések szükségesek, hogy biztosítsák az átvezető rendszer megbízhatóságát és biztonságát.
Ez a probléma megoldására "villámlás elleni légvédelmi vezetékek" települnek a felszíni vezetékek teljes útvonalán. Közülük az Optikai Teljesítményű Földkapcsoló (OPGW) kábelek széles körben használatosak, mivel kétfüggvényűek. Az OPGW-kábel dobozos szerkezetű, amely egy vagy több optikai egymodu fonalat tartalmaz a belső részén. Ez a középső fonalrendszer több réteg acél- és alumíniumvezetékekkel van körülveve.
Az OPGW-kábel vezető külső rétegei fontos szerepet játszanak az elektromos védelemben. Összekötik a szomszédos átvezető tornyokat a földdel, létrehozva alacsony ellenállású utat a villámlás áramainak. Így hatékonyan védik a fő átvezető vezetékeket a közvetlen villámlás ellen, csökkentve a fő átvezető vezetékek sérülésének valószínűségét.
Ugyanakkor az OPGW-kábelben található optikai fonálak jelentős kommunikációs előnyöket is kínálnak. Ezek a fonálak használhatók nagy sebességű adatátvitelre, kielégítve különböző igényeket az elektromos iparban. Belső alkalmazásokban, mint például az átvezető vezetékek védelme és ellenőrzése, lehetővé teszik a valós idejű figyelést és gyors reagálást a potenciális problémákra. Ezen felül támogatják a hang- és adatkommunikációs igényeket, lehetővé téve a különböző részei közötti szélessávú koordinációt a hálózatban.
Az optikai fonálak maguk rendkívüli izoláló tulajdonságokkal bírnak, ami természetes védelmet nyújt az elektromos indukció és a villámlás ellen. Rendkívül ellenállóak a külső zajok és a kereszteződés ellen, garantálva a továbbított adat integritását. Ezen felül az optikai fonálak rendkívüli alacsony adatveszteségekkel rendelkeznek, ami őket ideálisvá teszi a hosszú távolságú, nagy sebességű adatátvitelre, anélkül, hogy jelentős adatveszteség lenne.
A 2. ábra egy tipikus OPGW-kábel példáját mutatja, bemutatva unikális szerkezetét, és kiemelve, hogyan kombinálja az elektromos védelmet és a kommunikációs képességeket, ami ennek a modern felszíni átvezető rendszernek a szükséges komponense.
Néhány országban, a régebbi felszíni vezetékek esetén, 72,5 kV feszültségi szinten, egy specifikus villámlás elleni védelmi megközelítés volt használatban. Korábban csak a csúcspontokhoz közeli első négy vagy öt szakaszban védő intézkedések voltak, és Acélralasztott Alumínium Vezetékeket (AARV) használtak ebben a célban. Azonban ez a megoldás már elavult. Az Optikai Teljesítményű Földkapcsoló (OPGW) kábel a preferált választás lett, mivel nem csak hatékony villámlás elleni védelmet nyújt, de lehetővé teszi a csúcspontok közötti adatátvitelt is, így szélesebb és sokoldalubbatabb megoldást kínál.
Az izolált kábelek gyakran keresztkapcsolt polietylén (XLPE) izolációt használnak. Ezek a kábelek általában alumínium vezetékekkel rendelkeznek, és egyfázis alkalmazásokra vannak tervezve. Az XLPE izoláció kiváló elektromos tulajdonságokat, mechanikai erősséget és tartós minőséget biztosít, ami jól alkalmas a teljesítményátvitelre.
Az Extra Magas Feszültségű (EMF) és Magas Feszültségű (MF) átvezető hálózatok gyakran "gyűrű" konfigurációt vesznek igénybe. Ahogy a 3. ábrán látható, ez a beállítás jelentős mértékű összetettséggel jár. A gyűrű alakú konfiguráció növeli a megbízhatóságot és rugalmasságot a teljesítmény szétosztásában, lehetővé téve a jobb terhelés megosztását, valamint a hálózat könnyebb karbantartását és üzemeltetését. Lehetővé teszi a teljesítmény átirányítását hiba vagy karbantartási munka esetén, minimalizálva a teljesítményellátás zavarait, és biztosítva a stabilabb és hatékonyabb átvezető rendszert.
