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&ge;150 kV) és a Magas Feszültségű (MF, ahol 60 kV &le; 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:

• Fém toronyok: Ezek nyújtanak szerkezeti támogatást a teljes felszíni vezetéki rendszerhez, biztosítva, hogy a vezetékek megfelelő magasságban és távolságra helyezkedjenek el.

• Izolátorok: Megakadályozzák az áram folyását a vezetékből a fém tornyokba, fenntartva az elektromos izolációt és biztonságot.

• Vezetékek: Felelősiek az áram átviteléért. A felszíni vezetékekben gyakran használt vezeték típusok között szerepel az Acélralasztott Alumínium Vezeték (AARV), amely megfelel az EN 50189, 50889, 61232 és 50182 európai szabványoknak. Ezen felül az alumínium ötvözetes vezetékek, mint például az AAAC (az összes alumínium ötvözetes vezeték kábelei) AL2, AL3, AL4 és AL5 jelölésekkel, amelyek meghatározása az EN 50182 és 50183-ban található.

• Korona gyűrűk: Ezek dobozos alakú eszközök.

• Teljesedési kapcsolatok: Biztosítják a biztonságos elektromos töltés elszóródását, és utat a földre biztosítanak hibák esetén.

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.