Oorhooflynne & Tore: Tipes Ontwerp & Veiligheid

Behalwe ultra-hoogspannings AC-onderstasies, is dit wat ons meer algemeen teëkom, kragoorlewings- en -verspreidingslyne. Hoë torens dra leiërs wat oor berge en seeë spring, uitstrekkend in die verte voordat hulle stede en dorpe bereik. Dit is ook 'n interessante onderwerp—laat ons vandag kragoorlewingslyne en hul ondersteunende torens ondersoek.

Kragoorlewering en -verspreiding

Laat ons eers verstaan hoe elektrisiteit gebring word. Die elektriese kragbedryf bestaan hoofsaaklik uit vier stadiums: kragopwekking, oorlewering, (onderstasie) verspreiding, en verbruik.

• Opwekking sluit verskeie tipes kragopwekkers in—tradisionele soos steenkool- en waterkragsentrales, sowel as moderne bronne soos wind- en sonenergie. Al hierdie val onder die opwekking-kategorie.

• Oorlewering berus op oorlewingslyne en torens.

• Onderstasie (of Transformasie) gebruik hoofsaaklik transformateurs. Spanningsverhoogtransformateurs by kragopwekkingseenhede verhoog die spanning vir doeltreffende langafstandsoorlewering, terwyl spanningsverlaagtransformateurs aan die verspreidingskant die spanning verlaag tot vlakke wat geskik is vir regionale verspreidingsnetwerke en eindbruike.

• Verspreiding aan die verbruikerskant behels verskeie spanningsverlaagtransformateurs, sowel as medium- en laespanningsapparatuur, swaarvlakke, en bedrading.

• Verbruik verwys na elektriese toestelle in huise, sowel as kragverbruik in munisipale infrastruktuur, geboue, industriële fasiliteite, en ander toepassings.

In terme van struktuur, word oorlewingslyne in twee hooftipes verdeel: lugoorlewingslyne en kabellyne. Hier is 'n skematiese diagram van 'n kragoorlewingsisteem:

Watter spanningvlakke is geskik vir langafstandskragoorlewering? Om oorlewingsverliese te verminder en doeltreffendheid te verbeter, word gewoonlik wisselstroomspannings van 500 kV en hoër gebruik vir kragoorlewering. Spannings in die reeks van 500 kV tot 750 kV word geklassifiseer as Ekstra-Hoogspanning (EHS) Wisselstroomoorlewering, terwyl 1000 kV Wisselstroomsisteme as Ultra-Hoogspanning (UHS) Wisselstroomoorlewering bekend staan. In teenstelling daarmee, lyne wat van mediumspanning tot 110 kV–330 kV werk, word gewoonlik as verspreidingslyne gedefinieer. Let daarop dat hierdie klassifikasies kan varieer met toenemende kragvraag, stelselkapasiteit, en regionale energieverdelingpatrone.

Spanningsvlakke verwys na lyn-tot-lyn spanning—dit wil sê, die spanning tussen enige twee van die drie fase (A, B, en C). Die 220 volt wat in huishoudings gebruik word, is die fase-spanning, wat die spanning tussen enige een fase en die grond is. In werklikheid kom die residensiële kragvoorsiening van 'n 380-volt lynspanningstelsel. Slegs by die binnekomst van die gebou word die drie fases (A, B, en C) geskei—elke fase mag 'n verskillende eenheid van 'n residensiële gebou voorsien. Wat jy algemeen in stede of residensiële gemeenskappe sien, is 'n vierkantige, doosagtige struktuur—dit is 'n platvorm (of doosagtige) onderstasie (soos in die figuur hieronder getoon).

Die doosagtige onderstasie integreer mediumspanningsapparatuur, transformateurs, en laespanningsverspreidingsapparatuur. Dit transformeer die stedelike mediumspanningsverspreidingsnetwerk (gewoonlik 10 kV of 20 kV) na 380 V krag wat geskik is vir residensiële of munisipale gebruik. Jy mag die bedrading nie sien nie, want stedelike verspreidingsnetwerke in China maak vandag meestal gebruik van ondergrondse kable. Maar in sommige ouer residensiële areas of landelike streke, kan jy steeds lugoorlewingslyne sien wat transformateurs verbind en dan na geboue of individuele verbruikers loop.

In oop areas, die lugoorlewingslyne wat ons algemeen sien, bestaan uit torens en leiërs. Daar is verskeie tipe torens, en oorlewingslyne word as direkstroom (DS) of wisselstroom (WS) geklassifiseer.

China se kragopwekking en -verbruik vertoon 'n beduidende geografiese onevenwichtigheid. Ryk energiebronne soos steenkool, wind, son, en waterkrag is gekonsentreer in die uitgestrekte westelike areas, terwyl groot lastsentra duisende kilometers ver weg in die sentrale en oostelike areas lê. Hierdie geografiese mispas maak langafstandskragoorlewering 'n noodsaaklike oplossing.

In die afgelope jare, met die vinnige ontwikkeling van groot skaal wind- en sonenergiebasisse, het die vraag na langafstandskragoorlewering voortdurend gegroei. As die ruggraat van kraglevering, het die bou van ultra-hoogspannings (UHS) netwerke versnel, wat sterk impetus bied vir China se energie-omwenteling en volhoubare ontwikkeling. Al hierdie langafstandsoorlewingsisteme berus op oorlewingsstorens en luglyne om die netwerk te verbind.

Lugoorlewingslyne

'n Lugoorlewingslyn bestaan uit leiërs wat met isolators en hardeware van torens afhang, wat veilige skynruimte tussen die leiërs en die grond of geboue verseker. Die primêre funksie van 'n oorlewingslyn is om elektriese energie te bring, kragopwekkingseenhede en onderstasies te verbind, parallelle operasie te moontlik maak, en die kragstelsel in 'n verenigde netwerk te integreer.

Luglyne bied voordele soos laer beleggingskoste, vinniger konstruksie, eenvoudige en gerieflike installasie, maklike identifikasie van foute en potensiële gevare, en eenvoudige onderhoud en herstel. Vir langafstandsoorlewering word luglyne hoofsaaklik gebruik weens hul hoë kragkapasiteit. Hoe langer die oorlewingsafstand, hoe hoër die vereiste spanningvlak.

Maar omdat luglyne wyd verspreid is en kontinu buite in die omgewing werk, word hulle gereeld deur omringende toestande en natuurlike faktore beïnvloed. Dit lei tot verskeie operasiegebreke, insluitend donderslag, windskade, ysakkumulasie, besmettingflits, eksterne interferensie, leiërgalloping, en voëlgerelateerde insidente.

Bovendien, wanneer met hoogskaaptoerusting gewerk word, gaan ingenieurs gewoonlik hoogskaap (HS), ekstra-hoogskaap (EHS), en ultra-hoogskaap (UHS) sisteme handel, waarvan die meeste via luglyne met mekaar verbind is. Gevolglik is tegnisiese vereistes vir hoogskaaptoerusting sterk verbonden met lyn-toestande—soos werkomgewing en diensomstandighede. Begrip van die kenmerke en foutgedrag van luglyne is dus essensieel om die tegnisiese spesifikasies van hoogskaaptoerusting te verstaan.

Komponente van Lugoorlewingslyne

Die hoofkomponente van 'n lugoorlewingslyn sluit grondslae, torens, leiërs, isolators, hardeware (fittings), donderbeskermingsapparatuur (soos lug-aarde-draad en flitsbeveiligingsapparatuur), en grondstelsels in. Moderne lyne kan ook hulpkomponente insluit soos optiese aarde-draad (OPGW) en kraglyndraag kommunikasiestelsels.

(1) Leiërs

Leiërs draai stroom en bring elektriese energie. Een leier per fase is tipies vir standaardlyne. Maar vir EHS en hoëkapasiteitsoorlewingslyne, word bundel-leiërs—wat twee, drie, vier, of meer subleiërs (gewoonlik in 'n sirkelvormige konfigurasie) gebruik—algemeen aangewend. Dit verlaag korona-uitstorting, verminder kragverlies, en verminder interferensie met radio, televisie, en ander kommunikasietegnologieë.

(2) Skild (Aarde) Draad en Grondstelsels

Skilddrade hang bo-op oorlewingsstorens en word by elke tor met neerleiërs aan die grondstelsel verbind. Tydens 'n donderslag, intersepteer die skilddraad—geposisioneer bo die faseleiërs—die donder, en lei die stroom veilig deur die grondstelsel na die aarde. Dit verminder die waarskynlikheid van direkte treffers op die leiërs, beskerm lynisolering teen oorskynspanningskade, en verseker betroubare operasie. Skilddrade word tipies langs die hele lengte van lyne van 110 kV en hoër geïnstalleer en word gewoonlik van gegalvaniseerde staalstrengs gemaak.

(3) Torens (Pylone)

Torens ondersteun die leiërs en skilddrade saam met geassosieerde hardeware, wat veilige elektriese skynruimte tussen leiërs, torens, die grond, en enige kruisovers of geboue verseker.

(4) Isolators en Isolatorkettings

Isolators is die sleutel-isolasiekomponente van 'n oorlewingslyn. Hulle ondersteun of hang leiërs terwyl hulle dit elektries van die torens afskei, en verseker betroubare dielektriese sterkte. Onderworpe aan meganiese spanning, elektriese spanning, en korrosiewe atmosferiese gasse, moet isolators voldoende meganiese sterkte, isolasieprestasie, en weerstand teen degradasie besit.

(5) Hardeware (Fittings)

Oorlewingslynhardeware speel 'n kritiese rol in die ondersteuning, beveiliging, verbinding, en beskerming van leiërs en aardedrade, wat robuuste en betroubare verbindinge verseker. Hardeware word in vyf hooftipes ingedeel op grond van funksie: lynklampe, verbindingsfittings, verbindingfittings, beskermingsfittings, en toufittings.

(6) Grondslae

Die grondslag verankar die tor aan die grond, wat kantel, instorting, of inklinking verhoed.

Ons sal elkeen van hierdie komponente in detail in latere besprekings ondersoek.

(7) Torens (Pylone)

Daar is talryke tipes oorlewingslyne en torens, met spanningvlakke wat tot 1000 kV bereik. Tor-materiaal sluit hout, beton, staalrooster, en staalbuisstrukture in, en hul vorms en ontwerpe variasiër wyd. Die doel van 'n oorlewingslyn is om elektriese krag van die een einde na die ander te bring met minimale verliese. Dus, binne dieselfde spanningklas, word lyne ontwerp om impedansie te minimeer en leiërdoorsneearea te maksimeer. Torens dien om die lyne te ondersteun en kontak met ander geleiede voorwerpe te verhoed wat grondfout kan veroorsaak. As sodanig, word hulle hoog en struktureel stabiel gebou. Die beeld hieronder wys algemene tortipes.

Gebaseer op hul werklike funksies in ingenieurs-toepassings, word torens verder in verskeie tipes ingedeel: reguit (suspen) torens, hoek (hoek) torens (gebruik vir rigtingverandering), terminale torens (vir verbind aan en vanaf onderstasies), transposisietorens (gebruik vir fase-rotasie), en groot-spannings torens (ontwerp om groot riviere, damme, of stroome oor te tree). Aan die basis van elke tor is die grondslag. Die leiërs hang van dwarsarmen af via isolatorkettings.

As jy nabyer kyk na 'n staalroostertor, sal jy twee klein "horings" opwaarts uitsteek sien—een aan elke kant—wat dun drade dra. Hierdie is nie vir kragoorlewering nie; dit is lug-aarde-drad (skilddrad), ook bekend as aarde-drad, gebruik vir donderbeskerming.

Oorlewingsstorens kom in verskeie vorms voor. Vir enkel-sirkulyslyne, is algemene konfigurasies die "winkglas" tipe met horisontaal gearrangeerde leiërs en die "katkop" tipe met driehoekige leiërkonfigurasie. In areas met beperkte reg van pad of in ekonomies ontwikkelde areas waar grond skaars is, word dikwels kompak torens wat twee of selfs vier sirkels op dieselfde struktuur dra, gebruik. Vir ultra-hoogspannings (UHS) DS-oorlewingslyne, is daar ook T-tipe torens, wat twee sirkels ondersteun wat onder hang—aan die een kant die positiewe pool, en aan die ander kant die negatiewe pool.

'n Oorlewingslynkoridor verwys na die strookvormige area wat lateraal vanaf die buiterste leiërs van 'n hoogskaap lugoorlewingslyn uitstrekt. Sy breedte word bepaal deur die spanningvlak en gereguleer onder die Regulasies oor die Beskerming van Elektriese Kragfasiliteite. Byvoorbeeld, is die beskermde sone vir 'n 500 kV lyn 20 meter breed. Terwyl beperkte landbouaktiwiteite in hierdie zone toegelaat word, is die stapeling van brandbare materiaal of die bou van geboue streng verbied.

Jy mag ook baie spiesagtige toestelle en klein "windmolens" op oorlewingsstorens opgemerk het. Waarvoor is hierdie? Dit is almal voëlafskrikkers! Die voëlafskrikspiese verhoed dat voëls neste bou, terwyl die klein draaiende "windmolen"-toestelle voëls wegjaag—beide word algemeen op torens gemonteer.

Die struktuur van oorlewingsstorens verskaf 'n ideale plek vir voëls om neste te bou. Maar voëluitwerpsels is geleidend. Wanneer dit op isolatorkettings uitgeskiet word, kan dit 'n geleidende pad tussen die leier en die grond skep, wat potensieel flits, grondfout, of selfs fase-na-fase kortsluiting kan veroorsaak. Dus, is kraglyne hoogs kwetsbaar vir wat as "ernstige voëls" beskou kan word. Verder, kan hoë bome naby oorlewingslyne (of korridors) ook die veilige operasie bedreig—byvoorbeeld, deur grondskynruimte-overtredings of kortsluitings te veroorsaak—and moet dus gereeld gesny word.