Suprajajaj Linioj & Turoj: Specioj Desegno & Sekureco

Krom ultra-alta-voltaj AC-substacioj, pli ofte ni renkontas elektrajn transdonliniojn. Altaĵoj portas konduktorojn, kiuj saltas tra montaroj kaj maroj, etendante sin ĝis la horizonto antaŭ atingi urbojn kaj vilaĝojn. Tio ankaŭ estas interesa temo — hodiaŭ esploru transdonliniojn kaj iliajn subtenajn altaĵojn.

Elektra Transdono kaj Distribuado

Unue, komprenu, kiel elektra energio estas liverita. La elektra industrio ĉefe konsistas el kvar stadioj: generado, transdono, (substacia) distribuado, kaj konsumado.

• Generado inkluzivas diversajn specojn de elektraj generatoroj — tradiciajn, kiel karbona kaj hidra elektrocentroj, same kiel modernajn fontojn, kiel vetro kaj suna energio. Ĉiuj tiuj falas sub la kategorio de generado.

• Transdono baziĝas sur transdonlinioj kaj altaĵoj.

• Substacio (aŭ Transformado) ĉefe uzas transformilojn. Altigiltransformiloj en elektrocentroj pligrandigas la voltan por efika longdistanca transdono, dum malaltigiltransformiloj en la distribua flanko reduktas la voltan al niveloj taŭgaj por regionaj distribuaj retoj kaj finaj uzantoj.

• Distribuado en la konsuma flanko implicas diversajn malaltigiltransformilojn, same kiel mez- kaj malalta-voltan equipon, ŝaltilojn, kaj kablon.

• Konsumado rilatas al elektraj aparatoj en hejmoj, same kiel elektra uzado en urbaj infrastrukturoj, konstruaĵoj, industria instaligoj, kaj aliaj aplikoj.

Strukture, transdonlinioj estas dividadaj en du ĉefajn tipojn: supra-aeraj transdonlinioj kaj kabellinioj. Jen skema diagramo de elektra transdonosistemo:

Kiuj voltniveloj estas taŭgaj por longdistanca elektra transdono? Por redukti transdonperdojn kaj plibonigi efikecon, kutime oni uzas AC-voltan de 500 kV kaj pli alta por elektra transdono. Voltajniveloj inter 500 kV kaj 750 kV oni klasifikas kiel Extra Alta Volta (EHV) AC-transdono, dum 1000 kV AC-sistemoj estas konataj kiel Ultra Alta Volta (UHV) AC-transdono. Kontraste, linioj operantaj de meza volto ĝis 110 kV–330 kV ĝenerale estas kategorizitaj kiel distribuaj linioj. Notu, ke tiuj klasifikoj povas varias pro pligrandiĝanta energiademando, sistemapacito, kaj regionaj energidistribuaj modeloj.

Voltniveloj rilatas al interlinia volto — tio estas, la volto inter iuj du el la tri fazoj (A, B, kaj C). La 220 voltoj uzataj en hejmoj estas la fazvolto, kiu estas la volto inter iu unu fazo kaj tero. Reale, la hejma elektra provizo origine venas de 380-volta linia voltosistemo. Nur ĉe la eniro de la konstruaĵo la tri fazoj (A, B, kaj C) estas disigataj — ĉiu fazo povas nutri malsaman unuon de hejmblokado. Kio, kion vi kutime vidas en urboj aŭ loĝkomunumo, estas kvadrata, boxforma strukturo — tio estas pad-monta (aŭ boxa) substacio (kiel montrite en la figuro sube).

La boxa substacio integras mezvoltagequipon, transformilojn, kaj malaltvoltagelektrodisigilojn. Ĝi transformas la urbanan mezvoltan distribuan reton (tipike 10 kV aŭ 20 kV) en 380 V potenco taŭga por hejma aŭ urbana uzo. Vi eble ne vidos la kablon, ĉar la urbaj distribuaj retoj en Ĉinio hodiaŭ plejmulte uzas subterajn kablosistemojn. Tamen, en kelkaj pli malnovaj loĝareoj aŭ ruralaj regionoj, vi ankoraŭ povas observi supra-aerajn liniojn konektantajn transformilojn kaj poste kurantajn al konstruaĵoj aŭ individuaj konsumantoj.

En malfermitaj areoj, la supra-aeraj transdonlinioj, kiujn ni kutime vidas, konsistas el altaĵoj kaj konduktoroj. Ekzistas diversaj tipoj de altaĵoj, kaj transdonlinioj estas klasifikataj kiel ĉu ili estas rekta couranta (DC) aŭ alternada couranta (AC).

La elektra generado kaj konsumado en Ĉinio montras signifan geografian malkvankvecon. Abundaj energiresursoj, kiel karbono, vento, suno, kaj hidro, estas koncentritaj en la vastaj okcidentaj regionoj, dum la ĉefaj ŝarĝocentroj situas milojn da kilometroj for en la centraj kaj orientaj regionoj. Tiu geografia miskongruo faras longdistancajn elektrajn transdonon esenca solvo.

En lastatempaj jaroj, kun la rapidega evoluo de grandaj ventaj kaj sunaj energiabazoj, la demando post longdistanca elektra transdono daŭre pligrandiĝas. Kiel la dorso de la elektra liverado, la konstruado de ultra-altavoltaj (UHV) retoj akcelis, donante fortan impulsan por la ĉina energitransformado kaj sustena evoluo. Ĉiuj tiuj longdistancaj transdonaj sistemoj baziĝas sur transdonaltaĵoj kaj supra-aeraj linioj por interligi la reton.

Supra-Aeraj Transdonlinioj

Supra-aera transdonlinio konsistas el konduktoroj pendigataj de altaĵoj per izoliloj kaj hardvaro, sekure distancigante la konduktorojn de la tero aŭ konstruaĵoj. La ĉefa funkcio de transdonlinio estas liveri elektran energion, konekti elektrocentrojn kaj substaciojn, ebligi paralelan operacion, kaj integri la elektran sistemon en unuigitan reton.

Supra-aeraj linioj havas avantaĝojn, kiel pli malaltaj investaj kostoj, pli rapida konstruado, simpla kaj oportuna instalaĵo, facila identigo de defektoj kaj potencialaj danĝeroj, kaj simpla manĝento kaj riparo. Por longdistanca transdono, supra-aeraj linioj estas ĉefdomage uzataj pro ilia alta potenckapablo. La pli longa la transdonodistanco, la pli alta la bezonata voltnivelo.

Tamen, ĉar supra-aeraj linioj estas larĝe disvastiĝintaj kaj operadas kontinue en eksteraj kondiĉoj, ili ofte estas afektitaj de ĉirkaŭaj kondiĉoj kaj naturaj faktoroj. Tio kondukas al diversaj operaciaj defektoj, inkluzive de fulmfrapado, ventdanĝero, glaciakumulo, kontaminaĵflamfalo, ekstera interfiro, konduktoroscilado, kaj birdrilatitaj incidentoj.

Kromeje, kiam laboras kun alta-volta ekstera aparataro, inĝenieroj ofte traktas alta-voltajn (HV), ekstra-alta-voltajn (EHV) kaj ultralta-voltajn (UHV) sistemojn, plejparte interligitajn per aerlinioj. Tial, la teknikaj postuloj por alta-volta aparataro estas strec ligitaj al liniaj kondiĉoj—kiel operacilingvo kaj servaj kondiĉoj. Komprendi la karakterizojn kaj defektoverkuton de aerlinioj do estas esenca por kompreni la teknikajn specifojn de alta-volta aparataro.

Komponantoj de Aertransdonlinioj

La ĉefaj komponantoj de aertransdonlinio inkluzivas fundamentojn, turojn, konduktorojn, izolilojn, hardvaron (fiksitajojn), fulmoprotektajn aparatojn (kiel aerterlinioj kaj impulsozorgiloj), kaj terigajn sistemojn. Modernaj linioj povas ankaŭ inkluzivi helpkomponantojn kiel optika terlinio (OPGW) kaj potencaliniaj komunikadaj sistemoj.

(1) Konduktoroj

Konduktoroj transdonas koranton kaj liveras elektran energion. Unu-konduktorper-fazo estas tipa por normaj linioj. Tamen, por EHV kaj alta-kapacitaj transdonlinioj, binditaj konduktoroj—uzantaj du, tri, kvar, aŭ pli da subkonduktoroj (ofte aranĝitaj en cirkla konfiguro)—estas ofte adoptitaj. Tio reduktas korona disŝargo, minimumigas potencon perdo, kaj malpligrandigas interferon kun radio, televido, kaj aliaj komunikadaj signaloj.

(2) Ŝildlinioj (Terlinioj) kaj Terigaj Sistemoj

Ŝildlinioj estas suspenditaj ĉe la supro de transdonturnoj kaj konektitaj al la terigaj sistemoj je ĉiu turo per malkonduktoroj. Dum fulmoklako, la ŝildlinio—lokita super la fazkonduktoroj—interceptas la fulmon, sekure divertas la koranton tra la terigaj sistemoj en la teron. Tio reduktas la probablon de rekta klako al la konduktoroj, protektas linian izoladon de supervolta damaĝo, kaj certigas fidindan operacion. Ŝildlinioj estas kutime instalitaj laŭ la tuta longo de linioj valoritaj 110 kV kaj pli alte kaj estas ofte faritaj el galvanizitaj akerostrandoj.

(3) Turnoj (Pilonoj)

Turnoj subtenas la konduktorojn kaj ŝildliniojn kune kun rilata hardvaro, prizorgante sekurajn elektrajn klarancojn inter konduktoroj, turnoj, la tero, kaj ajna krucanta strukturo aŭ konstruaĵo.

(4) Izoliloj kaj Izolila Ŝnuroj

Izoliloj estas la ĉefaj izoladkomponantoj de transdonlinio. Ili subtenas aŭ suspendas la konduktorojn dum elektrice izolas ilin de la turnoj, certigante fidindan dielektran forton. Submetitaj al mekanika streĉo, elektra volto, kaj korozivaj atmosferaj gasoj, izoliloj devas posedas sufiĉan mekanikan forton, izoladan efikecon, kaj reziston kontraŭ degenerado.

(5) Hardvaro (Fiksitajoj)

Transdonlinia hardvaro ludas gravan rolon en subtenado, securado, konektado, kaj protektado de konduktoroj kaj terlinioj, certigante robustajn kaj fidindajn konektojn. Hardvaro estas klasifikita en kvin ĉefajn tipojn bazitaj sur funkcio: liniaj teniloj, konektaj fiksitajoj, splico fiksitajoj, protektaj fiksitajoj, kaj guy wire fiksitajoj.

(6) Fundamentoj

La fundamento ankoras la turnon al la tero, prezentante nuligon, kolapsadon, aŭ sinkadon.

Ni esploros ĉiun el tiuj komponantoj detale en posteaj diskutoj.

(7) Turnoj (Pilonoj)

Ekzistas multaj tipoj de transdonlinioj kaj turnoj, kun voltaj niveloj atingantaj ĝis 1000 kV. Turnmaterialoj inkluzivas lignon, betonon, akero-lattice, kaj akero-tubajn strukturojn, kaj iliaj formoj kaj dizajnoj variiĝas larĝe. La celo de transdonlinio estas liveri elektran povon de unu fino al la alia kun minimumaj perdoj. Do, en la sama volta klaso, linioj estas dezajnitaj por minimumigi impedancan kaj maksimumigi konduktora tranĉsekcian areon. Turnoj servas por subteni la liniojn kaj preveni kontaktadon kun aliaj konduktaj objektoj kiuj povus kaŭzi terigajn defektojn. Kiel tio, ili estas konstruitaj por esti altaj kaj strukture stabila. La bildo sube montras komunajn turntipojn.

Bazite sur iliaj realaj funkcioj en inĝeniera aplikado, turnoj estas plu klasifikitaj en plurajn tipojn: rekta-linia (suspenda) turnoj, angula (angula) turnoj (uzitaj por ŝanĝi direkton), terminalaj turnoj (por konekti al kaj de transformejoj), transpoza turnoj (uzitaj por fazrotacio), kaj granda-spana turnoj (dezajnitaj por trapasi grandajn riverojn, lakojn, aŭ straitojn). Je la bazo de ĉiu turo estas la fundamento. La konduktoroj estas suspenditaj de krucarmoj per izolila ŝnuroj.

Se vi zorge rigardas akero-lattice turon, vi rimarkos du malgrandajn "hornetojn" etendi supren—unu je ĉiu flanko—portante mallarĝajn filojn. Tiuj ne estas por povotransdonado; ili estas aerterlinioj (ŝildlinioj), ankaŭ konataj kiel terlinioj, uzitaj por fulmoprotektado.

Transdonturnoj venas en diversaj formoj. Por unu-ĉirkaŭliniaj linioj, komunaj konfiguroj inkluzivas la "vin-glasan" tipon kun horizontale aranĝitaj konduktoroj kaj la "kat-kapon" tipon kun triangula konduktoraranĝo. En regionoj kun limigita rajtvojo aŭ en ekonomie disvolvita regionoj kie tero estas malabunda, kompakta turnoj portantaj du aŭ eĉ kvar ĉirkaŭlinioj sur la sama strukturo estas ofte uzataj. Por ultralta-volta (UHV) DC transdonlinioj, ankaŭ estas T-tipaj turnoj, kiuj subtenas du ĉirkaŭlinioj pendantaj sub—sur unu flanko la pozitiva poluso, kaj sur la alia flanko la negativa poluso.

Transdonlinia koridoro referencas la stri-forman areon etendantan laterale de la plej eksteraj konduktoroj de alta-volta aerpotenclinio. Lia larĝeco estas determinita per la volta nivelo kaj regulas sub la Reguloj pri Protektado de Elektra Povfacilito. Ekzemple, la protektzono por 500 kV linio estas 20 metroj larĝa. Dum limigitaj agricoltaj aktivadoj estas permesitaj en tiu zono, stakado de flamigeblaj materialoj aŭ konstruado de konstruaĵoj estas severe prohibitan.

Vi eble ankaŭ rimarkis multajn stakformajn aparatojn kaj malgrandajn "muelojn" instalitajn sur transmetaj turoj. Kial ili estas? Ĉiuj ili estas birdotranĉiloj! La antaŭbirdaj stakoj malhelpas birdojn konstrui nesegojn, dum la malgrandaj turnantaj "muelaj" aparatoj forspuras birdojn — ambaŭ estas komune montitaj sur turoj.

La strukturo de transmetaj turoj donas idealan lokon por birdoj konstrui nesegojn. Tamen, birdaj ekskrementoj estas konduktivaj. Kiam ili estas elĵetitaj sur izolatoraj ŝnuroj, ili povas krei konduktan vojon inter la kondukilo kaj tero, potencialigante flamforiradojn, terfaltetojn, aŭ eĉ fazon-fazajn kortcircuitojn. Pro tio, elektraj linioj estas tre malfortikaj al tiu, kion oni povus nomi “koleraj birdoj.” Aldone, altaj arboj proksime de transmetaj linioj (aŭ koridoroj) ankaŭ povas minaci la sekuran operacion — ekzemple, kaŭzante violon de ter-klarigo aŭ kortcircuitojn — kaj do devas esti regulare trancitaj.