Ofanleðnar rafmagnsleiðir og torg: Tegundir, hönnun & öryggi

Afram hæðarspenna AC undirstöður, þá er það sem við sérum oftar rafmagnsleiðir og dreifingarleiðir. Hækir tólar bera leiðir sem hoppa yfir fjöll og haf, strekkjast í firði áður en þær ná bæjum og býlum. Þetta er einnig spennandi efni—í dag munum við skoða rafmagnsleiðir og stötur sem stýra þeim.

Rafmagnsflutningur og dreifing

Fyrst, skulum við skilja hvernig rafmagn er flutt. Rafmagnsviðið bestur af fimm stigi: framleiðsla, flutningur, (undirstöður) dreifing, og notkun.

• Framleiðsla inniheldur ýmsar tegundir af rafmagnsframleiðsluvélum—það eru bæði hefðbundnar framleiðsluorð, eins og kolavirkjar og vatnarafmagnsvirkjar, og nýlegar uppspretur eins og vindur og sólorka. Allt þetta felst undir framleiðslu.

• Flutningur byggir á rafmagnsleiðum og stötum.

• Undirstöður (eða umskipti) nota a.m.k. spennubreytara. Spennubreytari sem stiga upp spennu í orkustöðum hækka spennu til að gera flutning yfir langa afstanda ánægjanlegt, en spennubreytari á dreifingarsíðu lægra spennu til stigs sem er viðeigandi fyrir svæðisdreifingarneti og endanotendur.

• Dreifing á notandasiðu inniheldur ýmsa spennubreytara, auk miðal- og lágspenna tæki, lyklabör, og leitar.

• Notkun merkir rafmagnstæki í heimili, auk rafmagnsnýtingar í sveitarvinnslu, byggingum, verkstöðum, og öðrum notkunarmöguleikum.

Með tilliti til skipulags, eru rafmagnsleiðir skiptar í tvær aðaltegundir: loftarafmagnsleiðir og snöruleiðir. Hér er myndrænt dæmi um rafmagnsflutningskerfi:

Hverjar spennu efnilegar fyrir flutning yfir langa afstanda? Til að minnka flutningshöfuna og auka kostgjöld, eru venjulega AC spennur af 500 kV og meira notaðar fyrir rafmagnsflutning. Spennur milli 500 kV og 750 kV eru flokkuð sem Extra High Voltage (EHV) AC flutning, en 1000 kV AC kerfi eru kölluð Ultra High Voltage (UHV) AC flutning. Á móti því eru línum sem starfa frá miðalspennum upp í 110 kV–330 kV venjulega flokkuð sem dreifingarleiðir. Athugið að þessar flokkunarmarkmið geta breyst með auknum orkuröskun, kerfisfjölbreytileika, og landsvæðislega orkuröðunarmynstur.

Spennustigi merkjast með línuspennu—það er, spennu milli einhvers tveggja af þremur spennum (A, B, og C). 220 v spennu sem notuð er í heimilum er spenna milli einnar spens og jarðar. Með alvöru kemur veiting heimila frá 380 v línuspennukerfi. Aðeins við innganginn í byggingu eru þrír spennur (A, B, og C) skiptir—hver spenna má dreifa mismunandi hluta í heimilum. Það sem þú sérð oft í borgum eða býlistum er ferningslaga, kassaklædd struktúra—þetta er box-type undirstöð (eða kassaklædd undirstöð) (svo sem sýnt er á myndinni hér fyrir neðan).

Kassaklædd undirstöð samanstendur af miðalspennu tæki, spennubreytara, og lágsvenju dreifingartæki. Það brottar miðalspennu dreifingarkerfi (venjulega 10 kV eða 20 kV) í 380 V rafmagn sem er viðeigandi fyrir heimili eða sveitarfélag. Þú munt ekki sjá leitar, vegna þess að dagleg dreifingarkerfi í Kína nútímamikið nota undirjarðar snöru. En í sumum eldri býlistum eða landsbyggðum geturðu enn séð loftarafmagnsleiðir sem tengja spennubreytara og svo keyra til bygginga eða einstaka notenda.

Á opnum svæðum, eru loftarafmagnsleiðir sem við sjáum oft samsett af stötum og leiðum. Það eru mörg tegundir stóa, og rafmagnsleiðir eru flokkuð sem hvorki beint straum (DC) eða visselt straum (AC).

Kínas rafmagnsframleiðsla og notkun sýna markandi landsvæðislega ójöfnu. Rík orkurarfur, eins og kol, vind, sól, og vatnsorka, er sameinað í vesturhluta landanna, en helstu beltið er þúsundir kílómetra í burtu í mið- og austurhlutanum. Þessi landsvæðisleg ósamsvar gerir flutning yfir langa afstanda mikilvæg lausn.

Nýlega, með hratt vaxandi stórleika vind- og sólorkubunda, hefur biðið um flutning yfir langa afstanda verið aukandi. Sem bakben rafmagnsflutnings, hefur smíði ultra-hæðarspenna (UHV) netsins hraðað, sem gefur sterk aukahlutspennu fyrir Kínas orkuröskun og hæfileika viðhaldi. Allar þessar flutningskerfi byggja á stótum og loftarafmagnsleiðum til að tengja netið.

Loftarafmagnsleiðir

Loftarafmagnsleið samanstendur af leiðum sem hengt er úr stómum með spennubundi og búnað, sem tryggir öruggan bil á milli leiða og jarðar eða bygginga. Aðal virka leiðar er að flutta raforku, tengja orkustöðvar og undirstöður, leyfa samsíða starfsemi, og sameina rafmagnakerfi í eitt sameiningarkerfi.

Loftarafmagnsleiðir hafa kosti eins og lægri viðskoti, hraðari smíði, einfald og auðveld setning, auðveld greining á villum og hættu, og einfald viðhald og lagfæring. Fyrir flutning yfir langa afstanda eru loftarafmagnsleiðir mest notaðar vegna stórar orkugjöf. Jo lengri flutningur, jo hærri spennustigi eru nauðsynlegir.

En vegna þess að loftarafmagnsleiðir eru víðtækir og starfa ótrúað í úti lofti, eru þeir oft árekst af umhverfisforstillingum og náttúrulegum ástæðum. Þetta leiðir til ýmsa starfsvilla, eins og ljósarás, vindskemmd, íssamling, óheillandi glitrandi, ytri störf, leitarhring, og fuglaatvik.

Að auki, þegar verið er með hágildistengingar, munu verkfræðingar oft metast við hágildis (HV), ágildis (EHV) og ofurgildis (UHV) kerfi, flestar af þeim tengdar saman yfir loft. Því miður eru teknilegar kröfur fyrir hágildis tæki nauðsynlega tengdar skilyrðum lína— eins og starfsútbúð og þjónustuskilyrði. Því er mikilvægt að skilja eiginleika og villulýsingar yfirlofts lína til að geta skilgreint teknilegar kröfur hágildis tækja.

Efnisorð Yfirloftsflutningslína

Aðal efnisorð yfirloftsflutningslínu eru grundvallar, torn, leitir, skýringar, hjálpartæki (fittings), geislavarnargerð ( eins og yfirloftsjörðarleiðir og geislastillar ) og jörðakerfi. Nýjar línur gætu einnig innihaldið hjálparþætti eins og ljósbifreiðar (OPGW) og orkaflutningarsamfærslukerfi.

(1) Leitir

Leitir fluttir straum og bera orku. Einfaldur leitr fyrir hverja fazu er venjulegur fyrir stöðluðar línur. En fyrir EHV og hágildisflutningarlínur, eru oft notuð bundin leitir—með tvö, þrjú, fjögur eða fleiri undirleitri (oft sett í hringferli)—sem eru oft notuð. Þetta minnkar koronaströnd, minnkast orkunotkun og lækkar störf á ráðstöfun, sjónvarps- og öðrum samskiptakerfum.

(2) Skýringar (Jörðaleitir) og Jörðakerfi

Skýringar eru hengdur efst á flutningartorn og tengdir jörðakerfinu á hverju torni með niðurleiðum. Í tíma geislastilla mun skýringaleitirinn—settur yfir fazuleitina—taka geislann, síðan örva strauminn á öruggan hátt gegnum jörðakerfið í jarðinni. Þetta minnkar líkur beinra geislastilla á leitrunum, varnar fyrir oforgildi á línu skýringar og tryggir örugga virkni. Skýringaleitir eru venjulega settir upp allan veg á línur sem eru 110 kV og hærri og eru oft gerðir af galvanískt berandi stálþræðum.

(3) Torn (Pylons)

Torn stýra leitrum og skýringaleitrum samhengd við hjálpartæki, halda örugga elektrísk gildi milli leitra, torna, jarðar og allra krossaðra bygginga eða struktúra.

(4) Skýringar og Skýringakeðjur

Skýringar eru aðal skýringarefnisorð flutningslínu. Þau stýra eða hengja leitrum samhengd við elektrísk skilgreiningu frá tornum, tryggja örugga dielectric styrk. Í stað við aflsverksmennsku, rafmagnsgildi og rostgeisla, skýringar verða að hafa nógu aflsverksmennsku, skýringarkerfi og stöðugleika við brottnám.

(5) Hjálpartæki (Fittings)

Flutningslínu hjálpartæki spila mikil hlutverk í stýringu, öruggu tengslum, tengslum og vernd um leitrunar og jörðaleitir, tryggja sterk og örugga tengsl. Hjálpartæki eru flokkuð í fimm aðal tegundir eftir virkni: lína klampar, tengsl fittings, splicing fittings, vernd fittings, og guy tröð fittings.

(6) Grundvallar

Grundvallar festa tornin á jarðina, forðast hræðslu, fall eða sækningu.

Við munum skoða hver efnisorð í smáatriðum í næstu spjöldum.

(7) Torn (Pylons)

Það eru mörg tegund flutningslína og torn, með gildistöfum sem ná að 1000 kV. Efni torna eru tré, beton, stálgrind og stálrør, og form og hönnun þeirra breytist mikið. Markmið flutningslínu er að fluta orku frá einu enda til annars með lágmarkar tap. Því miður eru línur hönnuðar til að minnka viðbót og maxa leitargrind. Torn stýra línurnar og forðast samband við aðrar leitandi hluti sem gætu valdið jörðuvillu. Því miður eru þau byggð til að vera hæð og raklegt örugg. Myndin neðar sýnir algengar tegundir torna.

Byggð á raunverulegu virkni í verkfræðikröfur, eru torn flokkuð í nokkrar tegundir: bein línu (hengjan) torn, horn (horn) torn (notuð til að breyta stefnu), lokatorn (til að tengja við og frá ummylunarstöðvar), snúningstorn (notuð til fazusnúning) og stórspennutorn (hannað til að fara yfir stór ár, vatn eða sund). Að grunninu af hverju torni er grundvelli. Leitir eru hengdur frá krossarm við skýringakeðjur.

Ef þú skoðar nánar stálgrindatorn, munt sjá tvö litla "horn" sem strengja upp—eitt á hverri hlið—með þynna leiðir. Þessi eru ekki til orkuflutning; það eru yfirloftsjörðarleiðir (skýringaleitir), einnig kölluð jörðarleiðir, notuð fyrir geislavarnir.

Flutningstorn kemur í mörgum formum. Fyrir einnig línu, eru algengar skipanir eins og "vínglas" tegund með veggstæðum leitrum og "kattahöfuð" tegund með þríhyrningslaga leitarröðun. Í svæðum með takmarkaða rétt á gangveg eða í ekonomíska þróttuðum svæðum þar sem land er skort, eru oft notað kompakktorn sem bera tvær eða jafnvel fjórar línur á sama stilling. Fyrir ofurgildis (UHV) DC flutningslínu, eru einnig T-tegundar torn, sem stýra tvöum línur hengdur neðan—á einni hlið jápole, og á hinna hlið negepole.

Flutningslínu gata merkir strikformlegt svæði sem fer út frá ytri leitrum hágildis yfirloftsorkulínu. Breidd hans er ákvörðuð af gildistöfum og reglugerðum í Reglugerðum um Varnir Orkubúnaðar. Til dæmis, varnarsvæði fyrir 500 kV línu er 20 metra breitt. Þrátt fyrir takmarkaðar bæjarkröfur eru leyfðar, er strengt bannað að setja eldsvæði eða byggja byggingar.

Þú hefur líklega orðið vitur á margar spikulaga tæki og lítla „vindkvaða“ sem eru uppsettar á senditornum. Hver er þá markgildi þeirra? Þau eru allt fyrir að skjóta fugla! Spikulagan tækin forðast að fuglarnir byggji nán, en lítlinn snúinn „vindkvaði“ skjóti fuglana – báðar gerðir eru oft settar upp á tornin.

Bygging senditorna veitir gott stöðugrunn fyrir fugla til að byggja nán. En fuglastokkar eru gefandi. Þegar þeir eru brottkuðir á stríngu af yfirleiðarlésum geta þeir búið til gefanda leið milli leðsins og jarðar, sem gæti valdið flýstu, jarðslit eða jafnvel fylgislit milli leða. Því miður eru rafmagnsleiðir mjög misfærðar við hvað má kalla „misskilða fugla“. Auk þessu geta hár tré innan nálægri svæðis (eða ganga) valdið ó öruggu starfsemi – til dæmis með því að valda jarðslit eða fylgislit – og þarf því að klippa þau sjálfgefið.