Constructia liniilor electrice

Constructia liniilor electrice

Liniile electrice (de energie) sunt instalatii prin care se transporta si se distribuie energia electrica de la punctele de producere ale acesteia la consumatori.

Dupa modul de constructie, ele se impart in linii electrice aeriene (LEA) si linii electrice subterane sau in cablu (LES, respectiv LEC).

I.1. Linii electrice aeriene

I.1.1. Clasificarea liniilor electrice aeriene

Liniile electrice aeriene se clasifica, dupa tensiunea lor nominala de functionare, in urmatoarele tipuri:

- de joasa tensiune - cu tensiunea nominala pana la 1 kV, care se construiesc, mai ales, in zonele rurale si in cartierele de la marginea unor orase mai mici ; ele au tensiunea nominals standardizata de 380V, iar in regiunile petroliere, exista si linii electrice aeriene cu tensiunea de 500V.

- de medie tensiune - cu tensiunile nominale cuprinse intre 1 kV si 35 kV. In tara noastra tensiunile nominale standardizate sunt de 6,10 si 20 kV, insa exista si linii electrice aeriene de 15 kV si 35 kV.

- de inalta tensiune - construite pentru tensiuni nominale de 110 kV sau mai inalte; in tara noastra, tensiunile inalte standardizate pentru care se construiesc linii electrice aeriene sunt de 110 kV, 220 kV si 400 kV, existand si perspectiva utilizarii unor tensiuni mai inalte (750 kV).

I .1.2 Elemente constructive

Indiferent de tipul liniei electrice aeriene, elementele ei constructive sunt: conductoare, izolatoare, stalpi, armaturi si cleme.

a)Conductoarele multifilare sunt formate din straturi suprapuse de fire cu sectiuni circulare egale, rasucite, in forma de spirala. Ele pot fi alcatuite dintr-un singur metal ( monometalice ) sau din doua metale (bimatalice). Pentru conductoarele multifilare normale, raportul ariilor sectiunilor de otel si aluminiu este de 1/6, iar pentru conductoarele intarite, cu rezistenta mecanica sporita este 1/4.

b)Conductoare de protectie

Conductoarele de protectie, denumite si fire de garda, au rolul de a proteja linia impotriva loviturilor de trasnet. In acelasi timp, ele servesc la reducerea perturbatiilor radiofonice, si la micsorarea tensiunii de atingere si de pas.

Liniile electrice aeriene de joasa tensiune, datorita conditiilor de functionare mai usoare, nu pun probleme deosebite in alegerea conductoarelor. In general se utilizeaza conductoare mono- sau multifilare monometalice confectionate din aluminiu.

Liniile electrice de medie tensiune se construiesc cu conductoare funie monometalice (aluminiu) sau bimetalice (otel-aluminiu).

Pentru linii electrice de inalta tensiune se utilizeaza in exclusivitate conductoare funie bimetalice.

Solutia adoptata pentru majoritatea LEA de foarte inalta tensiune este utilizarea conductoarelor fasciculare, denumite in practica curenta, conductoare jumelate. Astfel, pe fiecare faza se monteaza 2, 3, 4 sau mai multe conductoare identice.

c)Stalpii liniilor electrice aeriene

Stalpii sustin conductoarele active si de protectie la distantele prescrise intre ele, precum si fata de sol sau alte obstacole de pe traseu.

Principalele elemente componente ale stalpilor sunt:

coronamentul

corpul stalpului

partea subterana (in fundatie)

partea de sprijin pe fundatie (la stalpii articulati).

Clasificarea stalpilor se face dupa mai multe criterii, dintre care amintesc :

destinatia lor in linie

materialul din care sunt realizati

tipul coronamentului

modul de fixare al bazei

• Dupa destinatia lor in linie

Dupa destinatie stalpii se impart in stalpi terminali, de sustinere, de intindere, de colt, de traversare, de transpunere a fazelor si de derivatie.

Stalpii terminali ai unei linii, in numar de doi, sunt amplasati la capetele acesteia (A), imediat dupa iesirea din statiile de transformare ST. Ei sunt solicitati permanent unidirectional de fortele FA de intindere ale conductoarelor pe directia liniei.

Stalpii de sustinere (B) au rolul sa preia eforturile determinate de fortele verticale ( greutatea conductoarelor, a izolatoarelor, chiciura ) si de fortele orizontale, datorate actiunii vantului.

Stalpii de intindere (C) se monteaza pe aliniamentele liniei la distante cuprinse in general intre 2 km si 10 km. Portiunea de linie dintre doi stalpi de intindere se numeste panou de intindere.

Stalpii de colt (D) sunt amplasati in punctele in care aliniamentul liniei se schimba, formand un unghi. Ei sunt solicitati permanent de forta (FD), care este rezultanta fortelor cu care sunt intinse conductoarele in cele doua aliniamente.

Stalpii de traversare (E) sunt utilizati in panourile in care linia traverseaza cai ferate, sosele, canale, rauri, linii de telecomunicatii.

Stalpii de transpunere a fazelor se folosesc pentru rotirea conductoarelor de faza, in scopul uniformizarii inductivitatii si capacitatii LEA trifazate. In acest fel, pe tot parcursul liniei, un conductor activ va ocupa aceeasi pozitie medie fata de pamant si fata de celelalte conductoare active.

Stalpii de derivatie servesc pentru a permite efectuarea unei derivatii din linie dupa o directie data.

Figura I.1

• Dupa materialul din care sunt realizati

Se deosebesc : stalpi de lemn, stalpi de beton si stalpi metalici.

Stalpii din lemn au fost utilizati in tara noastra, in constructia LEA de joasa, medie si inalta tensiune, indeosebi, in perioada 1950-1960. In prezent, utilizarea lor s-a redus foarte mult datorita valorificarii superioare a lemnului in alte ramuri ale economiei nationale.

Stalpii din beton armat sunt utilizati in tara noastra la majoritatea liniilor electrice aeriene, de joasa si medie tensiune. Folosirea lor a fost determinata de urmatoarele avantaje tehnico-economice :

-economie de lemn si profile laminate

-cost relativ redus

-durata lunga de serviciu

-fabricare industriala

-cheltuieli de intretinere nule

-rezistenta mecanica buna

Dezavantajul lor principal este determinat de fragilitatea si greutatea mare, ceea ce impune masuri speciale de transport si montaj.

Din punct de vedere al tehnologiei de fabricatie stalpii de beton pot fi:

stalpii din beton armat centrifugat - au cea mai larga raspan-

dire in tara noastra. Ei au, in general, o sectiune circulara, alcatuind cilindri sau trunchiuri de con goale in interior, cu conicitate mica.

stalpii din beton armat vibrat - necesita conditii mai usoare de fabricatie, insa calitativ sunt inferiori celor centrifugati.

stalpii din beton armat precomprimat (centrifugat sau vibrat), numiti si stalpi cu armatura pretensionata , constituie tipul modern de stalp din beton armat, oferind avantaje tehnico-economice fata de celelalte doua tipuri.

Stalpii metalici se folosesc la constructia LEA de inalta si foarte inalta tensiune. Ei prezinta o serie de avantaje importante, cum ar fi:

pot fi realizati din piese separate, ceea ce ofera posibilitatea industrializarii si usureaza transportul

la deschideri mari, ofera singura solutie acceptabila din punct de vedere socio-economic

permit montarea a doua sau mai multor circuite trifazate pe acelasi stalp

sunt construiti cu zabrele si permit urcarea usoara a personalului de intretinere

asigura o buna legatura la pamant, prin corpul stalpului

au o durata de exploatare mare

Dezavantajele utilizarii stalpilor metalici constau in consumul ridicat de otel laminat, precum si in faptul ca necesita o intretinere costisitoare.

Stalpii metalici au urmatoarele parti componente:

coronamentul - este constituit din ansamblul de console, traverse si varfare montate la partea superioara a corpului stalpului, de care sunt suspendate conductoarele active si de protectie.

corpul stalpului - este o grinda cu zabrele de sectiune patrata ( mai rar dreptunghiulara ) executata din tronsoane

baza sau fundatia - poate fi intalnita in doua variante: baza ingusta sau fundatie bloc si baza larga in care picioarele stalpului sunt betonate in patru fundatii separate.

Clasificarea stalpilor metalici:

-stalpi metalici in forma de turn

-stalpi metalici avand coronamentul in evantai

-stalpi metalici portali

Figura I.2 Diagonalele stalpilor metalici

a- stalpi cu diagonale simple

b- stalpi cu diagonale duble

c- stalpi cu diagonale in forma de K

d- stalpi cu diagonale multiple

• Din punctul de vedere al coronamentului

Stalpii se impart in doua categorii: cu coronament simplu circuit si cu coronament dublu circuit.

La stalpii liniilor simplu circuit conductoarele active pot fi dispuse in varfurile unui triunghi sau in acelasi plan orizontal.

La stalpii liniilor dublu circuit conductoarele active sunt dispuse in trei planuri orizontale ( coronamente de tip hexagonal, brad drept, brad

intors), doua planuri orizontale ( cu doua conductoare sus si patru jos sau invers) si cu toate conductoarele in acelasi plan orizontal.

Figura I. Coronamente ale stalpilor cu simplu circuit

a -conductor fixat dupa varfurile unui triunghi

b - tip Y

c - portal

Figura I. Coronamente ale stalpilor cu simplu circuit

a - hexagonal

b - brad drept

c - brad intors

• Dupa modul de fixare

Se deosebesc stalpi cu baza incastrata in fundatie si stalpi cu baza articulata care se ancoreaza .

Fundatiile stalpilor metalici sunt monobloc pentru stalpii cu baza ingusta sau separat cate o fundatie pentru fiecare montant pentru stalpii cu baza larga.

Fundatiile stalpilor din beton armat sunt realizate de asemenea din beton, fiind fie turnate la fiecare stalp, fie sub forma fundatiilor prefabricate din placi si socluri in care patrund stalpii.

d) Izolatoarele liniilor electrice aeriene

Din punct de vedere electric, izolatoarele trebuie sa aiba o rigiditate dielectrica cat mai mare, astfel incat sa nu permita producerea descarcarilor prin corpul lor ( strapungere) sau pe suprafata lor prin aer (conturnare).

Tipuri de izolatoare

Din punct de vedere electric:

strapungibile

nestrapungibile

Din punct de vedere mecanic :

de sustinere

de tractiune

Din punct de vedere al pozitiei fata de conductoare si de console:

suport

de suspensie ( cu capa, cu inima plina, tija )

Figura I.5

e) Armaturi si cleme

Armaturile sunt elementele mecanice prin intermediul carora se fixeaza izolatoarele pe stalpi sau se ansambleaza elementele de izolare pe ea. Formele lor difera dupa scopul pentru care sunt folosite.

Clasificare :

-armaturile pentru lanturile de izolatoare - se folosesc la formarea acestora si la fixarea lor de stalpi.

-armaturile pentru protectia izolatoarelor contra arcului electric - indeparteazi arcul de lantul de izolatoare, protejandu-le impotriva solicitarilor termice.

-armaturile antivibratoare - protejeaza conductoarele impotriva vibratiilor.

Clemele sunt elemente mecanice care fixeaza conductoarele de izolatoare sau care servesc pentru innadirea acestora.

Clasificare :

• de sustinere : - fara declansare

- cu declansare si rola de alunecare

• de intindere : -cu pana

- cu bride

- cu con

- prin presare

• cleme folosite pentru fixarea conductoarelor de protectie
• cleme de legatura a conductoarelor

I.2 Linii electrice in cablu

I.2.1Generalitati

Fata de liniile aeriene, liniile in cablu prezinta urmatoarele avantaje :

-au siguranta mare in functionare

-se pot instala in locuri unde linia aeriana nu poate fi construita

-nu sunt influentate de supratensiunile atmosferice

-eliberarea unor suprafete de teren

-estetica localitatilor

-este evitat pericolul atingerii directe de catre om

Exista in schimb urmatoarele dezavantaje:

costul este mai ridicat

construirea liniei in cablu dureaza mai mult

detectarea si repararea punctelor de avarie se face mai greu si necesita un personal cu o calificare mai inalta.

I.2.2.Elemente componente ale liniilor electrice in cablu

-cablurile electrice

-mansoanele

I.2.2.1Cabluri electrice

Cablurile electrice au urmatoarele elemente componente :

a) Conductorul cablului este un corp metalic, format dintr-unul sau mai multe fire, din aluminiu sau din cupru, care constituie o cale unica de curent. Se caracterizeaza prin natura materialului, sectiunea nominala si solutia de realizare, elemente care ii determina supletea si rezistenta ohmica.

Figura I.6 Tipuri de conductoare

Tipuri de conductoare:

rotund monofilar

rotund polifilar

tubular

oval

sectorizat monofilar

sectorizat polifilar

b) Izolatia conductorului este stratul sau straturilede material izolant cu care este invelit conductorul. Tipurile uzuale de izolatie sunt:

hartie impregnata cu materiale izolante

izolatie sintetica ( uscata )

c) Ecranul este invelisul metalic aplicat peste un conductor izolat sau peste un ansamblu de conductoare izolate, cu scopul principal de a elimina sau atenua simtitor actiunea campurilor electrice sau magnetice straine asupra curentului electric care trece prin conductor.

d) Invelisul cablului este constituit din ansamblul straturilor destinate realizarii unei forme determinate a cablului si de a asigura protectia contra degradarilor exterioare.

.Clasificarea cablurilor electrice:

Cablurile de energie se pot clasifica dupa urmatoarele criterii:

• tensiunea de functionare :

-LEC de joasa tensiune : sub 1 kV

-LEC de medie tensiune : pana la 110 kV

-LEC de inalta tensiune : peste 110 kV

• materialul firelor conductoare:

-aluminiu

-cupru

• forma si constructia firelor conductoare:

-masive

-multifilare

-forma sector

-tubulare

-ovale

-rotunde

• numarul de faze :

-monofazate

-trifazate

• felul materialelor de protectie :

-plumb tehnic

-benzi metalice

• sistemul de racire:

-cu racire naturala

-cu racire fortata

• izolatia :

-cu izolatie de hartie impregnata

-de cauciuc natural , sintetic

-de policlorura de vinil

-de polietilena

-de ulei si gaze sub presiune

-cabluri criogene

• comportarea la foc:

-fara intarziere la propagarea flacarii

-cu intarziere la propagarea flacarii

-cu intarziere marita la propagarea flacarii

-rezistente la foc

I.2.2Mansoane

Mansoanele sunt elemente componente ale liniilor subterane folosite in vederea efectuarii operatiilor de conexiune a cablurilor intre ele, jonctiuni ale acestora la barele statiilor si liniilor aeriene sau pentru executarea derivatiilor.

Mansoanele au rolul de a proteja etanseitatea cablului in punctele de inadire, de derivatie si de capat in care la montare acestea se intrerup temporar.

Clasificarea mansoanelor

Clasificarea mansoanelor se face dupa:

• destinatie :

-de legatura sau jonctiune

-de derivatie

-terminale

• materialul utilizat :

-din fonta

-din plumb

-din rasini sintetice

• nivelul de tensiune :

-de joasa tensiune

-de medie tensiune

-de inalta tensiune

Mansoanele de legatura se folosesc pentru asigurarea continuitatii cablurilor subterane si se construiesc pentru diferite tensiuni. Cele pentru joasa si medie tensiune pot fi realizate total sau partial din cauciuc sau PVC. Pentru cele de inalta si foarte inalta tensiune se foloseste fonta sau plumbul.

Figura I.7 Manson din plumb

Mansoanele de derivatie se utilizeaza la cabluri de joasa tensiune, iar pentru cele de inalta tensiune derivatiile se executa numai in posturi sau statii de transformare. Mansonul de derivatie se deosebeste de mansonul de legatura numai prin faptul ca intr-o parte laterala are o prelungire prin care iese cablul de derivatie. Sunt de doua tipuri:

manson de derivatie normal

manson de derivatie ingust

I.2.2.3 Cutii terminale

Se monteaza la capetele cablurilor permitand astfel scoaterea in exterior a conductoarelor si legarea lor la masinile electrice, la bornele statiilor sau la liniile electrice aeriene. Se deosebesc doua tipuri de cutii terminale:

• de interior :

-cilindrica pentru cabluri de 1 kV

-din plumb pentru cabluri de 1 kV

-conica pentru cabluri pana la 10 kV

-din plumb pentru cabluri de 6 si 15 kV

-trifazata pentru cabluri 6-20 kV

-monofazata pentru cabluri de 20 si 35 kV

-din rasini sintetice

Figura I.8 Cutie terminala trifazata din rasina epoxidica pentru tensiunea de 1 kV

• de exterior :

-pentru cabluri de 1 kV

-trifazata pentru cabluri de 6-20 kV

-monofazata pentru cabluri de 20-35 kV

-monofazata de inalta tensiune

-din rasini sintetice