Linii Electrice Aeriene - Izolatoarele liniilor electrice aeriene

 

Instalatii Electrice

Linii Electrice Aeriene ( L.E.A.)

 

Capitolul Consideratii Generale Asupra SIstemelor Electroenergetice

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).

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 nominala 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 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).

2. Elemente constructive

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

2.1. Conductoarele liniilor electrice aeriene

Din punctul de vedere al functiei pe care o indeplinesc, conductoarele LEA se clasifica in conductoare active si conductoare de protectie.

a)Conductoare active

Conductoarele active, care servesc la transportul energiei electrice, sunt in general neizolate. In cazuri speciale, de poluare intense, se pot utilize si conductoare active izolate.
Solicitarile la care sunt supuse conductoarele active sunt determinate atat de tensiunea si curentul transportat, cat si de actiunea conditiilor meteorologice - vant, chiciura, variatii de temperatura- sau a agentilor poluanti din atmosfera. Ca urmare a acestor solicitari, materialele din care sunt confectionate conductoarele active trebuie sa aiba urmatoare-
le calitati :

- rezistivitate cat mai mica, pentru diminuarea pierderilor de energie
- rezistenta la rupere cat mai mare, care sa le permita sa reziste in conditii meteorologice nefavorabile
- rezistenta mare la factorii poluanti
- cost redus
Imbinarea acestor calitati a determinat utilizarea in constructia conductoarelor active a urmatoarelor metale:

- cupru si aliaje de cupru (bronz)
- aluminiu si aliaje de aluminiu
- otel
Constructiv, conductoarele active ale LEA pot fi formate dintr-un singur fir (monofilare) sau dintr-un manunchi de fire ( multifilare sau funie).

Conductoarele monofilare au sectiunea circulara, se construiesc, de obicei, pentru sectiunea maxima de 16 mm cupru, 25 mm aluminiu si se folosesc numai la linii electrice aeriene de importanta mai mica, din cauza sigurantei lor reduse ( orice fisura poate duce la ruperea conduc-
torului )

Liniile electrice (de energie) sunt instalatii prin care se transporta si fi

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 conduc-

toarelor. 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 fasciculate, denumite in practica curenta, conductoare jumelate. Astfel, pe fiecare faza se monteaza 2, 3, 4 sau mai multe conductoare identice.

2.2Stalpii 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 articulate).

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

a)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 conductoa-

rele 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 conductoa-

relor 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 ative.

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

b) 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

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

c) 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 joss au invers) si cu toate conductoarele in acelasi plan orizontal.

Coronamente ale stalpilor cu simplu circuit

a -conductor fixat dupa varfurile unui triunghi

b - tip Y

c - portal

Coronamente ale stalpilor cu dublu circuit

a - hexagonal

b - brad drept

c - brad intors

d) Dupa modul de fixare

Se deosebesc stalpi cu baza incastrata in fundatie si stalpi cu baza articulate 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.

2.3. 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 mechanic :

de sustinere

de tractiune

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

support

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

2.4. 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 - indeparteaza 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

Linii electrice subterane

(in cablu)

Generalitati

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 ccatre om

Exista in schimb urmatoarele dezavantaje:

costul este mai ridicat

cosmetica

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

2.Elemente componente LEC

cablurile electrice

mansoanele

3. Cabluri electrice

3.1.Elemente componente ale cablurilor

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 current. Se caracterizeaza prin prin natura materialului, sectiunea nominala si solutia de realizare, elemente care ii determina supletea si rezistenta ohmica.

Tipuri de conductoare:

a-    rotund monofilar

b-    rotund polifilar

c-     tubular

d-    oval

e-     sectorizat monofilar

f-      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 metallic aplicat peste un conductor izolat sau peste un anssamblu de conductoare isolate, 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.

3.2.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

domeniul de aplicare

sistemul de racire:

cu racire naturala

cu racire fortata

izolatia :

cu izolatie de hartie impregnate

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

4. Mansoane

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

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

4.1. 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

a)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.

Manson din plumb

b) 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

c) 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

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

Bibliografie ;

Editor :

Centrale , Statii si Retele electrice

Manual pentru Licee de specialitate sis coli de maistri

Manualul a fost revizuit pe baza Programei scolare aprobate de

Ministerul Educatiei si Invatamantului cu nr .