Isolamento de linhas de energia

Durante muito tempo, os especialistas em energia desenvolveram uma tradição de chamar dispositivos para transmitir eletricidade de uma fonte (gerador) a um consumidor com o termo "linha", embora tenham um design técnico muito complexo e, em alguns casos, se estendam a várias centenas ou milhares de quilômetros.

Simplificando, cada linha de transmissão consiste em apenas dois componentes:

• sistemas de condução de corrente que garantem o fluxo de correntes elétricas;

• o meio dielétrico que envolve esses fios para evitar que a eletricidade passe em uma direção desnecessária. Este ambiente é simplesmente chamado de isolamento.

De acordo com o método de materiais de isolamento utilizados, as linhas de energia são divididas em:

• ar;

• cabo.

Linhas de energia aéreas

Essas estruturas usam as propriedades dielétricas do ar da atmosfera circundante para isolar os condutores de corrente. Isso leva em conta o fato de que seu resistência varia dependendo do clima, temperatura, umidade e outros parâmetros. Para eliminar esses fatores, a distância ideal entre os fios é selecionada para cada tipo de tensão.À medida que seu valor aumenta, a distância segura dos fios entre si aumenta.

Como o potencial de qualquer condutor de corrente pode fluir para o solo, os condutores de fase também se afastam da superfície do solo. Na prática, no entanto, eles se elevam muito mais alto, pois as pessoas podem caminhar ou trabalhar sob eles, os veículos de transporte se movem e as dependências podem ser localizadas. Tudo isso é levado em consideração pelo design do suporte no qual os fios são fixados.

Isolamento de linhas aéreas de energia

Além de escolher a distância aérea entre os fios e o solo, é preciso fixar os fios de corrente nos mastros para não atrapalhar sua resistência elétrica. Afinal, os materiais utilizados nos suportes (madeira e concreto em tempo úmido e estruturas metálicas em todas as circunstâncias) são bons condutores de eletricidade.

Para fixar fios abertos nos mastros dos suportes, são utilizadas estruturas especiais, chamadas de isoladores... São feitos de material dielétrico resistente. Na maioria das vezes, eles escolhem tipos especiais de porcelana, vidro ou, com menos frequência, plásticos.

O design de um tipo separado de isoladores de porcelana é mostrado na foto.

O isolador mostrado à esquerda é feito de uma única peça de porcelana. E o direito consiste em duas partes.

De acordo com o método de fixação ao mastro, os isoladores são divididos em:

• estruturas de pinos que estão presas a um pino de metal montado na travessa na posição vertical;

• dispositivos suspensos suspensos em um mastro;

• padrões de tensão fixados em um plano horizontal para resistir às forças de tração.

Todos eles são fabricados para funcionar em uma determinada classe de tensão de rede. Ao mesmo tempo, eles percebem forças mecânicas significativas na direção vertical e horizontal criadas pelos fios presos a eles em todas as condições climáticas.

Fortes rajadas de vento, mesmo em combinação com acúmulo de neve e gelo, não devem prejudicar a resistência mecânica de isoladores e fios, e chuva prolongada e mesmo chuva não devem prejudicar sua resistência elétrica. Caso contrário, haverá um modo de emergência, cuja remoção exigirá custos enormes.

A foto abaixo mostra um exemplo de fixação de fios abertos de uma linha monofásica de 220 volts na travessa de um mastro de suporte ao conectar um dispositivo de iluminação pública usando isoladores de porcelana.

Este método é amplamente utilizado para iluminar estradas, calçadas, áreas do território. O material de tal isolador pode suportar forças mecânicas de:

• tensionamento de fios atuando no plano horizontal ao longo do eixo da linha de energia;

• os pesos da estrutura suspensa sobre eles atuando na compressão do isolador.

Os mesmos projetos são usados ​​para linhas de 0,4 kV.

Condutores metálicos abertos são substituídos por linhas elétricas aéreas com tensão de até 35 kV inclusive. estruturas isoladas autoportantes.

Ao utilizá-los, não são utilizados isoladores de porcelana ou vidro, mas o sistema de fixação de cabos e fios mostrado na foto.

Em postes onde são conectados fios expostos e estruturas autoportantes, são utilizados os dois tipos de fixação.

À medida que a tensão aplicada à linha de transmissão aérea aumenta, os tamanhos dos isoladores e suas propriedades dielétricas aumentam.Isoladores mais potentes funcionam em linhas aéreas de 10 kV.

Para absorver as forças de tensão horizontal dos fios nos locais onde as linhas giram, por exemplo, para desviar de tanques, são utilizados isoladores de tensão, que podem consistir em guirlandas.

A foto mostra o uso combinado de isoladores de suporte e tensão em um suporte de suporte reforçado de VL-10 kV.

As mesmas estruturas são instaladas em suportes com desconectores… Isoladores de suporte garantem a operação de lâminas móveis e contatos fixos fixos do seccionador, e isoladores de tensão absorvem as forças de tração dos condutores.

A foto confirma que o projeto de todos os isoladores de linha aérea de 25 kV se tornou mais complexo. Eles aumentaram a distância entre os condutores de corrente da linha de energia e o material transportador.

Isso é claramente visível na linha aérea de 110 kV, onde a cadeia de isoladores tornou-se mais longa e sua construção suspensa agora é usada.

As extremidades das linhas aéreas são conectadas às buchas dos transformadores localizadas nas subestações.

Os pontos de conexão das linhas de energia aos equipamentos do quadro aberto de alta tensão de 110 kV são protegidos por estruturas mais complexas de isoladores portantes que podem suportar cargas elétricas e mecânicas significativas. Eles removem os fios energizados dos suportes a uma distância ainda maior.

O mesmo pode ser visto na foto de uma torre aérea de metal para transmissão de energia de alta tensão de 330 kV. A foto mostra que cada fase possui uma separação de condutores de corrente, cujos condutores são fixados na travessa com uma coroa ainda mais reforçada de isoladores de tensão de vidro.

Os isoladores de poste de uma subestação de 330 kV afastam ainda mais os condutores e barramentos do equipamento.

Linhas de energia do cabo

Nessas estruturas, os núcleos condutores das fases são separados uns dos outros por uma camada de dielétrico sólido e são protegidos da influência do ambiente por uma casca forte, mas elástica. Às vezes, o óleo de cabo líquido feito de produtos petrolíferos ou substâncias gasosas pode ser usado em vez de sólidos. Mas esses dielétricos raramente são usados ​​na prática.

Em termos de custos de produção, as linhas de cabo são mais caras do que as linhas de transmissão aéreas. Portanto, eles são colocados dentro da cidade, dentro de edifícios residenciais, áreas industriais, em cruzamentos com barreiras de água, quando os suportes aéreos não podem ser instalados.

Para a colocação de cabos, crie caminhos de cabos, canais ou normais trincheiras enterradasque restringem o acesso a circuitos ativos.

Isolamento de cabos de linhas de energia

A construção do cabo de alimentação para linhas de energia depende da quantidade de energia transmitida através dele e da tensão aplicada.

Os condutores do cabo são geralmente feitos de ligas de cobre ou alumínio, e o tipo de material dielétrico usado entre eles depende da magnitude da tensão aplicada.

Em dispositivos de até 1000 volts, as camadas de compostos de polietileno ou estruturas com enchimentos de papel e feixes impregnados com óleo de cabo de diferentes consistências são mais usadas.

A disposição aproximada das camadas de isolamento para um cabo de quatro núcleos não padrão é mostrada na foto.

Aqui, o metal de cada núcleo condutor é revestido por uma camada isolante que entra em contato com os feixes de papel e enchimentos colocados no isolamento da correia.A casca externa veda completamente toda a estrutura.

Quando o papel é impregnado com óleos minerais com vários aditivos para aumentar a viscosidade da camada, as propriedades dielétricas aumentam simultaneamente. Esses cabos impregnados com óleo viscoso podem operar em circuitos de alta tensão de até 10 kV inclusive.

O método técnico de fabricação de fios condutores aumenta as propriedades operacionais da camada dielétrica. Para isso, cada núcleo é feito na forma de um cabo coaxial separado com impregnação viscosa, colocado dentro da bainha de chumbo.

O espaço entre essas veias é preenchido com enchimento de juta e colocado dentro de uma camada blindada de fios de aço galvanizado, cercada por uma camada externa protetora selada.

Esses cabos com condutores metálicos de chumbo operam em circuitos de alta tensão de até 35 kV inclusive.

Para a transmissão de eletricidade ao longo do cabo com tensões mais altas de até 110 kV e superiores, são utilizadas outras estruturas da camada de isolamento. Isso pode ser óleo de cabo menos viscoso, gases inertes (na maioria das vezes nitrogênio). A pressão do óleo nessas camadas pode ser baixa (até 1 kg / cm2), média (até 3 × 5 kg / cm2 ) ou alta (até 10-14 kg / cm2 ). Esses cabos funcionam em circuitos de alta tensão de até 500 kV inclusive.

Inspeções do isolamento de linhas de energia

Durante a operação de equipamentos elétricos, o estado das camadas dielétricas é avaliado:

• sempre;

• periodicamente.

Dispositivos de controle especiais realizam uma análise contínua da qualidade do isolamento no modo automático. Eles são sintonizados de forma que medem correntes de fuga muito baixas durante a operação normal.Quando ocorre uma quebra da camada dielétrica, essas correntes aumentam e o momento de sua passagem pelo valor crítico é fixado por um circuito de corrente de relé com a emissão de um comando de alarme para notificar o pessoal de serviço.

O monitoramento periódico do estado de isolamento de equipamentos elétricos, incluindo linhas de energia, é atribuído a laboratórios elétricos especialmente formados que realizam inspeções de alta tensão na forma de medições e testes com instalações especializadas móveis ou estacionárias.

A equipe técnica de tais laboratórios no sistema de energia é dividida em departamentos separados chamados de serviço de isolamento. Ela, sob a direção do gerente, participa dos testes de rotina dos equipamentos de energia e linhas de energia existentes e é obrigada, antes de cada introdução de quaisquer dispositivos nos quais tenha sido realizado trabalho preventivo com a desmontagem do circuito, a apresentar um relatório por escrito parecer sobre a prontidão da seção de entrada para suportar a carga de alta tensão com isolamento.

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