Isolierung von Stromleitungen

Unter Energieexperten hat sich seit langem die Tradition entwickelt, Geräte zur Übertragung von Strom von einer Quelle (Generator) zu einem Verbraucher mit dem Begriff „Leitung“ zu bezeichnen, obwohl sie technisch sehr komplex aufgebaut sind und teilweise mehrere Hundert bzw. mehrere Hundert umfassen Tausende von Kilometern.

Vereinfacht ausgedrückt besteht jede Übertragungsleitung nur aus zwei Komponenten:

• Stromleitungssysteme, die den Fluss elektrischer Ströme sicherstellen;

• das dielektrische Medium, das diese Drähte umgibt, um zu verhindern, dass Elektrizität in eine unnötige Richtung fließt. Diese Umgebung wird einfach Isolation genannt.

Je nach Art der verwendeten Isoliermaterialien werden Stromleitungen unterteilt in:

• Luft;

• Kabel.

Freileitungen

Diese Strukturen nutzen die dielektrischen Eigenschaften der Luft der umgebenden Atmosphäre, um Stromleiter zu isolieren. Dies trägt der Tatsache Rechnung, dass seine Widerstand variiert je nach Wetter, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und anderen Parametern. Um diese Faktoren zu eliminieren, wird für jede Spannungsart der optimale Abstand zwischen den Drähten gewählt.Mit zunehmendem Wert nimmt der Sicherheitsabstand der Drähte voneinander zu.

Da das Potenzial jedes Stromleiters zur Erde fließen kann, entfernen sich auch die Phasenleiter von der Erdoberfläche. In der Praxis steigen sie jedoch deutlich höher, da unter ihnen Menschen gehen oder arbeiten, sich Transportfahrzeuge bewegen und Nebengebäude lokalisiert werden können. All dies wird durch die Gestaltung des Trägers berücksichtigt, auf dem die Drähte befestigt sind.

Isolierung von Freileitungen

Neben der Wahl des Luftabstands zwischen den Leitungen und dem Boden ist es notwendig, die Stromleitungen an den Masten zu befestigen, um deren elektrischen Widerstand nicht zu beeinträchtigen. Schließlich sind die für die Stützen verwendeten Materialien (Holz und Beton bei nassem Wetter und Metallkonstruktionen unter allen Umständen) gute Stromleiter.

Um offene Drähte an den Masten der Stützen zu befestigen, werden spezielle Strukturen verwendet, die als Isolatoren bezeichnet werden. Sie bestehen aus einem widerstandsfähigen dielektrischen Material. Am häufigsten wählen sie spezielle Porzellanarten, Glas oder seltener Kunststoffe.

Das Foto zeigt den Aufbau eines separaten Typs von Porzellanisolatoren.

Der links abgebildete Isolator besteht aus einem einzigen Stück Porzellan. Und das Recht besteht aus zwei Teilen.

Je nach Art der Befestigung am Mast werden Isolatoren unterteilt in:

• Stiftstrukturen, die an einem Metallstift befestigt sind, der in vertikaler Position an der Traverse montiert ist;

• Hängegeräte, die an einem Mast aufgehängt sind;

• Spannungsmuster, die in einer horizontalen Ebene befestigt sind, um Zugkräften standzuhalten.

Sie alle sind für den Betrieb bei einer bestimmten Netzspannungsklasse ausgelegt. Gleichzeitig spüren sie bei allen Wetterbedingungen erhebliche mechanische Kräfte in vertikaler und horizontaler Richtung, die von den an ihnen befestigten Drähten ausgehen.

Starke Windböen, auch in Kombination mit Schnee- und Eisansammlungen, sollten die mechanische Festigkeit von Isolatoren und Leitungen nicht beeinträchtigen, und anhaltender Regen und sogar Regen sollten ihren elektrischen Widerstand nicht beeinträchtigen. Andernfalls entsteht ein Notfallmodus, dessen Beseitigung enorme Kosten verursachen wird.

Das Foto unten zeigt ein Beispiel für die Befestigung offener Drähte einer einphasigen 220-Volt-Leitung an der Traverse eines Stützmastes beim Anschluss eines Straßenbeleuchtungsgeräts mithilfe von Porzellanisolatoren.

Diese Methode wird häufig zur Beleuchtung von Straßen, Gehwegen und Geländebereichen eingesetzt. Das Material eines solchen Isolators hält folgenden mechanischen Kräften stand:

• Spannung von Drähten, die in der horizontalen Ebene entlang der Achse der Stromleitung wirken;

• Die Gewichte der an ihnen aufgehängten Struktur wirken auf die Kompression des Isolators.

Die gleichen Ausführungen werden für 0,4-kV-Leitungen verwendet.

Offene Metallleiter werden durch Freileitungen mit Spannungen bis einschließlich 35 kV ersetzt. selbsttragende isolierte Konstruktionen.

Bei ihrer Verwendung werden keine Porzellan- oder Glasisolatoren verwendet, sondern das auf dem Foto gezeigte Kabel- und Drahtbefestigungssystem.

An Masten, an denen freiliegende Drähte und selbsttragende Strukturen angeschlossen werden, werden beide Befestigungsarten verwendet.

Mit zunehmender Spannung an der Freileitung nehmen die Größe der Isolatoren und ihre dielektrischen Eigenschaften zu.Leistungsstärkere Isolatoren arbeiten an 10-kV-Freileitungen.

Zur Aufnahme der horizontalen Zugkräfte der Leitungen an Stellen, an denen die Leitungen, beispielsweise zur Umgehung von Tanks, abbiegen, werden Zugisolatoren eingesetzt, die aus Girlanden bestehen können.

Das Foto zeigt den kombinierten Einsatz von Stütz- und Zugisolatoren auf einem verstärkten Stützträger VL-10 kV.

Die gleichen Strukturen werden auf Stützen mit installiert Trennschalter… Stützisolatoren sorgen für die Funktion beweglicher Messer und feststehender Kontakte des Trennschalters, Spannungsisolatoren nehmen die Zugkräfte der Leiter auf.

Das Foto bestätigt, dass die Konstruktion aller 25-kV-Freileitungsisolatoren komplexer geworden ist. Sie vergrößerten den Abstand zwischen den Stromleitern der Stromleitung und dem Trägermaterial.

Deutlich zu erkennen ist dies an der 110-kV-Freileitung, wo der Isolatorstrang länger geworden ist und nun in der Hängekonstruktion zum Einsatz kommt.

Die Enden der Freileitungen sind mit Transformatordurchführungen in Umspannwerken verbunden.

Die Anschlusspunkte der Stromleitungen an die Ausrüstung der offenen 110-kV-Hochspannungsschaltanlage werden durch komplexere Strukturen aus tragenden Isolatoren geschützt, die erheblichen elektrischen und mechanischen Belastungen standhalten können. Sie entfernen die stromführenden Leitungen in noch größerem Abstand von den Stützen.

Dasselbe ist auf dem Foto eines Freileitungsmastes aus Metall zur Übertragung von 330-kV-Hochspannungsstrom zu sehen. Das Foto zeigt, dass jede Phase über eine Trennung von Stromleitern verfügt, deren Leiter mit einem noch verstärkten Kranz aus Glasspannungsisolatoren an der Traverse befestigt sind.

Die Stützisolatoren eines 330-kV-Umspannwerks verlegen die Leiter und Sammelschienen noch weiter von den Geräten entfernt.

Kabelstromleitungen

Bei diesen Strukturen sind die leitenden Kerne der Phasen durch eine Schicht aus festem Dielektrikum voneinander getrennt und durch eine starke, aber elastische Hülle vor Umwelteinflüssen geschützt. Manchmal kann anstelle von Feststoffen auch flüssiges Kabelöl aus Erdölprodukten oder gasförmigen Stoffen verwendet werden. Doch solche Dielektrika werden in der Praxis kaum eingesetzt.

Gemessen an den Herstellungskosten sind Kabeltrassen teurer als Freileitungen. Daher werden sie innerhalb der Stadt, in Wohngebäuden, Industriegebieten und an Kreuzungen mit Wasserhindernissen verlegt, wenn keine Luftstützen installiert werden können.

Erstellen Sie zum Verlegen von Kabeln Kabelrinnen, Kanäle oder normale Kabelrinnen vergrabene Gräbendie den Zugang zu stromführenden Schaltkreisen einschränken.

Isolierung von Kabelstromleitungen

Der Aufbau des Stromkabels für Stromleitungen hängt von der übertragenen Strommenge und der angelegten Spannung ab.

Die Leiter des Kabels bestehen normalerweise aus Kupfer- oder Aluminiumlegierungen, und die Art der zwischen ihnen verwendeten dielektrischen Materialien hängt von der Größe der angelegten Spannung ab.

In Geräten bis 1000 Volt werden am häufigsten Schichten aus Polyethylenverbindungen oder Strukturen mit Papierfüllstoffen und mit Kabelöl unterschiedlicher Konsistenz imprägnierte Bündel verwendet.

Die ungefähre Anordnung der Isolationsschichten für ein nicht standardmäßiges vieradriges Kabel ist auf dem Foto dargestellt.

Dabei wird das Metall jedes leitfähigen Kerns mit einer Isolierschicht überzogen, die mit den in der Bandisolierung platzierten Papierbündeln und Füllstoffen in Kontakt kommt.Die Außenhülle dichtet die gesamte Struktur vollständig ab.

Wenn das Papier mit Mineralölen mit verschiedenen Zusätzen zur Erhöhung der Viskosität der Schicht imprägniert wird, erhöhen sich gleichzeitig die dielektrischen Eigenschaften. Solche mit Viskoseöl imprägnierten Kabelkabel können in Hochspannungskreisen bis einschließlich 10 kV betrieben werden.

Das technische Verfahren zur Herstellung von Anschlussdrähten erhöht die Betriebseigenschaften der dielektrischen Schicht. Dazu wird jeder Kern in Form eines separaten Koaxialkabels mit viskoser Imprägnierung hergestellt und in den Bleimantel eingelegt.

Der Raum zwischen diesen Adern wird mit Jutefüller gefüllt und in eine gepanzerte Schicht aus verzinkten Stahldrähten gelegt, die von einer äußeren versiegelten Schutzschicht umgeben ist.

Solche Kabel mit Bleimetallleitern werden in Hochspannungskreisen bis einschließlich 35 kV betrieben.

Für die Übertragung von Elektrizität entlang des Kabels mit höheren Spannungen bis 110 kV und höher werden andere Strukturen der Isolationsschicht verwendet. Dies können weniger viskoses Kabelöl oder Inertgase (meistens Stickstoff) sein. Der Öldruck in solchen Schichten kann niedrig (bis zu 1 kg/cm2), mittel (bis zu 3 × 5 kg/cm2) oder hoch (bis zu 10-14 kg/cm2) sein. Solche Kabel funktionieren in Hochspannungskreisen bis einschließlich 500 kV.

Inspektionen der Isolierung von Stromleitungen

Beim Betrieb elektrischer Geräte wird der Zustand der dielektrischen Schichten beurteilt:

• stets;

• regelmäßig.

Spezielle Steuergeräte führen im Automatikbetrieb eine kontinuierliche Analyse der Isolationsqualität durch. Sie sind so abgestimmt, dass sie im Normalbetrieb sehr geringe Leckströme messen.Wenn es zu einem Durchschlag der dielektrischen Schicht kommt, erhöhen sich diese Ströme und der Zeitpunkt ihres Durchgangs durch den kritischen Wert wird durch einen Relaisstromkreis mit Ausgabe eines Alarmbefehls zur Benachrichtigung des Servicepersonals festgelegt.

Die periodische Überwachung des Isolationszustandes elektrischer Betriebsmittel, einschließlich Stromleitungen, wird speziell eingerichteten Elektrolaboren übertragen, die Hochspannungsprüfungen in Form von Messungen und Tests mit spezialisierten mobilen oder stationären Anlagen durchführen.

Das technische Personal solcher Laboratorien im Energiesystem ist in separate Abteilungen unterteilt, die als Isolationsdienst bezeichnet werden. Sie nimmt unter der Leitung des Leiters an Routineprüfungen der vorhandenen Energieanlagen und Stromleitungen teil und ist verpflichtet, vor jeder Inbetriebnahme von Geräten, an denen vorbeugende Arbeiten mit Demontage des Stromkreises durchgeführt wurden, eine schriftliche Stellungnahme abzugeben Stellungnahme zur Eignung des Eingangsabschnitts, der Hochspannungsbelastung mit Isolierung standzuhalten.

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