Przesył i rozdział energii…

Przesył i rozdział energii elektrycznej – część II – budowa linii WN.

Linie napowietrzne można podzielić na linie jednotorowe, dwutorowe lub wielotorowe. Na jeden tor linii napowietrznej składają się trzy fazy. Linie wielotorowe posiadają wielokrotność trzech faz.

Podstawowymi elementami linii napowietrznych są konstrukcje wsporcze (słupy), fundamenty, układ izolacyjny, przewody fazowe, przewody odgromowe oraz układ uziomowy. Każdy element linii podlega doborowi w procesie projektowania. Projektowanie i budowa krajowych elektroenergetycznych linii napowietrznych prądu przemiennego realizowana jest w oparciu o obowiązujące przepisy, i jest projektowana na temperaturę roboczą 80st.C.

Odcinek linii napowietrznej zawierający się między sąsiadującymi konstrukcjami wsporczymi stanowi przęsło. Do konstrukcji wsporczych za pośrednictwem izolatorów oraz odpowiednich uchwytów umocowane są przewody, które wskutek działania sił grawitacji przyjmują kształt zbliżony do linii łańcuchowej. Rozróżnia się przęsła proste (poziome) i przęsła pochyłe. Przęsło proste to przęsło, w którym punkty zamocowania przewodów położone są na tym samym poziomie lub gdy stosunek spadu przęsła do rozpiętości przęsła nie przekracza 10%. Jeżeli wartość ta przekracza 10% to przęsło takie nazywamy przęsłem pochyłym. Najistotniejszymi parametrami charakteryzującymi przęsło są: rozpiętość, zwis przewodu oraz odległość przewodu od ziemi i innych obiektów.

W liniach wysokiego napięcia rozpiętości przęsła wynoszą najczęściej do 300 m, natomiast w liniach najwyższych napięć do 500 m. Zwis przewodu to pionowa odległość między prostą łączącą punkty jego utwierdzenia do konstrukcji, a samym przewodem w środku rozpiętości przęsła. W przypadku przęsła prostego będzie to najniższy punkt przewodu. Odległość przewodu od ziemi i innych obiektów jest limitowana napięciem znamionowym linii i wynika wprost ze względów bezpieczeństwa.

Grupa przęseł zakończona z obu stron słupami mocnymi wyposażonymi w odciągowe łańcuchy izolatorów tworzy sekcję, czyli odcinek linii, który podczas budowy jest wspólnie regulowany w celu uzyskania określonych zwisów przewodów. Konstrukcje wsporcze wewnątrz sekcji to słupy przelotowe podtrzymujące przewody.

Linie o napięciach znamionowych 110 kV i wyższych wyposażone są w przewody odgromowe instalowane na wierzchołkach słupów. Zadaniem przewodów odgromowych jest zabezpieczenie przewodów fazowych linii przed bezpośrednimi wyładowaniami atmosferycznymi. Przewody odgromowe, odpowiednio uziemione na każdym słupie, pełnią funkcję piorunochronną (zwód poziomy), uniemożliwiając w znacznym stopniu bezpośrednie uderzenie pioruna w przewód roboczy. Przewody odgromowe coraz częściej wykorzystywane są dodatkowo do przesyłu sygnałów telekomunikacyjnych i posiadają wbudowane włókna światłowodowe.

Przewody robocze stosowane w elektroenergetycznych liniach napowietrznych to przewody jednorodne lub bimetalowe. W przewodach jednorodnych wszystkie druty wykonane są z tego samego materiału, natomiast w przewodach bimetalowych wykonane są z różnych materiałów, przy czym najczęściej można wyróżnić w nich rdzeń nośny oraz zewnętrzne warstwy przewodzące.
Materiały, z których wykonuje się przewody powinny charakteryzować się takimi właściwościami jak wysoka przewodność elektryczna, wytrzymałość mechaniczna i zmęczeniowa, odporność cieplna i korozyjna. Ze względu na własności podstawowym materiałem przewodowym była i nadal jest miedź, jednak ze względu na jej deficyt i cenę w elektroenergetyce napowietrznej wykorzystywane jest aluminium. Samo aluminium, pomimo korzystniejszego niż w przypadku miedzi stosunku przewodności do gęstości, z uwagi na niski poziom własności mechanicznych posiada stosunkowo ograniczone zastosowanie.

W krajowej elektroenergetyce najbardziej rozpowszechnione są przewody stalowo-aluminiowe typu AFL (ACSR – Aluminium Conductor Steel Reinfrorced). Rdzeń przewodu AFL składa się z jednego, kilku lub kilkunastu wysokowytrzymałych, ocynkowanych drutów stalowych. Stalowy rdzeń nośny opleciony jest jedną lub kilkoma warstwami z umocnionych odkształceniowo drutów aluminiowych w gatunku AL1. Można zwiększyć wytrzymałość mechaniczną przewodu przez zwiększenie stosunku stali lub zwiększyć konduktancję przewodu przez zwiększenie stosunku części aluminiowej.
W krajowych liniach wysokich i najwyższych napięć najczęściej stosowanymi przewodami roboczymi są: AFL-6 185 mm2, AFL-6 240 mm2 oraz AFL-10 240 mm2 (linie 110 kV), AAL 400 mm2, AFL-8 350 mm2, AFL-8 400 mm2 oraz AFL-8 525 mm2 (linie 220 kV oraz 400 kV) oraz przewody AFL-10 525 mm2 (linie 400kV). Konstrukcje te stosowane są w postaci przewodów pojedynczych lub wiązkowych (linie 220 kV i 400 kV) o konfiguracji 2xAFL-8 525 mm2 lub w nowo budowanych liniach 400 kV 3xAFL-8 350 mm2.

Nowością jest zastosowanie w liniach napowietrznych przewodów o podwyższonej temperaturze roboczej i niższych zwisach HTLS (High Temperature Low Sag Conductors). Przewody te oparte na wykorzystaniu zdobyczy inżynierii materiałowej, umożliwiają znaczne zwiększenie zdolności przesyłowych linii. Przewody HTLS mogą pracować w temperaturach dwukrotnie wyższych niż przewody typu ACSR i AAAC, przy równoczesnym zachowaniu bezpiecznego zakresu zwisów. Do budowy przewodów HTLS wykorzystywane są odporne cieplnie stopy aluminium z dodatkiem cyrkonu oraz nowe materiały rdzeniowe w tym kompozytów wielomateriałowych.

Przewody odgromowe wykonuje się najczęściej z tradycyjnych przewodów stalowo-aluminiowych typu AFL (ACSR) lub z przewodów skojarzonych z włóknami światłowodowymi typu OPGW (Optical Ground Wire).
Przewody OPGW razem z odpowiednim osprzętem instalacyjnym (zawiesia przelotowe i zawiesia odciągowe), osprzętem uziemiającym i mocującym (zaciski, klamry, linki), osprzętem ochronnym (tłumiki drgań) oraz dodatkowym wyposażeniem takim jak skrzynki przyłączeniowe i wieszaki zapasu tworzą w liniach napowietrznych wydzielony system teletransmisyjny.

Słupy elektroenergetycznych linii napowietrznych możemy podzielić na dwie podstawowe grupy:
– przelotowe – słupy charakteryzujące się lekką konstrukcją, wyposażone w przelotowe łańcuchy izolatorów, służące do podtrzymywania przewodów,
– mocne – słupy charakteryzujące się mocniejszą konstrukcją, przejmujące siły naciągu, wyposażone w odciągowe łańcuchy izolatorów.

Ze względu na budowę i materiały użyte na wykonanie słupy krajowych elektroenergetycznych linii napowietrznych możemy podzielić na:
– słupy kratowe z kształtowników stalowych – linie 110 kV, 220 kV, 400 kV,
– słupy rurowe stalowe – linie 110 kV, 220 kV, 400 kV,
– słupy wirowane betonowe o przekroju kołowym – pojedyncze linie 110 kV.

Z budowy linii napowietrzej to wszystko z najważniejszych spraw, a w kolejnej części omówię oddziaływania linii napowietrznej WN na środowisko.

Zagadka na dziś:

Oznaczenie AFL-8 525 oznacza przewód stalowo aluminiowy, a co oznacza cyfra „8” i „525” ? ( ͡° ͜ʖ ͡°)

#ciekawostki #gruparatowaniapoziomu #energetyka #elektrownie #qualitycontent #ejboners