Izolace elektrického vedení

Energetickí experti mají dlouhou dobu tradici nazývat zařízení pro přenos elektřiny ze zdroje (generátoru) ke spotřebiteli pojmem „linka“, přestože mají velmi složité technické provedení a v některých případech sahají až do několika stovek resp. tisíce kilometrů.

Jednoduše řečeno, každá přenosová linka se skládá pouze ze dvou součástí:

• proudové svodové systémy, které zajišťují tok elektrických proudů;

• dielektrické médium obklopující tyto dráty, aby se zabránilo průchodu elektřiny ve zbytečném směru. Toto prostředí se jednoduše nazývá izolace.

Podle způsobu použitých izolačních materiálů se elektrická vedení dělí na:

• vzduch;

• kabel.

Nadzemní elektrické vedení

Tyto struktury využívají dielektrických vlastností vzduchu okolní atmosféry k izolaci proudových vodičů. To bere v úvahu skutečnost, že jeho odpor se mění v závislosti na počasí, teplotě, vlhkosti a dalších parametrech. Pro odstranění těchto faktorů je pro každý typ napětí zvolena optimální vzdálenost mezi vodiči.S rostoucí jeho hodnotou se zvyšuje bezpečná vzdálenost vodičů od sebe.

Protože potenciál jakéhokoli proudového vodiče může proudit k zemi, fázové vodiče se také vzdalují od povrchu země. V praxi však stoupají mnohem výše, protože pod nimi mohou lidé chodit nebo pracovat, pohybují se dopravní prostředky a mohou být umístěny hospodářské budovy. To vše je zohledněno konstrukcí podpěry, na které jsou dráty upevněny.

Izolace nadzemního elektrického vedení

Kromě volby vzdušné vzdálenosti mezi dráty a zemí je nutné upevnit proudové dráty na stožáry tak, aby nedošlo k narušení jejich elektrického odporu. Ostatně materiály použité na podpěry (dřevo a beton ve vlhkém počasí a kovové konstrukce za všech okolností) jsou dobrými vodiči elektřiny.

K upevnění otevřených drátů na stožáry podpěr se používají speciální konstrukce, které se nazývají izolátory... Jsou vyrobeny z odolného dielektrického materiálu. Nejčastěji volí speciální druhy porcelánu, skla nebo méně často plastů.

Návrh samostatného typu porcelánových izolátorů je zobrazen na fotografii.

Izolátor zobrazený vlevo je vyroben z jednoho kusu porcelánu. A pravá se skládá ze dvou částí.

Podle způsobu připevnění ke stožáru se izolátory dělí na:

• čepové konstrukce, které jsou připevněny ke kovovému čepu namontovanému na traverze ve svislé poloze;

• závěsná zařízení zavěšená na stožáru;

• vzory napětí upevněné v horizontální rovině, aby odolávaly tahovým silám.

Všechny jsou vyráběny pro práci při určité třídě síťového napětí. Zároveň za všech povětrnostních podmínek vnímají výrazné mechanické síly ve vertikálním i horizontálním směru vytvářené dráty k nim připevněnými.

Silné poryvy větru ani v kombinaci s nahromaděním sněhu a ledu by neměly zhoršit mechanickou pevnost izolátorů a drátů a dlouhotrvající déšť a dokonce i déšť by neměly zhoršit jejich elektrický odpor. V opačném případě dojde k nouzovému režimu, jehož odstranění bude vyžadovat obrovské náklady.

Níže uvedená fotografie ukazuje příklad upevnění otevřených vodičů jednofázového vedení 220 V na traverze nosného stožáru při připojení zařízení pouličního osvětlení pomocí porcelánových izolátorů.

Tato metoda je široce používána k osvětlení silnic, chodníků, oblastí území. Materiál takového izolátoru může odolat mechanickým silám:

• napínání drátů působících v horizontální rovině podél osy elektrického vedení;

• závaží na nich zavěšené konstrukce působící na stlačení izolátoru.

Stejné konstrukce se používají pro vedení 0,4 kV.

Otevřené kovové vodiče jsou nahrazeny nadzemním elektrickým vedením s napětím do 35 kV včetně. samonosné izolované konstrukce.

Při jejich použití se nepoužívají porcelánové nebo skleněné izolátory, ale systém upevnění kabelů a drátů zobrazený na fotografii.

Na sloupech, kde se spojují obnažené vodiče a samonosné konstrukce, se používají oba typy upevnění.

S rostoucím napětím aplikovaným na nadzemní přenosové vedení se zvětšují velikosti izolátorů a jejich dielektrické vlastnosti.Výkonnější izolanty pracují na nadzemním vedení 10 kV.

K zachycení vodorovných tahových sil drátů v místech, kde se vedení stáčí, např. k obtoku nádrží, se používají tahové izolátory, které mohou být tvořeny girlandami.

Fotografie ukazuje kombinované použití podpěrných a tahových izolátorů na zesílené podpěře VL-10 kV.

Stejné konstrukce jsou instalovány na podpěrách s odpojovače… Podpěrné izolátory zajišťují činnost pohyblivých nožů a pevných pevných kontaktů odpojovače a napěťové izolátory absorbují tažné síly vodičů.

Fotografie potvrzuje, že konstrukce všech izolátorů venkovního vedení 25 kV se stala složitější. Zvětšili vzdálenost mezi proudovými vodiči elektrického vedení a nosným materiálem.

To je dobře patrné na venkovním vedení 110 kV, kde se prodloužil řetězec izolátorů a nyní se používá jejich zavěšená konstrukce.

Konce venkovního vedení jsou připojeny k transformátorovým průchodkám umístěným u rozvoden.

Místa připojení elektrického vedení k zařízení otevřeného rozváděče vysokého napětí 110 kV jsou chráněna složitějšími konstrukcemi nosných izolátorů, které snesou značné elektrické a mechanické zatížení. Odstraňují živé dráty z podpěr na ještě větší vzdálenost.

Totéž je vidět na fotografii kovové věže pro přenos vysokého napětí 330 kV. Fotografie ukazuje, že každá fáze má oddělení proudových vodičů, jejichž vodiče jsou na traverze upevněny ještě více zesíleným věncem ze skleněných napínacích izolátorů.

Sloupové izolátory rozvodny 330 kV posouvají vodiče a přípojnice ještě dále od zařízení.

Kabelové elektrické vedení

V těchto strukturách jsou vodivá jádra fází od sebe oddělena vrstvou pevného dielektrika a jsou chráněna před vlivem prostředí pevným, ale elastickým pláštěm. Někdy lze místo pevných látek použít kapalný kabelový olej vyrobený z ropných produktů nebo plynných látek. Ale taková dielektrika se v praxi používají jen zřídka.

Z hlediska výrobních nákladů jsou kabelová vedení dražší než nadzemní přenosová vedení. Proto jsou položeny ve městě, uvnitř obytných budov, průmyslových oblastí, na křižovatkách s vodními překážkami, kdy nelze instalovat vzdušné podpěry.

Pro pokládku kabelů vytvořte kabelové žlaby, kanály nebo běžné zasypané zákopykteré omezují přístup k obvodům pod proudem.

Izolace kabelového elektrického vedení

Konstrukce napájecího kabelu pro elektrické vedení závisí na množství přenášeného výkonu a použitém napětí.

Vodiče kabelu jsou obvykle vyrobeny z mědi nebo hliníkových slitin a druh použitých dielektrických materiálů mezi nimi závisí na velikosti použitého napětí.

V zařízeních do 1000 voltů se nejčastěji používají vrstvy polyethylenových sloučenin nebo struktury s papírovými plnivy a svazky napuštěné kabelovým olejem různé konzistence.

Přibližné uspořádání izolačních vrstev pro nestandardní čtyřžilový kabel je znázorněno na fotografii.

Zde je kov každého vodivého jádra potažen izolační vrstvou, která přichází do kontaktu se svazky papíru a výplněmi umístěnými v izolaci pásu.Vnější plášť kompletně utěsňuje celou konstrukci.

Když je papír impregnován minerálními oleji s různými přísadami pro zvýšení viskozity vrstvy, současně se zvyšují dielektrické vlastnosti. Takové viskózní olejem impregnované kabely mohou pracovat ve vysokonapěťových obvodech až do 10 kV včetně.

Technický způsob výroby přívodních vodičů zvyšuje provozní vlastnosti dielektrické vrstvy. K tomu je každé jádro vyrobeno ve formě samostatného koaxiálního kabelu s viskózní impregnací, umístěného uvnitř olověného pláště.

Prostor mezi takovými žilkami je vyplněn jutovým plnivem a umístěn uvnitř pancéřové vrstvy galvanizovaných ocelových drátů, obklopených vnější utěsněnou ochrannou vrstvou.

Takové kabely s olověnými kovovými vodiči pracují ve vysokonapěťových obvodech do 35 kV včetně.

Pro přenos elektřiny po kabelu s vyšším napětím do 110 kV a vyšším se používají jiné struktury izolační vrstvy. Může to být méně viskózní kabelový olej, inertní plyny (nejčastěji dusík). Tlak oleje v takových vrstvách může být nízký (do 1 kg/cm2), střední (do 3 × 5 kg/cm2) nebo vysoký (do 10-14 kg/cm2). Takové kabely pracují ve vysokonapěťových obvodech do 500 kV včetně.

Kontroly izolace elektrického vedení

Při provozu elektrického zařízení se posuzuje stav dielektrických vrstev:

• vždy;

• pravidelně.

Speciální kontrolní zařízení provádějí v automatickém režimu nepřetržitou analýzu kvality izolace. Jsou naladěny tak, že při běžném provozu měří velmi nízké svodové proudy.Při průrazu dielektrické vrstvy se tyto proudy zvyšují a okamžik jejich průchodu kritickou hodnotou je zafixován reléovým proudovým obvodem s vydáním poplachového povelu pro upozornění obsluhy.

Periodické sledování stavu izolace elektrických zařízení včetně elektrického vedení je určeno speciálně vytvořeným elektrotechnickým laboratořím, které provádějí vysokonapěťové revize formou měření a zkoušek se specializovanými mobilními nebo stacionárními instalacemi.

Technický personál těchto laboratoří v energetické soustavě je rozdělen do samostatných oddělení nazývaných izolační servis. Ta se pod vedením vedoucího podílí na běžných zkouškách stávajících energetických zařízení a elektrických vedení a je povinna před každým zavedením zařízení, na kterých byly prováděny preventivní práce s demontáží okruhu, předložit písemný názor na připravenost vstupní části odolat vysokonapěťové zátěži s izolací.

Přečtěte si také: Příčiny poškození nadzemního elektrického vedení