Energiei Electrice ELEMENTE CONSTRUCTIVE ALE LINIILOR ...

5/23/2013 1

SUPORT DE CURS – Transportul si distributia energiei electrice

FUNDATIA PENTRU FORMARE PROFESIONALA SI INVATAMANT PREUNIVERSITAR VIITOR CENTRUL DE CALIFICARE CLUJ www.energetica.ecalificat.ro

ELEMENTE CONSTRUCTIVE ALE

LINIILOR ELECTRICE

Transportul şi DistribuţiaEnergiei Electrice

5/23/2013 2



1. ELEMENTELE CONSTRUCTIVE ALE LINIILOR

ELECTRICE AERIENE (LEA)

1-conductoarele active, 2-conductoarele de protecţie (de gardă), 3-izolatoarele, 4-

armăturile, 5–stâlpul, 6-clemele, 7-fundaţia

7

5

1

6 3

4 2

5/23/2013 3



1.2. Conductoarele liniilor electrice aeriene

- conductoare active;

- conductoare de protecţie (de gardă).

Materialul din care sunt confecţionate trebuie să prezinte următoarele proprietăţi:

- să aibă rezistivitate cât mai mică pentru ca pierderile să fie mici;

- să aibă rezistenţă de rupere la tracţiune cât mai mare şi să se comporte bine la

oscilaţii şi vibraţii pentru a rezista la acţiunea fenomenelor meteorologice;

- să prezinte rezistenţă ridicată faţă de acţiunea agenţilor corozivi din atmosferă;

-să fie ieftine (costul conductoarelor este ridicat, reprezentând cca. (30 50) % din

costul integral al unei LEA de 110 kV).

Materialele utilizate la executarea conductoarelor LEA :

- cuprul şi aliajele sale (bronz);

- aluminiul şi aliajele sale (aldrey, almelec, alcoro);

- oţelul protejat prin zincare, cuprare sau aluminizare.

5/23/2013 4



Proprietăţile materialelor conductoare:

- cuprul: rezistivitatea cea mai mică ( Cu=0,018 mm2/m) şi o rezistenţă

mecanică medie ( rupere=40 daN/mm2);

- aluminiul: rezistivitate mai mare decât a cuprului (ρAl=0,0294 mm2/m) şi o

rezistenţă mecanică mai mică ( rupere=17 daN/mm2);

-bronzul: o rezistivitate puţin mai mare decât a cuprului (ρbronz=0,0208 mm2/m)

şi o rezistenţă mecanică mărită ( rupere până la 70 daN/mm2). Exemplu:

traversarea în Bulgaria a LEA 220 kV Işalniţa–Bechet (deschidere 1040 m).

Conductoarele LEA pot fi monofilare (masive) şi multifilare (funie). Între numărul

de straturi n şi cel de fire N există relaţia: N=1+3n(n+1).

Raportul dintre secţiunea efectivă şi cea aparentă a funiei monometalice este

cuprins între 0,75 şi 0,778, dependent de numărul de fire componente.

Cel mai utilizat conductor multifilar bimetalic în ţara noastră este cel din oţel-

aluminiu (Ol-Al)

1

2 1

2

5/23/2013 5



Conductoare fasciculare sau jumelate

Conductoare de construcţie specială

a şi b - conductoare tubulare; c -conductoare cu diametru mărit; d - conductoare

antivibratoare

a b c

c

a b c d

Ol

Al

5/23/2013 6



1.3. Izolatoare pentru LEA

Din punct de vedere electric, calitatea unui anumit tip de izolator este definită

de:

- tensiunea de conturnare - tensiunea la care apar descărcări electrice prin aer

de-a lungul izolatorului;

- tensiunea de străpungere - tensiunea la care descărcarea se produce prin masa

izolatorului.

Căile posibile de scurgere ale curentului la un

izolator suport:

1 - descărcarea directă prin aer de la conductor

la pământ; 2 - conturnarea izolatorului uscat; 3 -

conturnarea izolatorului sub ploaie; 4 -

conturna-rea izolatorului murdar şi umed;

5 - străpungerea izolatorului.

5/23/2013 7



Izolatoarele trebuie să suporte eforturile transmise de conductoare, datorate

greutăţii proprii, a chiciurei depuse pe acestea şi presiunii vântului, la care se

adaugă şi efortul de tracţiune din conductoare, în cazul izolatoarelor de

întindere. Materialele izolante utilizate sunt: porţelanul, steatitul, sticla călită şi

materialele plastice.

Izolatoarele suport - se utilizează la joasă şi medie tensiune.

Linia de fugă (în cm/kV) constă din distanţele pe

suprafeţele rămase uscate în cazul unei ploi

(BC+CD+FG+GH) şi distanţele prin aer

(BD+FH+IK) şi care asigură izolaţia necesară

conturnării sub ploaie. Rezistenţa la conturnare se

măreşte prin mărirea liniei de fugă.

Φ150

165

B C

D

F G

H

I K

5/23/2013 8



Din punct de vedere al rezistenţei la străpungere izolatoarele suport sunt:

-străpungibile - distanţa disruptivă prin materialul izolant este mai mică decât

jumătatea distanţei disruptive prin aer ( 2< 1/2). Nu sunt indicate în regiunile cu

număr mare de descărcări atmosferice. Exemplu: izolatoare de tip Delta, care au trei

mantale şi sunt executate dintr-o singură bucată (a) sau din două bucăţi (b).

-Aceste izolatoare se montează rigid pe tije metalice, care pătrund în interiorul

izolatorului până deasupra şanţului de care se leagă conductorul.

D

H

δ2

δ1

130

120

65

a

28

7

267

b

128

5/23/2013 9



- nestrăpungibile - distanţa disruptivă prin materialul izolant este cel puţin egală

cu jumătatea distanţei disruptive în aer; tija metalică nu pătrunde în interiorul

izolatorului decât foarte puţin. Φ

15

5

417

M1

8

a Φ135÷260

13

0÷

29

0

b

5/23/2013 10



Izolatoarele de suspensie - se utilizează la liniile de înaltă şi foarte înaltă

tensiune.

Tipuri constructive:

- izolatoare cu capă sau cu un singur taler

1-corpul izolatorului (talerul), 2-capa

(calotă metalică), 3-tijă metalică

încastrată în taler, de care se prinde

izolatorul următor, 4-piesă pentru

fixarea tijei, 5-chit pentru izolatoare,

6-tija izolatorului de deasupra.

Lanţul de izolatoare este format din 7 elemente la 110 kV, 13 elemente la 220 kV

şi 22 elemente la 400 kV. Izolatorul de suspensie cu capă este străpungibil.

5/23/2013 11



- izolatoarele cu două talere sau cu inimă plină

Are un corp cilindric cu două talere şi două

armături din fontă fixate la extremităţi. Este

nestrăpungibil. La formarea lanţului numărul

de elemente este jumătate faţă de cel al

izolatorului cu capă.

5/23/2013 12



- izolatoarele tijă

Izolatorul tijă este format dintr-un corp de porţelan sau

material compozit cu mai multe talere şi două armături

metalice la capete. Este un izolator nestrăpungibil. Se

foloseşte o tijă la 110 kV, două tije în serie la 220 kV şi trei

la 400 kV.

5/23/2013 13



2.1.3. Armături şi cleme pentru LEA

Armăturile sunt elemente mecanice utilizate pentru: fixarea izolatoarelor de

stâlpi, montarea lanţului de izola-toare, protecţia izolatoarelor contra arcului

electric, limi-tarea vibraţiei conductoarelor, distanţarea conductoarelor

fasciculare etc.

Clemele sunt elemente mecanice care servesc la fixarea conductoarelor de

izolatoare sau la înnădirea conductoarelor.

Armăturile şi clemele se confecţionează din oţel forjat sau din fontă maleabilă.

5/23/2013 14



a, b - suporturi drepte şi curbe pentru fixarea

izolatoarelor suport;

c, d - cârlige pentru suspendarea

lanţurilor de izolatoare de consolele stâlpilor

e, f, g - ochiuri de suspensie pentru prinderea

lanţurilor simple de cârligul consolei

a b c d

g f e

Tipuri de armături:

- armături pentru fixarea izolatoarelor pe stâlpi

5/23/2013 15



- armături de protecţie - protejează izolatoarele contra arcului electric prin

îndepărtarea lui de pe suprafaţa izolatorului, uniformizează repartiţia

tensiunii pe lanţ, preîntâmpină apariţia efectului corona.

a - coarne de protecţie (la 110 kV );

b - inele de protecţie (la 110, 220 şi 400 kV).

a b

- armături antivibratoare - pentru

înlăturarea vibraţiei conductoarelor în

deschiderile mari.

5/23/2013 16



2.1.4. Stâlpii liniilor electrice aeriene

Clasificare:

• după materialul din care sunt confecţionaţi există: stâlpi de lemn, de

beton armat şi metalici;

• după rolul funcţional stâlpii pot fi de susţinere, de întindere, de colţ,

terminali, de traversare, de transpunere a fazelor, de derivaţie;

• după forma coronamentului există stâlpi cu coronament de tip:

triunghi, brad, brad invers, hexagon, Y (pisică) etc.

5/23/2013 17



Constructiv, stâlpii din beton pot avea

secţiune:

- dreptunghiulară (a), fiind prevăzuţi cu

goluri pentru micşorarea greutăţii şi

pentru a facilita accesul muncitorilor pe

ei;

- inelară (cilindri sau trunchiuri de con,

goi în interior (b).

Sectiunea 1-2

1 2

a

Sectiunea 1-2

1 2

b

5/23/2013 18



Coronamentul stâlpului este format din ansamblul de console, traverse,

vârfare etc., realizat la partea superioară a acestuia, în scopul fixării

conductoarelor active şi de protecţie.

La stâlpii liniilor cu simplu circuit conductoarele active pot fi dispuse în vârfurile

unui triunghi (a, b, c) sau orizontal, pe stâlpi de formă Y (pisică - d) sau portal (e).

R

T

S

a b

R S

T

c

T S

R

d

S R T R S T

e

5/23/2013 19



T1 T2

S1 S2

R1 R2

a

S1 S2

R1 R2

T1 T2

b

S1 S2

R1 R2

c

T1 T2

La stâlpii liniilor cu dublu circuit conductoarele active pot fi dispuse:

• în trei planuri orizontale suprapuse - coronament de tip hexagon (a), brad direct

(b), brad invers (c))

• în două planuri orizontale - cu două conductoare sus şi patru jos (d) sau invers (e)

sau cu trei conductoare într-un plan (f)

5/23/2013 20



T1 T2

d

S1 S2 R1 R2 R1 R2

e

T1 T2 S1 R2 S2 T2

R1 S1 T1

f

• cu toate conductoarele în acelaşi plan orizontal (g)

R1 R2

g

T1 T2 S1 S2

5/23/2013 21



2.2. ELEMENTELE CONSTRUCTIVE ALE LINIILOR ELECTRICE ÎN

CABLU (LEC)

Secţiune printr-un cablu trifazat de 20 kV

Conductor

Izolaţia conductorului

Izolaţia de centură

Ecrane

Material de umplutură

Straturi de protecţie

Armătură metalică

Înveliş exterior

Praf de calcar

5/23/2013 22



2.2.1. Conductoarele LEC

Pentru tensiuni până la 1 kV, iar în ultimul timp până la 10 kV, se utilizează conductoare

masive circulare sau sub formă de sector (a şi b), iar pentru tensiuni mai mari se

folosesc conductoare multifilare de formă rotundă (c), sector (d), tubular (e) sau oval

(f).

a b c

d e f

5/23/2013 23



2.2.2. Izolaţia

Asigură izolarea conductoarelor între ele (izolaţia conductorului) şi a acestora

faţă de manta (izolaţia de centură). Se realizează din: hârtie impregnată cu ulei

amestecat cu colofoniu sau alte răşini, formând o masă izolantă compactă,

cauciuc natural sau sintetic, materiale plastice ca: policlorura de vinil (PVC),

polietilenă (PE),

neopren etc.

Conductoarele, izolaţia şi materialul de umplutură (elemente situate în

interiorul mantalei) formează partea activă sau interioară a cablului.

2.2.3. Mantaua

Se realizează din plumb, aluminiu sau mase plastice şi are ca scop protejarea

părţii active a cablului împotriva umezelii, substanţelor chimice şi deteriorărilor

mecanice.

5/23/2013 24



2.2.4. Ecranarea cablurilor

Se aplică la tensiuni nominale mai mari de 10 kV. Se reali-zează din: foiţe

semiconductoare (bandă de hârtie metaliza-tă cu grosimea de 10–20 m), peste

izolaţia conductorului, împletitură din fire de cupru sau benzi de cupru.

2.2.5. Partea exterioară a cablului

Este formată din: armătura metalică, straturi de protecţie şi învelişul exterior.

2.2.6. Clasificarea cablurilor

- după domeniul de utilizare: cabluri de forţă, comandă, telecomunicaţii etc.;

- după tensiunea de lucru: categoria I, până la tensiunea de 1 kV, categoria a II-a,

de la 1 kV până la 35 kV şi categoria a III-a, peste 35 kV;

- după numărul fazelor: monofazate sau trifazate;

- după frecvenţa de lucru: de curent alternativ şi de curent continuu;

- după materialul conductor: din cupru sau din aluminiu;

-după forma constructivă a conductoarelor: masive, multifilare, circulare, sector

etc.;

- după felul izolaţiei: cu izolaţie de hârtie, cauciuc, bumbac, mase plastice etc.;

-după felul mantalelor: cu manta din plumb, aluminiu, mase plastice etc.

5/23/2013 25



2.2.7. Tipuri de cabluri electrice de forţă

• cablu de 1 kV, cu conductoare masive din aluminiu în formă de sector, cu

izolaţie şi manta din PVC, fără înveliş exterior

Manta P.V.C. Înveliş cauciuc Izolaţie

Conductor masiv

5/23/2013 26



• cablu de 1 kV, cu patru conductoare masive din aluminiu în formă de sector, cu

izolaţie şi manta exterioară din PVC şi armătură din benzi de aluminiu

Conductor

Izolaţie PVC

Manta protectoare

Armătură din benzi de Al

Consolidare bandă PVC

5/23/2013 27



• cablu de 10 kV ecranat (cu câmp radial) cu izolaţie şi manta din PVC

Conductor

Strat conductor

Umplutură

Ecran cu benzi de Cu

Strat semiconductor

Manta PVC

Izolaţie PVC

5/23/2013 28



Înveliş PVC de

amortizareIzolaţie PVC

Conductor

Umplutură PVC Armătură Ol galvanizat

Manta protecţie PVC

• cablu de 6 kV, cu izolaţie şi manta exterioară din PVC, cu

armătură metalică din benzi de oţel galvanizat

• cablu de înaltă tensiune cu gaz sub presiune exterioară

5/23/2013 29



Strat protector

Conductor

Gaz sub presiune

Izolaţia conductorului

Ecrane

Manta de Pb

Ţeavă de oţel

• cablu de înaltă tensiune cu gaz sub presiune exterioară

Pe suprafaţa golului care reprezintă o suprafaţă de discontinuitate a

proprietăţilor electrice se conservă componenta normală a inducţiei electrice:

h

g h g g h h g h h

g

D D ; E E ; E E 3E

5/23/2013 30



• cablu cu circulaţie externă de ulei

Sârme bronz înfăşurate

cu pas mare

Conducor

Strat de hârtie metalizată

Izolaţie de hârtie impregnată

Manta din masă plastică

Folie Cu perforată

Ulei sub presiune

Strat exterior anticorosiv

Ţeavă din oţel

5/23/2013 31



Va multumesc !

Energiei Electrice ELEMENTE CONSTRUCTIVE ALE LINIILOR ...

Documents

Transcript of Energiei Electrice ELEMENTE CONSTRUCTIVE ALE LINIILOR ...