Gavrila George-DanielGrupa 141 SE

Izolatia liniilor electrice subterane

Izolatia liniilor electrice subterane

Liniile electrice subterane sunt folosite pentru transportul si distributia energiei electrice in orase, pe platform industrial, in incintele intreprinderilor, in central si stati electrice, in complexe agricole si zootehnice, in apropierea aeroporturilor, la unele traversari de fluvii etc.

Fata de liniile aeriene ele prezinta o serie de avantaj: siguranta marita in functionare, spatiu redus ocupat, evitarea pericolului de atingere directa a partilor sub tensiune, lipsa influentei factorilor poluanti si celor atmosferici, neafectarea din punct de vedere esthetic a zonelor parcurse. Au in schimb unele dezavantaje: cost mai ridicat, depistarea si repararea mai dificila a defectiunilor, necesitatea utilizarii unui personal cu calificare superioara la o parte din lucrarile de montaj.

Se cauta ca principalul dezavantaj, care este costul ridicat, sa fie diminuat prin dezvoltarea tehnicii de constructive a cablurilor si cresterea capacitatii de transport.Retelele de alimentare a consumatorilor industriali si retelele de sitributie din incinte industrial se realizeaza de regula cu linii electrice aeriene. Se admite realizarea acestor retele cu linii electrice in cablu, cu justificarea tehnico-economica, in urmatoarele cazuri:-retele care transporta puteri ce depasesc capacitatea de transport a unei linii aeriene sau a caror realizare conduce la cresterea suprafetelor de teren necesare obiectivului proiectat;-retele amplasate in zone agglomerate, in care traseul aerian ar impiedica circulatia, desfasurarea normal a activitatilor sau ar prezenta pericol pentru personae;-retele amplasate in zonele de influenta ale unor instalatii de transport( cai ferate electrificate, aeroporturi) sau de teecomunicatii (antenele statiilor de radio –TV);-retele amplasate in zone cu pericol de explozii;-retele electrice cu lungimea traseului mai mica de 50 m;In functie de tensiunea la care functioneaza liniile electrice subterane se impart in:-linii electrice subterane de joasa tensiune, cu tensiunea de functionare de pana la 1kV;-linii electrice subterane de medie tensiune, cu tensiunea de functionare mai mare de 1 kV si sub 110kV;-linii electrice subterane de inalta tensiune , de la 110 kV in sus.

Principalele elemente component ale unei linii electrice subterane sunt cablurile electrice, mansoanele de legatura si de derivatie si cutiile terminale.Cablurile de energie se clasifica dupa diferite criteria.Dupa felul izolatiei de baza cablurile de energie se impart in urmatoarele grupe mari:-cabluri cu izolatie de hartie impregnate, in manta de plumb;-cabluri cu izolatie de PVC, in manta de plumb;-cabluri cu izolatie si manta de PVC;-cabluri cu izolatie de polietilena(PE) termopastica si manta de PVC;-cabluri cu racier artificial cu circulatie de ulei sau apa;-cabluri cu presiune interioara sau exterioara de gaz.

Primele tipuri de cabluri se utilizeaza pentru joasa si medie tensiune iar ultimele doua tipuri pentru tensiuni inalte sau foarte inalte.

Elementele component ale cablurilorCinductoarele:

Conductoarele cablurilor, din cupru sau din aluminiu, pot fi formate din unul (conductoare unifilare) sau mai multe fire (conductoare multifilare). Formele cele mai obisnuite ale conductoarelor sunt: rotunda si sector. Izolatia:

Izolatia conductoarelor este compusa dintr-unul sau mai multe straturi de material izolant cu care sunt invelite conductoarele si constituite elementul cel mai important de care depinde fiabilitatea cablurilor.Materialele obisnuite de izolatie sunt:-hartie electroizolanta, impregnata cu o asa de impregnare care poate fi migratoare sau nemigratoare;-policlorura de vinil(PVC);-polietilena (PE);-polietilena reticulara (PER);-cauciucul;-uleiul;-gazele izolante.

Alegerea tipului de izolatie depinde de o serie intreaga de factori: tensiunea de serviciu, performantele dielectrice ale cablului, regimul termic, comportarea la foc si flacara, fiabilitatea, traseul luniei subterane, tehnologia de montaj, costul investitiei.-izolatia din PVC pentru cabluri cu tensiunea de 1...10kV;-izolatia din polietilena pentru cabluri cu tensiunea pana la 110 kV si chiar mai mare;-izolaia din cauciuc 1...6kV;-izolatia din hartie impregnata cu racire naturala pentru cabluri 1...20kV si cu racire fortata(ulei,gaze) si la tensiuni mai inalte.Ecranul:

Ecranul este invelisul din hartie metalizata sau din banda metalica aplicat peste un conductor izolat sau peste un ansamblu de conductoare izolate, care la cablurile de energie are scopul:-creari unei suprafete echipotentiale in jurul izolatiei si dirijaraii in acest fel a campului electric;-reducerii efectelor inductoare ale campurilor electrostatice externe si interne;-asigurarii unei cai de trecere a curentilor capacitivi sau a curentilor de defect la scurtcircuite homoplolare;-asigurarii unei oarecaere protectii persoanelor si materialelor in cazul perforarii cablurilor prin corpuri conductoare exterioare.

Dupa modul de dispunere a ecranelor si repartizarii campul electric in regim trifazat, cablurile pot fi cu camp radial ( ecran peste fiecare conductor izolat) sau cu camp neradial (ecran peste ansamblul izolatiei conductoarelor).Invelisul cablului:

Invelisul are rolul de a realiza o forma determinanta a cablului (de obiciei cilindrica) si de a asigura protectie contra degradarii exterioare.

Se compune din:-materialul de umplutura;-mantaua de etansare, care asigura protectia izolatiei impotriva umiditatii sau agentilor corozivi; se realizeaza din plumb, aluminiu, sau materiale sintetice;-armatura, care este construita din benzi metalice, sarma infasurata sau impletitura de sarma si are rolul de a asigura o protectie mecanica suplimentara;-mantaua exterioara, din iuta impregnata sau materiale sintetice asigura protectia chimica si mecanica a cablului.

Tipuri constructive de cabluri

Cabluri de energie cu izolatie de hartie impregnata, in manta de plumbConstructia:Structura constructiva a unui cablu trifazat cu izolatie de hartie impregnata, in manta de plumb este aratata in figura de mai jos:

In figura urmatoare este data structura cablului monofazat de 20kV cu izolatie din hartie, in manta de plumb (simbol ACHPY) :

Izolatia:La cablurile cu U0 = 0,6;3,5 si5,8 kV izolatia este din hartie electroizolanta, impregnata cu masa de impregnare.La cablurile cu U0 =12 kV izolatia este din hartie electroizolanta conform normei tehnice de produs, impregnata cu masa de impregnare.Dupa impregnare, hartia electroizolanta trebuie sa corespunda urmatoarelor conditii:-rezistenta la rupere a unei benzi late de 16 mm va fi de minimum 18N/0.025 mm grosime;-alungirea la rupere a benzii va fi de minimum 1.5%;Masa de impregnare nu trebuie sa aiba nici o actiune chimica distructiva asupra elementelor cu care vine in contact: hartia, cuprul, aluminiul sau plumul.Masa de impregnare poate fi migratoare sau nemigratoare.Masa de impregnare migratoare trebuie sa aiba o vascozitate de minimum 600 cP la +56 �C.

Cabluri de energie cu izolatie si manta din PVCCablurile cu izolatie si manta de PVC sunt cabluri cu intarziere la propagarea flacarii.Constructia:Scructura constructiva a unui cablu trifazat cu izolatie si manta din PVC este aratata in figura de mai jos:

IzolatiaLa cablurile cu tensiune nominala U=0.6 kV izolatia conductoarelor este din PVC tip YI1, iar la cablurile cu U=3.5 si 5.8 kV din PVC tip YI2.Invelisul interior se realizeaza din PVC tip YI1, iar mantaua exterioara din PVC tip YI2.Cablurile cu mai multe conductoare au un invelis comun peste ansamblul conductoarelor infuniate. Acest invelis poate fi sub forma de benzi sau extrudat. Mantaua exterioara din PVC este de regula:-la cablurile cu U=0.6 kV de culoare neagra;-la cablurile c U=3.5 si 5.8 kV de culoare rosie.Strat semiconductor, ecran, conductor concentric:Stratul semiconductor este o banda smiconductoare, un strat extrudat dintr-un amestec semiconductor sau o combinatie a acestora.

Ecranul este un invelis metalic alcatuit din una sau mai multe benzi sau sarme de cupru moale.Conductorul concentric este alcatuit dintr-o infasurare de sarma de cupru.Stratul semiconductor se aplica pentru uniformizarea campului direct pe conductor numai la cablurile cu U=5.8kV.La cablurile cu U=0.6 kV nu se precede strat semiconductor-ecran.La cablurile cu U=3.5 kV stratul semiconductor-ecran se aplica peste invelisul comun al conductoarelor infuniate.La cablurile cu U=5.8 kV stratul semiconductor-ecran se aplica peste izolatia fiecarui conductor; ecranele metalice ale conductoarelor trebuie sa fie in contact intre ele.La cablurile cu U=0.6 kV, daca exista conductor concentric, acesta este aplicat peste invelisul comun.

Cabluri cu ulei sub presiune

Sunt foarte utilizate in prezent datorita fiabilitatii lor. Uleiul circula printr-un canal central pe care il formeaza un conductor tubular din cupru sau din aluminiu la cablurile monofazate , sau prin spatiile dintre conductoare la cablurile trifazate. Pentru mentinerea acestor canale se monteaza de obiciei 3 spirale din aluminiu pe toata lungimea cablului.

Ecranele se realizeaza de obicei prin aplicarea catorva straturi de hartie metalizata sau hartie carbon peste conductor si sub mantaua metalica.

Izolatia este formata din mai multe straturi de hartie impregnata. Hartia trebuie sa fie de calitate foarte buna si inainte de impregnare cu ulei sa fie bine uscata pentru a se elimina orice urma de umezeala.

Mantaua metalica de etansare poate fi din plumb sau aluminiu. Mantaua de plumb este maleabila si rezistenta la agentii chimici. Ca urmare a trepidatiilor solului si a caracteristicilor de temperatura ale cablului exista pericolul aparitiei fenomenului de cristalizare a plumbului. Acest fenomen nu apare la aluminiu si de aceea, in ultima vreme, se foloseste din ce in ce mai mult aluminiu pentru executia mantalei, Aluminiul mai are avantajul ca este mai usor, reducand greutatea mantalei cu circa 30%. Pentru marirea suprafetei de racire maoritatea mantalelor de aluminiu se executa ondulate.Manaua exterioara, de proectie anticoroziva se executa prin extrudare din PVC sau polietilena.

Cabluri izolate cu gaze sub presiune:

Se caracterizeaza prin existenta unei tevi de presiune din otel protejate in exterior, in care se introduc cnductoarele, izolate in general cu hartie impregnata cu ulei, imbracate in manta de plumb, gazul poate fi azot sau hexaflorura de sulf. Gazul are rolul ca prin variatia presiunii sale, sa urmareasca fidel dilatarea sau contractarea cablului in functie de temperatura si prin aceasta sa preseze mantaua de plumb pe conductoare, evitand formarea de goluri, care sa micsoreze rigiditatea dielectrica. Astfel de cabluri se construesc pentru tensiuni foarte inalte si curenti foarte mari.

Cabluri cu temoeraturi joase(criocabluri):

Se bazeaza pe genomenul de supraconductibilitate, adica scaderea considerabila a rezistentei electrice a unor materiale, atunci cand temperatura la care sunt supuse scade sub o anumita limita, denumita temperatura de prag.Drept conductoare se utilizeaza plumbul, niobiul, cadmiul si alte metale moi.Ca lichid regrigerator se foloseste heliul sau azotul lichid.Acest sistem de cabluri necesita instalatii speciale de refrigerare si pompare in schimb, datorita rezistentei electrice foarte recude a conductoarelor, permie transmiterea unor puteri foarte mari.

Bibliografie:Linii electrice aeriene si subterane, C. Racureanu, P. Militaru, V. Hotoboc, V. Chiricescu, V. Prioteasa