Isolation des lignes électriques

Depuis longtemps, les experts en énergie ont développé une tradition d'appeler les dispositifs de transmission d'électricité d'une source (générateur) à un consommateur avec le terme "ligne", bien qu'ils aient une conception technique très complexe et s'étendent dans certains cas à plusieurs centaines ou des milliers de kilomètres.

En termes simples, chaque ligne de transmission se compose de seulement deux composants :

• les systèmes d'amenée de courant qui assurent la circulation des courants électriques ;

• le milieu diélectrique entourant ces fils pour empêcher l'électricité de passer dans une direction inutile. Cet environnement est simplement appelé isolement.

Selon la méthode des matériaux d'isolation utilisés, les lignes électriques sont divisées en:

• air;

• câble.

Des lignes électriques aériennes

Ces structures utilisent les propriétés diélectriques de l'air de l'atmosphère environnante pour isoler les conducteurs de courant. Cela tient compte du fait que son résistance varie en fonction du temps, de la température, de l'humidité et d'autres paramètres. Pour éliminer ces facteurs, la distance optimale entre les fils est sélectionnée pour chaque type de tension.À mesure que sa valeur augmente, la distance de sécurité entre les fils augmente.

Étant donné que le potentiel de tout conducteur de courant peut s'écouler vers la terre, les conducteurs de phase s'éloignent également de la surface du sol. En pratique, cependant, ils montent beaucoup plus haut, car les gens peuvent marcher ou travailler en dessous, les véhicules de transport se déplacent et des dépendances peuvent être localisées. Tout cela est pris en compte par la conception du support sur lequel les fils sont fixés.

Isolation des lignes électriques aériennes

En plus de choisir la distance aérienne entre les fils et le sol, il faut fixer les fils de courant sur les mâts pour ne pas perturber leur résistance électrique. Après tout, les matériaux utilisés pour les supports (bois et béton par temps humide et structures métalliques en toutes circonstances) sont de bons conducteurs d'électricité.

Pour fixer les fils ouverts sur les mâts des supports, des structures spéciales sont utilisées, appelées isolateurs... Ils sont constitués d'un matériau diélectrique résistant. Le plus souvent, ils choisissent des types spéciaux de porcelaine, de verre ou, moins souvent, de plastique.

La conception d'un type distinct d'isolateurs en porcelaine est illustrée sur la photo.

L'isolateur illustré à gauche est fabriqué à partir d'une seule pièce de porcelaine. Et le droit se compose de deux parties.

Selon le mode de fixation au mât, les isolateurs sont divisés en:

• des structures de goupilles qui sont fixées à une goupille métallique montée sur la traverse en position verticale ;

• dispositifs suspendus suspendus à un mât ;

• des modèles de tension fixés dans un plan horizontal pour résister aux forces de traction.

Tous sont fabriqués pour fonctionner à une certaine classe de tension secteur. En même temps, ils perçoivent des forces mécaniques importantes dans le sens vertical et horizontal créées par les fils qui leur sont attachés dans toutes les conditions météorologiques.

De fortes rafales de vent, même en combinaison avec une accumulation de neige et de glace, ne doivent pas altérer la résistance mécanique des isolateurs et des fils, et la pluie prolongée et même la pluie ne doivent pas altérer leur résistance électrique. Sinon, il y aura un mode d'urgence, dont la suppression nécessitera des coûts énormes.

La photo ci-dessous montre un exemple de fixation des fils ouverts d'une ligne monophasée de 220 volts sur la traverse d'un mât de support lors de la connexion d'un appareil d'éclairage public à l'aide d'isolateurs en porcelaine.

Cette méthode est largement utilisée pour éclairer les routes, les trottoirs, les zones du territoire. Le matériau d'un tel isolant peut résister à des forces mécaniques de :

• tension des fils agissant dans le plan horizontal le long de l'axe de la ligne électrique;

• les poids de la structure qui y sont suspendus agissent sur la compression de l'isolateur.

Les mêmes conceptions sont utilisées pour les lignes 0,4 kV.

Les conducteurs métalliques ouverts sont remplacés par des lignes électriques aériennes avec une tension allant jusqu'à 35 kV inclus. structures isolées autoportantes.

Lors de leur utilisation, les isolants en porcelaine ou en verre ne sont pas utilisés, mais le système de fixation des câbles et des fils illustré sur la photo.

Sur les poteaux où les fils exposés et les structures autoportantes sont connectés, les deux types de fixation sont utilisés.

Lorsque la tension appliquée à la ligne de transmission aérienne augmente, la taille des isolateurs et leurs propriétés diélectriques augmentent.Des isolateurs plus puissants fonctionnent sur les lignes aériennes de 10 kV.

Pour absorber les forces de tension horizontales des fils aux endroits où les lignes tournent, par exemple pour contourner les réservoirs, des isolateurs de tension sont utilisés, qui peuvent être constitués de guirlandes.

La photo montre l'utilisation combinée d'isolateurs de support et de tension sur un support de support renforcé de VL-10 kV.

Les mêmes structures sont installées sur des supports avec sectionneurs… Les isolateurs de support assurent le fonctionnement des lames mobiles et des contacts fixes fixes du sectionneur, et les isolateurs de tension absorbent les efforts de traction des conducteurs.

La photo confirme que la conception de tous les isolateurs de lignes aériennes 25 kV est devenue plus complexe. Ils ont augmenté la distance entre les conducteurs de courant de la ligne électrique et le matériau porteur.

Ceci est bien visible sur la ligne aérienne 110 kV, où la chaîne d'isolateurs s'est allongée et leur construction suspendue est désormais utilisée.

Les extrémités des lignes aériennes sont connectées aux traversées de transformateur situées dans les sous-stations.

Les points de raccordement des lignes électriques aux équipements de l'appareillage ouvert haute tension 110 kV sont protégés par des structures plus complexes d'isolateurs porteurs pouvant supporter des charges électriques et mécaniques importantes. Ils retirent les fils sous tension des supports à une distance encore plus grande.

On peut voir la même chose sur la photo d'une tour aérienne en métal pour la transmission d'une puissance haute tension de 330 kV. La photo montre que chaque phase a une séparation des conducteurs de courant, dont les conducteurs sont fixés sur la traverse avec une couronne encore plus renforcée d'isolateurs de tension en verre.

Les isolateurs de poste d'une sous-station de 330 kV éloignent encore plus les conducteurs et les jeux de barres de l'équipement.

Câbles de lignes électriques

Dans ces structures, les âmes conductrices des phases sont séparées les unes des autres par une couche de diélectrique solide et sont protégées de l'influence de l'environnement par une enveloppe solide mais élastique. Parfois, l'huile de câble liquide fabriquée à partir de produits pétroliers ou de substances gazeuses peut être utilisée à la place des solides. Mais de tels diélectriques sont rarement utilisés en pratique.

En termes de coûts de production, les lignes câblées sont plus chères que les lignes de transmission aériennes. Par conséquent, ils sont posés dans la ville, à l'intérieur des bâtiments résidentiels, des zones industrielles, aux intersections avec des barrières d'eau, lorsque les supports aériens ne peuvent pas être installés.

Pour la pose de câbles, créez des chemins de câbles, des canaux ou des canaux réguliers tranchées enterréesqui restreignent l'accès aux circuits sous tension.

Isolation des câbles électriques

La construction du câble d'alimentation pour les lignes électriques dépend de la quantité d'énergie transmise à travers celui-ci et de la tension appliquée.

Les conducteurs du câble sont généralement en alliages de cuivre ou d'aluminium, et le type de matériaux diélectriques utilisés entre eux dépend de l'amplitude de la tension appliquée.

Dans les appareils jusqu'à 1000 volts, on utilise le plus souvent des couches de composés de polyéthylène ou des structures avec des charges en papier et des faisceaux imprégnés d'huile de câble de consistance différente.

La disposition approximative des couches d'isolation pour un câble à quatre conducteurs non standard est illustrée sur la photo.

Ici, le métal de chaque âme conductrice est recouvert d'une couche isolante qui entre en contact avec les liasses de papier et les charges placées dans l'isolant de la ceinture.L'enveloppe extérieure scelle complètement l'ensemble de la structure.

Lorsque le papier est imprégné d'huiles minérales avec divers additifs pour augmenter la viscosité de la couche, les propriétés diélectriques augmentent simultanément. De tels câbles imprégnés d'huile visqueuse peuvent fonctionner dans des circuits à haute tension jusqu'à 10 kV inclus.

La méthode technique de fabrication des fils conducteurs augmente les propriétés opérationnelles de la couche diélectrique. Pour cela, chaque âme est réalisée sous la forme d'un câble coaxial séparé à imprégnation visqueuse, placé à l'intérieur de la gaine de plomb.

L'espace entre ces veines est rempli de jute et placé à l'intérieur d'une couche blindée de fils d'acier galvanisé, entourée d'une couche protectrice scellée extérieure.

De tels câbles à conducteurs métalliques en plomb fonctionnent dans des circuits à haute tension jusqu'à 35 kV inclus.

Pour la transmission de l'électricité le long du câble avec des tensions plus élevées jusqu'à 110 kV et plus, d'autres structures de la couche isolante sont utilisées. Cela peut être de l'huile de câble moins visqueuse, des gaz inertes (le plus souvent de l'azote). La pression d'huile dans ces couches peut être faible (jusqu'à 1 kg / cm2), moyenne (jusqu'à 3 × 5 kg / cm2 ) ou élevée (jusqu'à 10-14 kg / cm2 ). De tels câbles fonctionnent dans des circuits à haute tension jusqu'à 500 kV inclus.

Inspections de l'isolation des lignes électriques

Lors du fonctionnement des équipements électriques, l'état des couches diélectriques est évalué :

• toujours;

• périodiquement.

Des dispositifs de contrôle spéciaux effectuent une analyse continue de la qualité de l'isolation en mode automatique. Ils sont réglés de manière à mesurer des courants de fuite très faibles en fonctionnement normal.Lorsqu'une panne de la couche diélectrique se produit, ces courants augmentent et le moment de leur passage par la valeur critique est fixé par un circuit de courant de relais avec l'émission d'une commande d'alarme pour avertir le personnel de service.

Le contrôle périodique de l'état d'isolation des équipements électriques, y compris les lignes électriques, est confié à des laboratoires électriques spécialement formés qui effectuent des inspections haute tension sous forme de mesures et d'essais avec des installations mobiles ou fixes spécialisées.

Le personnel technique de ces laboratoires du réseau électrique est divisé en départements distincts appelés service d'isolation. Elle, sous la direction du responsable, participe aux tests de routine des équipements énergétiques et des lignes électriques existants et est tenue, avant chaque introduction de tout appareil sur lequel des travaux préventifs avec démontage du circuit ont été effectués, de remettre un écrit avis sur l'état de préparation de la section d'entrée pour supporter la charge haute tension avec isolation.

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