Kabel dan kabel saluran listrik overhead

Pada saluran udara kekuatan transmisi tegangan di atas 1000 V, kabel telanjang dan kabel digunakan. Berada di luar ruangan, mereka terpapar ke atmosfer (angin, es, perubahan suhu) dan kotoran berbahaya dari udara sekitar (gas belerang dari pabrik kimia, garam laut) dan oleh karena itu harus memiliki kekuatan mekanik yang cukup dan tahan terhadap korosi (karat).

Saat ini, konduktor baja-aluminium telah menemukan aplikasi terbesar di saluran udara.

Sebelumnya, kabel tembaga digunakan pada saluran udara, dan sekarang aluminium, baja-aluminium dan baja digunakan, dan dalam beberapa kasus, kabel paduan aluminium khusus - eldrium, dll. Kabel proteksi petir biasanya terbuat dari baja.

Mereka dibedakan berdasarkan desain:

a) konduktor multi-inti dari satu logam, terdiri (tergantung pada penampang konduktor) dari 7; 19 dan 37 kabel terpisah dipilin menjadi satu (Gbr. 1, b);

b) kabel kawat tunggal yang terdiri dari satu kabel padat (Gbr. 1, a);

c) konduktor pilin dari dua logam — baja dan aluminium atau baja dan perunggu.Konduktor baja-aluminium dengan desain konvensional (kelas AC) terdiri dari inti baja galvanis (kawat tunggal atau bengkok dari 7 atau 19 kabel), di sekelilingnya terdapat bagian aluminium, terdiri dari 6, 24 atau lebih kabel (Gbr. 1 , °C).

Beras. 1. Konstruksi kabel saluran udara: a — kabel kawat tunggal; b — konduktor terdampar; c - kabel baja-aluminium.

Data desain struktural konduktor aluminium telanjang dan baja-aluminium ada di GOST 839-80.

Lihat juga: Struktur kawat telanjang untuk saluran listrik di atas kepala

Pemilihan saluran udara melibatkan pertimbangan beberapa faktor, di antaranya yang paling signifikan adalah pemanasan yang berkepanjangan dengan arus listrik. Pemanasan kabel membatasi kapasitas transmisi saluran udara, menyebabkan korosi pada kabel, hilangnya kekuatan mekanik, peningkatan sag, dll. Suhu konduktor tergantung pada beban saat ini dan kondisi cuaca dari rute saluran udara.

Kapasitas pengangkutan beban kabel sangat dipengaruhi oleh kondisi cuaca—kecepatan angin, suhu sekitar, dan radiasi matahari, yang sangat bervariasi sepanjang tahun.

Perubahan kecepatan angin dikatakan memiliki dampak yang lebih besar daripada perubahan suhu udara. Angin lemah dengan kecepatan 0,6 m / s meningkatkan throughput kabel sebesar 140% dibandingkan dengan kondisi udara statis, sementara peningkatan suhu lingkungan sebesar 10 ° C menguranginya sebesar 10-15%.

Kabel tembaga

Kabel saya, terbuat dari kawat tembaga yang ditarik rapat, memiliki resistansi rendah (r = 18,0 Ohm x mm2/ km) dan kekuatan mekanik yang baik: kekuatan tarik maksimum sp = 36 ... 40 kgf / mm2, berhasil menahan pengaruh atmosfer dan korosi dari bahaya kotoran di udara.

Kabel tembaga ditandai dengan huruf M dengan penambahan penampang kabel nominal. Jadi, kawat tembaga dengan penampang nominal 50 mm2 ditandai dengan M — 50.

Saat ini, tembaga adalah bahan yang langka dan mahal, oleh karena itu praktis tidak digunakan sebagai konduktor kabel listrik... Untuk menghemat tembaga, konduktor tembaga, perunggu, dan baja-perunggu dihentikan pada tahun 1960-an.

Kabel aluminium

Kabel aluminium berbeda dari kabel tembaga dengan massa yang jauh lebih rendah, resistansi spesifik yang sedikit lebih tinggi (r = 28,7 ... 28,8 Ohm x mm2/ km) dan kekuatan mekanik yang lebih rendah: sp = 15,6 kgf / mm2 — untuk konduktor kelas AT dan sp = 16 … 18 kgf / mm2 kawat Atp.

Kabel aluminium terutama digunakan di jaringan lokal. Kekuatan mekanik yang rendah dari kabel ini tidak memungkinkan tegangan tinggi. Untuk menghindari panah besar dan mengamankan yang diperlukan PUE ukuran minimum garis ke tanah, perlu untuk mengurangi jarak antara penyangga dan ini meningkatkan biaya garis.

Untuk meningkatkan kekuatan mekanik kabel aluminium, mereka terbuat dari kabel multi-stranded yang ditarik dengan keras. Sangat toleran terhadap pengaruh atmosfer, kabel aluminium tidak tahan terhadap pengaruh kotoran berbahaya dari udara.

Oleh karena itu, untuk saluran udara yang dibangun di dekat pantai, danau garam, dan pabrik kimia, konduktor aluminium merek AKP terlindung dari korosi (tahan korosi aluminium, dengan mengisi ruang antara konduktor dengan pelumas netral) direkomendasikan. Konduktor aluminium ditandai dengan huruf A dengan penambahan penampang nominal konduktor.

Kabel baja

Kabel baja memiliki kekuatan mekanik yang tinggi: kekuatan putus maksimum sp = 55 ... 70 kgf / mm2... Kabel baja adalah kawat tunggal atau multikawat.

Hambatan listrik kabel baja jauh lebih tinggi daripada aluminium, dan dalam jaringan AC hal itu bergantung pada jumlah arus yang mengalir melalui kabel. Kabel baja digunakan di jaringan lokal dengan tegangan hingga 10 kV saat mentransmisikan daya yang relatif rendah, saat membangun jalur dengan kabel aluminium kurang menguntungkan.

Kerugian signifikan dari kabel dan kabel baja adalah kerentanannya terhadap korosi. Untuk mengurangi korosi, kabelnya digalvanis. Ada dua merek kawat baja pilin yang tersedia: PS (kawat baja) dan PMS (kawat baja tembaga). Kabel PS memiliki tambahan tembaga hingga 0,2%, dan kabel PSO dibuat dengan diameter 3; 3.5; 5 mm. Kabel proteksi petir kabel multi-kawat baja diproduksi di kelas S-35, S-50 dan S-70.

Kabel baja-aluminium

Konduktor baja-aluminium memiliki resistansi yang sama dengan konduktor aluminium dengan penampang yang sama, karena dalam perhitungan listrik konduktor baja-aluminium, konduktivitas bagian baja tidak diperhitungkan karena tidak signifikan dibandingkan dengan konduktivitas konduktor. bagian aluminium dari konduktor.

Kabel baja struktural membentuk bagian dalam kawat baja aluminium, dan kabel aluminium membentuk bagian luar. Baja dirancang untuk meningkatkan kekuatan mekanik, aluminium adalah bagian konduktif.

Dengan kabel baja-aluminium, tekanan internal tambahan terjadi pada bagian aluminium dari kawat, karena perbedaan koefisien muai panas aluminium dan baja.

Pembatasan tegangan kabel wajib pada suhu tahunan rata-rata untuk semua konduktor diperlukan untuk mencegah keausan cepat pada konduktor akibat getaran.

Secara eksperimental ditetapkan bahwa aluminium mulai kehilangan sifat kekuatannya pada suhu di atas 65 ° C. Mempertimbangkan hal ini, ketika memilih suhu operasi maksimum kabel baja-aluminium, disarankan untuk merencanakan penurunan kekuatan aluminium sebesar 12 — 15 % (yaitu 7 — 8% kehilangan kekuatan kawat secara keseluruhan) ) selama masa pakainya, yang kira-kira sesuai dengan operasi terus menerus kawat selama 50 tahun pada suhu 90 ° C. Perlu diperhatikan bahwa total kehilangan kekuatan mekanik karena kelebihan beban darurat jangka pendek dari kabel tidak melebihi 1%.

Merek kabel baja-aluminium berikut (GOST 839-80) diproduksi:

AC - kabel yang terdiri dari inti - kabel baja galvanis dan satu atau lebih lapisan luar kabel aluminium. Kawat dimaksudkan untuk diletakkan di darat, kecuali di daerah dengan udara tercemar dengan senyawa kimia berbahaya;

INQUIRY, ASKP — mirip dengan kawat merek AC, tetapi dengan inti baja (C) atau seluruh kawat (P) diisi dengan gemuk yang menangkal terjadinya korosi kawat. Dirancang untuk berbaring di sepanjang pantai laut, danau garam, dan di kawasan industri dengan udara tercemar;

ASK — sama seperti kabel ASK, tetapi dengan inti baja yang diisolasi dengan selubung plastik. Pada penandaan kawat, setelah huruf A, mungkin terdapat huruf P, yang menandakan bahwa kawat mengalami peningkatan kekuatan mekanik (misalnya APSK).

Kabel baja-aluminium dari semua merek diproduksi dengan rasio penampang yang berbeda dari bagian aluminium kawat dengan penampang inti baja: dalam 6,0 ... 6,16 - untuk pengoperasian kawat dalam medium kondisi beban mekanis; 4,29 ... 4,39 — meningkatkan kekuatan; 0,65 … 1,46 — kekuatan yang diperkuat secara khusus: 7,71 … 8,03 — konstruksi ringan dan 12,22 … 18,09 — sangat ringan.

Kabel ringan digunakan pada jalur yang baru dibangun dan direkonstruksi di area di mana ketebalan dinding es tidak melebihi 20 mm. Konduktor baja-aluminium yang diperkuat direkomendasikan untuk digunakan di area dengan ketebalan dinding es lebih dari 20 mm. Kabel kuat khusus digunakan untuk implementasi jarak jauh dalam penyeberangan melalui ruang air dan struktur teknik.

Untuk karakterisasi konduktor baja-aluminium yang lebih lengkap, penampang nominal konduktor dan penampang inti baja dimasukkan dalam penunjukan merek kawat, misalnya: AC-150/24 atau ASKS-150 /34.

Kabel Aldrei

Kabel Aldry memiliki hambatan listrik yang hampir sama dengan kabel aluminium, tetapi memiliki kekuatan mekanik yang lebih besar. Aldry adalah paduan aluminium dengan sejumlah kecil besi («0,2%), magnesium (» 0,7%) dan silikon («0,8%); dalam hal ketahanan korosi, itu sama dengan aluminium. Kerugian dari kabel Aldrey adalah ketahanannya yang rendah terhadap getaran.

Lokasi kabel saluran udara

Konduktor pada penyangga saluran udara dapat ditempatkan dengan cara yang berbeda: pada saluran sirkuit tunggal — dalam segitiga atau horizontal; pada garis dengan rantai ganda — membalikkan pohon atau segi enam (dalam bentuk "laras").

Susunan kabel dalam segitiga (Gbr. 2, a) digunakan pada saluran dengan tegangan hingga 20 kV, termasuk pada saluran dengan tegangan 35 ... 330 kV dengan penopang logam dan beton bertulang.

Susunan kabel horizontal (Gbr. 2, b) akan digunakan pada jalur 35 ... 220 kV dengan penyangga kayu. Pengaturan kabel ini adalah yang terbaik dari sudut pandang kondisi kerja, karena memungkinkan penggunaan penyangga yang lebih rendah dan tidak termasuk keterikatan kabel selama penurunan es dan tarian kawat.

Pada garis dengan dua nilai, kabel ditempatkan dengan pohon terbalik (Gbr. 2, c), yang nyaman untuk kondisi pemasangan, tetapi meningkatkan massa penyangga dan membutuhkan penangguhan dua kabel pelindung atau segi enam ( Gambar 2, G).

Metode terakhir lebih disukai.Direkomendasikan untuk digunakan pada saluran dua nilai dengan tegangan 35 ... 330 kV.

Semua opsi ini dicirikan oleh susunan kabel asimetris relatif satu sama lain, yang mengarah pada perbedaan parameter listrik fase. Untuk persamaan parameter ini, transposisi kabel digunakan, mis. lokasi timbal balik dari konduktor relatif satu sama lain pada bagian garis yang berbeda diubah secara berturut-turut pada penyangga. Dalam hal ini, konduktor dari setiap fase melewati sepertiga dari panjang garis di satu tempat, yang kedua di tempat lain dan yang ketiga di tempat ketiga (Gbr. 3.).

Beras. 2. Susunan kawat dan kabel pelindung pada penopang: a — dengan segitiga; b—mendatar; c — membalikkan pohon; d — segi enam (laras).

Beras. 3… Skema transposisi jalur kawat tunggal.

Perhitungan bagian mekanis saluran udara dilakukan berdasarkan pengulangan kecepatan angin dan ketebalan dinding es pada kabel, yang memenuhi persyaratan keandalan dan kapitalisasi kelas saluran udara tertentu.

Jalur udara dari kelas yang berbeda, saat melintasi medan yang sama, terutama pada rute yang sama, harus dirancang untuk beban angin dan es yang berbeda.

Kabel proteksi petir dari saluran listrik overhead

Kabel proteksi petir ditangguhkan di atas kabel untuk melindunginya dari lonjakan atmosfer. Di saluran dengan tegangan di bawah 220 kV, kabel hanya digantung di dekat gardu induk. Ini mengurangi kemungkinan tumpang tindih kabel di dekat gardu induk. Pada saluran dengan tegangan 220 kV ke atas, kabel digantung di sepanjang saluran. Tali baja biasanya digunakan.

Sebelumnya, kabel saluran dari semua tegangan pengenal diardekan dengan kuat pada setiap penopang. Pengalaman operasional menunjukkan bahwa arus muncul di sirkuit tertutup sistem pentanahan - kabel - penyangga. Mereka muncul sebagai akibat dari aksi EMF yang diinduksi pada kabel dengan induksi elektromagnetik. Pada saat yang sama, dalam beberapa kasus, kehilangan daya yang signifikan terjadi pada kabel yang diarde berulang kali, terutama pada saluran tegangan sangat tinggi.

Penelitian telah menunjukkan bahwa dengan menangguhkan kabel dengan peningkatan konduktivitas (baja-aluminium) pada isolator, kabel dapat digunakan sebagai kabel komunikasi dan sebagai konduktor arus untuk memasok konsumen berdaya rendah.

Untuk memberikan tingkat proteksi petir yang memadai ke saluran, kabel harus dihubungkan ke tanah melalui celah percikan.