98
Przewody elektroenergetyczne w liniach napowietrznych
Energia elektryczna wytwarzana w elektrowniach (węglowych,
gazowych, atomowych, wiatrowych wodnych itp.) w celu dotarcia
do odbiorców musi być przesyłana poprzez Krajowy System Elek-
troenergetyczny, na który składają się linie: 220 i 400 kV, a także
sieć dystrybucyjna 110 kV oraz średniego i niskiego napięcia.
Na terenach gęsto zabudowanych sieć dystrybucyjna wykonana
jest jako kablowa (podziemna), natomiast na terenach wiejskich
i obszarach rolnych jako napowietrzna. Sieci przesyłowe o napię-
ciu 220 i 400 kV w praktyce realizowane są wyłącznie jako linie
napowietrzne.
Buduje się je z elektroenergetycznych przewodów fazowych
(rozwieszonych na słupach przy zastosowaniu łańcuchów
izolatorowych), za pomocą których realizowany jest przesył
energii.
x x x
Oczekiwania względem przewodów
Wymagania stawiane przewodom w liniach napowietrznych zależą
od wielu czynników, m.in. rodzaju linii, wartości napięcia i przesy-
łanej mocy czy warunków terenowych i środowiskowych. Można je
podzielić na dwie grupy:
• wymagania elektryczne – przewody powinny charakteryzować
się możliwie najmniejszą rezystancją. W sieciach przesyłowych
wynika to z konieczności minimalizowania spadków napięć oraz
strat. W liniach niskiego napięcia zapewnienie odpowiednio małej
rezystancji przewodów jest korzystne ze względu na konieczność
zachowania skuteczności ochrony przeciwporażeniowej. W przy-
padku wystąpienia zwarcia niska wartość rezystancji w pętli zwar-
ciowej powoduje pojawienie się dużego prądu zwarciowego, a tym
samym odpowiednio szybkie uruchomienie zabezpieczeń, np. bez-
pieczników topikowych;
• wymagania mechaniczne – w napowietrznych liniach elektro-
energetycznych przewody fazowe rozwieszane są pomiędzy słu-
pami przy zachowaniu określonego naciągu. Właściwości mecha-
niczne przewodów wpływają na ich zachowanie w przęśle, z tego
względu powinny charakteryzować się odpowiednimi parametrami.
Do najważniejszych z nich należy zaliczyć: współczynnik wydłużenia
cieplnego, moduł elastyczności, znamionową wytrzymałość na roz-
ciąganie (RTS), ciężar i średnicę.
Zachowanie się przewodów w różnych warunkach można opisać
matematycznie poprzez tzw. równanie stanu. Obliczenia pozwa-
lają uzyskać wartość zwisu przewodu w zadanym przęśle, dla
określonej temperatury i naprężenia przewodu, który również
jest jednym z kluczowych czynników, jakie należy wziąć pod
uwagę na etapie projektowania linii w celu zapewnienia wymaga-
nych przez normy odległości przewodów od ziemi i obiektów
krzyżowanych.
x x x
Budowa przewodów
Przewody w liniach napowietrznych zbudowane są z warstwy
przewodzącej prąd elektryczny, wykonanej z drutów aluminiowych
lub aluminiowych stopowych, oraz z rdzenia, który stanowi naj-
częściej drut stalowy, zapewniający odpowiednią wytrzymałość
mechaniczną całego przewodu. W typowych rozwiązaniach druty
aluminiowe mają najczęściej okrągły przekrój. W celu zwiększe-
nia czynnego przekroju aluminium, bez zmiany średnicy przewodu,
druty aluminiowe wykonuje się jako profilowe, trapezoidalne,
dzięki czemu uzyskuje się większy współczynnik wypełnienia
przewodu.
x x x
Rodzaje przewodów
• Przewody tradycyjne o liniowych charakterystykach
mechanicznych:
ACSR (z ang.
Aluminium Conductor Steel Reinforced
)
– w Polsce
znane jako przewody typu AFL, aluminiowe z rdzeniem stalowym,
powszechnie wykorzystywane we wszystkich typach linii napo-
wietrznych. Rdzeń wykonany jest z drutów stalowych ocynkowa-
nych, dodatkowo pokrytych smarem, lub stalowych aluminiowa-
nych, natomiast warstwa przewodząca – z aluminium gatunku
AL1. Dzięki odpowiedniemu stosunkowi przekroju aluminium do
stali uzyskuje się wymagane właściwości elektryczne i mecha-
niczne przewodów. Dopuszczalna długotrwała temperatura pracy
przewodu wynosi 80°C;
ACAR (z ang.
Aluminium Conductor Aluminium Alloy Reinforced
)
–
aluminiowe z rdzeniem aluminiowym stopowym, które różnią się
od przewodów typu ACSR tym, że druty stalowe zastąpiono alumi-
niowymi stopowymi gatunku AL4 lub AL5. Dzięki temu uzyskano
wyższą obciążalność prądową. Dopuszczalna długotrwała tempe-
ratura pracy wynosi 80°C;
AAAC (z ang.
All Aluminium Alloy Conductor
)
– aluminiowe stopowe
jednorodne, wykonane w całości ze stopów aluminium gatunku
od AL2 do AL8. Tego typu budowa zapewnia wytrzymałość cha-
rakteryzującą przewody ACSR, ale ze względu na zastosowanie
wyłącznie drutów aluminiowych, mają od nich znacznie większą
obciążalność prądową oraz mniejszą masę. Dopuszczalna długo-
trwała temperatura pracy wynosi 80°C, a w niektórych rodzajach
110°C. Dzięki swoim zaletom przewody AAAC są na całym świecie
powszechnie wykorzystywane w liniach napowietrznych niezależnie
od poziomu napięcia;
Przewody elektroenergetyczne
w liniach napowietrznych
mgr inż. Krzysztof Ściobłowski
Energoprojekt Kraków S.A.
rys. K. Ściobłowski
Rys. 1. Przewód ACSR
