ฉนวนของสายไฟ

เป็นเวลานานแล้วที่ผู้เชี่ยวชาญด้านพลังงานได้พัฒนาประเพณีการเรียกอุปกรณ์สำหรับส่งไฟฟ้าจากแหล่งกำเนิด (เครื่องกำเนิดไฟฟ้า) ไปยังผู้บริโภคด้วยคำว่า "สาย" แม้ว่าจะมีการออกแบบทางเทคนิคที่ซับซ้อนมากและในบางกรณีอาจขยายไปถึงหลายร้อยหรือ หลายพันกิโลเมตร

พูดง่ายๆ ก็คือ สายส่งแต่ละเส้นประกอบด้วยสองส่วนเท่านั้น:

• ระบบนำกระแสไฟฟ้าที่รับประกันการไหลของกระแสไฟฟ้า

• สื่ออิเล็กทริกที่ล้อมรอบสายไฟเหล่านี้เพื่อป้องกันไม่ให้ไฟฟ้าผ่านไปในทิศทางที่ไม่จำเป็น สภาพแวดล้อมนี้เรียกง่ายๆ ว่าความโดดเดี่ยว

ตามวิธีการของวัสดุฉนวนที่ใช้ สายไฟแบ่งออกเป็น:

• อากาศ;

• สายเคเบิล

สายไฟเหนือศีรษะ

โครงสร้างเหล่านี้ใช้คุณสมบัติไดอิเล็กตริกของอากาศในบรรยากาศโดยรอบเพื่อป้องกันตัวนำกระแสไฟฟ้า สิ่งนี้คำนึงถึงความจริงที่ว่าเขา ความต้านทาน แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ อุณหภูมิ ความชื้น และตัวแปรอื่นๆ เพื่อขจัดปัจจัยเหล่านี้ ระยะห่างที่เหมาะสมระหว่างสายไฟจะถูกเลือกสำหรับแรงดันไฟฟ้าแต่ละประเภทเมื่อค่าของมันเพิ่มขึ้น ระยะห่างที่ปลอดภัยของสายไฟจากกันก็จะเพิ่มขึ้น

เนื่องจากศักย์ไฟฟ้าของตัวนำปัจจุบันใดๆ สามารถไหลลงกราวด์ได้ ตัวนำเฟสจึงเคลื่อนออกจากพื้นผิวกราวด์ด้วย อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ พวกมันสูงขึ้นมาก เนื่องจากผู้คนสามารถเดินหรือทำงานภายใต้พวกมันได้ ยานพาหนะขนส่งเคลื่อนที่และมีสิ่งก่อสร้างภายนอกตั้งอยู่ได้ ทั้งหมดนี้นำมาพิจารณาโดยการออกแบบส่วนรองรับซึ่งยึดสายไฟไว้

ฉนวนของสายไฟเหนือศีรษะ

นอกเหนือจากการเลือกระยะห่างของอากาศระหว่างสายไฟกับพื้นแล้วจำเป็นต้องยึดสายไฟปัจจุบันไว้บนเสากระโดงเพื่อไม่ให้รบกวนความต้านทานไฟฟ้า ท้ายที่สุด วัสดุที่ใช้สำหรับรองรับ (ไม้และคอนกรีตในสภาพอากาศเปียกชื้นและโครงสร้างโลหะในทุกสถานการณ์) เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดี

ในการยึดสายไฟที่เปิดอยู่บนเสากระโดงของตัวรองรับจะใช้โครงสร้างพิเศษที่เรียกว่า ฉนวน... ทำจากวัสดุอิเล็กทริกที่ทนทาน ส่วนใหญ่มักจะเลือกเครื่องลายครามแก้วหรือพลาสติกชนิดพิเศษ

การออกแบบฉนวนพอร์ซเลนแบบแยกประเภทแสดงในรูปภาพ

ฉนวนที่แสดงด้านซ้ายทำจากพอร์ซเลนชิ้นเดียว และด้านขวาประกอบด้วยสองส่วน

ตามวิธีการยึดติดกับเสาฉนวนแบ่งออกเป็น:

• โครงสร้างพินที่ยึดกับพินโลหะที่ติดตั้งบนทราเวิร์สในแนวตั้ง

• อุปกรณ์แขวนลอยจากเสากระโดงเรือ

• รูปแบบแรงดึงคงที่ในระนาบแนวนอนเพื่อต้านทานแรงดึง

ทั้งหมดนี้ผลิตขึ้นเพื่อใช้งานกับแรงดันไฟหลักระดับหนึ่ง ในขณะเดียวกัน พวกเขารับรู้ถึงแรงเชิงกลที่สำคัญในทิศทางแนวตั้งและแนวนอนที่เกิดจากสายไฟที่ต่อเข้ากับพวกมันในทุกสภาพอากาศ

ลมกระโชกแรงแม้จะรวมกับการสะสมของหิมะและน้ำแข็งก็ไม่ควรทำให้ความแข็งแรงเชิงกลของฉนวนและสายไฟลดลง และฝนที่ตกเป็นเวลานานและแม้แต่ฝนก็ไม่ควรทำให้ความต้านทานไฟฟ้าลดลง มิฉะนั้นจะมีโหมดฉุกเฉินซึ่งการลบออกจะต้องเสียค่าใช้จ่ายจำนวนมาก

ภาพด้านล่างแสดงตัวอย่างการติดตั้งสายไฟแบบเปิดของสายไฟฟ้า 220 โวลต์แบบเฟสเดียวบนทางเดินของเสารองรับเมื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์ไฟถนนโดยใช้ฉนวนพอร์ซเลน

วิธีนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการส่องสว่างถนน ทางเท้า พื้นที่ของอาณาเขต วัสดุของฉนวนดังกล่าวสามารถทนต่อแรงทางกลของ:

• การดึงสายไฟในระนาบแนวนอนตามแนวแกนของสายไฟ

• น้ำหนักของโครงสร้างที่แขวนอยู่บนนั้นทำหน้าที่บีบอัดตัวแยก

การออกแบบเดียวกันนี้ใช้สำหรับสาย 0.4 kV

ตัวนำโลหะแบบเปิดถูกแทนที่ด้วยสายไฟเหนือศีรษะที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 35 kV โครงสร้างฉนวนที่รองรับตัวเอง.

เมื่อใช้พวกเขาจะไม่ใช้ลูกถ้วยหรือฉนวนแก้ว แต่ระบบยึดสายเคเบิลและลวดแสดงในภาพ

บนเสาที่มีการเชื่อมต่อสายไฟและโครงสร้างที่รองรับตัวเองจะใช้การยึดทั้งสองแบบ

เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับสายส่งค่าโสหุ้ยเพิ่มขึ้น ขนาดของฉนวนและคุณสมบัติของไดอิเล็กทริกจะเพิ่มขึ้นฉนวนที่ทรงพลังกว่าทำงานบนสายเหนือศีรษะ 10 kV

ในการดูดซับแรงดึงในแนวนอนของสายไฟในสถานที่ที่เส้นหมุนเช่นเพื่อข้ามถังจะใช้ฉนวนความตึงซึ่งอาจประกอบด้วยพวงมาลัย

ภาพถ่ายแสดงการใช้งานร่วมกันของตัวรองรับและฉนวนความตึงบนตัวรองรับเสริมแรง VL-10 kV

มีการติดตั้งโครงสร้างเดียวกันบนส่วนรองรับด้วย ตัวตัดการเชื่อมต่อ… ฉนวนรองรับช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานของใบมีดที่เคลื่อนที่ได้และหน้าสัมผัสคงที่ของตัวตัดการเชื่อมต่อ และฉนวนป้องกันแรงดันไฟฟ้าจะดูดซับแรงดึงของตัวนำ

ภาพถ่ายยืนยันว่าการออกแบบฉนวนไฟฟ้าเหนือศีรษะขนาด 25 kV ทั้งหมดมีความซับซ้อนมากขึ้น พวกเขาเพิ่มระยะห่างระหว่างตัวนำปัจจุบันของสายไฟและวัสดุตัวพา

มองเห็นได้ชัดเจนบนสายไฟเหนือศีรษะขนาด 110 kV ซึ่งสายฉนวนยาวขึ้นและตอนนี้ใช้โครงสร้างแบบแขวน

ปลายของเส้นเหนือศีรษะเชื่อมต่อกับบูชหม้อแปลงที่สถานีย่อย

จุดเชื่อมต่อของสายไฟกับอุปกรณ์ของสวิตช์เกียร์เปิดแรงดันสูง 110-kV ได้รับการป้องกันโดยโครงสร้างที่ซับซ้อนมากขึ้นของฉนวนรับน้ำหนักที่สามารถทนต่อโหลดทางไฟฟ้าและทางกลที่สำคัญ พวกเขาถอดสายไฟที่มีไฟฟ้าออกจากส่วนรองรับในระยะทางที่มากขึ้น

สามารถเห็นได้เช่นเดียวกันในภาพถ่ายของหอคอยเหนือศีรษะที่ทำจากโลหะสำหรับส่งไฟฟ้าแรงสูง 330 kV ภาพถ่ายแสดงให้เห็นว่าแต่ละเฟสมีการแยกตัวนำกระแสไฟฟ้าออกจากกัน ตัวนำนั้นถูกยึดไว้กับทางเดินด้วยพวงฉนวนความตึงแก้วที่เสริมแรงยิ่งขึ้น

เสาฉนวนของสถานีไฟฟ้าย่อย 330 kV จะย้ายตัวนำและบัสบาร์ให้ห่างจากอุปกรณ์มากยิ่งขึ้น

สายไฟ

ในโครงสร้างเหล่านี้ แกนนำไฟฟ้าของเฟสจะถูกแยกออกจากกันด้วยชั้นของไดอิเล็กตริกที่เป็นของแข็ง และได้รับการปกป้องจากอิทธิพลของสิ่งแวดล้อมด้วยเปลือกที่แข็งแรงแต่ยืดหยุ่น บางครั้งสามารถใช้น้ำมันเคเบิลเหลวที่ทำจากผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมหรือสารที่เป็นก๊าซแทนของแข็งได้ แต่ไดอิเล็กตริกดังกล่าวไม่ค่อยได้ใช้ในทางปฏิบัติ

ในแง่ของต้นทุนการผลิต สายเคเบิลมีราคาแพงกว่าสายส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะ ดังนั้นพวกเขาจึงถูกวางไว้ในเมือง, ภายในอาคารที่พักอาศัย, พื้นที่อุตสาหกรรม, ที่ทางแยกที่มีคันกั้นน้ำ, เมื่อไม่สามารถติดตั้งฐานรองรับทางอากาศได้

สำหรับการวางสายเคเบิล ให้สร้างถาดเคเบิล ช่อง หรือช่องปกติ ร่องลึกที่ฝังอยู่ซึ่งจำกัดการเข้าถึงวงจรสด

ฉนวนของสายไฟของสายเคเบิล

การสร้างสายไฟสำหรับสายไฟขึ้นอยู่กับปริมาณพลังงานที่ส่งผ่านและแรงดันไฟฟ้าที่ใช้

ตัวนำของสายเคเบิลมักทำจากโลหะผสมทองแดงหรืออะลูมิเนียม และชนิดของวัสดุไดอิเล็กตริกที่ใช้ระหว่างกันนั้นขึ้นอยู่กับขนาดของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้

ในอุปกรณ์ที่มีขนาดไม่เกิน 1,000 โวลต์ มักใช้ชั้นของสารประกอบโพลีเอทิลีนหรือโครงสร้างที่มีตัวเติมกระดาษและมัดที่ชุบด้วยน้ำมันเคเบิลที่มีความสม่ำเสมอต่างกัน

การจัดเรียงชั้นฉนวนโดยประมาณสำหรับสายเคเบิลสี่คอร์ที่ไม่ได้มาตรฐานแสดงอยู่ในภาพถ่าย

ที่นี่ โลหะของแกนนำไฟฟ้าแต่ละแกนถูกเคลือบด้วยชั้นฉนวนที่สัมผัสกับมัดกระดาษและฟิลเลอร์ที่วางอยู่ในฉนวนของสายพานเปลือกนอกปิดผนึกโครงสร้างทั้งหมดอย่างสมบูรณ์

เมื่อชุบกระดาษด้วยน้ำมันแร่ที่มีสารเติมแต่งต่างๆ เพื่อเพิ่มความหนืดของชั้น คุณสมบัติไดอิเล็กทริกจะเพิ่มขึ้นพร้อมกัน สายเคเบิลชุบน้ำมันหนืดดังกล่าวสามารถทำงานในวงจรไฟฟ้าแรงสูงได้ถึง 10 kV

วิธีการทางเทคนิคในการผลิตลวดตะกั่วจะเพิ่มคุณสมบัติการทำงานของชั้นอิเล็กทริก สำหรับสิ่งนี้ แต่ละคอร์จะทำในรูปแบบของสายโคแอกเชียลแยกต่างหากที่มีการเคลือบแบบหนืดซึ่งอยู่ภายในปลอกตะกั่ว

ช่องว่างระหว่างเส้นเลือดดังกล่าวถูกเติมด้วยปอกระเจาและวางไว้ในชั้นหุ้มเกราะของลวดเหล็กชุบสังกะสี ล้อมรอบด้วยชั้นป้องกันภายนอกที่ปิดสนิท

สายเคเบิลที่มีตัวนำเป็นโลหะดังกล่าวทำงานในวงจรไฟฟ้าแรงสูงได้ถึงและรวมถึง 35 kV

สำหรับการส่งกระแสไฟฟ้าไปตามสายเคเบิลที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 110 kV และสูงกว่านั้นจะใช้โครงสร้างอื่นของชั้นฉนวน นี่อาจเป็นน้ำมันเคเบิลที่มีความหนืดน้อยกว่า ก๊าซเฉื่อย (ส่วนใหญ่มักจะเป็นไนโตรเจน) แรงดันน้ำมันในชั้นดังกล่าวอาจต่ำ (สูงสุด 1 กก. / ซม. 2) ปานกลาง (สูงสุด 3 × 5 กก. / ซม. 2 ) หรือสูง (สูงสุด 10-14 กก. / ซม. 2 ) สายเคเบิลดังกล่าวทำงานในวงจรไฟฟ้าแรงสูงได้ถึง 500 kV

การตรวจสอบฉนวนของสายไฟ

ระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้า จะมีการประเมินสถานะของชั้นอิเล็กทริก:

• เสมอ;

• เป็นระยะ

อุปกรณ์ควบคุมพิเศษทำการวิเคราะห์คุณภาพฉนวนอย่างต่อเนื่องในโหมดอัตโนมัติ พวกเขาได้รับการปรับในลักษณะที่วัดกระแสไฟรั่วต่ำมากในระหว่างการทำงานปกติเมื่อเกิดการสลายตัวของชั้นอิเล็กทริก กระแสเหล่านี้จะเพิ่มขึ้นและช่วงเวลาที่ผ่านผ่านค่าวิกฤตได้รับการแก้ไขโดยวงจรกระแสรีเลย์พร้อมกับการออกคำสั่งเตือนเพื่อแจ้งเจ้าหน้าที่บริการ

การตรวจสอบสถานะของฉนวนของอุปกรณ์ไฟฟ้าเป็นระยะรวมถึงสายไฟได้รับมอบหมายให้ห้องปฏิบัติการไฟฟ้าที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษซึ่งดำเนินการตรวจสอบไฟฟ้าแรงสูงในรูปแบบของการวัดและการทดสอบด้วยการติดตั้งแบบเคลื่อนที่หรือแบบอยู่กับที่

เจ้าหน้าที่ด้านเทคนิคของห้องปฏิบัติการดังกล่าวในระบบไฟฟ้าแบ่งออกเป็นแผนกแยกต่างหากซึ่งเรียกว่าบริการฉนวน เธอภายใต้การดูแลของผู้จัดการเข้าร่วมในการทดสอบตามปกติของอุปกรณ์พลังงานและสายไฟที่มีอยู่และมีหน้าที่ต้องส่งเป็นลายลักษณ์อักษรก่อนที่จะมีการแนะนำอุปกรณ์ใด ๆ ที่ทำงานป้องกันด้วยการถอดประกอบวงจร ความเห็นความพร้อมของส่วนอินพุตรับแรงไฟฟ้าแรงสูงพร้อมฉนวน

อ่านเพิ่มเติม: สาเหตุที่ทำให้สายไฟฟ้าเหนือศีรษะเสียหาย