Równoległe linie napowietrzne są rodzajem kabla szeroko stosowanym w przesyłaniu energii elektrycznej średniego i niskiego napięcia. Ich konstrukcja odporna na warunki atmosferyczne jest bezpośrednio związana ze stabilnością i niezawodnością systemu elektroenergetycznego. W tym artykule omówiona zostanie odporność na warunki atmosferyczne australijskich standardowych równoległych linii napowietrznych oraz wpływ tych konstrukcji na przesyłanie mocy, szczególnie w przypadku określonych zastosowań poziomów napięcia, takich jak 0,6/1 kV, 6/10 kV i 35 kV, oraz ich wpływ na przenoszeniu mocy.
1. Podstawowe definicje i zastosowanie równoległych linii napowietrznych
Jak sama nazwa wskazuje, równoległe linie napowietrzne to kable składające się z wielu równoległych przewodów, wykorzystywane głównie do napowietrznego przesyłu energii średniego i niskiego napięcia. W porównaniu z tradycyjnymi jednożyłowymi lub wielożyłowymi kablami napowietrznymi, równoległe linie napowietrzne mają większą nośność, lepszą wytrzymałość mechaniczną i większą niezawodność. W australijskim systemie elektroenergetycznym równoległe linie napowietrzne są szeroko stosowane w dystrybucji energii na obszarach miejskich i wiejskich, energetyce przemysłowej i zdalnym przesyłaniu energii. W szczególności w liniach przesyłowych o poziomach napięcia 0,6/1kV, 6/10kV i 35kV jako kable rdzeniowe powszechnie stosuje się równoległe linie napowietrzne.
2. Wpływ warunków klimatycznych na układy przeniesienia napędu
Środowisko geograficzne Australii jest rozległe i zróżnicowane, obejmuje typy klimatu obejmujące klimat tropikalny, subtropikalny, umiarkowany itp., a ze względu na wpływ położenia geograficznego i zmian klimatycznych australijski system przesyłu energii w różnym stopniu stoi przed wyzwaniami środowiskowymi. Typowe czynniki klimatyczne obejmują:
Pogoda z wysokimi temperaturami: W regionach tropikalnych i subtropikalnych częste występowanie ekstremalnie wysokich temperatur stawia wyższe wymagania liniom przesyłowym energii. Wysoka temperatura nie tylko powoduje starzenie się materiałów izolacyjnych kabli, ale może również powodować przegrzanie przewodów, co wpływa na efektywność przesyłu energii elektrycznej.
Promieniowanie ultrafioletowe: Australia charakteryzuje się dużą intensywnością promieniowania słonecznego, szczególnie latem, a intensywność promieni ultrafioletowych może uszkodzić warstwę izolacyjną kabla. Długotrwałe promieniowanie ultrafioletowe może spowodować kruchość warstwy izolacyjnej kabla, co może skutkować przerwaniem lub awarią przesyłu mocy.
Silne wiatry i ekstremalne warunki pogodowe: w niektórych częściach Australii często występują silne wiatry i ekstremalne zjawiska pogodowe, takie jak burze piaskowe i burze. Te klęski żywiołowe mogą spowodować uszkodzenie kabli napowietrznych lub przerwanie przewodów, a nawet wpłynąć na stabilne dostawy energii elektrycznej.
Wilgoć i korozja: Na obszarach przybrzeżnych obecność wilgotnego powietrza i substancji żrących, takich jak mgła solna, powoduje, że metalowe części linii napowietrznych są bardziej podatne na korozję, co wpływa na żywotność kabli.
Ryzyko pożaru: Szczególnie w porze suchej w niektórych częściach Australii ryzyko pożaru jest wysokie. Pożary mogą nie tylko uszkodzić obiekty energetyczne, ale także spowodować przerwy w dostawie prądu na dużą skalę.
3. Projekt odporności na warunki atmosferyczne równoległych linii napowietrznych
Aby sprostać tym ekstremalnym warunkom klimatycznym, australijskie równoległe linie napowietrzne wykorzystują szereg specjalnych konstrukcji, które zwiększają ich możliwości adaptacji w różnych trudnych warunkach. Poniżej przedstawiono kilka kluczowych aspektów projektowania odporności na warunki atmosferyczne równoległych linii napowietrznych:
3.1 Konstrukcja odporna na wysokie temperatury
W środowiskach o wysokiej temperaturze ma to wpływ na materiały izolacyjne i przewody kabli, co może prowadzić do zmniejszenia wydajności przesyłu mocy, a nawet do awarii. Aby rozwiązać ten problem, w australijskich równoległych liniach napowietrznych zwykle stosuje się **usieciowany polietylen (XLPE) lub polichlorek winylu (PVC)** i inne materiały izolacyjne odporne na wysokie temperatury i starzenie. Materiały te mają dobrą stabilność termiczną i mogą zachować swoje właściwości elektryczne w wyższych temperaturach otoczenia, aby zapewnić stabilność przenoszenia mocy.
Na część przewodzącą w środowisku o wysokiej temperaturze często stosuje się materiały ze stopów miedzi lub aluminium. Przewodniki te mają niską rezystywność i mogą skutecznie zmniejszyć straty mocy spowodowane przegrzaniem przewodnika. W obszarach o wysokiej temperaturze równoległe linie napowietrzne zwykle wykorzystują większe przekroje przewodów, aby poprawić obciążalność prądową i wydajność rozpraszania ciepła przez kabel.
3.2 Konstrukcja chroniąca przed promieniowaniem UV
Promienie ultrafioletowe są jednym z ważnych czynników wpływających na trwałość równoległych linii napowietrznych. Z tego powodu australijskie równoległe linie napowietrzne zwykle dodają do warstwy zewnętrznej stabilizatory UV, takie jak **sadza węglowa** i inne materiały chroniące przed promieniowaniem ultrafioletowym do zewnętrznego materiału izolacyjnego. Materiały te mogą skutecznie przeciwstawić się uszkodzeniom promieni ultrafioletowych i przedłużyć żywotność kabla.
Ponadto zastosowanie płaszcza zewnętrznego z polietylenu o wysokiej wytrzymałości (PE) może znacznie zwiększyć odporność powierzchni kabla na promienie ultrafioletowe. Taka konstrukcja nie tylko poprawia odporność kabla na warunki atmosferyczne, ale także utrzymuje elastyczność i wytrzymałość mechaniczną kabla, zapobiegając pęknięciom powierzchniowym i starzeniu się warstwy izolacyjnej spowodowanemu promieniowaniem ultrafioletowym.
3.3 Konstrukcja odporna na korozję i wilgoć
Na obszarach przybrzeżnych lub obszarach o dużej wilgotności metalowe części równoległych linii napowietrznych są podatne na korozję, dlatego jako materiał przewodzący zwykle stosuje się stal ocynkowaną lub stop aluminium, aby zwiększyć jej odporność na korozję. Ponadto zewnętrzna osłona kabla również zwiększy wodoodporność, aby zapobiec przedostawaniu się wilgoci do kabla.
Aby jeszcze bardziej poprawić odporność na korozję, niektóre kable mają konstrukcję wielowarstwową, owijającą warstwę powłoki antykorozyjnej lub farby na zewnątrz przewodnika, co może skutecznie zapobiegać korozji metalu przez substancje żrące, takie jak mgła solna powierzchnia.
3.4 Konstrukcja chroniąca przed silnym wiatrem i ekstremalnymi warunkami pogodowymi
W odpowiedzi na silne wiatry i ekstremalne warunki pogodowe australijskie równoległe linie napowietrzne przyjmują ulepszoną konstrukcję, na przykład stosując mocniejszą warstwę wzmacniającą z drutu stalowego lub stalową linkę. Taka konstrukcja nie tylko poprawia wytrzymałość mechaniczną kabla, ale także skutecznie zmniejsza ryzyko kołysania się i uszkodzenia kabla podczas silnego wiatru i ulewnych opadów.
W niektórych specjalnych obszarach, takich jak góry i przybrzeżne wyloty wiatru, przy projektowaniu kabli należy uwzględnić również wzmocnienie odporności kabli na wiatr, aby zapobiec pękaniu lub upadkowi kabli z powodu nadmiernego wiatru.
3.5 Projekt bezpieczeństwa pożarowego
Aby stawić czoła ryzyku pożaru, australijskie równoległe linie napowietrzne uwzględniły odpowiednie zabezpieczenia w projektowaniu zabezpieczeń przeciwpożarowych. Zastosowanie jako warstw izolacyjnych niskodymnych, niezawierających halogenów materiałów może ograniczyć wydzielanie się szkodliwych gazów w przypadku pożaru. Jednocześnie konstrukcja przewodnika w pełni uwzględnia stabilność termiczną w wysokich temperaturach, co może zapobiec przegrzaniu i spaleniu kabla w przypadku pożaru.
4. Wpływ konstrukcji odpornej na warunki atmosferyczne na przenoszenie mocy
4.1 Poprawa stabilności i bezpieczeństwa przesyłu mocy
Konstrukcja odporna na warunki atmosferyczne może skutecznie poprawić stabilność systemu elektroenergetycznego i zapewnić stabilne przesyłanie energii w ekstremalnych warunkach klimatycznych. Na przykład w obszarach o wysokich temperaturach i silnym promieniowaniu ultrafioletowym konstrukcje odporne na wysoką temperaturę i promieniowanie ultrafioletowe mogą zapobiec starzeniu się warstw izolacyjnych kabli, zmniejszając w ten sposób występowanie awarii zasilania.
4.2 Zmniejsz koszty konserwacji
Konstrukcja odporna na warunki atmosferyczne może wydłużyć żywotność kabli i zmniejszyć uszkodzenia i awarie spowodowane czynnikami klimatycznymi. W ten sposób przedsiębiorstwa energetyczne mogą zmniejszyć częstotliwość napraw i wymiany kabli, zmniejszając tym samym koszty utrzymania.
4.3 Popraw niezawodność systemu
W australijskim systemie elektroenergetycznym wiele równoległych linii napowietrznych jest narażonych na trudne warunki środowiskowe. Dzięki rozsądnej konstrukcji odpornej na warunki atmosferyczne równoległe linie napowietrzne mogą lepiej dostosować się do tych środowisk i zapewnić ciągłość i stabilność przesyłu mocy. Na przykład w obszarach wietrznych lub zagrożonych pożarem, dzięki wzmocnionej konstrukcji, kable mogą skutecznie zapobiegać przerwom w dostawie prądu spowodowanym wiatrem lub pożarem, zapewniając ciągłe zasilanie.