Co ciekawego można powiedzieć o liniach wysokiego napięcia?

Linie wysokiego napięcia są częścią polskiego krajobrazu. Pełnią bardzo istotną funkcję w krajowym systemie elektroenergetycznym. Mają za zadanie pracować pod wysokim napięciem, dostarczając dużą ilość energii elektrycznej z elektrowni do odbiorców. Na pierwszy rzut oka mogą wydawać się prostą konstrukcją; ot słupy i parę przewodów. Jednak w gruncie rzeczy jest to ciekawy obiekt inżynieryjny.

Istnieje wiele wariantów linii wysokiego napięcia. Te najprostsze zbudowane posiadają cztery przewody zawieszone na słupach wysokiego napięcia. Trzy z nich są pod napięciem, natomiast czwarty znajdujący się najwyżej ma za zadanie chronić pozostałe przewody przed piorunami. To właśnie przez te trzy przewody przekazywana jest energia elektryczna od jednej stacji elektroenergetycznej do drugiej, aby energię z węgla móc już w domu zamienić na światło żarówek i obroty mikserów.

Przewody pod napięciem

W liniach wysokiego napięcia wykorzystuje się przewody wykonane z drutów aluminiowych, które owijają i otaczają rdzeń. Aluminium jest wykorzystywane, ponieważ ma wiele zalet w przesyle energii elektrycznej. Po pierwsze dobrze przewodzi prąd elektryczny. Podczas przepływu prądu wydziela się w nim mniej ciepła niż na przykład, gdyby zastosować przewody ze stali. Po drugie ma też stosunkowo dobre właściwości mechaniczne. Po trzecie, porównując je do innych potencjalnych materiałów, jak na przykład miedzi jest stosunkowo tanie.

Aluminium znajduje się wokoło rdzenia, który ma za zadanie chronić przewód mechanicznie. Rdzeń przewodu zapobiega, by przewody nie zwisały nadmiernie pod swoim własnym ciężarem. Powszechnie stosowane przewody wysokiego napięcia mają rdzeń stalowy, natomiast coraz częściej wykorzystuje się bardziej skomplikowane rdzenie. Na przykład stosuje się przewody o rdzeniu wykonanym z włókien węglowych.

Czasami przechodząc obok linii wysokiego napięcia, można usłyszeć charakterystyczny dźwięk buczenia, brzęczenia. Jest to tak zwany ulot, jednak na ten temat nie będę się rozpisywał. Natomiast zapraszam do mojego wcześniejszego ARTYKUŁU na ten temat.

Jak linia chroniona jest przed piorunami?

Wróćmy teraz do przewodów chroniących przed piorunami. Gdy wystąpi wyładowanie atmosferyczne, piorun ma nie uderzyć w przewody pod napięciem, ale właśnie w przewody odgromowe. Są one bezpośrednio połączone ze stalową konstrukcją słupów, przez co niebezpieczna energia elektryczna wyładowania jest oddawana do ziemi, aby zminimalizować negatywny wpływ pioruna na różne, istotne urządzenia elektryczne.

Co ciekawe przewody odgromowe często wyposażone są również we włókna światłowodowe. Dzięki temu słupy wysokiego napięcia nie są używane tylko do przesyłania energii elektrycznej, ale pełnią również funkcje telekomunikacyjne.

Gdy przyjrzymy się i porównany wygląd przewodów to często można zauważyć, że przewód znajdujący się najwyżej jest najjaśniejszy. Dzieje się tak dlatego, że nie płynie przez niego prąd elektryczny, który powoduje szybsze utlenianie aluminium, co z kolei wpływa na kolor przewodów.

Oddziaływanie wiatru

Silny wiatr łamie drzewa, a trzciną ino kołysze. A jak ma się to w stosunku do linii wysokiego napięcia? Wiatr jest niebezpiecznym zjawiskiem, ponieważ może prowadzić do powstania drgań zawieszonych przewodów. Gdy przewody rozbujają się zbyt mocno, może dojść do ich zerwania, zniszczenia osprzętu linii, a co za tym idzie do awarii całej sieci przesyłowej.

W liniach wysokiego napięcia można wymienić między innymi drgania eolskie oraz drgania galopujące. Te pierwsze powstają, gdy wieje określony wiatr, który doprowadza przewody do drgań rezonansowych. Z kolei drgania galopujące powstają przy pojawieniu się oblodzenia na przewodach, które wprowadzają asymetryczny przekrój przewodu.

Aby chronić się przed tymi niebezpiecznymi zjawiskami, stosowane są między innymi odstępniki lub mechaniczne tłumiki drgań. Jako przykład można podać tłumik drgań Stockbridge’a. Stosuje się również przewody samotłumiące drgania, które cechują się odpowiednią budową wewnętrzną.


Izolatory

Bardzo istotną rolę w konstrukcji słupów wysokiego napięcia pełnią izolatory. Są to elementy łączące przewód znajdujący się podnapięciem z konstrukcją słupa. Budowa izolatorów ma nie pozwolić, żeby prąd elektryczny płynący przez zawieszone przewody nie wpływał do ziemi. Dlatego wykonane są z materiałów, które nie przewodzą prądu elektrycznego. Ponadto mają bardzo specyficzną, pofalowaną konstrukcję, która ma zapewnić jak najdłuższą drogę od przewodów do konstrukcji słupa.

Czasami normalną pracę linii wysokiego napięcia mogą zakłócić tak zwane przepięcie. Jest to nagły wzrost napięcia, spowodowany na przykład odłączeniem jakiejś innej linii wysokiego napięcia albo wyładowaniami atmosferycznymi. To napięcie mogłoby wzrosnąć do tak wysokiego poziomu, że byłoby w stanie zniszczyć izolatory, które przepuściłyby impuls elektryczny do ziemi. Dlatego w konstrukcji izolatorów można zaobserwować dwa wystające druty, jeden na końcu a drugi na początku izolatora. Jest to tak zwany iskiernik. Gdy napięcie wzrośnie zbyt wysoko, nie dochodzi do zniszczenia izolatora, ponieważ pomiędzy tymi dwoma drutami przeskoczy mały piorunek. Impuls elektryczny, który powstał w wyniku zakłócenia w sieci, nie spowoduje uszkodzenia izolatorów, ale wpłynie do ziemi.

Największe linie wysokiego napięcia

Energia elektryczna w liniach wysokiego napięcia przesyłana jest pod różnymi poziomami napięć. Największy rozmach w budowie linii wysokiego napięcia miało ZSRR. To na terenie dzisiejszego Kazachstanu wybudowano linię elektroenergetyczną działającą pod napięciem 1150 kV; co jest światowym rekordem. Najciekawszym obiektem w Polsce jest natomiast linia 750 kV. Znajduje się ona pomiędzy ukraińską elektrownią Chmielnicka a pod rzeszowską miejscowością Widełka.

Źródła:
[1] – grapevine.is (zdjęcie nr 1)
[2] – wikimedia.org (zdjęcia nr 2 i 3)

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

2 komentarze “Co ciekawego można powiedzieć o liniach wysokiego napięcia?”