Classification des lignes électriques aériennes

Au tout début du XXe siècle, Nikola Tesla, l'inventeur exceptionnel d'origine serbe, travaillait sur une option sans fil pour la transmission d'énergie, mais même après un siècle, de tels développements ne bénéficiaient pas d'applications industrielles à grande échelle. Le principal moyen de fournir de l’énergie au consommateur reste le câble et les lignes électriques aériennes.

Lignes électriques: objectif et types

La ligne électrique est peut-être l’élément le plus fondamental des réseaux électriques, qui fait partie du système d’équipements et de dispositifs électriques, dont le but principal est de transférer de l’énergie électrique à partir des installations qui en produisent (centrales), qui la convertissent et la distribuent (consommateurs). En général, il s'agit du nom de toutes les lignes électriques situées en dehors des installations électriques répertoriées.

Note historique: la première ligne de transport d’énergie (DC, 2 kV) a été construite en Allemagne selon le projet du scientifique français F. Depreux en 1882. Il avait une longueur d'environ 57 km et reliait les villes de Munich et Miesbach.

Par la méthode d’installation et d’agencement, les lignes électriques aériennes et les câbles sont séparés. Ces dernières années, des lignes isolées au gaz ont été construites, en particulier pour l’alimentation en énergie des mégapoles. Ils sont utilisés pour transférer de grandes capacités dans des conditions de développement très dense afin de sauver la zone occupée par les lignes électriques et de garantir les normes et exigences environnementales.

Les lignes de câbles trouvent une application lorsque la configuration de l'air est difficile ou impossible pour des raisons techniques ou esthétiques. En raison de leur coût comparatif, d'une meilleure facilité de maintenance (en moyenne, le temps nécessaire pour éliminer un accident ou un dysfonctionnement est 12 fois moins long) et d'un débit élevé, les lignes électriques aériennes sont les plus demandées.

La définition Classement général

Ligne aérienne électrique (VLEP) - ensemble de dispositifs situés à l'air libre et conçus pour transmettre de l'électricité. La structure des lignes aériennes comprend des fils, des traversées avec des isolateurs, des supports. En ce qui concerne ces derniers, dans certains cas, des éléments structurels de ponts, viaducs, bâtiments et autres structures peuvent être utilisés. Dans la construction et l'exploitation de lignes et réseaux électriques aériens, divers équipements auxiliaires (protection contre la foudre, dispositifs de mise à la terre), des équipements complémentaires et connexes (communications à haute fréquence et à fibres optiques, prises de force intermédiaires) et des composants de marquage sont également utilisés.

De par la nature de l’énergie transmise, les lignes aériennes sont divisées en réseaux alternatif et continu. Ces dernières, en raison de certaines difficultés techniques et de certaines inefficacités, ne sont pas répandues et sont utilisées uniquement pour alimenter des consommateurs spécialisés: entraînements à courant continu, ateliers d’électrolyse, réseaux de contact urbains (véhicules électrifiés).

En fonction de la tension nominale, les lignes électriques aériennes sont généralement divisées en deux grandes classes:

1. Basse tension, tension jusqu'à 1 kV. Les normes nationales définissent quatre valeurs nominales: 40, 220, 380 et 660 V.
2. Haute tension, supérieure à 1 kV. Douze valeurs nominales sont définies ici: moyenne tension - de 3 à 35 kV, haute - de 110 à 220 kV, ultra haute - 330, 500 et 700 kV et ultra haute - supérieure à 1 MV.

Remarque: tous les chiffres indiqués correspondent à la tension en interphase (linéaire) d'un réseau triphasé (les systèmes à six et à douze phases n'ont pas une distribution industrielle sérieuse).

De GOELRO à UES

La classification suivante décrit l'infrastructure et la fonctionnalité des lignes électriques aériennes.

Selon la couverture du territoire du réseau sont divisés:

• ultra-long (tension supérieure à 500 kV), conçu pour connecter les systèmes énergétiques régionaux;
• tronc (220, 330 kV), servant à leur formation (connexion de centrales électriques à des installations de distribution);
• distribution (35 - 150 kV), dont le but principal est de fournir de l’électricité à de grands consommateurs (installations industrielles, complexe agricole et grandes agglomérations);
• fourniture ou fourniture (inférieure à 20 kV), fournissant de l'énergie aux autres consommateurs (urbains, industriels et agricoles).

Les lignes électriques aériennes jouent un rôle important dans la formation du système énergétique unifié du pays, dont les fondations ont été posées lors de la mise en œuvre du plan GOELRO (électrification de la Russie) de la jeune République soviétique il y a environ un siècle pour garantir un haut niveau de fiabilité de l'approvisionnement en énergie, sa tolérance aux pannes.

Selon la structure et la configuration topologiques, les lignes à haute tension peuvent être ouvertes (radiales), fermées, avec une alimentation de secours (contenant deux sources ou plus).

Par le nombre de circuits en parallèle empruntant un itinéraire, les lignes sont divisées en un, deux et plusieurs circuits (un circuit désigne un ensemble complet de fils d’un réseau triphasé). Si les circuits ont des valeurs de tension nominale différentes, une telle ligne haute tension est appelée combinée. Les chaînes peuvent être montées à la fois sur un support et sur différents. Naturellement, dans le premier cas, la masse, les dimensions et la complexité du support augmentent, mais la zone de protection de la ligne diminue, ce qui joue parfois un rôle déterminant dans la préparation du projet dans les zones à forte densité de population.

De plus, la séparation des lignes aériennes et des réseaux est utilisée, en fonction des performances des neutres (isolé, solidement mis à la terre, etc.) et du mode de fonctionnement (standard, secours, installation).

Zone de sécurité

Pour assurer la sécurité, le fonctionnement normal, la facilité d'entretien et de réparation des lignes à haute tension, ainsi que pour prévenir les blessures et la mort, des zones avec un mode d'utilisation particulier sont introduites le long des routes. Ainsi, la zone de sécurité des lignes électriques aériennes est une parcelle terrestre et l’espace aérien situé au-dessus de celle-ci, délimité par des plans verticaux éloignés des câbles extérieurs. Dans les zones de sécurité interdit le travail de matériel de levage, la construction de bâtiments et de structures. La distance minimale par rapport à la ligne aérienne de transmission est déterminée par la tension nominale.

Lors du franchissement de masses d’eau non navigables, la zone de protection des lignes aériennes de transport d’électricité correspond à des distances similaires. Pour les eaux navigables, sa taille atteint 100 mètres. En outre, les directives déterminent le plus petit enlèvement de fils de la surface de la terre, des bâtiments industriels et résidentiels, des arbres. Il est interdit de poser des câbles haute tension sur les toits des bâtiments (sauf pour la production, dans des cas particuliers), sur le territoire des institutions pour enfants, des stades, des espaces de culture et de divertissement et des locaux commerciaux.

Pylônes de lignes de transport d'énergie

Supports - structures en bois, en béton armé, en métal ou en matériaux composites permettant de fournir la distance requise entre les fils et les câbles de protection contre la foudre et la surface de la terre. L'option la plus budgétaire - les crémaillères en bois, utilisées très largement au cours du siècle dernier pour la construction de lignes à haute tension - est progressivement déclassée et de nouvelles ne sont presque pas installées. Les principaux éléments des supports de lignes électriques aériennes incluent:

• fondations fondations
• étagères
• jambes de force
• vergetures.

Les dessins sont divisés en ancre et intermédiaire. Le premier ensemble au début et à la fin de la ligne, lors du changement de direction de l'itinéraire. Une classe spéciale de supports d'ancrage est transitoire. Elle est utilisée aux intersections des lignes à haute tension avec des artères de circulation d'eau, des passages supérieurs et des objets similaires. Ce sont les structures les plus massives et les plus chargées. Dans les cas difficiles, leur hauteur peut atteindre 300 mètres!

La résistance et les dimensions de la construction des supports intermédiaires, utilisés uniquement pour les sections droites de pistes, ne sont pas aussi impressionnantes. Selon le but, ils sont divisés en transposition (utilisé pour changer l'emplacement des fils de phase), croisé, ramifié, abaissé et augmenté. Depuis 1976, tous les supports ont été strictement unifiés, mais on s'éloigne actuellement de l'utilisation massive de produits typiques. Ils essaient d'adapter chaque piste autant que possible aux conditions de relief, de paysage et de climat.

Fils pour lignes électriques aériennes

La principale exigence pour les fils VLEP est une résistance mécanique élevée. Ils sont divisés en deux classes - non isolés et isolés. Ils peuvent être fabriqués sous la forme de conducteurs à plusieurs fils et à un fil. Ces derniers, constitués d’un noyau en cuivre ou en acier, ne sont utilisés que pour la construction de lignes à basse tension.

Les câbles toronnés pour les lignes électriques aériennes peuvent être en acier, les alliages à base d'aluminium ou de métal pur, le cuivre (ce dernier, en raison du coût élevé, sur les longs trajets, n'est pratiquement pas utilisé). Les conducteurs les plus courants sont en aluminium (la lettre "A" figure dans la désignation) ou en alliages acier-aluminium (nuance AC ou ACS (renforcé)). Structurellement, ce sont des fils d'acier torsadés sur lesquels des conducteurs en aluminium sont enroulés. Acier, pour la protection contre la corrosion, galvanisé.

Le choix de la section est fait en fonction de la puissance transmise de la chute de tension admissible, caractéristiques mécaniques. Les sections standard des fils produits en Russie sont 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120 et 240. Le tableau ci-dessous donne une idée des sections minimum des fils utilisés pour la construction de lignes aériennes.

Les branches sont réalisées plus souvent avec des fils isolés (marques APR, AVT). Les produits ont un revêtement isolant résistant aux intempéries et un câble porteur en acier. Les connexions de fils dans les travées sont montées dans des zones non soumises à des contraintes mécaniques. Ils sont soudés par compression (avec l'utilisation de dispositifs et de matériaux appropriés) ou par soudage (avec des blocs de termites ou un appareil spécial).

Ces dernières années, les fils isolés autoportants sont de plus en plus utilisés dans la construction de lignes aériennes. Pour les lignes à haute tension basse tension, l’industrie fabrique les lignes SIP-1, -2 et -4, et pour les lignes à 10-35 kV, la ligne SIP-3.

Pour éviter les décharges corona sur les routes de tension supérieure à 330 kV, il est recommandé d’utiliser une phase divisée: un fil de grande section est remplacé par plusieurs plus petits, liés entre eux. Avec une augmentation de la tension nominale, leur nombre passe de 2 à 8.

Renfort linéaire

Les raccords VLEP comprennent les traverses, les isolants, les colliers et les suspensions, les garnitures et les entretoises, les attaches (supports, les colliers, le matériel).

La fonction principale de la traverse est de fixer les fils de manière à fournir la distance nécessaire entre les phases opposées. Les produits sont des structures métalliques spéciales constituées d'angles, de bandes, d'épingles, etc. avec une surface peinte ou galvanisée. Il existe environ deux douzaines de tailles et de types de traverses, pesant de 10 à 50 kg (désignés par TM-1 ... TM22).

Les isolateurs sont utilisés pour une fixation fiable et sûre des fils.Ils sont divisés en groupes, en fonction du matériau de fabrication (porcelaine, verre trempé, polymères), de leurs fonctions (support, traversée, introduction) et des méthodes de fixation aux traverses (goupille, tige et suspension). Les isolateurs sont fabriqués sous une certaine tension, qui doit être indiquée dans le marquage alphanumérique. Les principales exigences pour ce type de raccords lors de l’installation de lignes électriques aériennes sont la résistance mécanique et électrique, la résistance à la chaleur.

Pour réduire les vibrations de la ligne et éviter les ruptures de fils, des dispositifs d’amortissement spéciaux ou des boucles d’amortissement sont utilisés.

Spécifications techniques et protection

Lors de la conception et de l'installation de lignes électriques aériennes, les caractéristiques importantes suivantes sont prises en compte:

• La longueur de la travée intermédiaire (distance entre les axes des racks adjacents).
• La distance entre les conducteurs de phase et le plus bas est à partir de la surface du sol (dimension de la ligne).
• La longueur de la chaîne d'isolateurs en fonction de la tension nominale.
• Toute la hauteur des supports.

Vous pouvez vous faire une idée des principaux paramètres des lignes électriques aériennes de 10 kV et plus à partir du tableau.

Pour éviter d'endommager les lignes aériennes et éviter les arrêts d'urgence lors d'un orage, un paratonnerre à câble en acier ou en acier-aluminium d'une section de 50 à 70 mm est lancé sur des fils de phase²mis à la terre sur des pôles. Souvent, il est creux et cet espace est utilisé pour organiser des canaux de communication à haute fréquence.

La protection contre les surtensions provenant des coups de foudre est assurée par des obturateurs de vanne. En cas d'apparition d'impulsions de foudre sur les fils, il se produit une rupture de l'éclateur qui a pour conséquence que la décharge s'écoule sur un support présentant un potentiel de masse sans endommager l'isolation. La résistance du support est réduite à l'aide de dispositifs spéciaux de mise à la terre.

Préparation et installation

Le processus technologique de construction de la ligne à haute tension comprend les travaux de préparation, de construction, d'installation et de mise en service. La première comprend l’achat d’équipements et de matériaux, de structures en béton armé et en métal, l’étude du projet, la préparation du tracé et du piquet, le développement du PER (plan de production de travaux électriques).

Les travaux de construction comprennent le creusage de fosses, l’installation et le montage de supports, la distribution de trousses de renforcement et de mise à la terre le long du parcours. L’installation directe de lignes électriques aériennes commence par l’enroulement des fils et des câbles et l’établissement des connexions. Ensuite, ils doivent être levés sur les supports, étirés, repérés par les flèches de l'affaissement (la plus grande distance entre le fil et la ligne droite reliant ses points d'attache aux supports). En conclusion, les fils et les câbles des isolateurs sont attachés.

Outre les mesures de sécurité générales, les travaux sur les lignes électriques aériennes impliquent le respect des règles suivantes:

• La cessation de tout travail à l'approche d'un front d'orage.
• Assurer la protection du personnel contre les effets des potentiels électriques induits dans les fils (court-circuit et mise à la terre).
• Interdiction du travail de nuit (à l'exception de l'aménagement d'intersections avec viaducs, voies ferrées), de la glace, du brouillard, avec une vitesse de vent supérieure à 15 m / s.

Avant la mise en service, vérifiez l’encombrement et les dimensions de la ligne, mesurez la chute de tension dans les connecteurs et la résistance des dispositifs de mise à la terre.

Service et réparation

Selon le règlement du travail, toutes les lignes aériennes supérieures à 1 kV tous les six mois sont soumises à une inspection par le personnel de maintenance, le personnel technique et technique - une fois par an, pour les défaillances suivantes:

• jeter des objets étrangers sur des fils;
• ruptures ou épuisement des fils de phase individuels, violation du réglage des flèches de l'affaissement (ne doit pas dépasser la conception de plus de 5%);
• endommagement ou chevauchement des isolateurs, des cordes, du parafoudre;
• destruction des supports;
• violations dans la zone de sécurité (stockage d'objets étrangers, recherche d'équipements surdimensionnés, réduction de la largeur de la clairière en raison de la croissance d'arbres et d'arbustes).

Des inspections extraordinaires du tracé sont effectuées lors de la formation de glace, lors du déversement de rivières, lors d'incendies naturels ou provoqués par l'homme, ainsi qu'après un arrêt automatique. Des inspections avec une montée sur les supports sont effectuées selon les besoins (au moins 1 fois sur 6 ans).

En cas de violation de l'intégrité d'une partie des fils (jusqu'à 17% de la section totale), la zone endommagée est réparée en appliquant un manchon ou un bandage de réparation. En cas de dommages importants, le fil est coupé et reconnecté avec une pince spéciale.

Au cours de la réparation actuelle des voies respiratoires, les supports et les contreforts branlants sont redressés, l’étanchéité de tous les joints filetés est vérifiée, la couche protectrice de peinture sur les structures métalliques est restaurée, numérotation, signes et affiches. Mesurer la résistance des dispositifs de mise à la terre.

La révision des lignes électriques aériennes implique la réalisation de toutes les réparations en cours. De plus, un tirage complet des câbles est effectué avec la mesure de la résistance de transition des couplages et la réalisation d'événements de test après réparation.