Studiu de caz privind cerintele tehnice impuse conductorului preizolat XLPE destinat constructiei LEA 20 kV (partea 2)


Timisoara

             Conf.dr.ing. PANĂ Adrian:                    Universitatea “Politehnica” din Timişoara, Facultatea de Electrotehnică,

                                                                           Catedra de Electroenergetică

           Conf.dr.ing. TITIHĂZAN Viorel              UPT Catedra de Electroenergetică

           

           Prof.dr.ing. BUTA Adrian        UPT Catedra de Electroenergetică

              

              ing. STOIAN Constantin     

 

 

                 Rezumat. Partea a doua a referatului trece în revistă principalele cerinţe tehnice necesare pentru materialul folosit la izolarea conductoarelor LEA (XPLE) şi prezintă o avarie produsă pe una dintre liniile exploatate de E.D. Rm. Vâlcea, în contextul reţinerilor manifestate de către utilizator asupra calităţii acestui tip de conductoare fabricate de unul dintre furnizorii interni. Referatul ridică problema valabilităţii standardelor finlandeze, adoptate de către producătorii interni la construcţia conductoarelor izolate destinate liniilor electrice din România. Se ajunge la concluzia necesităţii elaborării unui set de standarde referitoare la proiectarea, construcţia, montarea şi exploatarea în România a liniilor electrice aeriene de medie tensiune cu conductoare izolate.

Cuvinte cheie: Linii electrice aeriene cu conductoare izolate. Polietilenă reticulată (XLPE).

   

1.       STUDIU DE CAZ  

              Am studiat comportarea in  exploatare a noii tehnologii atât la liniile nou construite cât şi la LEA modernizate prin înlocuirea conductorului clasic cu conductor izolat, la liniile aflate în exploatare. Această a doua variantă a fost aplicată pe un tronson al LEA 20 kV prin utilizarea de conductor izolat fabricat de S.C. Pirelli România S.A. Acest caz il vom detalia in continuare.

                 În timpul funcţionării, pe tronsonul modernizat cu conductor preizolat sa produs o avarie, constând în distrugerea izolaţiei conductorului întruna dintre deschideri, ca urmare a contactului cu vegetaţia. Preocupat pentru a stabili cauzele acestei avarii, care în opinia sa constau în caracteristicile tehnice necorespunzătoare ale conductorului, beneficiarul a organizat o expertiză tehnică la care au participat şi reprezentanţii producătorului.

                     Ca urmare a examinării în teren a LEA în cauză, au fost constatate următoarele:

                   a)     Tronsonul pe care s-a făcut înlocuirea conductorului neizolat tip OL-Al cu conductor preizolat cu polietilenă reticulată, tip OAC2X, parcurge un traseu aflat în imediata vecinătate a unui versant muntos împădurit şi se întinde pe lungimea a cca. 4 km. În zona respectivă, buna funcţionare a LEA era periclitată în foarte mare măsură de acţiunea vegetaţiei, fapt ce a justificat pe deplin instalarea conductoarelor preizolate.

                    b)    Schimbarea conductoarelor s-a făcut de către Serviciul Exploatare, folosindu-se tehnologia obişnuită şi fără producerea de modificări esenţiale în configuraţia coronamentului stâlpilor sau a izolaţiei şi armăturilor. S-au luat însă măsuri suplimentare pentru evitarea deteriorării stratului izolator din polietilenă reticulată, în timpul manipulării şi instalării conductorului.

                  c)     Datorită ecranării produse de vârfurile copacilor aflaţi pe versanţii din imediata apropiere, pe tronsonul la care ne referim, probabilitatea apariţiei unei supratensiuni produse prin lovitură directă de trăsnet este extrem de redusă. Nu se poate însă exclude posibilitatea apariţiei unei supratensiuni pe conductoarele LEA din zona respectivă, fie sub forma unei unde propagate pe linie (“călătoare”) ca urmare a unei descărcări directe de trăsnet într-o zonă apropiată, fie sub forma unei unde de supratensiune indusă de o descărcare atmosferică produsă în imediata vecinătate a liniei.

                   d)    Pe LEA în cauză (în ax), după instalarea conductoarelor preizolate, nu au fost montate dispozitive suplimentare pentru protecţia împotriva supratensiunilor accidentale, rămânând funcţionale doar cele existente anterior acestei operaţii (DRV-uri şi DC-uri montate în general pe ramificaţii, imediat în amonte de transformatoarele din PT-uri, sau la trecerile LEA-LES);

                   e)     În timpul expertizei, tronsonul de linie în cauză a fost scos de sub tensiune, fapt care a permis studierea din apropiere a conductoarelor. Analiza s-a concentrat asupra unui defect relativ grav produs asupra unui conductor izolat din zona amintită, defect care a ridicat din partea gestionarului LEA semne de întrebare asupra performanţelor conductoarelor preizolate produse de către S.C. Pirelli România S.A. Slatina şi asupra eficienţei noii tehnologii. Descrierea defectului constatat se prezintă mai jos;

                    f)      Pe conductorul de pe faza plasată pe vârful stâlpilor, într-una dintre deschideri, aproximativ la jumătatea deschiderii, pe o porţiune de lungime cca. 25 cm, izolaţia de polietilenă era topită şi carbonizată, cu urme de picurare şi zone de 3-4 cm în care conductorul a rămas descoperit ;

                    g)    Nu s-a constatat afectarea integrităţii conductorului funie OL-Al;

                     h)    Conform celor descrise la constatări anterioare, în dreptul locului în care s-a produs distrugerea stratului izolator, a fost găsită creanga unui copac din apropierea liniei, ce prezenta urme evidente de arsură, creangă ce ulterior a fost îndepărtată de către personalul de exploatare;

                      i)      În general conductorul preizolat existent în deschidere prezenta urme de zgârieturi longitudinale, produse cel mai probabil în timpul montajului, dar ele aveau un caracter superficial, nefiind de natură să pericliteze semnificativ calităţile mecanice sau electrice ale conductorului;

                      j)      Suprafaţa exterioară a stratului izolator era relativ curată, conţinând depuneri inerente de praf, minore, acumulate temporar din atmosferă;

                      k)     Este evident că defectul descris anterior a avut loc datorită amorsării unui arc electric între conductorul de fază preizolat şi creanga copacului, aflate în contact direct, ca urmare a străpungerii izolaţiei (stratul de polietilenă) dintre cele două elemente aflate la potenţiale electrice diferite. Acest arc electric a fost întreţinut apoi pe o durată relativ mare de timp (minute, zeci de minute), fapt ce explică efectele termice importante asupra izolaţiei, descrise mai sus. Pentru că prin intermediul arcului electric se produce de fapt o punere la pământ monofazată, menţinerea sa pentru perioade relativ lungi de timp este posibilă, deoarece neutrul reţelei în cauză este tratat prin bobină de stingere şi deci o punere la pământ monofazată nu conduce la deconectarea automată a liniei, ci doar la semnalizarea punerii la pământ. 

                               Problema este deci de a se stabili fenomenul care a condus la străpungerea izolaţiei din XLPE. Dacă se elimină posibilitatea ca exact în zona în care vegetaţia a venit în contact cu conductorul să fi existat un defect major de fabricaţie sau o deteriorare semnificativă produsă în timpul montajului, se pot lua în discuţie următoarele ipoteze:

I.      Străpungerea izolaţiei în regim normal de funcţionare, caz în care acesteia i se aplică (între conductorul de fază şi creangă) o tensiune de frecvenţa industrială, având o valoare efectivă apropiată de cea a tensiunii de fază nominale: 20/  = 11,5 kV. Acest fenomen poate fi favorizat de creşterea temperaturii izolaţiei (produsă de curentul ce trece prin conductor şi/sau radiaţia solară).

II.    Străpungerea izolaţiei într-un regim în care una dintre celelalte două faze a fost pusă la pământ. După cum se ştie, într-o astfel de situaţie, în reţelele având neutrul tratat prin bobină de stingere, are loc o deplasare a potenţialului neutrului faţă de pământ până la o valoare comparabilă cu tensiunea nominală de fază, ceea ce face ca şi tensiunea fazelor “sănătoase” faţă de pământ (tensiunea aplicată izolaţiei) să crească, până la o valoare comparabilă cu valoarea tensiunii nominale (tensiunea de linie: 20 kV). Dacă se ţine cont şi de faptul că la această creştere se adaugă supratensiunile de comutaţie produse în circuitul echivalent conţinând componente de tip R,L,C, de către arcul electric de punere la pământ, se ajunge la concluzia producerii unei suprasolicitări electrice semnificative a izolaţiei în acest regim. 

      Aceasta a fost ipoteza avansată de gestionarul LEA 20kV, bazată pe faptul că prin documentaţia de fabricaţie a conductorului, în vigoare la data respectivă ([1]), producătorul garanta rezistenţa conductorului preizolat, fără străpungerea stratului izolant, la încercarea cu tensiune de (numai) 14 kV, 50 Hz, sub apă, timp de 48 h. Ulterior, producătorul a prezentat un buletin de încercări actualizat, prin care se certifica rezistenţa conductorului preizolat, fără străpungerea stratului izolant, la încercarea cu tensiune de 24 kV, 50 Hz, sub apă, probă executată conform standardului finlandez SFS 5791-1994 ( [2] ). Pe baza buletinului respectiv urma să se opereze modificări în standardul de firmă.

III.  Străpungerea izolaţiei din XLPE de către o undă de supratensiune de origine atmosferică sau internă (de comutaţie), apărută pe conductorul de fază. 

                Ca ipoteză emisă în această fază preliminară, am considerat că pentru defectul descris mai sus, cauza cu probabilitatea cea mai mare o constituie acţiunea unei unde de supratensiune de origine atmosferică (“călătoare”), atât datorită faptului că amplitudinea unei astfel de unde poate conduce la străpungerea izolaţiei de XLPE, cât şi faptului că defectul s-a produs pe conductorul amplasat pe vârful stâlpilor, în condiţiile în care pe axul LEA nu au fost amplasate dispozitive suplimentare de protecţie.

                 Dar dacă se ţine seama de faptul că, conform afirmaţiilor beneficiarului, în perioada producerii defectului, în zonă nu sau produs descărcări electrice atmosferice, un răspuns final, mai argumentat urmează să fie dat pe baza verificării caracteristicilor tehnice ale conductorului izolat şi a conformităţii execuţiei acestuia cu normele interne şi internaţionale. O atenţie specială va fi acordată materialului din care este confecţionat stratul izolant, motiv pentru care, în cele ce urmează, se vor face câteva referiri la cerinţele tehnice impuse acestora.

2.     Cerinţe tehnice pentru materialul folosit la izolarea conductoarelor  

              Stratul electroizolant al conductoarelor pentru LEA construite în noua tehnologie trebuie să facă faţă unei multitudini de solicitări, de diverse categorii:

   solicitările mecanice din timpul transportului şi montajului (cele mai periculoase fiind cele care pot conduce la perforare şi eroziune);   solicitările mecanice specifice din timpul exploatării rezultate prin aplicarea soluţiilor constructive ale LEA (montarea pe izolatoarele de susţinere sau de întindere, etc.) sau acţiunii chiciurei, zăpezii, a vegetaţiei căzute pe linie, etc.;

   stresul provocat de vânt sau de variaţiile de temperatură;

   solicitările specifice elementelor electroizolante în condiţiile asigurării unui anumit nivel de izolaţie între conductorul de fază şi mediul traversat de acesta;

   eroziunea sub acţiunea descărcărilor de suprafaţă asociate curenţilor de scurgere de suprafaţă, caracteristice elementelor izolatoare din materiale plastice, ce se găsesc sub acţiunea unor câmpuri electrice intense (produse de liniile electrice de înaltă tensiune din vecinătate sau de descărcările electrice atmosferice);

   solicitările de îmbătrânire (degradarea în timp a structurii fizico-chimice) sub acţiunea poluanţilor din atmosferă şi mai ales a radiaţiilor solare ultraviolete. 

               În cazul cablurilor de energie izolate dar neecranate (aşa cum sunt şi conductoarele izolate pentru LEA), cu deosebire în medii expuse umidităţii sau  poluării de diverse tipuri, pe suprafaţa izolaţiei pot apărea tensiuni induse ce dau naştere unor curenţi de scurgere, cărora li se asociază fenomenul de descărcări electrice la suprafaţa materialului. Umiditatea şi poluarea pot favoriza şi închiderea pe suprafaţa izolaţiei conductoarelor LEA, a traseului parcurs de curentul de trăsnet, de la locul de incidenţă a acestuia spre locul de descărcare (pământ sau altă fază). În funcţie de energia termică asociată acestor descărcări, pe suprafaţa izolaţiei apar deteriorări locale sub forma unor trasee de material carbonizat de diferite lungimi, adâncimi şi conductivităţi electrice. Deteriorările mai puţin severe vor conduce la o eroziune a materialului care va slăbi izolaţia, iar cele mai grave vor consta în formarea de punţi conductoare (trasee la suprafaţă pe care materialul este carbonizat) şi practic în distrugerea izolaţiei.

fig 1

                 În fig. 1 se prezintă mecanismul deteriorării materialului electroizolant sub acţiunea descărcărilor electrice de suprafaţă [4].                O analiză tehnico-economică a condus spre soluţia folosirii polietilenei reticulate (XLPE), aplicată prin extrudare pe conductoarele OL-Al în construcţie compactă. Într-o compoziţie obişnuită, polietilena prezintă o foarte bună rezistenţă la solicitări mecanice, la umiditate şi variaţii de temperatură, dar şi faţă de curenţii de scurgere pe suprafaţă (tracking resistance). Aceasta din urmă este o calitate deosebit de importantă, mai ales în cazul folosirii în zone cu activitate keraunică intensă şi dacă distanţele dintre faze sunt mici. XLPE prezintă însă o rezistenţă foarte slabă faţă de acţiunea radiaţiilor ultraviolete solare, motiv pentru care în compoziţia sa se introduc substanţe stabilizatoare la UV, cea mai importantă dintre acestea fiind negrul de fum.

                Prezenţa negrului de fum scade însă în mod accentuat calităţile dielectrice ale XLPE şi în mod deosebit rezistenţa acesteia la curenţii de scurgere pe suprafaţă (fig. 2). 

 fig2_3

               Valoarea concentraţiei de negru de fum este deci determinantă în ceea ce priveşte calitatea compromisului făcut pentru satisfacerea tuturor cerinţelor impuse.

                Influenţa valorii concentraţiei negrului de fum asupra rezistenţei la descărcări a polietilenei (în cazul încercării de determinare a rezistenţei la curenţii de scurgere pe suprafaţă, în prezenţa ceţei şi a prafului, efectuate conform standardului ASTM D 2332), este ilustrată în fig. 3.  

              Se poate constata că la o concentraţie de 1% a negrului de fum, timpul de defect (definit în standardul amintit mai sus), scade în mod dramatic, ceea ce conduce la concluzia limitării stricte a valorii concentraţiei de negru de fum. 

fig 4_5

                De obicei pentru “conductoarele acoperite” concentraţia de negru de fum a stratului de polietilenă este de 2÷3 % [2, 5], iar pentru conductoarele cu stratul izolant “rezistent la descărcări” (track resistant) concentraţia este de 0,5 % [6]. 

               Dar nu numai valoarea concentraţiei de negru de fum este importantă pentru proprietăţile polietilenei ci şi uniformitatea dispersiei acestuia în masa de amestec. O dispersie neuniformă a negrului de fum dar şi un număr mare de goluri sau de particule străine, pot afecta în mod hotărâtor rezistenţa la descărcări de suprafaţă dar şi rezistenţa la solicitări climatice (umiditate, radiaţii UV, variaţii de temperatură). În fig. 4 este ilustrată influenţa coeficientului de dispersie a negrului de fum asupra rezistenţei la descărcări electrice de suprafaţă, iar în fig. 5 asupra rigidităţii dielectrice [4]. 

               Prin urmare se poate considera ca fiind deosebit de importantă obţinerea unei dispersii corespunzătoare a negrului de fum în masa de amestec, în timpul amestecului şi apoi a extrudării, asupra celor mai importante proprietăţi ale polietilenei. 

               Referitor la testele privind verificarea influenţei radiaţiilor UV respectiv a umidităţii asupra proprietăţilor polietilenei reticulate în amestec cu negru de fum şi alţi stabilizatori UV, în literatură ([4]) se demonstrează un bun comportament şi satisfacerea cerinţelor impuse de norme. 

               Între standardele din diferite ţări, referitoare la conductoarele izolate cu strat izolator pentru LEA de medie tensiune, există diferenţe uneori semnificative. În principiu, în ţările din Orientul Îndepărtat şi în America de Sud, s-a adoptat standardul american ICEA S-66-524, iar în ţările din nordul Europei se folosesc standarde referitoare la “conductoarele acoperite”. În standardele din prima categorie se impun teste pentru verificarea rezistenţei la curenţii de descărcare pe suprafaţă (conform ASTM D 2303 şi ASTM D 2132 sau CEI 587) şi aplicarea unui strat semiconductor între conductor şi învelişul electroizolant, pe când în cele din a doua categorie stratul de polietilenă este văzut mai degrabă ca o protecţie mecanică împotriva agresiunilor exterioare şi nu ca o izolaţie. 

               În tabelul 1 se prezintă o sinteză a principalelor cerinţe tehnice impuse diferitelor tipuri constructive de conductoare şi de materiale izolatoare pentru acoperirea conductoarelor.

tab 1

3.       propunere de Caiet de sarcini pentru conductoarele izolate

                Verificările efectuate în cadrul laboratorului de înaltă tensiune al Facultăţii de Electrotehnică din Timişoara, pe eşantioane de conductor de acelaşi tip cu cel pe care a apărut avaria descrisă mai sus, au validat conformitatea caracteristicilor tehnice ale acestora cu cele impuse de documentaţia de execuţie.

                Prin referatul de faţă dorim însă să supunem discuţiei unui cerc mai larg de specialişti, problema corectitudinii normelor tehnice existente la ora actuală în România, cu privire la fabricarea conductoarelor izolate pentru liniile electrice aeriene de medie tensiune, dar şi la proiectarea, execuţia şi exploatarea acestui tip de linii.

                  Suntem de părere că deocamdată, condiţiile tehnice aferente aplicării în România a soluţiei de construcţiei a LEA de medie tensiune cu conductoare izolate, nu sunt pe deplin clarificate. Avantajele noii tehnologii sunt evidente dar concurenţa pentru ocuparea pieţei interne, a condus la aplicarea sa în condiţiile absenţei unor reglementări la nivel naţional şi al adoptării “din mers” a normele altor ţări.

                Astfel, de exemplu, folosirea ca referinţă a standardelor finlandeze din domeniu este discutabilă, cel puţin sub aspectul cerinţelor impuse materialului folosit la construcţia învelişului conductoarelor. Este ştiut faptul că activitatea keraunică şi radiaţia solară de pe teritoriul României, două dintre cele mai importante solicitări climatice la care materialul electroizolant trebuie să facă faţă pe termen lung, sunt mult mai accentuate decât pe teritoriul Finlandei. De aceea considerăm că în România ar fi necesar un material care să apropie mai mult calităţile conductoarelor folosite, de cele ale unui conductor izolat decât de ale unui conductor acoperit, de tipul celor folosite în Ţările Nordice. 

               În consecinţă, am propus un caiet de sarcini pentru conductoarele izolate destinate LEA de 20 kV, ce poate fi utilizat sau nu de către beneficiarii acestor conductoare, dar care poate constitui o bază de discuţii. Întocmirea acestui caiet de sarcini a avut ca prim obiectiv impunerea unor caracteristici tehnice, în principal ale celor electrice pentru izolaţiei şi pentru produsul finit (conductorul izolat), tocmai în sensul precizat mai sus. Referinţa a constituit-o standardul finlandez SFS 5791/1994 [2], pe baza căruia au fost întocmite de fapt standardele de firmă pentru fabricarea conductoarelor izolate pentru LEA de medie tensiune atât de către ELCARO Slatina cât şi de către IPROEB Bistriţa. Cel de-al doilea obiectiv l-a constituit impunerea unor teste pe fluxul de fabricaţie, care să întărească încrederea în ceea ce priveşte detectarea şi înlăturarea defectelor de fabricaţie ascunse. Deosebirile între caietul de sarcini propus şi documentele de fabricaţie amintite, sunt în principal următoarele: 

               A. Pentru izolaţia din polietilenă:

1.     Conţinutul de negru de fum: în loc de 2…3 % se impune ≤ 0,5 %. Menţinerea unui nivel scăzut al conţinutului de negru de fum, conferă XLPE proprietăţi mai apropiate de cele ale unui material izolator decât ale unui material semiconductor.

2.     Includerea testelor pentru verificarea caracteristicilor electrice ale materialului folosit pentru stratul electroizolant. Între acestea, foarte importante sunt testele pentru verificarea rezistenţei la curenţii de scurgere pe suprafaţă (rezistenţa la descărcări de suprafaţă sau rezistenţa la conturnare), proprietate necesară pentru funcţionarea în zonele cu activitate keraunică intensă. 

               B. Pentru conductorul izolat:3.     Încercarea cu tensiune alternativă în stare uscată:: în locul încercării la tensiunea de 24 kV timp de 5 min se cere încercarea cu tensiunea de 36 kV (3U0) timp de 4h, conform SR CEI 502, [3];4.     Încercarea cu tensiune alternativă sub apă: după creşterea tensiunii până la 24 kV, se impune menţinerea tensiunii la valoarea maximă timp de 48 h. În tot acest timp izolaţia trebuie să reziste fără străpungeri.      Severitatea sporită a testelor descrise la punctele 3 şi 4 conduce la asigurarea unui nivel mai ridicat al izolaţiei electrice produse de stratul de XLPE.5.     Încercarea cu tensiune alternativă aplicată pe fluxul de fabricaţie: în locul valorii de 1 kV, se cere aplicarea tensiunii de 14 kV;6.     Încercarea cu tensiune alternativă sub apă în starea de livrare: în locul valorii de 4 kV, se cere aplicarea tensiunii de 30 kV, conform SR CEI 502, [3]. 

               Severitatea sporită a testelor descrise la punctele 5 şi 6 are ca scop asigurarea depistării tuturor defectelor de izolaţie ascunse (corpuri străine, excentricităţi ale stratului izolant, etc.) şi eliminarea lungimilor de fabricaţie în cauză.

4.       Câteva observaţii asupra parti-cularităţilor funcţionale ale unei LEA cu conductoare izolate

                Din cele expuse până aici şi din caietului de sarcini propus pentru conductoarele acoperite utilizate în cadrul LEA 20 kV, se poate aprecia că o astfel de linie elimină practic în totalitate o multitudine dintre incidentele şi avariile care se produc în cazul unei linii clasice. Cele mai importante dintre acestea se discută mai jos.

Cazul A. Linia aparţine unei reţele cu neutrul tratat prin BS şi este construită pe stâlpi cu coronament clasic.

1.     Atingerea simultană de către vegetaţie a conductorului izolat de pe o singură fază, în regim normal de funcţionare. În locul de contact stratul electroizolant este supus unei solicitări cu tensiune având valoarea în jurul valorii tensiunii de fază (12 kV). Dacă fabricantul conductorului garantează prin încercările de tip că acesta rezistă în stare uscată la 14 kV, timp de 5 zile, înseamnă că de acelaşi ordin de mărime va fi şi perioada pentru care linia poate funcţiona normal într-o situaţie ca cea descrisă mai sus. În exploatarea liniei nu se vor accepta situaţii de acest fel pe timp nelimitat şi se vor face defrişări, inspecţii după furtuni pentru înlăturarea crengilor căzute pe linie, etc.

 2.     Atingerea simultană de către vegetaţie a conductorului izolat de pe o singură fază şi apariţia unei unde de supratensiune directă sau indusă de origine atmosferică pe una dintre fazele liniei. Cazul a fost discutat pe larg la paragr. 5.2. din partea I-a a referatului. Deşi zonele în care vegetaţia vine în contact cu linia sunt de obicei ecranate faţă de loviturile directe de trăsnet, aici vor putea apărea supratensiuni induse sau propagate din zonele în care linia este neecranată. Tocmai în aceste zone vor fi necesare dispozitivele de protecţie împotriva arcului electric, care să preîntâmpine străpungerea şi apoi distrugerea stratului electroizolant în punctul de contact cu vegetaţia. Acest lucru trebuie analizat în funcţie de situaţia concretă din teren, pe baza căreia să se aprecieze probabilitatea apariţiei simultane a celor două cauze. În zonele în care este exclus contactul vegetaţiei cu linia, rolul dispozitivelor de protecţie rămâne doar cel de a preveni străpungerile necontrolate ale stratului electroizolant din dreptul izolatorului, în cazul apariţiei unor supratensiuni, cu atât mai mult cu cât descărcările dintre faze sunt practic excluse. Pentru aceasta însă s-ar putea prevedea soluţii mult mai simple şi mai puţin costisitoare.

3.     Atingerea simultană de către vegetaţie a conductorului izolat de pe o singură fază, într-un regim în care pe una dintre faze există o punere la pământ. Între conductoarele fazelor “sănătoase” şi pământ va apare o tensiune mărită de aproximativ  ori (20 kV) datorită deplasării potenţialului neutrului reţelei. Dacă fabricantul conductorului garantează prin încercările de tip că acesta rezistă sub apă la 24 kV, timp de 2 zile, înseamnă că de acelaşi ordin de mărime va fi şi perioada pentru care pe linia în cauză nu va apare o a doua punere la pământ (scurtcircuit 2FN) datorită vegetaţiei în contact cu linia. Punerea la pământ se va înlătura cât mai repede deoarece de obicei procesul este unul instabil, în care apar vârfuri de tensiune.

4.     Atingerea conductoarelor izolate a două faze, (sau atingerea simultană de către păsări, vegetaţie, etc. a două conductoare izolate de fază) în regim normal de funcţionare. Între conductoarele de fază există o diferenţă de potenţial de aprox. 20 kV (max. 24 kV). Aceasta este aplicată celor două straturi izolatoare venite în contact, care, conform probei de tip amintite şi la cazul 1, ar trebui să reziste la 28 (14+14) kV timp de 5 zile.

5.     Atingerea accidentală de la sol a unui conductor izolat de fază (vehicole agabaritice, lucrări, etc.). Riscul producerii de electrocutări scade foarte mult, dar nu se poate garanta anularea acestuia. La lucrări programate, manevre, etc. conductoarele se vor considera în mod identic cu cele neizolate.

 OBS. Se poate constata cât de importante sunt încercările individuale aplicate conductoarelor izolate, menite să verifice proprietăţilor stratului electroizolant. Rolul lor este în principal de a detecta eventualele defecte ascunse ale acestuia, pe baza căruia se va face practic o sortare a lungimilor fabricate. Evitarea deteriorărilor produse stratului electroizolant în timpul transportului, depozitării, manipulării, montajului, este de asemenea importantă. Cazul 

B.  Linia aparţine unei reţele cu neutrul tratat prin BS şi este construită pe stâlpi cu coronament redus (distanţele între faze micşorate până la 1/3). 

        Faţă de cazul A diferenţa majoră constă în faptul că supratensiunile atmosferice ajunse pe conductoarele de fază pot conduce la descărcări între faze din cauza distanţelor reduse între acestea. De data aceasta sunt obligatorii dispozitivele de protecţie împotriva arcului electric, descrise la în partea I-a.Cazul C. Linia aparţine unei reţele cu neutrul tratat prin RL

          Orice incident care conduce la punerea la pământ a unei faze produce un scurtcircuit monofazat, deci el nu mai trebuie analizat şi în prezenţa altuia. De asemenea nu se vor mai lua în discuţie creşterile de tensiune pe fazele sănătoase datorită deplasării potenţialului neutrului. În schimb, conturnarea izolaţiei ca urmare a supratensiunilor de origine atmosferică apărute pe conductoarele liniei, va fi urmată întotdeauna de curenţi mari de însoţire. Rezultă deci obligativitatea montării dispozitivelor de protecţie împotriva arcului electric. Dacă distanţele dintre faze sunt reduse, montarea lor va trebui să ţină seama şi de posibilitatea apariţiei descărcărilor dintre faze.

5.           concluzii

                Este posibil ca defectul produs pe LEA 20 kV Vâlcea Sud – Olăneşti să fi putut fi evitat dacă pe axul liniei, în zona conductorului izolat, ar fi fost montate unul sau două seturi de descărcătoare. Însă, pe de altă parte, în condiţiile în care deocamdată producătorul nu poate garanta absenţa unor defecte ascunse ale stratului izolant al conductorului, nu excludem ca tocmai un astfel de defect să fi condus la producerea incidentului respectiv.

                 Ca o concluzie generală, considerăm ca fiind stringentă elaborarea unui set de standarde referitoare la proiectarea, fabricarea elementelor componente, construcţia, montarea şi exploatarea în România a liniilor electrice aeriene de medie tensiune cu conductoare izolate, acţiune la care să participe toţi cei interesaţi. 

 Bibliografie 

[1] * * *   Cablu aerian de 20 kV, cu conductor de oţel aliminiu şi izolaţie din polietilenă reticulată, tip OAC2X, Standard de firmă SF Nr. 2/1998 – S.C. ELCARO – SIEMENS Slatina;
[2] * * *   12/20 kV overhead lines. XLPE – covered overhead conductors PAS, Standard SFS 5791/1994, Finnish Electrotechnical Standards Association;
[3] * * *   Cabluri de energie cu izolaţie din dielectrici masivi extrudaţi pentru tensiuni nominale de la 1kV la 30 kV, Standard SR CEI 502/1995, Institutul Român de Standardizare;
[4] * * *   Compounds for Medium Voltage Aerial Cable Application, Borealis A/S, 1998, Denmark;
[5] * * *   Cablu aerian de 20 kV cu conductor de aluminiu aliat şi izolaţie din polietilenă extrudată, Convenţie tehnică MM 1251-94 (traducere în limba română), MKM S.A. Fabrica de cabluri electrice Balassagyarmat, Ungaria;
[6] * * *   LE 4217 – Track resistant crosslinked polyethylene compound for power cables – Borealis Holding A/S Denmark, document WC 0733 1995 03/2

Etichete: , , , , , , , , , , , , ,

4 răspunsuri to “Studiu de caz privind cerintele tehnice impuse conductorului preizolat XLPE destinat constructiei LEA 20 kV (partea 2)”

  1. Mihai Bucur Says:

    SUNT IMPRESIONAT DE ACEASTA LUCRARE PE CARE AM DESCOPERIT-O FIIND PUS IN SITUATIA DE A PROIECTA O LEA ECHIPATA CU CONDUCTOARE PREIZOLATE

    DACA EXISTA DETALII DE EXECUTIE PENTRU LEA PE STALPI DE BETEN, VA ROG SA MI LE TRANSMITETI PE EMAIL

    CU MULTUMIRI SI SINCERE FECICITARI!

  2. stoianconstantin Says:

    Salut Mihai,

    Esti generos cu aprecierile. Ma bucur ca ai gasit ceva interesant pe blog.
    Iti propun sa-l capacitam pe dl director Dan Mocanu de la ELMET INVEST, tel 0745 354694, sa te ajute. Poti sa-i spui ca eu te-am indrumat catre dlui. Cu certitudine te va juta. Sunt convins ca are detaliile pe care le cauti.
    N-ar fi lipsit de interes sa citesti si alte articole, de pe blog, referitoare la LEA 20 kV. Am certitudinea ca vei mai gasi lucruri interesante care te pot ajuta sa elaborezi detaliile de executie necesare.
    Te rog sa ma tii la curent cu rezultatele documentarii tale. Poate te gandesti sa scrii si tu un articol!
    Inca o data iti multumesc pentru aprecieri!
    SGC

  3. Gopo Says:

    O intrebare de ce? „conductor preizolat cu polietilenă reticulată, tip OAC2X” se numeste preizolat. Multumesc

  4. stoianconstantin Says:

    Salut Gopo,

    Pt a atrage atentia ca desi are tensiune de tinere 14 kV nu are performante care sa garanteze lipsa de pericol la atingere. De ex are o comportare la frecare f modesta ceea ce poate facilita strapungerea izolatiei.
    SGC

Lasă un răspuns

Completează mai jos detaliile tale sau dă clic pe un icon pentru a te autentifica:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare /  Schimbă )

Fotografie Google

Comentezi folosind contul tău Google. Dezautentificare /  Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare /  Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare /  Schimbă )

Conectare la %s


%d blogeri au apreciat asta: