Legaturi electrice in LEA 20 kV


SGC 2010

Despre contactele electrice se pare ca niciodata nu se va vorbi suficient incat toata lumea sa realizeze si sa intretina contactele electrice intr-o stare foarte buna!

Va supun atentiei cateva aspecte depre legaturile electrice in axul LEA. Tratea acest subiect deoarece am aflat ca niste prieteni se pregatesc sa execute lucrari de innoire a contactelor electrice de innadire in axul unei LEA 20 kV. Intamplator am aflat ca se gandeau ca ar fi potrivit sa taie corditele si sa adauge cate o bucata de conductor preizolat cu care sa intregeasca capetele corditelor.

Deoarece nu mi s-a parut o solutie corecta am decis sa scriu acest articol. Pentru o mai buna vizualizare a figurilor si tabelelor se poate da clik pe ele si se deschid intr-un ecran separat

In figura 1 avem solutia clasica de realizare a contactelor electrice de innadire a consuctoarelor la un stalp de intindere din LEA 20 kV. Se pun cate doua cleme de legatura electrica in paralel

fig 1 doua cleme in paralel

Fig 1

Dupa cum se observa din figura 1 rezistenta de contact echivalenta a legaturii electrice realizate in acest mod este 1/2Rcontact unde Rcontact este rezistenta de contact masurata la nivelul uneia din cele doua cleme

As preciza ca acest mod de realizare a legaturilor electrice in axul unei LEA 20 kV este generalizat pe plan mondial (atat cat am putut eu sa ma documentez asupra acestui aspect!)

In figura 2 este prezentata o solutie posibila, intalnita destul de des in cazul unor interventii pentru repararea unor defectiuni ale legaturilor electrice care s-au soldat cu compromiterea corditelor care au trebuit sa fie scurtate. Se utilizeaza o bucata d econductor pentru intregirea corditelor.

fig 2 doua cleme inseriate

Fig 2

In figura 2 se trateaza cazul in care se utilizeaza la capatele “strapului” cate o singura clema de legatura electrica.

Rezulta in fapt ca prin acesta solutie vom inseria rezistentele de contact ale celor doua cleme rezultand o rezistenta echivalenta de contact cu valoarea 2 Rcontact

 

In figura 3 tratan cazul in care legatura electrica se realizeaza cu o singura clema. Rezistenta de contact este evident Rcontact

fig 3 legatura cu o singura clema

Fig 3

In figura 4 avem tot cazul corditelor retezate intregite cu o bucata de conductor insa de acesta data utilizam pentru contactele electrice cate doua cleme puse in paralel la fiecare capat al “strapului”

fig 4 strap cu 4 cleme

Fig 4

In figura 4 se semonstreaza ca in acest caz rezistenta de contact echivalenta este Rcontact

In mod evident trecand peste problema valorii rezistentei de contact echivalente utilizarea a cate doua cleme pentru innadirea lectrica a conductoarelor este mai sigura decat in situatia in care se utilizeaza o singura clema.

In Tabelul 1 se face o comparatie intre cele 4 modalitati de realizare a legaturilor electrice in axul LEA analizate mai sus (clik pe tabel pentru a se deschide in format mai lizibil!).

Tabelul 1

tabelul 1 comparatii intre tipurile de solutii de legaturi electrile ale corditelor

Comparatia se face prin raportare la rezistenta de contact echivalenta a cazului 1 cand legatura electrica se face pe capetele suprapuse (“petrecute”) ale corditelor utilizand doua cleme de legatura electrica: Rechiv1 care noi stim ca este egal cu 1/2Rcontact

Se observa ca in cazul 1 avem cea mai mica rezistenta echivalenta de contact.

Daca utilizam o sigura clema (cazul 3) rezistenta echivalenta se dubleaza. Daca utilizam o bucata de conductor pentru refacerea unor cordite accidental scurtate si cate o singura clema la capetele stratului (cazul 2) atunci rezistenta echivalent creste de 4 ori fata de solutia standard (fata de cazul 1) de realizare a legaturilor electrice de innadire a conductoarelor in axul LEA 20 kV

In cazul 4, caz care din pacate nu poate fi evitat, utilizare a cate doua cleme de legatura electrica in parelel la fiecare capat al conductorului necesar pentru reintregirea unor cordite rezulta o rezistenta ecivalenta de contact dubla fata de solutia standard. Desi avem aceeasi valoare a rezistentei de contact ca si in cazul 2 solutia este net mai sigura din punct de vedere al probabilitatii de defect.

In concluzie am aratat ca solutia standard este superioara din punct de vedere al rezistentei de contact si al probabilitatii de defect fata de oricare alta varianta de realizare al legaturilor electrice de innadire in axul LEA 20 kV.

La nevoie solutia de prelungire a unor cordite se face utilizand cate doua cleme in paralel la fiecare capat al conductorului utilizat pentru prelungirea corditelor. Solutia evident este mai accesibila financiar decat varianta de inlocuire a coonductorului intr-unul sau in amandoua panourile de intindere adiacente stalpului de intindere unde corditele au ramas prea scurte urmare a unor incidente si necesita prelungire.

Solutia de inlocuire a conductorului poate insa sa nu poata fi evitata daca cel putin una din cordite este atat de scurta incat nu mai permite montarea celor doua cleme de legatura electrica necesare (vezi fig4)

Calitatea contactelor electrice

Sub actiunea aerului conductorul de aluminiu formeaza la suprafata un strat de oxid cu proprietati dielectrice. Daca nu se iau masuri de indepartarea stratului de oxid prin periere si protejare cu vaselina neutra stratul de oxid impiedica realizarea unui contact electric corespunzator.

Aplicand o forta de strangere la suprafata de contact dintre corpul clemei si conductor datorita rugozitatii suprafetelor d econtact are loc o strapungere a stratului de oxid si realizarea unui numar de contacte punctiforme metal-metal

In figura 5 avem detalii ale suprafetelor de contact

Fig 5 suprafete d econtact

Fig 5

In figura 6 avem un grafic care arata dependenta rezistentei d econtact de forta de strangere. Peste o anumita valioare F1 in grafic se observa ca rezistenta de contact atinge un mimin catre care tinde asimptotic “oricat” de mult ar creste forta de strangere.

In exploatare avem o serie mare de incalziri si raciri repetate ale contactelor care determina prin ciclurile de dilatari-contractari ale partilor componente ale contactelor deformari plastice si o slabire continua a fortei de strangere. Exista un prag notat F2 in figura 6 al fortei de strangere peste care rezistenta de contact creste exponential. Este pragul fortei de strangere sub care contactul electric este compromis

Fig 6 rezistenta de contact vs forta de strangere

Fig 6

Simptomele care indică un contact electric defect sunt:

  • înnegrirea locului de contact datorită oxidării sau uzurii prin arc electric
  • încălzirea excesivă a conductoarelor circuitului electric, ceea ce contribuie la înrăutăţirea contactului prin oxidarea accelerata a locului de contact
  • scântei între contacte în timpul cât contactul se afla sub sarcină,
  • întreruperea intermitentă sau definitivă a circuitului

 

SC VOLEINTAL a experimetat mai multe tipuri de contacte AL-AL:, Cu-Cu respectiv Al-Cu cu o solutie de “armare” a conductorului de AL prin intermediul unor saibe de cu.

Prezentam mai jos extras din raportul SC Voleintal descarcat de pe internet de la adresa:

http://volensinstal.ro/conectors/wp-content/uploads/2013/02/Brosura-cu-analiza-ec-06.02.2013.pdf

 

“Pentru a verifica comportarea în timp a diferite moduri de cuplare s-au executat probele

din figura 7 (fig 3 in textul original), în care:

  1. a) – îmbinare clasică cu şurub-piuliţă la aluminiu+aluminiu;
  2. b) – îmbinare clasică cu şurub-piuliţă la aluminiu+cupru;
  3. c) – îmbinare şurub-piuliţă a barelor armate bilateral cu şaibe din cupru;
  4. d) – îmbinare sudată cu element intermediar din cupru.

Fig 7 tipuri de contacte testate

Fig 7

Suruburile au fost strânse, cu cheia dinamometrică, la aceeaşi forţă de 3 daN.

La aceste îmbinări s-a măsurat, la diferite intervale de timp, rezistenţa de contact obţinându-se rezultatele din tabelul 2 şi prezentate grafic în figura 8. Pentru un grad mai mare in valorile masurate, măsurătorile au fost efectuate cu două micro-ohmetre diferite obţinându-se aceleaşi valori.

Măsurătorile iniţiale au confirmat supoziţiile teoretice şi anume:

  1. Rezistenţa de contact cea mai mare o are îmbinarea mecanică Al+Al datorită oxidului de aluminiu de pe suprafeţe;
  2. Rezistenţa de contact pentru Al+Cu este aproximativ la jumătate datorită rezistenţei neglijabile a oxidului de cupru;
  3. Rezistenţa minimă de contact se obţine în cazul probei sudate;
  4. Probele armate au o valoare puţin mai mare a rezistenţei de contact decât a celor sudate datorită contactului mecanic Cu-Cu.

Referitor la evoluţia în timp a rezistenţei electrice de contact, au rezultat următoarele aspecte importante:

  1. Probele sudate pe suprafeţe zimţate au rezistenţa electrică de contact cu o valoare redusă, constantă în timp;
  2. Probele asamblate mecanic prezintă o rezistenţă crescătoare datorită oxidării (corodării) clasice cu viteză descrescătoare;
  3. în cazul cuplului Al+Cu creşterea relativă a rezistenţei de contact este mai importantă decât în cazul Al+Al datorită coroziunii accelerate ca urmare a formării unui cuplu galvanic, aspect semnalat în literatura de specialitate.”

 

 

Tabelul 2

Fig 7 tanelul variatiei rezistentei de contact in timp

fig 8 diagrana rexistenta de contact functie de timp

Fig 8

Figura 8 a fost scopul principal pentru care am citat rezultatele SC VOLEINTAL (si celelate idei sunt valoroase la fel ca si solutia SC Voleinstal de armare a aluminiului utilizand saibe de Cu pentru imbunatatirea calitatii contactelor electrice) deoarece am urmarit sa consolidez ideea ca in timp rezistenta de contact creste, cel putin a contactelor electrice pe conductoarele de aluminiu.

Efectul pelicular:

Fara a intra prea mult in detalii ne reamintim ca printr-un conductor curentul nu este egal distribuit pe sectiunea conductorului ci este concentrat spre suprafata exterioara a conductorului. Realizarea conductoarelor multifilare reprezinta o cale de a “uniformiza” distributia curentului pe suprafata rezultanta a conductorului multifilar creind conditii de repartizare a curentului pe suprafetele exterioare ale fiecarui fir conductor din componenta conductorului multifilar

Pregatirea suprafetelor de contact:

Dupa cum am aratat mai sus orice conductor/clema de aluminiu la contactul neprotejat cu aerul atmosferic oxideaza. In timp stratul de oxid are tendinta sa se ingroase crescand corespunzator si rigiditatea lui dielectrica.

Este de asteptat ca atunci cand vorbim de refacerea legaturilor electrice ale unor cordite in axul LEA 20 kV cu vechime de peste 30 de ani sa vorbim de o “crusta de oxid” compacta extins pe aproape toata suprafata conductoarelor si a clemelor din zona de contact. Probabil ca circulatia curentului se realizeaza printr-un numar redus de contacte punctiforme AL-Al. Avem caderi d etensiune semnificative pe contacte si incalzire adeseori excesiva a contactelor.

Mai mult este posibil ca si stratul urmator de fire de aluminiu care compun conductorul multifilar sa fie oxidat.

La nivelul unei cleme de legatura electrica prin intermediul careia capetele conductoarelor care urmeaza sa se innadesca sunt suprapuse va trebui sa asiguram conditii pentru o circulatie a curentului intre firele conductoare respectiv intre straturile de fire care compun conductorul multifilar. Acest “transit transversal de curent in cestiunea de contact electric din clema presupune o cat mai buna eliminare a oxidului atat de pe stratul exterior de fire dar si in profunzime. Uzual stratul de oxid de aluminiu se elinina cel putin si de pe suprafata exteriaoara a starului 2 de fire prin despletirea primului strat si frecarea cu peria a stratului doi de fire conductoare dupa care reface conductorul multifilar asezand in pozitia initiala firele stratului exterior dupa ce in prelabil au fost frecate cu peria de sarma vezi fig 9 -11. Imediat dupa periere suprafata conductorului s eprotejaza de o noua oxidare printr-un strat de vaselina neutra

fig 9 Perie pentru curatarea conductoarelor

Fig 9

Fig 10 Perie de indepartat oxidul de Al ENSTO

Fig 10 perii de sarma pentru indepartarea oxidului din oferta ENSTO

fig 11 ENSTO perie de sarma V

Fig 11 perii de sarma pentru indepartarea oxidului din oferta ENSTO

Pentru realizarea legaturii electrice, dupa indepartarea stratului de oxid de pe conductor s eva utiliza o clema adecvata de levgatula electrica tip CLEAL sau LPC

Fig 12 MOSDORTER parlel groves tip CLEAL

Fig 12

Asupra clemelor intentionez sa vin cu precizari suplimentare probabil intr-un articol dedicat dupa ce documentez putin problema!

Am inclus in lista bibliografica 3 lucrari mai vechi din litaratura noastra de specialitate care contim multe informatii utile care risca sa se piarda si pe care dupa un timp le vom cauta!

Am dat si cateva link-uri catre lucrari de analiza mai noi care scot in evidenta preocupari si solutii pentru imbunatatirea contactelor electrice.

Bibliografie:

  1. Pavel Vicol, Constantin Cernescu, Stelian Lazar, Constantin Mortun: Constructia liniilor electrice, Editura tehnica 1975
  2. FL 4-80 Constructia LEA 6-20 kV pe stalpi de beton simplu si dublu circuit
  3. 2 FT 38-83 Fisa tehnologica privind revizia LEA de 6-20 kV
  4. VOLEINSTAL rezultate cercetare popularizare solutie tehnica pentru realizarea contactelor electrice pe conductori de AL utilizand piese din CU pentru armate http://volensinstal.ro/conectors/wp-content/uploads/2013/02/Brosura-cu-analiza-ec-06.02.2013.pdf
  5. dumison.au Electrical Transmision & distribution products
  6. Facilities Instructions, Standards, And Techniques Electrical Connections For Power Circuits https://www.usbr.gov/power/data/fist/fist3_3/vol3-3.pdf
  7. Eaton Aluminum — The Other Conductor http://www.eaton.com/ecm/groups/public/@pub/@electrical/documents/content/1143077762513.pdf
  8. Electrical Connectability: Copper versus Aluminum – YouTube Power Cable Acadey Webinar presented by Vern Buchholz, P.Eng. Canadian Copper & Brass Development Association, Copper Alliance https://www.youtube.com/watch?v=ninqsZihz7g
  9. Mosdorfer Parallel groove clamps http://www.kosic.si/attachments/sl/87/Parallel_groove_clamps.pdf

 

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

5 Răspunsuri to “Legaturi electrice in LEA 20 kV”

  1. Romulus Badea Says:

    Sa ma iertati, dar tot insistati pe calitate: calitatea lucrarii, calitatea contactului etc.

    Am fost o perioada Director de calitate la o firma. Directorul General al firmei mi-a spus la un moment dat ceva de genul: tinta noastra este sa facem lucrari de o calitate foarte buna, atat timp cat asta nu ne costa nimic sau, mai mult, ne poate reduce costurile!

    Sincer, eu nu am reusit sa aflu cum se poate face calitate fara costuri si cu atat mai mult, cum se poate face reducand costurile. Pana la urma tot banul vorbeste. Problema e ca nu se doreste sa se accepte faptul ca de fapt calitatea inseamna cresterea rezonabila a CAPEX-ului dar, in acelasi timp, o reducere drastica a OPEX-ului. Cu alte cuvinte, dau un ban mai mult la inceput la investitie, dar asta imi asigura o reducere cateodata pana la eliminare a costurilor generate de inlocuirea materialelor sau a solutiilor nu tocmai bune (ca sa nu zic de-a dreptul proaste) pe parcursul operarii – ca sa nu mai punem la socoteala pierderile de productie pe perioada intreruperilor. Si aceasta situatie este si va fi repetitiva atat timp cat unul e proiectantul, altul e executantul, beneficiarul (proprietarul) nu este interesat iar operatorul nu stie cat o sa fie agreat. Adica e o disipare a responsabilitatilor dusa la extrem.

    Cu toate acestea trebuie sa recunosc ca am intalnit si beneficiari la care dupa ce le-am facut calculul cu pierderile generate de aceasta abordare au inteles situatia si, mai mult decat atat, nu au acceptat decat materiale si lucrari care indeplineau cerintele de calitate – surpriza placuta a fost cand, dupa cativa ani, ne-am intalnit si imi spunea cu mandrie ca instalatiile inca ii functioneaza perfect in timp ce la colegi sau la concurenta tot au probleme cu intreruperi de productie generate de defectarea materialelor si lucrarilor de calitate „inferioara” utilizate. Din pacate ne-am invatat sa traim pentru „azi” si sa nu ne mai gandim la „maine” si la ce lasam dupa noi.

    • stoianconstantin Says:

      Buna seara,

      Dl Badea ati pus problema foarte clar dar, mi-ati luat bucuria sa raspund. Pana la final ati raspuns tot Dv cu argumente foarte relevante!

      Ma bucur ca pe speta calitatii avem aceeasi viziune: pana la urma calitatea costa mai putin decat non-calitatea!

      Toate cele bune!
      SGC

  2. reopw Says:

    Felicitari pentru articolele scrise

  3. ELECTRIC POWER Says:

    Reblogged this on ELECTRIC POWER.

Lasă un răspuns

Completează mai jos detaliile despre tine sau dă clic pe un icon pentru autentificare:

Logo WordPress.com

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

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Google+

Comentezi folosind contul tău Google+. Dezautentificare / Schimbă )

Conectare la %s


%d blogeri au apreciat asta: