Фазировка электрической линии с сетью напряжением до 1 кв: свыше 1 кВ — шт

Из-за разного уровня напряжения в линиях электропередач в разных зонах действуют разные правила безопасного удаления от линий электропередач. Вообще говоря, для низковольтных и высоковольтных линий электропередачи требуется двукратный буфер безопасности.

Местный оператор распределительной сети должен быть в состоянии сказать вам, нужно ли учитывать какие-либо линии электропередач в вашей работе, и как близко вы можете подойти. Вы должны внимательно следовать их советам. Вообще говоря, для низковольтных и высоковольтных линий электропередачи требуется двукратный буфер безопасности.

Советы и рекомендации по низковольтному/высоковольтному оборудованию (LHV/HV) в повседневной жизни

Многие люди спрашивают, как определить напряжение линий электропередач со счетчиками или без них. Мы собираемся предоставить несколько советов и приемов, которые помогут вам сделать это безопасно. Если вам просто любопытно, какой опасности вы можете подвергнуться во время вашего следующего похода, или если вам нужно защитить высоковольтную линию электропередачи от посягательств, важно, чтобы эти простые, но жизненно важные приемы были известны многим. Даже сейчас их знание может однажды спасти вашу или чью-то жизнь!

Первый совет для понимания того, как отличить низкое напряжение от высокого, заключается в том, что при напряжении 120 В и ниже совершенно безопасно приближаться к линиям электропередач (будь то над головой или под землей) без личного безопасного расстояния, при условии, что вы изолировали себя. Это связано с тем, что ток на этих уровнях не может даже проникнуть в вашу кожу или нанести какой-либо ущерб.

Напряжение линий электропередач

Большинство линий электропередач в Северной Америке имеют напряжение 115 кВ, но также распространено напряжение 230 кВ. Уровень напряжения линии можно определить, наблюдая, насколько далеко от центра опорная башня находится от соседних конструкций. Например, если две опоры расположены в среднем на расстоянии около 50 футов друг от друга, и одна опора наклонена в одну сторону или кажется ниже своей соседки, то по этой линии проходит мощность 115 кВ.

Если линия наклонена в одном направлении, вы можете быть уверены, что это двухфазная линия. Двухфазные линии могут нести 60 кВ по одной фазе и 115 кВ по другой фазе. Суммарное напряжение двухфазной линии составляет 230 кВ (230 киловольт). Если только одна опора наклонена в определенном направлении, то это однофазная линия с напряжением 69 кВ или 138 кВ.

Бывают случаи, когда линия, наклоненная в одном направлении, несет 69 кВ, а не 115 кВ. Падающая башня с двумя фазами имеет общее напряжение 138 кВ (138 киловольт). Наклоняющаяся однофазная башня могла нести либо 69или 138 кВ. Трудно определить, что это такое, не связавшись с местной коммунальной службой. Ваша лучшая стратегия состоит в том, чтобы предположить, что оба типа опор несут напряжение 230 кВ и работают оттуда.

В большинстве случаев ЛЭП с опорами, наклоненными в противоположные стороны, имеют напряжение 138 кВ. Они могут нести 69 кВ по одной фазе и 138 кВ по другой фазе, но более вероятно, что они будут нести 138 кВ по обеим фазам. Если вы не уверены, что это такое, предположим, что оно несет 230 кВ и работает оттуда.

Высоковольтные линии электропередачи

Когда высоковольтные линии электропередач пересекают дороги общего пользования или районы, где могут находиться люди или животные, важно обеспечить достаточный уровень безопасного расстояния. Этот зазор должен находиться на высоте от 20 до 200 футов над уровнем земли, в зависимости от того, в каком штате вы живете. Лучше всего нанять эксперта при расчете таких уровней расстояния.

Вот несколько советов по идентификации высоковольтных линий электропередач и безопасных уровней доступа:

Во-первых, поищите любые признаки пересечения проводов рядом с вашим домом. Если вы видите знак с надписью «Высокое напряжение» или «Предупреждение: высокое напряжение», лучше вызвать специалиста, прежде чем приступать к дальнейшему расследованию.

Во-вторых, вы можете использовать лазерный уровень, чтобы обеспечить достаточное расстояние между вами и проводами. В-третьих, если у вас есть доступ к дрону или вертолету, лучше всего использовать один из этих методов, так как они обеспечат вид сверху на то, что находится над уровнем земли.

Если вы планируете построить дом или другую постройку в пределах 200 футов от высоковольтных линий электропередач, лучше всего нанять эксперта, который сделает это безопасно. Такие специалисты будут иметь все необходимые меры безопасности. Они также будут знать, как подать заявление на получение особых исключений в агентство вашего штата, которое осуществляет надзор за линиями электропередач.

Самостоятельно это делать небезопасно. Если вы видите что-либо или кого-либо, кто нарушает меры безопасности, вы должны немедленно сообщить об этом.

Как определить напряжение линий электропередач

Как правило, существует два типа линий электропередач, с которыми вы можете столкнуться – воздушные и подземные. Каждый из них представляет различные угрозы безопасности. Первым шагом в обучении тому, как определять уровни напряжения, является определение типа линии, на которую вы смотрите, и того, находится ли она над или под землей. Если вы наткнулись на линию и не уверены, что это линия электропередач, не думайте, что это не так!

Помимо определения того, является ли линия воздушной или подземной, вам необходимо знать, какой уровень напряжения она несет. Вы можете определить напряжение одним из двух способов: глядя на маркировку на столбах и линиях, или с помощью электрического счетчика.

Если вы умеете читать маркировку на столбах и линиях, то обычно она указывается в киловольтах (кВ), за которыми следует ампер (А). Чем выше число кВ, тем выше уровень напряжения. Если на столбах и линиях нет маркировки, используйте электросчетчик, чтобы определить уровень напряжения вашей линии электропередач.

Для воздушных линий: если вы встретите линию, не имеющую маркировки или табличек, считайте, что она находится под высоким уровнем напряжения. Для подземных линий электропередач предполагается, что они имеют средний уровень напряжения, если не указано иное.

Если вы работаете с подземными линиями электропередач, всегда надевайте обувь на резиновой подошве, когда копаете рядом с ними, чтобы при контакте с электричеством, проходящим через них, оно проходило через ваше тело, а не через почву или воду, что может привести к повреждению. к имуществу или причинению вреда окружающим.

После определения уровня напряжения необходимо определить безопасное расстояние. Общее эмпирическое правило заключается в том, что для воздушных линий вы должны соблюдать расстояние не менее 10 футов от их опор и 25 футов от их проводов. Для подземных линий электропередач вы должны соблюдать дистанцию ​​не менее 10 футов от них.

Безопасное расстояние от линий электропередач

Для обеспечения безопасности электроснабжения электрические компании соблюдают строгие правила в отношении линий электропередач. Эти правила гласят, что ни один человек или объект не должен находиться в пределах 30 футов от линии электропередач. Все деревья и кусты должны находиться на расстоянии не менее 60 футов от линий электропередач, за исключением тех деревьев и кустов, которые используются в качестве барьера для предотвращения контакта проводов с предметами или людьми. Когда дело доходит до линий электропередач, безопасность не может быть поставлена ​​под угрозу.

Чтобы поддерживать стандарты безопасности и избегать перебоев в подаче электроэнергии, электрические компании должны соблюдать строгие правила. Во-первых, они никогда не прокладывают линии электропередач на деревьях или в других местах, где они могут соприкасаться с чем-либо еще. Во-вторых, энергетические компании по возможности не будут пересекать линии друг друга. Если нет возможности установить линию, не пересекая линию другой компании, то необходимы высоковольтные линии.

Теги: Powerline

Терминология – введение

Напряжения, токи и цепи

Напряжения и токи можно изобразить как электрическое давление. Аналогия часто используется с водой в трубе; напряжение аналогично давлению воды. Напряжение — это то же самое, что разность потенциалов . Этот термин возникает из-за того, что напряжение представляет собой потенциал для совершения работы.

Напряжение строго всегда измеряется между двумя объектами; разность потенциалов между двумя точками. Однако принято определять землю при нулевом напряжении. Тогда мы можем говорить о напряжение одной точки или проводника с подразумеваемым добавлением «относительно земли».

Ток это поток электричества. Напряжение всегда будет пытаться управлять током. Величина управляющего тока зависит от сопротивления цепи. Если напряжение возникает, например, через воздушный зазор, незначительный ток будет протекать до тех пор, пока напряжение не станет настолько высоким, что воздух выйдет из строя. Если напряжение возникает на проводнике, по нему будет течь ток.

В металлах ток переносят электронов , элементарные частицы несут по одному отрицательному заряду каждая. Между прочим, обратите внимание, что электроны движутся так медленно, что, как правило, ни один электрон в действительности не проходит весь путь по цепи. Хорошая аналогия — цепочка шариков для пинг-понга в трубе. Когда вы толкаете крайний шар, все шары двигаются (течет ток), но ни один шар не движется по всей длине.

Для подачи электричества необходима полная цепь . Если у вашей трубы закрытый конец, вы можете толкать шарики для пинг-понга так сильно, как хотите, и они могут немного раздавиться, но потока не будет. Чтобы иметь поток, вы должны сделать трубу непрерывной петлей.

Хотя так получилось, что в металлах ток переносится электронами, это не имеет принципиального значения для природы тока. Любой заряженный объект, который можно заставить двигаться, может проводить ток. При пробое воздуха под высоким напряжением ток частично переносится ионами (молекулами воздуха, у которых оторвались электроны), а при электролизе ток переносится ионами в растворе.

Мощность

Мощность является произведением напряжения и силы тока. В электроэнергетике мы склонны поддерживать более или менее постоянное напряжение и позволять изменению мощности компенсировать изменения тока.

Соотношение «мощность = напряжение, умноженное на ток» применимо независимо от того, какие единицы измерения вы используете для измерения различных величин, при условии, что единицы согласуются друг с другом. Простейшие единицы измерения: вольт , ампер и ватт :

• ватт (Вт) = вольт (В) x ампер (А)
• киловатт (кВт) = киловольтампер (кВ) x ) = вольт (В) x килоампер (кА)
• мегаватт (МВт) = киловольт (кВ) x килоампер (кА) и т. д.

Электроэнергия передается по передающей и распределительной сетям и используется потребителем на дальнем конце. Для передачи заданной мощности можно иметь высокое напряжение и малый ток или наоборот.

Однако ток вызывает нагрев . Упрощенно это происходит потому, что электроны, двигаясь по проводу, продолжают сталкиваться с атомами, составляющими провод, и эти столкновения вызывают нагрев. Нагрев увеличивается по мере того, как кв. текущего года.

Следовательно, для передачи определенного количества энергии, если вы используете низкое напряжение и большой ток, вы будете тратить гораздо больше энергии на нагрев проводов, чем если вы используете высокое напряжение и малый ток. Поэтому массовая передача мощности осуществляется при высоких напряжениях .

Постоянный и переменный ток

В цепи постоянного тока (постоянного тока) напряжение и ток все время имеют одно и то же направление. Электроника с батарейным питанием, автомобильная электрика и основные железные дороги к югу от Темзы — все это примеры цепей постоянного тока.

Однако большая часть передачи электроэнергии осуществляется с помощью переменного тока (переменного тока). Частота в этой стране (и в других местах, включая те части мира, на которые повлияли британцы) составляет 50 герц (Гц). Америка использует 60 Гц. Один герц равен одному циклу в секунду . Один цикл состоит из напряжения и тока, начинающихся с нуля, плавно повышающихся до максимума в одном направлении, падающих через ноль до того же значения в противоположном направлении и возвращающихся к нулю. Сетевое электричество делает это 50 раз в секунду, поэтому каждый цикл длится пятидесятую долю секунды или двадцать миллисекунд.

В настоящее время постоянный ток используется в энергосистемах только там, где действительно необходимо передавать мощность на очень большие расстояния, или когда вы хотите соединить две разные системы переменного тока, но не хотите поддерживать их синхронизированными (например, Великобритании и Франции).

Для переменного тока большинство понятий, используемых для описания постоянного тока, по-прежнему применимы, но требуют небольших изменений. Напряжение и ток по-прежнему означают в основном одно и то же. Однако, поскольку напряжение (или ток) постоянно меняется, но вы хотите описать его одним значением, вам необходимо определить, какое напряжение или ток вы имеете в виду. Вы можете определить напряжение как максимальное значение достигнутое напряжением в любом направлении. Это называется амплитудой . Однако чаще определяют другую величину, называемую «среднеквадратичное значение» напряжения или тока. Rms означает «среднеквадратичное значение» . Для практических целей в электроэнергетике это просто постоянная доля амплитуды: среднеквадратичное значение = 0,71 x амплитуда, амплитуда = 1,41 x среднеквадратичное значение. (Коэффициент 1,41 — это квадратный корень из 2.) Среднеквадратичное значение используется потому, что переменный ток обычно имеет тот же эффект, что и постоянный ток, когда его среднеквадратичное значение такое же, как и у постоянного тока.

Значения в электроснабжении всегда выражаются в среднеквадратичных величинах. Таким образом, 400 кВ является действующим значением. Амплитуда (то есть максимальное напряжение) больше, 566 кВ.

Частоты и гармоники

Хотя электроснабжение в основном осуществляется с частотой 50 Гц, в любой практической энергосистеме всегда вкрадываются небольшие количества тока и напряжения на других частотах. Эти частоты обычно точно кратны частоте сети и известны как гармоники . Таким образом, вторая гармоника составляет 100 Гц, третья гармоника составляет 150 Гц и т. д. (Обратите внимание, что музыканты считают свои гармоники иначе, чем инженеры-электрики!).

В электроэнергетике стараются свести гармоники к минимуму, и обычно в системе передачи они составляют менее 1%. Гармоники, как правило, самые низкие в системе передачи и становятся больше в распределительных цепях и еще больше в домах. Третья гармоника (150 Гц) имеет тенденцию быть наиболее значимой.

Термин «частоты сети» часто используется для обозначения как частоты 50 Гц, так и нескольких первых гармоник. Их также можно описать как «чрезвычайно низкие частоты» или ELF, которые определяются как частоты от 30 до 300 Гц.

Фазы

В идеале в цепи переменного тока напряжение и ток точно равны в фазе , то есть они проходят через ноль в один и тот же момент времени, вместе достигают своего максимума и т. д. На практике они редко точно в фазе: бывает разность фаз , выраженная в градусах . Другим способом выражения разности фаз является коэффициент мощности . Коэффициент мощности, равный единице, эквивалентен нулевой разности фаз. Потребители, как правило, взимают дополнительную плату со своей компании-поставщика, если их коэффициент мощности слишком далеко от единицы. Однако некоторые разности фаз вносятся не потребителем, а цепями, по которым передается электричество.

Тот факт, что напряжение и ток могут не совпадать по фазе, вносит некоторые тонкости в расчет мощности. Это приводит к терминам «активная мощность» и «реактивная мощность» , а величины «МВА» и «МВАР» . Когда мы переходим от постоянного тока к переменному, мы также должны расширить идею сопротивления , включив в него его партнеров по переменному току, реактивное сопротивление и импеданс .

С переменным током, как и с постоянным, вам все еще нужна полная цепь для протекания тока. Многие цепи переменного тока, как и цепи постоянного тока, имеют два провода («выход» и «обратно» или «вход» и «возврат»). Однако система питания использует три провода вместо двух. Это известно как «трехфазное» электричество, и более эффективен в том смысле, что требует только в полтора раза больше проводов (три вместо двух) для передачи в три раза большей мощности.

Напряжение и ток по трем фазам номинально на 120 градусов не совпадают по фазе. Их часто называют в честь цветов в качестве удобных этикеток, обычно красный , желтый и синий .

Когда три фазы имеют не совсем одинаковое напряжение и не совпадают по фазам точно на 120 градусов (что на практике происходит все время из-за характера подаваемой нагрузки), было бы вполне возможно описать систему тремя отдельными напряжениями и их фазами. Однако инженеры-электрики склонны использовать другой способ описания одного и того же явления. Это система «напряжение прямой последовательности» , «напряжение обратной последовательности» и «напряжение нулевой последовательности» (сокращенно pps , nps и zps ). часто опускается, отсюда, например, «напряжение нулевой последовательности» ). Это имеет то преимущество, что напряжения обратной и нулевой последовательности обычно малы, а когда три фазы находятся точно под углом 120 градусов, они вообще исчезают.

подробнее о влиянии токов nps и zps на магнитные поля

Трехфазное электричество приводит к еще одной тонкости в напряжениях. Напряжение между любыми двумя из трех фаз в 1,73 (квадратный корень из трех) раз больше, чем напряжение между любой одной фазой и землей. Поэтому вы должны решить, подавать ли напряжение между фазами или фаза-земля . Электроэнергетика почти всегда дает междуфазные напряжения. Таким образом, 400 кВ — это 400 кВ между фазами и только 231 кВ между фазами. Исключением является конечное напряжение распределения, которое может быть задано в любом случае. 230 В — между фазами и 400 В — между фазами. Обратите внимание, что строго до гармонизации с Европой эти напряжения были 240 В и 415 В.

Некоторые порядки величины:

• Цепь национальной электросети 400 кВ может передавать 1 кА в каждой из трех фаз, таким образом передавая мощность 700 МВт.
• Распределительная цепь 132 кВ может передавать 300 А в каждой из трех фаз, таким образом, передавая мощность 70 МВт.
• Распределительная цепь 11 кВ может передавать 150 А в каждой из трех фаз, таким образом, передавая мощность 3 МВт.
• Конечная распределительная цепь на 400 В может проводить 200 А по каждой из трех фаз, таким образом, передавая мощность 150 кВт.

(Помните, что эти напряжения являются междуфазными напряжениями, а междуфазные напряжения в 1,73 раза ниже. Таким образом, (400 кВ/1,73) x 1 кА x 3 = 700 МВт.) 

Преобразование и хранение электроэнергии

Изменение напряжения трансформатором . Трансформаторы очень эффективны — около девяноста процентов, поэтому мощность проходит через трансформатор с очень небольшим поглощением. Подстанция — это просто один или несколько трансформаторов плюс связанные с ними распределительное устройство и т. д.

Для практических целей электроэнергию переменного тока нельзя хранить в больших количествах. Небольшое количество электроэнергии накапливается в полях, например, в полях. в трансформаторе и в районе ЛЭП. При использовании переменного тока единственным способом хранения большого количества электроэнергии в течение значительных периодов времени является преобразование электрической энергии в какую-либо другую форму энергии, которая может быть сохранена (например, гравитационная потенциальная энергия в насосной системе хранения , химическая энергия в батарея ). Электроэнергия проходит через системы передачи и распределения, но нигде в них не хранится в обычном смысле.

Поля

Поле — это очень общее понятие в физике для области пространства, где существует величина с определенным значением в каждой точке области. У вас может быть поле почти всего, что меняется в пространстве: например, температура , а также более распространенное гравитационное и электрические и магнитные поля .

Термин «поле», однако, обычно используется только для вещей, которые способны проявлять силу . Формально поле определяется силой, с которой оно действует на помещенный в него объект. Таким образом, формально гравитационное поле — это сила, действующая на единицу массы, электрическое поле — это сила, действующая на единицу электрического заряда, а магнитное поле может быть определено через силу, действующую на единицу магнитного заряда. (На самом деле магнитный заряд, вероятно, является плодом воображения физиков, но он имеет свое применение в качестве концепции, хотя почти наверняка не существует на самом деле.)

На практике лучше думать об электрических и магнитных полях как об областях вокруг электрических проводников, в которых эффекты можно почувствовать или измерить. Электрические поля можно измерить, потому что они воздействуют на заряды; магнитные поля можно измерить, потому что они воздействуют на движущиеся заряды, то есть на ток.

Электрические поля создаются напряжениями , независимо от того, какой ток течет и действительно ли течет вообще. Магнитные поля создаются токами , независимо от напряжения.

Поле в любой точке создается всеми источниками вокруг нее. Если доминирует один единственный источник, поле будет иметь простую форму. При наличии нескольких значимых источников поле может быть достаточно сложным.

Поля изменяются во времени так же, как напряжение или ток, которые их создают. Таким образом, цепи постоянного тока создают поля постоянного тока (все время в одном и том же направлении), а цепи с частотой 50 Гц создают поля, которые меняют направление.

Если у нас есть один источник переменного тока или однофазная цепь, поле в любой точке просто колеблется вперед и назад вдоль прямой линии. Это известно как линейная поляризация . Если у нас есть более одного источника, например. в трехфазной цепи поле больше не должно колебаться по прямой линии. На самом деле он описывает эллипсов . Это известно как «эллиптическая поляризация» . Крайним случаем является круговая поляризация .

Подробнее об эллиптической поляризации

Земля имеет естественное электрическое и магнитное поле. Это как статические, так и постоянные поля. Любые поля, создаваемые энергосистемой, накладываются поверх этих естественных полей. Магнитные поля частотой 50 Гц часто (но не всегда) меньше, чем поле Земли (которое составляет около 50 мкТл). Когда магнитное поле с частотой 50 Гц меньше статического поля, оно не влияет на среднее значение поля с течением времени; это просто делает поле немного больше в течение половины цикла и немного меньше во время другой половины.

Излучение

Хотя электрические поля создаются напряжением, а магнитные поля — токами, после их создания они могут взаимодействовать друг с другом. Переменное магнитное поле индуцирует электрическое поле. Взаимодействие описывается уравнениями Максвелла .