2023-09-18

Linia kablowa – struktura i zastosowanie

Ostatnie lata przyniosły intensywny rozwój energetyki, napędzany postępem technologicznym i rosnącym zapotrzebowaniem na prąd. Konieczność zapewnienia nieprzerwanego i stabilnego źródła energii postawiła branżę energetyczną przed istotnym wyzwaniem modernizacji już istniejących linii kablowych oraz nieuchronnością budowy nowych infrastruktur. W związku z tym pojawiły się dylematy, dotyczące wyboru między liniami elektroenergetycznymi napowietrznymi a kablowymi.

Istotne staje się zrozumienie różnic między tymi dwoma rozwiązaniami, a także zidentyfikowanie ich zalet i cech. Te dwa kluczowe zagadnienia staną się centralną osią rozważań w niniejszym artykule, ze szczególnym uwzględnieniem linii kablowych. Zapraszamy do dalszej lektury artykułu.

Co to jest linia kablowa i jakie są jej podstawowe elementy

Linia kablowa to element infrastruktury elektroenergetycznej, który służy do transferowania prądu z miejsca na miejsce. Jest to układ kabli energetycznych, które mogą być umieszczone pod ziemną (linie kablowe podziemne) lub zawieszone na wspornikach zwanych słupami energetycznymi (napowietrzna linia kablowa). Budowa konstrukcji linii kablowej stanowi technicznie wymagające przedsięwzięcie, które musi uwzględniać także normy bezpieczeństwa.

Podstawowym elementem konstrukcyjnym linii kablowej jest ułożony na konkretnej trasie wielożyłowy kabel albo cały system kabli jednożyłowych w układzie wielofazowym. Wariantem jest także kilka jedno lub wielofazowych kabli w połączeniu równoległym. Osprzęt obejmuje natomiast elementy przeznaczone do łączenia, rozgałęziania oraz zakończenia linii kablowej. W jego skład wchodzą różnego rodzaju złączki, mufy, głowice, końcówki, które umożliwiają tworzenie skomplikowanych układów przewodów, niezbędnych do skutecznego przesyłu energii.

Kabel jedno lub wielożyłowy – różnice

Kabel jednożyłowy składa się z pojedynczego przewodu (żyły), przewodzącego prąd elektryczny. Jest to zazwyczaj miedziany lub aluminiowy drut o odpowiedniej średnicy, izolowany warstwą dielektryka. Zwykle ma zastosowanie przy prostych instalacjach, gdzie nie są wymagane skomplikowane systemy przewodów. Kable jednożyłowe są bardziej elastyczne, niż wielożyłowe, co z jednej strony stanowi zaletę, z drugiej zaś naraża na szybsze uszkodzenia.

Kabel wielożyłowy zawiera natomiast, jak sama nazwa wskazuje, wiele równolegle ułożonych żył. Każda z nich jest izolowana, a cały kabel może być dodatkowo osłonięty warstwą ochronną. W praktyce jest to połączenie wielu przewodów jednożyłowych. To rozwiązanie jest  wykorzystywane w projektach o dużych obciążeniach energetycznych.

Podział linii kablowych ze względu na napięcie

Podstawowym podziałem linii kablowych jest podział ze względu na napięcie. Konieczne jest dostosowanie konstrukcji i parametrów linii do konkretnej roli, jaką ma pełnić przesył energii elektrycznej. Ze względu na zróżnicowane zapotrzebowanie na energię w różnych obszarach i okolicznościach, linie kablowe są projektowane i eksploatowane na innych poziomach napięć. Dotyczy to zarówno obszarów miejskich, jak i  przemysłowych. Wyróżnia się:

  • Linie kablowe niskiego napięcia (NN)
  • Linie kablowe średniego napięcia (SN)
  • Linie kablowe wysokiego napięcia (WN)

Linia kablowa NN – charakterystyka i zastosowanie

Linie kablowe o niskim napięciu są używane w sieciach rozdzielczych, dostarczając energię elektryczną bezpośrednio do domów, budynków mieszkalnych, instytucji publicznych oraz małych przedsiębiorstw. Linia kablowa NN dostarcza prąd przemienny o częstotliwości 50 Hz. Napięcie w tych liniach wynosi zazwyczaj 230V w Europie i 120V w Stanach Zjednoczonych. Finalnie energia trafia więc do indywidualnych odbiorców.

Wygląd i struktura linii kablowych NN mogą się różnić w zależności od lokalizacji, regulacji bezpieczeństwa oraz technologii stosowanej w danym regionie. Istnieją jednak pewne stałe elementy charakterystyczne. Kable NN są zazwyczaj umieszczone bezpośrednio pod ziemią lub w specjalnych kanałach ochronnych. Prowadzą energię od punktu dostarczania energii (np. transformatora) do odbiorców. Standardem jest wykorzystywanie kabli czterożyłowych, aluminiowych ( YAKY, YAKXS, AKFtA).

 

Linia kablowa SN – charakterystyka i zastosowanie

Linie kablowe SN mają nieocenioną rolę w transporcie energii elektrycznej z elektrowni lub podstacji przesyłowej do obszarów rozdzielczych, gdzie energia jest dalej dostarczana do odbiorców końcowych za pośrednictwem linii kablowej NN. W świetle tego, linie kablowe NN i SN są ze sobą nierozerwalnie powiązane. W skład sieci SN wchodzą linie kablowe lub napowietrzne pracujące na napięciach zwykle od 1 kV do 52 kV, choć niektóre źródła podają, że do 60 kV.  Linia kablowa SN 15 kV liczy aż 87% długości łącznej linii SN w Polsce.

Linia kablowa SN zbudowana jest zwykle z kabli trójżyłowych z izolacją papierowo-olejową (np. HAKnFtA oraz HAKnFty) lub tzw. kabli suchych, czyli jednożyłowych z izolacją z tworzyw sztucznych. Oba rodzaje kabli mają za zadanie umożliwić bezpieczny i efektywny przesył energii w sieciach średniego napięcia, przy jednoczesnym uwzględnieniu odpowiednich standardów jakości i niezawodności. Wybór między tymi dwoma rodzajami kabli zależy od wielu czynników, takich jak techniczne wymagania, lokalne przepisy oraz preferencje operatorów systemu elektroenergetycznego.

Linia kablowa 110 kV, czyli linia kablowa WN

Linie kablowe WN są używane w sieciach przesyłowych do transportu energii na większe odległości. Pracują one zwykle na napięciach międzyfazowych powyżej 60 kV. W Polsce standardem są linie kablowe 110 kV. Linie kablowe wysokiego napięcia są często wykorzystywane do przesyłania energii elektrycznej z elektrowni do obszarów dystrybucyjnych, czyli sieci rozdzielczych.

Czym jest napowietrzna linia kablowa?

Nawiązując na koniec do napowietrznych linii kablowych, warto zwrócić uwagę, że mają one szerokie zastosowanie, o czym świadczy powszechna obecność słupów energetycznych w przestrzeniach miejskich, wiejskich i przemysłowych. To rozwiązanie ma tyle samo zalet co wad. Przykładowo, jest tańsze w naprawie niż linie kablowe podziemne, ale awaria wiąże się często z ryzykiem wystąpienia pożaru. Projekt i montaż jest mniej kosztowny, ale ingeruje w krajobraz naturalny itp.

Wracając do dylematu, który stawiają sobie inżynierowie, dotyczącego wyboru między liniami naziemnymi i podziemnymi, wybór ten zależy od wielu czynników, takich jak estetyka, niezawodność, koszty instalacji i konserwacji. Każda opcja ma swoje zalety i ograniczenia, dlatego ważne jest, aby podejście do tego problemu było oparte na starannej analizie, która uwzględnia zarówno techniczne aspekty, jak i oczekiwania społeczności oraz zrównoważony rozwój.