Линии электропередач сверхвысокого напряжения: конструктивные особенности
Одной из отличительных особенностей линий электропередач сверхвысокого напряжения являются их увеличенные габариты: визуально заметны большие расстояния между фазными проводами, фазными проводами и землей, и большая длина изоляционных гирлянд.
Длина гирлянд изоляторов определяется только величиной рабочего напряжения, внутренние или внешние перенапряжения, как в сетях 110 кВ, в расчет не принимаются. Количество изоляторов в гирлянде определяется, как отношение рабочего напряжения к длине пути утечки единичного изолятора.
Величина пути утечки изолятора определяется материалом, из которого изготовлен изолятор, и его формой, а удельная длина пути утечки находится в пределах 1,3-1,35 см/кВ. Исходя из опыта эксплуатации для ВЛ-500 кВ, количество изоляторов в гирлянде составляет 25 шт; 750 кВ – 45 шт, а в районах с повышенным уровнем загрязнения их количество может быть увеличено до 70 шт.
Длинные подвесные гирлянды, поддерживающие фазные провода, подвержены раскачиванию при ветровых нагрузках, этот фактор обязательно учитывается при проектировании габаритов опор.
Опоры для линий сверхвысокого напряжения изготавливаются из железобетона или металлических ферм, также встречаются комбинированные опоры с железобетонными стойками и металлическими траверсами. Все многообразие опор для линий СВН может быть разделено на три группы: одностоечные, двухстоечные (портальные), и многостоечные.
Для линий 500 кВ и выше, в качестве промежуточных, в основном применяются портальные опоры с горизонтальным расположением фазных проводов, высотой траверсы 27 м и расстоянием между проводами 12 м. Их крепление выполняется с помощью оттяжек.
Линии 500 кВ и выше выполняются только одноцепными, а вот линии 330 кВ могут быть и двухцепные, в этом случае применяются металлические свободностоящие (то есть без оттяжек) опоры. Одноцепные ВЛ-330 кВ как правило, выполняются на железобетонных опорах.
Для ВЛ-750 кВ могут применяться портальные опоры с оттяжками и V-образные опоры на оттяжках. Для линий 1150 кВ применяются V-образные типа ПОГ-1150. Ярким примером такой линии является транзит Урал – Сибирь: ПС-1150 Челябинская – Кустанайская – Кокчетавская – Экибастузская – Барнаул.
На сегодняшний день этот транзит работает в режиме 500 кВ, на полное напряжение эта линия работала не более полугода, в конце 90х годов. Весь транзит выполнен промежуточными опорами типа ПОГ-1150. Такие опоры выполнены из металлических ферм и представляют собой латинскую букву V. Их траверса находится на высоте 40 м от земли.
Устанавливается опора на округлый подпятник и удерживается в вертикальном положении только оттяжками. Применение шарнирного крепления позволяет опорам выдерживать такие боковые усилия, которые при жесткой сварной конструкции были бы недопустимы.
Необходимость применения подобной конструкции обусловлена большим весом проводов, длиной пролетов между опорами (порядка 400 м), расщепленными фазами, имеющими по 8 проводов в фазе, создающих большую парусность.
Внушительные габариты опор сверхвысокого напряжения, помимо требований повышенных изоляционных расстояний между фазными проводами и землей, должны уменьшить влияние высокой напряженности на живые организмы, находящиеся в пределах влияния ЛЭП.
В зависимости от класса напряжения линии, напряженность в зоне влияния может варьироваться от 5 до 25 кВ/м. Допустимым уровнем напряженности является 5 кВ/м, более высокие уровни наносят человеку непоправимый ущерб для здоровья. В этом случае на подстанциях применяют специальную биологическую защиту, в виде заземленных металлических экранов, а также применяются экранирующие костюмы.
Применение сверхвысоких уровней напряжения, для транспорта электроэнергии на далекие расстояния является крайне выгодным, однако и капиталовложения в строительство таких объектов довольно велики. Поэтому применение линий СВН должно быть рассчитано и оценено со всех сторон.
Источник
Вл 330 750 кв вл сверхвысокого класса напряжений
Линия электропередачи (ЛЭП) — строительное сооружение, включающее в себя провода и вспомогательные устройства (опоры, арматуру, трансформаторные и иные устройства), предназначенные для передачи и распределения электрической энергии. Линии электропередач и относящиеся к ним электрические подстанции образуют электрические сети.
Первая опытная ЛЭП напряжением 1,5-2 кВ (постоянного тока) была построена в 1882 французским учёным М. Депре, и проходила от г. Мисбах до Мюнхена. Ее протяженность была 57 км. Электропередача трёхфазным переменным током впервые была осуществлена в 1891 г. на 170 км по линии электропередач от г. Лауфен до г. Франкфурт. Спроектировал и построил ее М. О. Доливо-Добровольский. Данная ЛЭП работала при напряжении 15 кВ, передаваемая мощность 230 кВт, кпд около 75%.
Первые кабельные линии (подземные) в России появились в конце 70-x гг. 19 в. Их радиус был до 1 км, при напряжении 2 кВ. Электроэнергия по кабельным линиям поступала в основном на освещение частных домов.
В начале ХХ в. в связи с электрификацией промышленности и общим повышением уровня потребления электроэнергии появились кабельные линии электропередач напряжением 6,6, 20 и 35 кВ; в 1922 была пущена первая линия на 110 кВ (Каширская ГРЭС — Москва).
Линии электропередач различают воздушные (ВЛ) — провода проходят над землёй или над водой, и подземные (подводные) ЛЭП, в них используются в основном силовые кабели.
По воздушным ЛЭП передача или распределение электрической энергии передаётся на значительные расстояния по проводам, прикреплённым с помощью траверс (кронштейнов), изоляторов и арматуры к опорам или другим сооружениям (мостам, путепроводам).
Воздушные линии электропередач — одно из основных звеньев современных энергосистем. Напряжение в линии зависит от её протяжённости и передаваемой по ней мощности.
По назначению воздушные ЛЭП делят на:
— сверхдальние ВЛ напряжением 500 кВ и выше (предназначены для связи отдельных энергосистем)
— магистральные ВЛ напряжением 220 и 330 кВ (предназначены для передачи энергии от мощных электростанций, а также для связи энергосистем и объединения электростанций внутри энергосистем — к примеру, соединяют электростанции с распределительными пунктами)
— распределительные ВЛ напряжением 35, 110 и 150 кВ (предназначены для электроснабжения предприятий и населённых пунктов крупных районов — соединяют распределительные пункты с потребителями)
ВЛ 20 кВ и ниже, подводящие электроэнергию к потребителям.
Для воздушных ЛЭП применяют:
— неизолированные провода (однопроволочные, многопроволочные и полые) из меди, алюминия, сталеалюминия, реже стальные (главным образом при электрификации сельских местностей).
— изолированные провода (самонесущий изолированный провод, СИП) — многожильные провода для воздушных линий электропередачи, содержащие изолированные жилы и несущий элемент, предназначенный для крепления или подвески провода. Они (используются в основном для внутренних сетей).
— защищённые провода — провода для воздушных линий электропередачи, поверх токопроводящей жилы которых наложена экструдированная полимерная защитная изоляция, исключающая короткое замыкание между проводами при схлестывании и снижающая вероятность замыкания на землю.
Важнейшие характеристики воздушных линий электропередач:
l — длина пролёта линии (расстояние между соседними опорами);
f — наибольшая стрела провеса провода в пролёте;
h — наименьшее (габаритное) допустимое расстояние от низшей точки провода до земли;
l — длина гирлянды изоляторов;
a — расстояние между соседними проводами (фазами) линии;
Конструктивные параметры воздушной линии электропередач зависят от номинального напряжения линии, от рельефа и климатических условий местности, а также от технико-экономических требований.
Допустимое расстояние от низшей точки провода до земли составляет в ненаселённой местности 5-7 м, а в населённой 6-8 м.
На воздушных ЛЭП применяют различные по конструкции опоры
Провода воздушных ЛЭП должны обладать хорошей проводимостью, механической прочностью, стойкостью против атмосферных и химических воздействий
Для защиты воздушных линиий от атмосферных перенапряжений, возникающих при грозовых разрядах в линию или вблизи неё, применяют грозозащитные тросы или разрядники, которые устанавливают на ЛЭП с напряжением до 35 кВ (см. Защита электрической сети).
По напряжению воздушные линии (переменный ток) электропередач бывают:
— ВЛ до 1 кВ (ВЛ низшего класса напряжений)
— ВЛ 1-35 кВ (ВЛ среднего класса напряжений)
— ВЛ 110—220 кВ (ВЛ высокого класса напряжений)
— ВЛ 330—500 кВ (ВЛ сверхвысокого класса напряжений)
— ВЛ 750 кВ и выше (ВЛ ультравысокого класса напряжений)
Напряжение 35 кВ широко используется для создания центров питания электрических сетей (6 и 10 кВ);
В России сооружены мощные магистральные ЛЭП напряжением 1150 кВ переменного тока и 1500 кВ постоянного тока. Для линий 1500 кВ требуются опоры высотой около 50 м и размахом около 60 м.
Протяженность ВЛ в распределительных сетях на напряжение 0,4 и 10-35 кВ по данным Федеральной Сетевой Компании Единой Энергетической Системы России (ФСК ЕЭС) составляет более 2 млн км., и 500 тыс. км линий напряжением 110 кВ и выше. Основная электрическая сеть обьединенных энергосистем ЕЭС России в центральных и восточных объединениях сформирована с использованием напряжений 220-500 кВ, Северо-Запада РФ и частично ОЭС Центра – 330-750 кВ.
Развитие сетей с напряжением 750 кВ приведёт к превращению сети 330 кВ в распределительную. Примером крупнейшей линии электропередач может служить ЛЭП 500 кВ Волжская ГЭС им. 22-го съезда КПСС — Москва общей протяжённостью 2060 км (в одноцепном исчислении). За рубежом одна из крупнейших ЛЭП — электропередача 500 кВ (переменного тока) между энергосистемами Северо-Запада и Юго-Запада Тихоокеанского побережья США общей протяжённостью 1070 км (в одноцепном исчислении); ЛЭП 765 кВ действует в США в энергосистеме American Electric Power (AEP), а в Канаде эксплуатируется ЛЭП на 735 кВ ГЭС Маникуаган — Квебек — Монреаль.
Подземная линии электропередач состоит из одного или нескольких кабелей, стопорных, соединит. и концевых муфт (заделок) и крепёжных деталей, а ЛЭП, содержащая маслонаполненный или газонаполненный кабель, снабжается также подпитывающей системой и сигнализацией давления масла (газа).
Подземные линии широко применяются при прокладке электрических сетей на территории городов и промышленных предприятий. Но их стоимость в 2-3 раза выше стоимости воздушных линий электропередач.
Кабели прокладываются в земле, в траншеях на глубине 0,8-1,0 м, в кабельных каналах, блоках или тоннелях. Наиболее экономична подземная прокладка кабелей — до 6 кабелей в одной траншее при расстоянии между кабелями 0,2-0,3 м. В одном тоннеле допускается прокладка не менее 20 кабелей.
В России стандартизированные номинальные напряжения и сечения токопроводящих жил и проводов кабельных и воздушных ЛЭП совпадают (кроме номиналов 150 и 750 кВ).
Распределительные кабельные линии выполняются на напряжения 1, 3, 6, 10 и 20 кВ; питающие кабельные линии выполняют на 35 кВ и выше. Иногда кабельные сети 35 и 110 кВ называют распределительными в связи с их большой разветвлённостью.
Кабельные линии используются, как правило, при создании сетей электроснабжения городов, крупных промышленных предприятий и ряда др. объектов. В России для сетей городского электроснабжения наиболее распространены системы напряжений 110/35/6/0,4 кВ и 110/35/10/0,4 кВ, 110/10/ 0,4 кВ, реже 110/6/0,4 кВ.
В 60-x гг. 20 в. для передачи электроэнергии на расстояния всё большее значение стали приобретать воздушные и подводные линии постоянного тока. В России работает воздушная линии постоянного тока при напряжении ±400 кВ. Ведутся (1973) исследования по созданию линий электропередач переменного тока 1150—1200 кВ и постоянного тока ±750 кВ.
Проводятся поисковые работы в области создания новых видов ЛЭП: криогенных, криорезисторных, работающих в атмосфере элегаза, полуразомкнутых, разомкнутых, высокочастотных ЛЭП, линий, у которых в качестве проводникового материала используется натрий, и др.
Передача электроэнергии от электростанции к потребителям — одна из важнейших задач энергетики. Электроэнергия передаётся преимущественно по воздушным линиям электропередачи (ЛЭП) переменного тока, хотя наблюдается тенденция ко всё более широкому применению кабельных линий и линий постоянного тока. Необходимость передачи электроэнергии на расстояние обусловлена тем, что электроэнергия вырабатывается крупными электростанциями с мощными агрегатами, а потребляется сравнительно маломощными электроприёмниками, распределёнными на значительной территории. Тенденция к концентрации мощностей объясняется тем, что с их ростом снижаются относительные затраты на сооружение электростанций и уменьшается стоимость вырабатываемой электроэнергии. Размещение мощных электростанций производится с учётом целого ряда факторов, таких, например, как наличие энергоресурсов, их вид, запасы и возможности транспортировки, природные условия, возможность работы в составе единой энергосистемы и т.п. Часто такие электростанции оказываются существенно удалёнными от основных центров потребления электроэнергии.
Одной из основных характеристик электропередачи является её пропускная способность, то есть та наибольшая мощность, которую можно передать по ЛЭП с учётом ограничивающих факторов: предельной мощности по условиям устойчивости, потерь на корону, нагрева проводников и т.д.
Источник
Как по внешнему виду понять какое напряжение на воздушной ЛЭП?
Воздушные линии электропередачи (ВЛ) бывают разных классов напряжений. В России в настоящий момент от 0,4 кВ до 750 кВ переменного тока. Напомню, что 1 кВ = 1000 В. Постоянный ток пока широкого применения у нас не нашёл, кроме вставок постоянного тока, поэтому о данных линиях говорить не будем.
ВЛ 0,4 кВ выполняются, как правило, с помощью СИП (самонесущего изолированного провода), реже можно встретить старые варианты исполнения в виде 4-х голых алюминиевых проводов. Отдельный подвид данных ЛЭП 2-х проводные линии 220 В для однофазных потребителей.
На ВЛ выше 1000 В для изоляции провода от тела опоры используются подвесные тарельчатые стеклянные изоляторы, реже можно встретить фарфоровые, которые собираются в гирлянды изоляторов, либо применяются полимерные изоляторы.
Именно по количеству изоляторов в гирлянде или по габаритам полимерного изолятора, а также по габаритам опор, расстояниям между проводами можно определить напряжение ВЛ.
Но стоить отметить, что для каждой ВЛ есть разброс по количеству изоляторов в гирляндах, это связанно в основном с районом прохождения линии (гололёдная нагрузка, степень загрязнения атмосферы, ветровая нагрузка, переход через реку и др.).
ВЛ 6-10 кВ небольшие по габаритам, многие их могут спутать с 0,4 кВ, самое главное отличие здесь 3 провода, а не 4! Также на них помимо подвесной изоляции могут использоваться штыревые изоляторы на промежуточных опорах. В гирляндах обычно используется 2 изолятора.
Далее идут ВЛ напряжением 35 кВ, габариты у них уже побольше, да и в гирляндах используется обычно от 3-х до 5-ти изоляторов.
Следующими по увеличению идут наиболее распространенные ВЛ 110 кВ. Количество изоляторов в гирлянде от 6 до 12.
Источник