Глава 1. Сведения о воздушных линиях элекропередачи

1.1. Общая характеристика воздушных линий электропередачи. Способы прокладки воздушных линий электропередачи напряжением выше 1000 в

Воздушной линией электропередачи (ЛЭП) называется устройство для передачи и распределения электрической энергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленным к опорным конструкциям с помощью изоляторов и арматуры. Широкому распространению воздушных линий способствуют их технические и экономические преимущества:

• незначительность объема земляных работ при постройке,

• простота эксплуатации и ремонта,

• возможность использования опор линий напряжением до 1000 В для подвешивания на них проводов радиосети, местной телефонной связи, наружного освещения, телеуправления, сигнализации,

• сравнительно низкая стоимость сооружения.

Воздушные линии электропередачи различают по ряду критериев. Приведем общую классификацию.

По роду тока

• ВЛ переменного тока,

• ВЛ постоянного тока.

В настоящее время передача электрической энергии осуществляется преимущественно на переменном токе. Это связано с тем, что подавляющее большинство источников электрической энергии вырабатывают переменное напряжение (исключением являются некоторые нетрадиционные источники электрической энергии, например, солнечные электростанции), а основными потребителями являются машины переменного тока. В некоторых случаях передача электрической энергии на постоянном токе предпочтительнее. Схема организации передачи на постоянном токе приведена на рисунке ниже. Для уменьшения нагрузочных потерь в линии при передаче электроэнергии на постоянном токе, как и на переменном, с помощью трансформаторов увеличивают напряжение передачи. Кроме этого при организации передачи от источника к потребителю на постоянном токе необходимо преобразовать электрическую энергию из переменного тока в постоянный (с помощью выпрямителя) и обратно (с помощью инвертора), в соответствии с рисунком 1.

а)

б)

Рисунок 1 - Схемы организации передачи электрической энергии на переменном (а) и постоянном (б) токе: Г – генератор (источник энергии), Т1 – повышающий трансформатор, Т2 – понижающий трансформатор,

В – выпрямитель, И – инвертор, Н – нагрузка (потребитель)

Преимущества передачи электроэнергии по ВЛ на постоянном токе следующие:

• строительство воздушной линии дешевле, так как передачу электроэнергии на постоянном токе можно осуществлять по одному (монополярная схема) или двум (биполярная схема) проводам,

• передачу электроэнергии можно осуществлять между несинхронизированными по частоте и фазе энергосистемами,

• при передаче больших объемов электроэнергии на большие расстояния потери в ЛЭП постоянного тока становятся меньше чем при передаче на переменном токе,

• предел передаваемой мощности по условию устойчивости энергосистемы выше, чем у линий переменного тока.

Основной недостаток передачи электроэнергии на постоянном токе это необходимость применения преобразователей переменного тока в постоянный (выпрямителей) и обратно, постоянного в переменный (инверторов), и связанные с этим дополнительные капитальные затраты и дополнительные потери на преобразование электроэнергии.

По назначению

• 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 и 110 кВ (предназначены для электроснабжения предприятий и населённых пунктов крупных районов, соединяют распределительные пункты с потребителями),

• ВЛ 20 кВ и ниже, подводящие электроэнергию к потребителям.

По напряжению

• ВЛ до 1000 В (низковольтные ВЛ),

• ВЛ выше 1000 В (высоковольтные ВЛ):

• ВЛ среднего класса напряжений (ВЛ 1-35 кВ),

• ВЛ высокого класса напряжений (ВЛ 110-220 кВ),

• ВЛ сверхвысокого класса напряжений (ВЛ 330-750 кВ),

• ВЛ ультравысокого класса напряжений (ВЛ выше 750 кВ).

В сетях СНГ общего назначения переменного тока 50 Гц, согласно ГОСТ 721-77, должны использоваться следующие номинальные междуфазные напряжения: 10, 20, 35, 110, 220, 330, 500, 750 и 1150 кВ. Могут также существовать сети, построенные по устаревшим стандартам с номинальными межфазными напряжениями: 220 В, 3 и 150 кВ.

Важ­ней­шие ха­рак­те­ри­сти­ки воз­душ­ных ЛЭП: l – дли­на про­лё­та ли­нии (рас­стоя­ние ме­ж­ду со­сед­ни­ми опо­ра­ми); d – рас­стоя­ние ме­ж­ду со­сед­ни­ми про­во­да­ми (фа­за­ми) ли­нии; λ – дли­на гир­лян­ды изо­ля­то­ров; H – пол­ная вы­со­та опо­ры; h – наи­мень­шее (га­ба­рит­ное) до­пус­ти­мое рас­стоя­ние от низ­шей точ­ки про­во­да до зем­ли. Основные кон­ст­рук­тив­ные па­ра­мет­ры воз­душ­ных ЛЭП 35–750 кВ, спро­ек­ти­ро­ван­ных до 2010 с при­ме­не­ни­ем уни­фи­цированных од­но­цеп­ных и двух­цеп­ных про­ме­жу­точ­ных опор, при­ве­де­ны в таб­ли­це 1.

Таблица 1 – Основные конструктивные параметры воздушных ЛЭП

	Номинальное напряжение, кВ
	35	110	220	330	500	750
Пролет l, м	150-200	170-250	250-350	300-400	350-450	350-540
Расстояние d, м	3,0	4,0	6,5	9,0	12,0	17,5
Длина гирлянды λ, м	0,7-1,0	1,3-1,6	2,2-2,7	3,0-3,5	4,5-4,9	6,7-7,9
Высота опоры H, м	10-21	13-31	22-41	25-43	27-32	38-41
Габарит линии h, м	6-7	6-7	7-8	7,5-8	8-15,5	12-23
Число проводов в фазе	1	1	1	2	3	4-5
Диапазон сечений проводников, мм2	50-185	70-240	240-400	240-400	300-500	240-600

Прокладка кабеля воздушным путем предполагает использование кабельных опор, парапетных стоек (стоечных опор или мачт), устанавливаемых на крышах зданий, а также различных видов открытых кабельных сооружений (эстакады, галереи и др.).

Прокладка кабеля воздушным путем по опорам и мачтам.

Воздушный кабель прокладывается по опорам/мачтам/стойкам с использованием отдельного несущего элемента (троса) либо без него. Несущий элемент не применяется для кабелей типа ВВСГ, АПвП-1Т, ТППэпт и подобных им, т. к. в их конструкции он уже присутствует (в случае с кабелем АПвП-1Т — многопроволочный стальной трос).

Опоры, стойки и мачты могут иметь различную конструкцию, которая зависит от типа прокладываемой кабельной продукции, климатических условий в регионе, каких-либо особых требований, предъявляемых к кабельной системе (например, противопожарная безопасность).

К воздушной проводке кабеля силового при использовании отдельных несущих элементов предъявляются следующие требования:

• крепление троса к опорам/мачтам/стойкам производится при помощи анкерных зажимов или других типов крепежной арматуры. Металлические компоненты кабельной линии заземляются,

• стрела провеса несущего элемента после монтажа кабеля должна находиться в пределах 1/40 ... 1/60 длины пролета (расстояние между опорами),

• крепление кабеля к тросу осуществляется при использовании пластиковых или металлических подвесов, монтируемых по всей длине кабеля каждые 50–100 см,

• все металлические компоненты линии (трос, крепежная арматура и т. д.), вне зависимости от наличия гальванического покрытия, обрабатываются смазкой (к примеру, солидол) для защиты от коррозии.

Воздушная проводка кабеля по открытым кабеленесущим системам.

Под «открытыми» понимаются кабельные сооружения (эстакады, галереи и т. п.), устраиваемые на открытом воздухе. При прокладке кабелей по открытым кабеленесущим системам во внимание принимают следующие моменты:

• устройство защиты от прямого контакта с солнечным излучением. Необходимо в случае, если внешний защитный шланг кабеля не рассчитан на эксплуатацию под прямыми солнечными лучами. В качестве защиты могут использоваться козырьки или кабеленесущие сооружения с крышкой,

• прокладка воздушной линии кабелем без брони должна осуществляться с использованием дополнительных конструктивных элементов, которые обеспечат защиту проводников от механических повреждений,

• кабели с алюминиевой или свинцовой оболочкой требуют использования эластичной подкладки (например, из резины или ПВХ) в местах жесткого крепления (на поворотах трассы, у концевых, соединительных муфт и т. д.),

• укладка кабелей производится с некоторым (1–2 %) запасом по длине. Для этого они укладываются в кабеленесущей конструкции «змейкой».