Вопрос 5 Линия электропередач (лэп) постоянного тока, электрические сети постоянного тока?

ЛЭП постоянного тока применяются для дальнего транспорта электрической энергии и связи электрических сетей с разными номинальными частотами или с различными подходами к регулированию при одной номинальной частоте (вставки линии постоянного тока или ну левой длины). В России ЛЭП постоянного тока почти не используется (Волгоград-Донбасс на 800 кВ, 376 км).

Для связи с другими странами применяют вставки из линий постоянного тока. За рубежом в разных странах существует несколько десятков ЛЭП постоянного тока, среди которых самой мощной является Итанпу-Сан Паулу (Бразилия) с номинальным напряжением 1200 кВ. длиной 783 км и пропускной способностью 6.3 млн кВт.

Воздушные и кабельные линии постоянного тока. Основное оборудование преобразовательных подстанций

Воздушная линия постоянного тока отличается от линии перемен­ного тока главным образом конструкцией опор Эскизы возможных конструкций опор для различных типов линий постоянного тока при­ведены на рис 12 21 Для этих опор требуется меньший расход стали, и они проще по конструкции по сравнению с опорами линии переменного тока сопоставимого класса напряжения и пропускной способности

На рис 12.22 приведены конструкции промежуточных опор линии 1150 кВ переменного тока и линии +-750 кВ постоянного тока, изображенные в одном масштабе Эти линии имеют примерно одина­ковую пропускную способность (около 6000 МВт) Масса опоры линии переменного тока 19,8 т, опоры линии постоянного тока 9,4 т. Примерно такие же соотношения существуют и для других сопоста­вимых линий переменного и постоянного тока При этом для линии

постоянного тока ширина полосы отчуждения на 25—30 % меньше, чем для линии переменного тока. Отсюда меньшая стоимость линии постоянного тока при прочих равных исходных данных.Условия работы линейной изоляции на постоянном напряжении существенно отличаются от условий ее работы на переменном напря­жении. В линиях переменного тока распределение напряжения по гирлянде изоляторов определяется главным образом собствен­ными емкостями каждого изолятора и его емкостями между изолято­ром и проводом, а также между изолятором и землей В результате этого загрязнение поверхности изоляторов мало сказывается на рас­пределении напряжения по ним.В линиях постоянного тока емкости изоляторов не участвуют в распределении напряжения полюс—земля по гирлянде. Это распре­деление определяется поверхностными утечками тока по изолято­рам, которые связаны с загрязнением их поверхностей При чистых сухих изоляторах распределение напряжения по ним равномерное, но при загрязнении или увлажнении отдельных изоляторов эта равно­мерность нарушается, и на других изоляторах гирлянды напряжение повышается, что может привести к их выходу из работы Решение этой проблемы состоит в применении изоляторов с увеличенной дли­ной пути утечки или увеличении их количества в поддерживающих гирляндах. Однако при этом возрастает стоимость линии.Конструкция полюса линии постоянного тока идентична кон­струкции фазы линии переменного тока Здесь также применяются расщепленные провода Причины этого такие же, как в линиях СВН переменного тока Первая заключается в больших токах полюса, что предопределяет и большое суммарное сечение проводов полюса (несколько тысяч квадратных миллиметров) Проводов таких сече­ний заводы не выпускают, потому что доставка их на трассу и после­дующий монтаж крайне затруднительны Поэтому используется пучок проводов меньших сечений, с которыми легче работать

Вторая причина заключается в необходимости исключить общее коронирование проводов, для чего необходимо снизить напряжен­ность электрического поля на их поверхности. Методика расчета этой напряженности практически такая же, как для линий СВН перемен­ного тока. Исключение составляют некоторые расчетные выражения, связанные с определение емкости полюса (иная конструкция опоры) и напряженности электрического поля на поверхности провода.Для кабельных линий постоянного тока могут быть использованы различные типы кабелей: кабели с бумажной изоляцией и вязкой про­питкой, кабели с маслом под давлением, кабели с газом под давле­нием. До недавнего времени наиболее широко применялись кабели с бумажной изоляцией и вязкой пропиткой Электрическая прочность такого кабеля много выше, чем кабеля переменного тока при той же толщине изоляции. Это объясняется тем, что этот тип изоляции состоит из двух слоев — бумаги и вязкой пропитки, основу которой составляет масло. Вследствие различий в их диэлектрической проницаемости при посто­янном напряжении большая напряженность электрического поля приходится на бумагу, электрическая прочность которой выше, чем у масла. При переменном напряжении распределение напряженности поля обратное. Поэтому эти кабели и получили широкое применение при сооружении кабельных линий постоянного тока. В настоящее время создан кабель на напряжение 400 кВ и ток 1,25 кА наружным диаметром 128 мм.

Кабели с изоляцией из вулканизированного (сшитого) полиэти­лена для линий постоянного тока стали применять сравнительно недавно, с конца 90-х годов прошлого столетия. Кабели высокого напряжения с такой изоляцией для линий переменного тока начали применять значительно раньше, так как полиэтиленовая изоляция по-разному реагирует на постоянное и переменное напряжение.

При работе на постоянном напряжении в этой изоляции возникает объемный заряд того же знака, что и у токопроводящей жилы, кото­рый настолько искажает электрическое поле кабеля, что его напря­женность превышает допустимые пределы и в кабеле присходит про­бой изоляции Потребовались длительные исследования, чтобы этот недостаток был устранен. Сейчас кабели с полиэтиленовой изоляцией созданы на напряже­ние до 300 кВ относительно земли. Такие кабели обладают рядом пре­имуществ по сравнению с другими типами кабелей: они имеют мень­шие размеры и массу, могут быть уложены на поверхности с уклоном, поскольку нет опасности стекания вязкой пропитки, удобнее в мон­таже. Поэтому кабели с полиэтиленовой изоляцией получают все большее применение при сооружении линий постоянного тока.Поскольку кабельные линии применяются в основном для пересе­чения водных преград, то одной из важных задач снижения стои­мости и повышения надежности линии является возможно большее увеличение строительной длины кабеля, чтобы сократить число соединительных муфт, которые всегда являются источником повы­шенной опасности для кабеля. Для этой цели используются специ­альные суда-кабелеукладчики с горизонтальной катушкой большого диаметра, который определяется шириной судна На эту катушку непрерывно подается кабель с завода, расположенного в том же городе, где швартуется судно. Наибольшая длина кабельной линии,сооруженной с помощью такого судна, составляет 200 км с одной соединительной муфтой посередине Рассматриваются проекты сооружения подводных кабельных линий длиной 500—600 км.Первые кабельные линии укладывались непосредственно на дно моря, однако они часто повреждались рыболовными тралами или яко­рями судов Сейчас при глубинах менее 70 м кабель укладывается в траншею Эта траншея имеет глубину до 1,5 м и прокладывается с помощью подводных траншеекопателей, управляемых с судна.