Линии электропередач

Как отличить воздушные линии электропередач (ВЛ)

Любите ли вы путешествовать на поездах, автобусах или автомобиле? Если да, наверняка большую часть пути вас сопровождают различные воздушные линии, состоящие из кабелей или проводов и опор. Линии связи придают дороге особую романтику оттого, что по ним с помощью электрических сигналов связываются между собой люди, разделенные огромным расстоянием. Еще можно встретить «вымирающие» из-за сотовой связи и Интернета телеграфные столбы, передающие телеграммы. Однако над всеми этими линиями стоят линии электропередачи, передающие электрическую энергию от ее источника к ее потребителям.

Обычно воздушные линии электропередачи (ЛЭП) легко отличить от линий связи благодаря их огромным размерам. Так, например, линия «Итат — Барнаул — Экибастуз — Кокшетау — Костанай — Челябинск», возведенная в 1980-х годах, имеет длину 2350 км и среднюю высоту опор 45 метров. Расстояние между проводами соседних фаз на участке «Экибастуз-Кокчетау», спроектированном на рекордное напряжение 1150 кВ, составляет более 8 метров. Выше представлено фото этой линии.

Чем обусловлено такое больше расстояние между проводами? Можно ли его сделать меньше? Чтобы ответить на эти вопросы, надо узнать об электрической прочности и напряжении пробоя воздуха, из которого фактически состоит изоляция линий электропередачи. При напряженности электрического поля величиной 30 000 000 вольт на 1 метр происходит пробой воздушного промежутка – электрический разряд в воздухе. Расстояние между проводами регламентировано в ПУЭ и СНиП и принимается с учетом пляски и вибрации проводов и неблагоприятных погодных условий. Провода могут быть самонесущими изолированными — СИП, не требующими изоляторов (применяются в сетях до 35 кВ), или алюминиевыми или сталеалюминиевыми сечением до 240 мм2. Медные провода не используют из-за их высокой массы.

Подобным же образом длина и количество изоляторов, отделяющих провода воздушной линии (ВЛ) от заземленных опор, которые могут быть выполнены из металла, железобетона или дерева, обусловлена электрической прочностью изоляторов. Как материалы для изоляторов используют электротехнический фарфор и малощелочное закаленное стекло. Устройство воздушных ЛЭП разного напряжения обусловлено, помимо характеристик воздуха, электрической прочностью и пробивным напряжением изоляторов — до 200 кВ на один изолятор. Зная это, можно понять, как определить напряжение ВЛ по внешнему виду и не только. Например, гуляя с ребенком по парку Дружбы народов в Минске, не составит труда ответить ему, когда он спросит: «Папа, а сколько вольт в ЛЭП?»

Начнем по порядку. Минимальное напряжение воздушной линии – 0.4 кВ. Опоры такой линии небольшие и могут напоминать телеграфные столбы. Могут использоваться и как фонарные столбы. На их траверсах обычно 5 проводов, которые крепятся на маленькие стеклянные или фарфоровые изоляторы размером чуть больше баночек для детского питания.

Фото 1. Воздушная линия 0.4 кВ

Трансформаторы в селах и деревнях питаются от ВЛ напряжением 6-10 кВ. Опоры этих линий выше, 8 метров или больше, провода три. Изоляторы (один или два) размером напоминают пол литровую банку. Сети 6-10 кВ преимущественно выполняются с изолированной нейтралью.

Фото 2. Линия электропередач 6-10 кВ

ЛЭП напряжением 35 кВ, следовательно, имеют еще большие размеры. Высота опор около 17 метров, на этих линиях используются гирлянды из трех изоляторов. Стеклянные изоляторы хороши тем, что при пробое они разрушаются, это легко заметить, и техническое обслуживание и диагностика таких воздушных линий электропередачи сравнительно легки.

Фото 3. ЛЭП 35 кВ

Следующий ряд напряжений – 110, 220, 330, 500 кВ. Опоры высотой 35-45 метров. Со стороны проводов слышен характерный треск, возникающий из-за коронного разряда. Вокруг проводов линий 330 кВ ночью можно увидеть свечение, вызванное разрядами. Гирлянды содержат минимум 6, 10, 14, 20 изоляторов. Количество проводов в одной фазе – 1, 1, 2, 3 соответственно. ЛЭП 750 кВ отличаются от ЛЭП 500 кВ количеством проводов в фазе – 4 или более вместо трех.

Линия электропередачи

Одноцепная промежуточная опора ЛЭП 330кВ Двухцепная анкерно-угловая опора ЛЭП 35кВ Двухцепная промежуточная опора ЛЭП 35кВ

Ли́ния электропереда́чи (ЛЭП) — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока. Также электрическая линия в составе такой системы, выходящая за пределы электростанции или подстанции.

Различают воздушные и кабельные линии электропередачи. В последнее время приобретают популярность газоизолированные линии — ГИЛ.

По ЛЭП также передают информацию при помощи высокочастотных сигналов (по оценкам специалистов, в СНГ используется порядка 60 тысяч ВЧ-каналов по ЛЭП) и ВОЛС. Используются они для диспетчерского управления, передачи телеметрических данных, сигналов релейной защиты и противоаварийной автоматики.

Строительство ЛЭП — сложная задача, которая включает в себя проектирование, топографо — геодезические работы, монтаж, обслуживание и ремонт.

ВЫБОР НОМИНАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ЛЭП

Номинальное напряжение ЛЭП существенно влияет на ее технико-экономические показатели. При большом номинальном напряжении возможна передача большой мощности на большие расстояния и с меньшими потерями. Пропускная способность электропередачи при переходе на следующую ступень номинального напряжения увеличивается в несколько раз. В то же время с повышением номинального напряжения существенно возрастают капитальные вложения в оборудование и сооружение ЛЭП.

Номинальные напряжения электрических сетей в России установлены ГОСТ 721-77 («Номинальные напряжения свыше 1000 В», см. табл. В.З), ГОСТ 21128-83 («Номинальные напряжения до 1000 В») и ГОСТ 29322-2014 («Стандартные напряжения»), в котором рекомендуются номинальные напряжения для электрических систем, сетей и оборудования переменного и постоянного тока для стран, являющихся членами международной электротехнической комиссии (МЭК).

Экономически целесообразное номинальное напряжение ЛЭП зависит от многих факторов, наиболее важные из которых — это передаваемая активная мощность и расстояние. В справочной литературе приводятся области применения электрических сетей разных номинальных напряжений, построенные на основе критерия, который непригоден в условиях рыночной экономики. Поэтому вариант электрической сети с тем или иным номинальным напряжением должен приниматься на основе других критериев, например критерия полных затрат (см. раздел 7.2). Тем нс менее ориентировочные значения номинальных напряжений могут быть получены и но прежним методикам, например, по эмпирическим формулам и таблицам, учитывающим предельную дальность передачи и пропускную способность линий разных поминальных напряжений.

Чаще всего используются следующие две эмпирические формулы:

и

где I — длина линии, км; Р — передаваемая мощность (на одну цепь), МВт. Полученные напряжения используются для подбора стандартного номинального напряжения. При разнице полных затрат сопоставляемых вариантов электрической сети менее 5 % предпочтение должно отдаваться варианту использования более высокого напряжения.

Пропускная способность и дальность передачи линий 35… 1150 кВ с учетом наиболее часто применяемых сечений проводов и фактической средней длины ВЛ приведены в табл. 7.1.

Варианты проектируемой электрической сети или отдельные ее участки могут иметь разные номинальные напряжения. Обычно сначала определяют напряжения головных, более загруженных участков. Участки кольцевой сети, как правило, необходимо выполнять на одном номинальном напряжении.

Напряжения 6, 10 и 20 кВ предназначены для распределительных сетей в городах, сельской местности и на промышленных предприятиях. Преимущественное распространение имеет напряжение 10 кВ, сети 6 кВ применяются при наличии на предприятиях значительной нагрузки электродвигателей с номинальным напряжением 6 кВ. В последнее время получают распространение на КЛ 20 кВ и ВЛ 20 кВ с изолированными (защищенными) проводами.

Таблица 7.1

Пропускная способность и дальность передачи линий 35..Л 150 кВ

Напряжение 35 кВ используется для создания центров питания 6 и К) кВ главным образом в сельской местности.

В России получили распространение две системы напряжений электрических сетей (110 кВ и выше): 110-220-500 и 110 (150)-330- 750 кВ. Первая система применяется в большинстве ОЭС, вторая в ОЭС Северо-Запада, ОЭС Центра и ОЭС Северного Кавказа.

Напряжение 110 кВ имеет наиболее широкое распространение для распределительных сетей во всех ОЭС независимо от принятой системы напряжений. Сети напряжением 150 кВ выполняют те же функции, что и сети 110 кВ, но имеются только в Кольской энергосистеме и для вновь проектируемых сетей не используются.

Напряжение 220 кВ используется для создания центров питания сети 110 кВ. С развитием сети 500 кВ сети 220 кВ частично приобрели распределительные функции.

Напряжение 330 кВ используется для системообразующей сети энергосистем и создания центров питания для сетей 110 кВ.

Напряжение 500 кВ используется для системообразующих сетей в большинстве ОЭС и для межсистемных связей.

Напряжение 750 кВ используется для системообразующей сети в ОЭС с системой напряжений 110-330-750 кВ и для межсистемных связей.

Для ОЭС, где применяется система напряжений 110-220-500 кВ, в качестве следующей ступени принято напряжение 1150 кВ.

  • Членами МЭК являются Национальные комитеты по одному откаждой страны. Национальный комитет РФ является полным членомМЭК.