- Склад ПЛ [ правити | правити код ]
- Класифікація ВЛ [ правити | правити код ]
- За призначенням [ правити | правити код ]
- По напрузі [ правити | правити код ]
- По режиму роботи нейтралей в електроустановках [ правити | правити код ]
- По режиму роботи в залежності від механічного стану [ правити | правити код ]
- Монтаж повітряних ліній електропередачі [ правити | правити код ]
- Класифікація [ правити | правити код ]
- Кабельні споруди [ правити | правити код ]
- Пожежна безпека [ правити | правити код ]
- Високотемпературні надпровідники [ правити | правити код ]
- Втрати в ЛЕП змінного струму [ правити | правити код ]
- Натуральна Потужність и Пропускна здатність ЛЕП [ правити | правити код ]
- Пропускна спроможність [ правити | правити код ]
open wikipedia design.
Лінія елѐктропередачі (ЛЕП) - один з компонентів електричної мережі , Система енергетичного обладнання, призначена для передачі електроенергії за допомогою електричного струму . також електрична лінія в складі такої системи, що виходить за межі електростанції або підстанції [1] .
Розрізняють повітряні і кабельні лінії електропередач. Останнім часом набувають популярності газоізолірованние лінії - ГИЛ.
За ЛЕП також передають інформацію за допомогою високочастотних сигналів (За оцінками фахівців, в СНД використовується близько 60 тисяч ВЧ-каналів по ЛЕП) і ВОЛЗ . Використовуються вони для диспетчерського управління, передачі телеметричних даних, сигналів релейного захисту та протиаварійної автоматики .
Будівництво ЛЕП - складне завдання, яке включає в себе проектування, виробничі роботи, монтаж, пусконалагодження, обслуговування.
Повітряна лінія електропередачі (ПЛ) - пристрій, призначений для передачі або розподілу електричної енергії по дротах, що знаходяться на відкритому повітрі і прикріпленим за допомогою траверс (кронштейнів), ізоляторів і арматури до опорам або іншим спорудам ( мостам , шляхопроводів ).
Склад ПЛ [ правити | правити код ]
Документи, що регулюють ПЛ [ правити | правити код ]
Конструкція ПЛ, її проектування і будівництво регулюються Правил улаштування електроустановок (ПУЕ) і Будівельними нормами і правилами (СНиП).
Класифікація ВЛ [ правити | правити код ]
За родом струму [ правити | правити код ]
В основному, ВЛ служать для передачі змінного струму, і лише в окремих випадках (наприклад, для зв'язку енергосистем, харчування контактної мережі та інші) використовуються лінії постійного струму . Лінії постійного струму мають менші втрати на ємнісні і індуктивні складові. В СРСР було побудовано кілька ліній електропередачі постійного струму, серед яких:
Широкого поширення такі лінії не отримали, головним чином, у зв'язку з необхідністю зведення складних кінцевих підстанцій з великою кількістю допоміжної апаратури.
За призначенням [ правити | правити код ]
- Дальні міжсистемні ПЛ напругою 500 кВ і вище (призначені для зв'язку окремих енергосистем ).
- Магістральні ПЛ напругою 220,330,500 кВ (призначені для передачі енергії від потужних електростанцій , А також для зв'язку енергосистем і об'єднання електростанцій всередині енергосистем - наприклад, з'єднують електростанції з великими вузловими підстанціями).
- Розподільні ПЛ напругою 110,150 та 220 кВ (призначені для електропостачання підприємств і великих населених пунктів - з'єднують вузлові підстанції з підстанціями глибокого введення міст).
- ПЛ напругою 35 кВ застосовуються переважно для електропостачання сільськогосподарських (позаміських) споживачів.
- ВЛ 20 кВ і нижче, що підводять електроенергію до споживачів. Сучасна міська розподільна мережа виконується, як правило, на напругу 10 кВ.
По напрузі [ правити | правити код ]
- ВЛ до 1000 В (ПЛ нижчого класу напруги)
- ПЛ понад 1000 В
- ВЛ 1-35 кВ (ПЛ середнього класу напруги)
- ВЛ 110-330 кВ (ПЛ високого класу напруги)
- ВЛ 500-750 кВ (ПЛ надвисокого класу напруги)
- ПЛ понад 750 кВ (ПЛ ультрависокої класу напруги)
Ці групи істотно розрізняються, в основному - вимогами в частині розрахункових умов і конструкцій.
У мережах СНД загального призначення змінного струму 50 Гц, відповідно до ГОСТ 721-77, повинні використовуватися такі номінальні міжфазні напруги : 380 В; (6) [2] , 10, 20, 35, 110, 220, 330, 500, 750 і 1150 кВ. Можуть також існувати мережі, побудовані за застарілими стандартами з номінальними лінійною напругою: 220 вольт, 3 і 150 кіловольт.
Самою високовольтної ЛЕП в світі є лінія Екібастуз - Кокшетау , Номінальна напруга - 1150 кВ. Однак, в даний час лінія експлуатується під вдвічі меншою напругою - 500 кВ. У 1970-х роках в Радянському Союзі розроблявся проект ПЛ напругою 2200 кВ для транспорту енергії з електростанцій КАТЕКа в європейську частину країни, але з певних причин (в основному, техніко-технологічних) реалізований він не був.
Номінальна напруга для ліній постійного струму не регламентовано, найчастіше використовуються напруги: 150, 400 ( Виборзька ПС - Фінляндія ) І 800 кВ.
У спеціальних мережах можуть використовуватися і інші класи напруг, в основному це стосується тягових мереж залізниць (27,5 кВ, 50 Гц змінного струму і 3,3 кВ постійного струму), метрополітену (825 В постійного струму), трамваїв і тролейбусів (600 В постійного струму).
По режиму роботи нейтралей в електроустановках [ правити | правити код ]
- Трифазні мережі з незаземлённимі (ізольованими) нейтралями (Нейтраль не приєдналася до заземляющему пристрою або приєднана до нього через апарати з великим опором ). У СНД такий режим нейтралі використовується в мережах напругою 3-35 кВ з малими струмами однофазних замикань на землю.
- Трифазні мережі з резонансно-заземленими (компенсованими) нейтралями (нейтральна шина приєднана до заземлення через індуктивність). У СНД використовується в мережах напругою 3-35 кВ з великими струмами однофазних замикань на землю.
- Трифазні мережі з ефективно-заземленими нейтралями (мережі високої і надвисокої напруги, нейтрали яких з'єднані з землею безпосередньо або через невелике активний опір). У Росії це мережі напругою 110, 150 і частково 220 кВ, в яких застосовуються трансформатори (автотрансформатори вимагають обов'язкового глухого заземлення нейтрали).
- Мережі з глухозаземленою нейтраллю (нейтраль трансформатора або генератора приєднується до заземлювального пристрою безпосередньо або через малий опір). До них відносяться мережі напругою менше 1 кВ, а також мережі напругою 220 кВ і вище.
По режиму роботи в залежності від механічного стану [ правити | правити код ]
- ВЛ нормального режиму роботи (дроти і троси не обірвані).
- ВЛ аварійного режиму роботи (при повному або частковому обриві проводів і тросів).
- ВЛ монтажного режиму роботи (під час монтажу опор, проводів і тросів).
Основні елементи ВЛ [ правити | правити код ]
- Траса - положення осі ПЛ на земній поверхні.
- Пікети (ПК) - відрізки, на які розбита траса, довжина ПК залежить від номінальної напруги ПЛ і типу місцевості.
- Нульовий пікетний знак позначає початок траси.
- Центровий знак на трасі споруджуваної ПЛ позначає центр розташування опори.
- Виробничий пікетаж - установка пікетних і центрових знаків на трасі відповідно до відомості розстановки опор.
- Фундамент опори - конструкція, забита в грунт або спирається на нього і передає йому навантаження від опори, ізоляторів, проводів (тросів) і від зовнішніх впливів (ожеледі, вітру).
- Підстава фундаменту - грунт нижньої частини котловану , Що сприймає навантаження.
- Проліт (довжина прольоту) - відстань між центрами двох опор, на яких підвішені проводи. Розрізняють проміжний проліт (між двома сусідніми проміжними опорами) і анкерний проліт (між анкерними опорами). Перехідний проліт - проліт, що перетинає якесь спорудження або природну перешкоду (річку, яр).
- Кут повороту лінії - кут α між напрямками траси ПЛ в суміжних прогонах (до і після повороту).
- Стріла провисання - вертикальна відстань між найнижчою точкою дроти в прольоті і прямий, що з'єднує точки його кріплення на опорах.
- Розмір дроту - вертикальна відстань від проводу в прольоті до перетинаються трасою інженерних споруд, поверхні землі або води.
- Шлейф (петля) - відрізок проводу, що з'єднує на анкерній опорі натягнуті дроти сусідніх анкерних прольотів.
Монтаж повітряних ліній електропередачі [ правити | правити код ]
Монтаж ліній електропередачі здійснюється методом «під тяжіння» . Це особливо актуально в разі складного рельєфу місцевості. При підборі обладнання для монтажу ЛЕП необхідно враховувати кількість проводів в фазі, їх діаметр і максимальна відстань між опорами ЛЕП.
Кабельна лінія електропередачі (КЛ) - лінія для передачі електроенергії або окремих її імпульсів, що складається з одного або декількох паралельних кабелів з сполучними, стопорними і кінцевими муфтами (закладення) і кріпильними деталями, а для маслонаповнених ліній, крім того - з підживлювати апаратами і системою сигналізації тиску масла.
Класифікація [ правити | правити код ]
Кабельні лінії класифікують аналогічно повітряних лініях. Крім того, кабельні лінії ділять:
- за умовами проходження:
- підземні;
- по спорудах;
- підводні.
- за типом ізоляції:
- рідинна (просочена кабельним нафтовим маслом);
- тверда:
- паперово-масляна;
- ПВХ ( ПВХ );
- резино-паперова ( RIP );
- зшитий поліетилен (XLPE);
- етилен-пропіленова гума (EPR).
Тут не вказані ізоляція газоподібними речовинами і деякі види рідинної і твердої ізоляції через їх відносно рідкісного застосування в момент написання статті [ коли? ].
Кабельні споруди [ правити | правити код ]
До кабельних споруд відносяться:
- Кабельний тунель - закрита споруда (коридор) з розташованими в ньому опорними конструкціями для розміщення на них кабелів і кабельних муфт, з вільним проходом по всій довжині, що дозволяє виробляти прокладку кабелів, ремонт та огляд кабельних ліній.
- Кабельний канал - непрохідне споруда, закрите і частково або повністю заглиблений в грунт, підлогу, перекриття і т. П. І призначене для розміщення в ньому кабелів, укладання, огляд і ремонт яких можливо проводити лише при знятому перекритті.
- Кабельна шахта - вертикальне кабельна споруда (як правило, прямокутного перетину), у якого висота в кілька разів більше боку перетину, забезпечене скобами або драбиною для пересування уздовж нього людей (прохідні шахти) або знімною повністю або частково стінкою (непрохідні шахти).
- Кабельний поверх - частина будівлі, обмежена підлогою та перекриттям або покриттям, з відстанню між підлогою і виступаючими частинами перекриття або покриття не менше 1,8 м.
- Подвійний підлогу - порожнина, обмежена стінами приміщення, міжповерхових перекриттям і підлогою приміщення зі знімними плитами (на всій або частині площі).
- Кабельний блок - кабельна споруда з трубами (каналами) для прокладки в них кабелів з відносяться до нього колодязями.
- Кабельна камера - підземне кабельна споруда, що закривається глухий знімною бетонною плитою, призначене для укладання кабельних муфт або для протягання кабелів в блоки. Камера, що має люк для входу в неї, називається кабельним колодязем.
- Кабельна естакада - надземне або наземна відкрите горизонтальне або похиле протяжне кабельна споруда. Кабельна естакада може бути прохідною або непрохідною.
- Кабельна галерея - надземне або наземна закрите (повністю або частково, наприклад, без бічних стін) горизонтальне або похиле протяжне прохідне кабельна споруда.
Пожежна безпека [ правити | правити код ]
Температура всередині кабельних каналів (тунелів) в літній час повинна бути не більше ніж на 10 ° C вище температури зовнішнього повітря.
При пожежах в кабельних приміщеннях в початковий період відбувається повільний розвиток горіння і тільки через деякий час швидкість поширення горіння істотно збільшується. Практика свідчить, що при реальних пожежах в кабельних тунелях спостерігаються температури до 600 ° C і вище. Це пояснюється тим, що в реальних умовах горять кабелі, які тривалий час перебувають під струмовим навантаженням і ізоляція яких прогрівається зсередини до температури 80 ° C і вище. Може виникнути одночасне запалення кабелів в декількох місцях і на значній довжині. Пов'язано це з тим, що кабель знаходиться під навантаженням і eгo ізоляція нагрівається до температури, близької до температури самозаймання [3] .
Кабель складається з безлічі конструктивних елементів, для виготовлення яких використовують, наприклад, матеріали, що мають низьку температуру займання, матеріали, схильні до гниття. У конструкцію кабелю і кабельних конструкцій, як правило, входять металеві елементи. У разі пожежі або струмового перевантаження відбувається прогрів цих елементів до температури порядку 500-600 ˚C, яка перевищує температуру займання (250-350 ˚C) багатьох полімерних матеріалів, що входять в конструкцію кабелю, в зв'язку з чим можливо їх повторне займання від прогрітих металевих елементів після припинення подачі вогнегасної речовини. У зв'язку з цим необхідно вибирати нормативні показники подачі вогнегасних речовин, щоб забезпечувати ліквідацію полум'яного горіння, а також виключити можливість повторного займання [4] .
Тривалий час в кабельних приміщеннях застосовувалися установки пінного гасіння . Однак досвід експлуатації виявив ряд недоліків:
- обмежений сpoк зберігання піноутворювача і неприпустимість зберігання їх водних розчинів;
- нестійкість в роботі;
- складність налагодження;
- необхідність спеціального догляду за пристроєм дозування піноутворювача;
- швидке руйнування піни при високій (близько 800 ° C) температурі середовища при пожежі.
Дослідження показали, що розпорошена вода має більшу вогнегасною здатністю в порівнянні з повітряно-механічною піною, так як вона добре змочує і охолоджує палаючі кабелі та будівельні конструкції [5] .
Лінійна швидкість поширення полум'я для кабельних споруд (горіння кабелів) становить 1,1 м / хв [6] .
Високотемпературні надпровідники [ правити | правити код ]
ВТНП-провід [ правити | правити код ]
У проводах на основі високотемпературних надпровідників (ВТНП) використання надпровідності дозволяє передавати електричний струм без втрат, а також досягти високої щільності струмів. Великим недоліком ВТНП-проводів є необхідність в постійному охолодженні, що обмежує їх застосування на практиці. Незважаючи на складності в виробництві та експлуатації ВТНП-проводів, робляться постійні спроби застосування їх на практиці. Наприклад, в демонстраційній системі силової мережі, запущеної в експлуатацію в липні 2006 року в США , При напрузі 138 кВ передається потужність в 574 МВА на довжину 600 метрів.
Перша комерційна надпровідна лінія електропередачі була запущена в експлуатацію фірмою American Superconductor на Лонг-Айленді в Нью-Йорку в Наприкінці червня 2008 року [7] . Енергосистеми Південної Кореї збираються створити до 2015 року надпровідні лінії електропередачі загальною довжиною в 20 км [8] [9] .
Втрати електроенергії в проводах залежать від сили струму , Тому при передачі її на далекі відстані напруга багаторазово підвищують (у стільки ж разів зменшуючи силу струму) за допомогою трансформатора , Що при передачі тієї ж потужності дозволяє значно знизити втрати. Однак зі зростанням напруги починають відбуватися різні розрядні явища.
У повітряних лініях надвисокої напруги присутні втрати активної потужності на корону . Коронний розряд виникає, коли напруженість електричного поля E {\ displaystyle E} у поверхні дроту перевищить порогову величину E k {\ displaystyle E_ {k}}
, Яку можна обчислити за емпіричною формулою Піка:
E k = 30, 3 β (1 + 0,298 r β) {\ displaystyle E_ {k} = 30 {,} 3 \ beta \ left ({1 + {\ frac {0 {,} 298} {\ sqrt {r \ beta}}}} \ right)} кВ / см,
де r {\ displaystyle r} - радіус проводу в метрах, β {\ displaystyle \ beta}
- відношення щільності повітря до нормального [10] .
Напруженість електричного поля прямо пропорційна напрузі на дроті і обернено пропорційна його радіусу, тому боротися з втратами на корону можна, збільшуючи радіус проводів, а також (меншою мірою) - застосовуючи розщеплення фаз, тобто використовуючи в кожній фазі кілька проводів, утримуваних спеціальними розпірками на відстані 40-50 см. Втрати на корону приблизно пропорційні добутку U (U - U кр) {\ displaystyle U (U-U _ {\ text {кр}})} .
Втрати на корону різко зростають зі зростанням напруги, середньорічні втрати на ЛЕП напругою 500 кВ складають близько 12 кВт / км, при напрузі 750 кВ - 37 кВт / км, при 1150 кВ - 80 кВт / км. Втрати також різко зростають при опадах, особливо паморозі , І можуть досягати 1200 кВт / км [11] .
Втрати в ЛЕП змінного струму [ правити | правити код ]
Важливою величиною, що впливає на економічність ЛЕП змінного струму, є величина, що характеризує співвідношення між активною і реактивною потужностями в лінії - cos φ . активна потужність - частина повної потужності, що пройшла по дротах і переданої в навантаження; реактивна потужність - це потужність, яка генерується лінією, її зарядної потужністю (ємністю між лінією і землею), а також самим генератором, і споживається реактивним навантаженням (індуктивним навантаженням). Втрати активної потужності в лінії залежать і від переданої реактивної потужності. Чим більше перетікання реактивної потужності, тим більше втрати активної.
При довжині ЛЕП змінного струму більше кількох тисяч кілометрів спостерігається ще один вид втрат - радіовипромінювання . Так як така довжина вже порівнянна з довжиною електромагнітної хвилі частотою 50 Гц (Λ = c / ν = {\ displaystyle \ lambda = c / \ nu =} 6000 км, довжина четвертьволнового вібратора λ / 4 = {\ displaystyle \ lambda / 4 =}
1500 км), провід працює як випромінююча антена .
Натуральна Потужність и Пропускна здатність ЛЕП [ правити | правити код ]
Натуральна Потужність [ правити | правити код ]
ЛЕП має індуктівністю и ємністю. Ємнісна Потужність пропорційна квадрату напруги и не Залежить від потужності, что передається по Лінії. Індуктівна ж Потужність Лінії пропорційна квадрату Струму, а значить и потужності Лінії. При певній навантаженні индуктивная и місткість потужності Лінії стають рівнімі, и смороду компенсують один одного. Лінія становится «Ідеальної», яка спожіває Стільки реактівної потужності, скільки ее віробляє. Така Потужність назівається натуральної потужністю. Вона візначається только погонах індуктівністю и ємністю и не Залежить від Довжина Лінії. За величиною натуральної потужності можна орієнтовно судити про пропускну здатність Лінії електропередачі. При передачі такої потужності на лінії має місце мінімальні втрати потужності, режим її роботи є оптимальним. При розщепленні фаз, за рахунок зменшення індуктивного опору і збільшення ємнісний провідності лінії, натуральна потужність збільшується. При збільшенні відстані між проводами натуральна потужність зменшується, і навпаки, для підвищення натуральної потужності необхідно зменшувати відстань між проводами. Найбільшою натуральної потужністю володіють кабельні лінії, що мають велику емкостную провідність і малу індуктивність [12] .
Пропускна спроможність [ правити | правити код ]
Під пропускною здатністю електропередачі розуміється найбільша активна потужність трьох фаз електропередачі, яку можна передати в тривалому усталеному режимі з урахуванням режимно-технічних обмежень. Найбільша передана активна потужність електропередачі обмежена умовами статичної стійкості генераторів електричних станцій, передавальною і приймальною частини електроенергетичної системи, і припустимою потужністю по нагріванню проводів лінії з допустимим струмом. З практики експлуатації електроенергетичних систем слід, що пропускна здатність ЛЕП 500 кВ і вище зазвичай визначається фактором статичної стійкості, для ПЛ 220-330 кВ обмеження можуть наступати як за умовою стійкості, так і по допустимому нагріву, 110 кВ і нижче - тільки по нагріванню.
Характеристика пропускної здатності повітряних ліній електропередачі [13] [14]
Uном,
кВ
довжина
лінії, км
гранична
довжина при
ккд = 0.9
Число і площа
перетину проводів,
мм2
натуральна
Потужність
Р нат МВт
Пропускна здатність За стійкістю За нагріву МВт в частках
Рнат
МВт в частках
Рнат
10 (6) 5 1 2,1 20 8 1 7,5 35 20 1 15 110 80 1 30 50 1,67 220 150-250 400 1х300 120-135 350 2,9 280 2,3 330 200-300 700 2х300 350-360 800 2,3 760 2,2 500 300-400 1200 3х300 900 1350 1,5 1740 1,9 750 400-500 2200 5х300 2100 2500 1,2 4600 2,1 1150 400-500 3000 8х300 5300 4500 0 , 85 11000 2,1
- Електромонтажні роботи. У 11 кн. Кн. 8. Ч. 1. Повітряні лінії електропередачі: Учеб. посібник для ПТУ / Магідін Ф. А .; Під ред. А. Н. Трифонова. - М .: Вища школа, 1991. - 208 с. - ISBN 5-06-001074-0
- Рожкова Л. Д., Козулін В. С. Електрообладнання станцій та підстанцій: Підручник для технікумів. - 3-е изд., Перераб. і доп. - М .: Вища школа, 1987. - 648 с .: іл. ББК 31.277.1 Р63
- Проектування електричної частини станцій і підстанцій: Учеб. посібник / Петрова С. С .; Під ред. С. А. Мартинова. - Л .: ЛПІ ім. М. І. Калініна, 1980. - 76 с. - УДК 621.311.2 (0.75.8)
- Федоров А. А., Попов Ю. П. Експлуатація електрообладнання промислових підприємств. - М .: Вища школа, 1986. - 280 с.
- ↑ ПТЕзП ( Правила технічної експлуатації електроустановок споживачів )
- ↑ Номінальні напруги, зазначені в дужках, для знову проектованих мереж не рекомендуються. Для існуючих і розширення електричних мереж на номінальну напругу 3 і 150 кВ електрообладнання повинно виготовлятися (див. ГОСТ 721-77).
- ↑ Кашолкін Б. І., Мешалкин Е. А. Гасіння пожеж в електроустановках. - М .: Вища школа, 1985. - С. 20
- ↑ Технічні умови з проектування автоматичних установок комбінованого пожежогасіння в кабельних спорудах «НТО Полум'я» - М., 2006. - С. 2
- ↑ Кашолкін Б. І., Мешалкин Е. А. Гасіння пожеж в електроустановках. - М.: Вища школа, 1985. - С. 58.
- ↑ Рекомендації з розрахунку параметрів евакуації людей на підставі положень ГОСТ 12.1.004-91 «Пожежна безпека. Загальні вимоги », Таблиця 3.5
- ↑ Monica Heger. Superconductors Enter Commercial Utility Service (неопр.). IEEE Spectrum. Дата звернення 19 січня 2012 року. Читальний зал 14 лютого 2010 року.
- ↑ Енергетики переходять на надпровідники (неопр.). Радіо Свобода (2010). - «Говориться про три мільйони метрів не кабелю, а вихідної стрічки ... З цих стрічок робляться кабелі, що містять близько 50 стрічок. Тому треба 3 мільйони метрів розділити на 50 і вийде близько 50 кілометрів. ». Дата звернення 27 листопада 2014.
- ↑ Joseph Milton. Superconductors come of age (неопр.). Nature - News. - «Jason Fredette, managing director of corporate communications at the company, says that LS Cable will use the wire to make about 20 circuit kilometres of cable as part of a programme to modernize the South Korean electricity network starting in the capital, Seoul.» . Дата звернення 19 січня 2012 року. Читальний зал 9 жовтня 2010 року.
- ↑ Процеси і апарати хімічних технологій
- ↑ Втрати на корону - стаття з Великої радянської енциклопедії (3-е видання)
- ↑ 4.1. Реактивні потужності і натуральна потужність лінії електропередачі (неопр.) (недоступна ПОСИЛАННЯ). Дата обігу 8 січня 2016. Читальний зал 5 грудня 2016 року.
- ↑ Характеристика системи передачі електричної енергії
- ↑ Міністерство промисловості та енергетики Російської Федерації. Наказ № 216 Про затвердження Методичних рекомендацій щодо визначення попередніх параметрів видачі потужності будуються (реконструюються) генеруючих об'єктів в умовах нормальних режимів функціонування енергосистеми, що враховуються при визначенні плати за технологічне приєднання таких генеруючих об'єктів до об'єктів електромережевого господарства (неопр.) (від 30 квітня 2008 р.)