Воздушные и кабельные линии электропередачи: краткая характеристика, достоинства и недостатки

Линии электропередачи предназначены для передачи электрической энергии от источника питания (электростанций) к потребителям – в дома, учреждения, на различные предприятия. Электроэнергия от электростанции до конечного потребителя проходит большой путь через множество различных повышающих и понижающих распределительных подстанций, между которыми электроэнергия передается при помощи воздушных и кабельных линий электропередач.

Рассмотрим, что собой представляют воздушные и кабельные линии электропередачи, приведем их достоинства и недостатки.

Воздушные линии электропередачи

Передача электроэнергии по воздушной линии электропередачи (ВЛ) осуществляется по проводам, которые находятся на открытом воздухе и поддерживаются над землей на опорах при помощи специальных креплений (траверс), изоляторов и других приспособлений, используемых для крепления, соединения и ответвления проводов. Все эти устройства называют линейная арматура воздушных линий электропередачи.

Линия электропередач со стороны источника питания и со стороны потребителя подключается к оборудованию распределительного устройства подстанции. Если электрооборудование располагается вне помещений, под открытым небом, то такое распределительное устройство называется ОРУ – открытое распределительное устройство.

Воздушная линия подводится к линейному порталу – конструкции, к которой через изоляторы подвешиваются провода. От линейного портала к проводникам линии подключаются спуски к линейным разъединителям.

Помимо распределительных подстанций со стороны источника питания и потребителя разъединители могут быть установлены и на линии электропередач.

Разъединитель – элемент оборудования, предназначенный для коммутации (включения и отключения) и создания видимого разрыва в электрической цепи для обеспечения безопасности при обслуживании линии электропередач и других элементов электрооборудования.

На линиях электропередач разъединитель может быть установлен на протяженной линии, а также на отпайках (ответвлениях) для возможности разделения линии для удобства поиска места повреждения и при необходимости выполнения ремонтных работ.

Если распределительное устройство подстанции выполнено в помещении (закрытое распределительное устройство), то должен быть реализован ввод воздушной линии в здание.

Для ввода воздушной линии на стене здания монтируется траверса с изоляторами, к которой подводятся проводники ВЛ. К проводникам подключается кабель, который заходит в здание через монтированную в стене трубу.

Ввод ВЛ в здание может быть выполнен при помощи трубостойки, которая монтируется на крыше здания, либо вблизи здания, при этом ввод кабель в здание будет осуществляться также через трубу.

В служебно-технических зданиях вместо труб для ввода кабеля могут быть выполнены отверстия в стене. Если ввод ВЛ в здание выполнен кабелем, то такая линия считается кабельно-воздушной (КВЛ) – это нужно учитывать при эксплуатации линии.

Линейный ввод может быть выполнен без применения кабеля, для этого используются специальные проходные изоляторы. Проходные изоляторы монтируются в стене здания, снаружи к вводам подключаются проводники линии электропередачи, а внутри здания подключается гибкая ошиновка либо жесткие шины плоского, трубчатого или коробчатого сечения.

Для защиты от возможных перенапряжений на первой опоре ВЛ или на спусках к линейному разъединителю, а также на вводах комплектных трансформаторных подстанций (КТП) или мачтовых (столбовых) подстанций, установленных на линии, устанавливаются разрядники или ОПН.

Кроме того, на ВЛ напряжением 35 кВ и выше для защиты от грозовых перенапряжений по всей длине линии над фазными проводниками монтируется грозозащитный трос, а на линейных порталах распределительных подстанций по обоим концам линии – молниеотводы.

Основные преимущества воздушной линии электропередачи:

меньшая стоимость, по сравнению с кабельными линиями;

простота поиска и устранения повреждения.

Данные повреждения диагностируются визуальным осмотром при обходе линии после аварийного отключения и устраняются в большинстве случаев быстро, без необходимости применения специализированного оборудования, испытательных установок и проведения земляных работ. Исключение составляют случаи наличия пробоя изолятора на одной из опор.

В данном случае при снижении диэлектрической прочности изолятора через него будет протекать утечка тока и на данном участке электроустановки будет зафиксировано наличие замыкания на землю.

К преимуществам воздушных линий электропередач можно также отнести возможность передачи по проводам ЛЭП высокочастотных (ВЧ) сигналов, которые используются для телефонной связи, передачи телеметрических данных, данных средств систем автоматизированного диспетчерского технологического управления (АСДТУ), сигналов устройств релейной защиты и автоматики.

Для реализации ВЧ-канала связи между подстанциями в начале и конце линии на линейном портале устанавливается специальное оборудование: высокочастотный заградитель, конденсатор связи, фильтр присоединения и ряд других устройств, посредством которых осуществляется прием, преобразование и передача ВЧ-сигналов по линиям электропередач.

Кроме того, опоры ВЛ могут использоваться для прокладки волоконно-оптических линий связи. Оптический кабель бывает разных типов. Обычный кабель связи крепится или навивается на один из фазных проводников или на грозозащитный трос. Самонесущий неметаллический кабель связи может прокладываться по опорам ВЛ самостоятельно. Существуют также волоконно-оптические линии связи, встроенные в фазный провод или в грозозащитный трос.

Недостатками ВЛ является:

большая площадь охранной зоны: в зависимости от класса напряжения от 10 до 55 м с обеих сторон от крайних проводов ВЛ;

высокая вероятность возникновения грозовых перенапряжений при ударе молнии, а также повреждение ВЛ из-за неблагоприятных погодных условий: в результате схлестывания проводов, обрыва провода с изолятора или разрыва проводника от ветра или падения деревьев, а также по причине обледенения проводов;

возможность повреждения при выполнении работ со спецтехникой вблизи линии с несоблюдением допустимого расстояния до проводов ВЛ (в зависимости от класса напряжения от 1 до 10 м), а также при провозе под линией негабаритного груза или транспорта;

возможность поражения электрическим током в случае приближения людей к поврежденному участку ВЛ, к проводу, лежащему на земле (действие шагового напряжения). Также опасность представляет приближение к проводам исправной ВЛ на недопустимое расстояние;

с точки зрения воздействия на экологию, ВЛ являются источником опасности для птиц, которые нередко погибают от поражения электрическим током.

Кабельные линии электропередачи

Кабельная линия электропередачи – это линия электропередачи, которая состоит из одного или нескольких проложенных параллельно кабелей, концевых и соединительных муфт, а также различных крепежных элементов.

Кабель состоит из двух и более токопроводящих жил, каждая жила имеет изолирующий покров, а все жилы в целом закрыты внешней изолирующей оболочкой.

В зависимости от типа, кабель конструктивно может иметь ряд других составляющих: металлический трос, оболочка (алюминиевая или стальная), заполнитель промежутков между жилами, защитная броня (ленточная или проволочная), герметизирующий слой и ряд других промежуточных слоев изоляции.

Существуют отдельные типы кабелей, в которых для обеспечения требуемых изоляционных характеристик закачивается специальный газ или масло, находящиеся в полости кабеля под определенным давлением.

Преимущества кабельных линий следующие:

охранная зона кабельной линии – 1 м от кабеля в обе стороны, независимо от класса напряжения;

широкая область применения, возможность выбора оптимального способа прокладки, в зависимости от местных условий. Кабель можно проложить в земле, на опорах, в тоннелях, блоках, лотках, каналах, галереях, коллекторах и др. Возможность оперативного подключения электроснабжения временных объектов без необходимости проведения сложных электромонтажных работ;

защищенность от неблагоприятных погодных условий, грозовых перенапряжений;

безопасность при эксплуатации, что позволяет прокладывать линии электропередачи в населенных пунктах в местах скопления людей, интенсивного движения транспорта, а также в других местах, где строительство ВЛ затруднено или невозможно;

отсутствие доступа к линии посторонним лицам.

Недостатки кабельных линий:

чрезмерные смещения и просадки грунта могут привести к деформации, растяжению и как следствие повреждению кабельной линии;

вероятность механических повреждений в результате проведения несогласованных земляных работ вблизи кабельной трассы;

более сложный, по сравнению с ВЛ, поиск и устранение поврежденного участка. Для устранения повреждения необходимо проведение земляных работ, наличие специализированного оборудования для поиска места повреждения, проверки изоляции линии, а также оборудование для монтажа соединительных муфт. После ликвидации повреждения требуется проверка правильности фазировки.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Воздушные и кабельные линии электропередачи

1. Воздушная линия электропередачи

Воздушная линия электропередачи (ВЛ) – устройство, предназначенное для передачи или распределения электрической энергии по проводам с защитной изолирующей оболочкой (ВЛЗ) или неизолированным проводам (ВЛ), находящимся на открытом воздухе и прикрепленным с помощью траверс (кронштейнов), изоляторов и линейной арматуры к опорам или другим инженерным сооружениям (мостам, путепроводам). Главными элементами ВЛ являются:

За начало и за конец воздушной линии принимают линейные порталы распределительных устройств. По конструктивному устройству ВЛ делятся на одноцепные и многоцепные, как правило 2-цепные.

Обычно ВЛ состоит из трех фаз, поэтому опоры одноцепных ВЛ напряжением выше 1 кВ рассчитаны на подвеску трёх фазных проводов (одной цепи) (рис. 1), на опорах двухцепных ВЛ подвешивают шесть проводов (две параллельно идущие цепи). При необходимости над фазными проводами подвешивается один или два грозозащитных троса. На опорах ВЛ распределительной сети напряжением до 1 кВ подвешивается от 5 до 12 проводов для электроснабжения различных потребителей по одной ВЛ (наружное и внутреннее освещение, электросиловое хозяйство, бытовые нагрузки). ВЛ напряжением до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью помимо фазных снабжена нулевым проводом.

Рис. 1. Фрагменты ВЛ 220 кВ: а – одноцепной; б – двухцепной

Провода воздушных линий электропередачи в основном изготавливаются из алюминия и его сплавов, в некоторых случаях из меди и ее сплавов, выполняются из холоднотянутой проволоки, обладающей достаточной механической прочностью. Однако наибольшее распространение получили многопроволочные провода из двух металлов с хорошими механическими характеристиками и относительно невысокой стоимостью. К проводам такого типа относятся сталеалюминиевые провода с отношением площадей поперечного сечения алюминиевой и стальной части от 4,0 до 8,0. Примеры расположения фазных проводов и грозозащитных тросов показаны на рис. 2, а конструктивные параметры ВЛ стандартного ряда напряжений приведены в табл. 1.

Рис. 2. Примеры расположения фазных проводов и грозозащитных тросов на опорах: а – треугольное; б – горизонтальное; в – шестиугольное «бочкой»; г – обратной «елкой»

Таблица 1. Конструктивные параметры воздушных линий

напряжение ВЛ, кВРасстояние между

фазными проводами, мДлина

линии, мМенее 10,540 – 508 – 96 – 76 – 101,050 – 80106 – 7353150 – 200126 – 71104 – 5170 – 25013 – 146 – 71505,5200 – 28015 – 167 – 82207250 – 35025 – 307 – 83309300 – 40025 – 307,5 – 850010 – 12350 – 45025 – 30875014 – 16450 – 75030 – 4110 – 12115012 – 19—33 – 5414,5 – 17,5

Для всех приведенных вариантов расположения фазных проводов на опорах характерно несимметричное расположение проводов по отношению друг к другу. Соответственно это ведет к неодинаковому реактивному сопротивлению и проводимости разных фаз, обусловленных взаимной индуктивностью между проводами линии и как следствие к несимметрии фазных напряжений и падению напряжения.

Для того чтобы сделать емкость и индуктивность всех трех фаз цепи одинаковыми, на линии электропередачи применяют транспозицию проводов, т.е. взаимно меняют их расположение друг относительно друга, при этом каждый провод фазы проходит одну треть пути (рис. 3). Одно такое тройное перемещение называется циклом транспозиции.

Рис. 3. Схема полного цикла транспозиции участков воздушной линии электропередачи: 1, 2, 3 – фазные провода

Транспозицию фазных проводов воздушной линии электропередачи с неизолированными проводами применяют на напряжение 110 кВ и выше и при протяженности линии 100 км и больше. Один из вариантов монтажа проводов на транспозиционной опоре показан на рис. 4. Следует отметить, что транспозицию токопроводящих жил иногда применяют и в КЛ, кроме того современные технологии проектирования и сооружения ВЛ позволяют технически реализовать управление параметрами линии (управляемые самокомпенсирующиеся линии и компактные воздушные линии сверхвысокого напряжения).

Рис. 4. Транспозиционная опора

Провода и защитные тросы ВЛ в определенных местах должны быть жестко закреплены на натяжных изоляторах анкерных опор (концевые опоры 1 и 7, устанавливаемые в начале и конце ВЛ, как это показано на рис. 5 и натянуты до заданного тяжения. Между анкерными опорами устанавливают промежуточные опоры, необходимые для поддержания проводов и тросов, при помощи поддерживающих гирлянд изоляторов с поддерживающими зажимами, на заданной высоте (опоры 2, 3, 6), устанавливаемые на прямом участке ВЛ; угловые (опоры 4 и 5), устанавливаемые на поворотах трассы ВЛ; переходные (опоры 2 и 3), устанавливаемые в пролете пересечения воздушной линией какого-либо естественного препятствия или инженерного сооружения, например, железной дороги или шоссе.

Рис. 5. Эскиз воздушной линии электропередачи

Расстояние между анкерными опорами называют анкерным пролетом воздушной линии электропередачи (рис. 6). Горизонтальное расстояние между точками крепления провода на соседних опорах называется длиной пролета L. Эскиз пролета ВЛ показан на рис. 7. Длину пролета выбирают в основном по экономическим соображениям, кроме переходных пролетов, учитывая, как высоту опор, так и провисание проводов и тросов, а также количество опор и изоляторов по всей длине ВЛ.

Рис. 6. Эскиз анкерного пролета ВЛ: 1 – поддерживающая гирлянда изоляторов; 2 – натяжная гирлянда; 3 – промежуточная опора; 4 – анкерная опора

Наименьшее расстояние по вертикали от земли до провода при его наибольшем провисании называют габаритом линии до земли – h. Габарит линии должен выдерживаться для всех номинальных напряжений с учетом опасности перекрытия воздушного промежутка между фазными проводами и наиболее высокой точкой местности. Также необходимо учитывать экологические аспекты воздействия высоких напряженностей электромагнитного поля на живые организмы и растения.

Наибольшее отклонение фазного провода f_п или грозозащитного троса f_т от горизонтали под действием равномерно распределенной нагрузки от собственной массы, массы гололеда и давления ветра называют стрелой провеса. Для предотвращения схлёстывания проводов стрела провеса троса выполняется меньше стрелы провеса провода на 0,5 – 1,5 м.

Конструктивные элементы ВЛ, такие как фазные провода, тросы, гирлянды изоляторов обладают значительной массой поэтому силы действующие на одну опору достигает сотен тысяч ньютон (Н). Силы тяжения на провод от веса провода, веса натяжных гирлянд изоляторов и гололедных образований направлены по нормали вниз, а силы, обусловленные ветровым напором, по нормали в сторону от вектора ветрового потока, как это показано на рис. 7.

Рис. 7. Эскиз пролета воздушной линии электропередачи

С целью уменьшения индуктивного сопротивления и увеличения пропускной способности ВЛ дальних передач используют различные варианты компактных ЛЭП, характерной особенностью которых является уменьшенное расстояние между фазными проводами. Компактные ЛЭП имеют более узкий пространственный коридор, меньший уровень напряженности электрического поля на уровне земли и позволяют технически реализовать управление параметрами линии (управляемые самокомпенсирующиеся линии и линии с нетрадиционной конфигурацией расщепленных фаз).

2. Кабельная линия электропередачи

Кабельная линия электропередачи (КЛ) состоит из одного или нескольких кабелей и кабельной арматуры для соединения кабелей и для присоединения кабелей к электрическим аппаратам или шинам распределительных устройств.

В отличие от ВЛ кабели прокладываются не только на открытом воздухе, но и внутри помещений (рис. 8), в земле и воде. Поэтому КЛ подвержены воздействию влаги, химической агрессивности воды и почвы, механическим повреждениям при проведении земляных работ и смещении грунта во время ливневых дождей и паводков. Конструкция кабеля и сооружений для прокладки кабеля должна предусматривать защиту от указанных воздействий.

Рис. 8. Прокладка силовых кабелей в помещении и на улице

По значению номинального напряжения кабели делятся на три группы: кабели низкого напряжения (до 1 кВ), кабели среднего напряжения (6…35 кВ), кабели высокого напряжения (110 кВ и выше). По роду тока различают кабели переменного и постоянного тока.

Силовые кабели выполняются одножильными, двухжильными, трехжильными, четырехжильными и пятижильными. Одножильными выполняются кабели высокого напряжения; двухжильными – кабели постоянного тока; трехжильными – кабели среднего напряжения.

Кабели низкого напряжения выполняются с количеством жил до пяти. Такие кабели могут иметь одну, две или три фазных жилы, а также нулевую рабочую жилу N и нулевую защитную жилу РЕ или совмещенную нулевую рабочую и защитную жилу PEN.

По материалу токопроводящих жил различают кабели с алюминиевыми и медными жилами. В силу дефицитности меди наибольшее распространение получили кабели с алюминиевыми жилами. В качестве изоляционного материала используется кабельная бумага, пропитанная маслоканифольным составом, пластмасса и резина. Различают кабели с нормальной пропиткой, обедненной пропиткой и пропиткой нестекающим составом. Кабели с обедненной или нестекающей пропиткой прокладывают по трассе с большим перепадом высот или по вертикальным участкам трассы.

Кабели высокого напряжения выполняются маслонаполненными или газонаполненными. В этих кабелях бумажная изоляция заполняется маслом или газом под давлением.

Защита изоляции от высыхания и попадания воздуха и влаги обеспечивается наложением на изоляцию герметичной оболочки. Защита кабеля от возможных механических повреждений обеспечивается броней. Для защиты от агрессивности внешней среды служит наружный защитный покров.

При изучении кабельных линий целесообразно отметить сверхпроводящие кабели для линий электропередачи в основу конструкции которых положено явление сверхпроводимости. В упрощенном виде явление сверхпроводимости в металлах можно представить следующим образом. Между электронами как между одноименно заряженными частицами действуют кулоновские силы отталкивания. Однако при сверхнизких температурах для сверхпроводящих материалов (а это 27 чистых металлов и большое количество специальных сплавов и соединений) характер взаимодействия электронов между собой и с атомной решеткой существенно видоизменяется. В результате становится возможным притягивание электронов и образование так называемых электронных (куперовских) пар. Возникновение этих пар, их увеличение, образование «конденсата» электронных пар и объясняет появление сверхпроводимости. С повышением температуры часть электронов термически возбуждается и переходит в одиночное состояние. При некоторой так называемой критической температуре все электроны становятся нормальными и состояние сверхпроводимости исчезает. То же происходит и при повышении напряженности магнитного поля. Критические температуры сверхпроводящих сплавов и соединений, используемых в технике, составляют 10 — 18 К, т.е. от –263 до –255°С.

Первые проекты, экспериментальные модели и опытные образцы таких кабелей в гибких гофрированных криостатирующих оболочках были реализованы лишь в 70—80-е годы XX века. В качестве сверхпроводника использовались ленты на основе интерметаллического соединения ниобия с оловом, охлаждаемые жидким гелием.

Провод – одна неизолированная или одна и более изолированных жил, поверх которых в зависимости от условий прокладки и эксплуатации может иметься неметаллическая оболочка, обмотка и (или) оплетка волокнистыми материалами или проволокой.

Источник

Квл в энергетике что это

	ЭЛСИ: НАДЕЖНОСТЬ, ЭКОНОМИЧНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ВЛ 110–220 кВ. Комплекс инноваций Юрий Гунгер, председатель совета директоров ГК «ЭЛСИ» Геннадий Данилов, генеральный директор ЗАО «ФЕНИКС-88» Юрий Лавров, зав. кафедрой ТЭВН Новосибирского ГТУ В электросетевом комплексе РФ всё больше внимания уделяется внедрению инновационных решений, позволяющих сооружать воздушные линии (ВЛ) с улучшенными технико-экономическими и экологическими показателями. База для этой работы заложена в ряде документов, которыми руководствуется ОАО «ФСК ЕЭС». В Положении о технической политике ФСК ЕЭС, в разделе «Воздушные линии электропередачи», отмечается, что одна из основных задач электросетевого строительства – достижение максимальной компактности ВЛ. Этот же документ рекомендует применение для ВЛ 220 кВ полимерных консольных изолирующих подвесок. Основные положения (Концепция) технической политики в электроэнергетике России до 2030 г. предусматривают при создании сетей нового поколения снижение металлоемкости подстанций и ВЛ. Кроме того, в [1] говорится о необходимости при проектировании ВЛ обеспечить оптимальное использование земли и лесных угодий. Всем этим требованиям отвечают совместные разработки компаний «ЭЛСИ Стальконструкция», «Феникс-88» и Новосибирского государственного технического университета, повышающие эффективность, экономичность и эксплуатационную надежность ВЛ 110–220 кВ. К основным инновационным решениям при сооружении ВЛ нового поколения можно отнести изолирующие траверсы (ИТ), узкобазовые быстромонтируемые опоры, новые конструкции фундаментов и линейные защитные аппараты (ЛЗА), встроенные в ИТ. Преимущества новых технических решений Максимальная эффективность от применения изолирующих траверс будет достигаться при их внедрении совместно с узкобазовыми конструкциями опор. В этом случае применение изолирующих траверс позволит: Применение узкобазовых быстромонтируемых опор позволит: ЛЗА, встроенные в ИТ, позволят дополнительно повысить грозоупорность ВЛ и отказаться от применения грозозащитных тросов, что облегчит конструкцию опоры, исключит аварии из-за падения оборванного грозозащитного троса на провода ВЛ и снизит затраты на монтаж при сооружении ВЛ. Новые конструкции фундаментов с использованием свай из одиночных труб, винтовых узко-широколопастных свай, а также группы свай, объединенных металлическим ростверком, расширяют возможности сооружения ВЛ в районах со сложными грунтами. Разработанные «ЭЛСИ Стальконструкцией» фундаменты с применением болтовых соединений облегчают монтаж опор в полевых условиях при низких температурах. КВЛ: зарубежная практика Начиная с 1960-х гг. за рубежом делались многократные попытки создания компактных ВЛ (КВЛ) с использованием ИТ. Первые конструкции не удовлетворяли требованиям эксплуатации ввиду отказов полимерных изоляторов (ПИ), обусловленных низким качеством технологии их изготовления и непониманием электрофизических процессов, приводящих к отказам ПИ [2]. К 2000 г. за рубежом и у нас в стране были решены принципиальные вопросы новой технологии изготовления ПИ и методов их испытаний, что значительно повысило надежность эксплуатации ПИ (изолирующих траверс) и позволило сооружать КВЛ с высокими технико-экономическими показателями. Совместное применение ИТ и узкобазовых опор позволяет создать КВЛ, привлекательность которых обусловлена следующими обстоятельствами. – За счет сближения расположения проводов посредством их жесткого крепления на ИТ и применения при необходимости межфазных изолирующих распорок уменьшается волновое сопротивление линии и, как следствие, увеличивается предел передаваемой мощности при том же номинальном напряжении ВЛ, т.е. можно передать большую мощность по ВЛ без перехода на увеличенное сечение провода. – КВЛ более экологичны, т.к. существенно снижается напряженность электрического и магнитного полей под и вблизи трассы ВЛ, а также уменьшается ширина просеки в лесных массивах и снижаются затраты на ее расчистку [3]. – Относительно небольшие пролеты и невысокие облегченные быстромонтируемые опоры увеличивают грозоупорность КВЛ благодаря установке ЛЗА и естественному экранированию линии окружающим ландшафтом. В последние 10–15 лет за рубежом все чаще сооружают одноцепные и двухцепные КВЛ различных классов напряжения. Например, КВЛ 400 кВ компании ABB&STRI, трасса которой проходит по Норвегии, Швеции и Финляндии [4]. В качестве базовых промежуточных опор на этой КВЛ использованы узкобазовые опоры небольшой высоты (до 19 м). Вместо горизонтального расположения проводов с расстоянием между фазами 8 м выполнили их взаимное расположение треугольником с расстоянием между фазами 6,4 и 5,4 м (рис. 1а, б). Для повышения грозоупорности ВЛ отказались от применения грозотроса, а на верхней (вертикальной) изолирующей траверсе установили ЛЗА (рис. 1в). При этом небольшая высота опоры дополнительно повышает грозоупорность ВЛ. Жесткая фиксация провода существенно сокращает расстояние от провода до стойки опоры. Ширина лесной просеки для КВЛ значительно меньше, чем для традиционной ВЛ (рис. 1д, е), а сближение проводов привело к максимально возможной компенсации электрического и магнитного полей разноименных фаз, что позволило провести трассу КВЛ 400 кВ в населенной местности, а не в обход (рис. 1г). Рис.1. КВЛ 400 кВ, выполненная ABB&STRI с использованием изолирующих траверс и узкобазовых опор КВЛ: российские нормативы Следует отметить, что конструктивно выполнить ВЛ нового поколения компактными, экономичными и экологически безопасными возможно при корректировке некоторых положений ПУЭ седьмого издания. В частности, необходимо оговорить возможность следующих решений: Изоляционные габариты зарубежной КВЛ 400 кВ (рис. 1) между стойкой опоры и проводом (расстояние в свету) составляют 2,8–2,9 м. Очевидно, что учет зарубежного опыта по применению сниженных изоляционных расстояний в КВЛ приведет к сооружению более эффективных отечественных компактных линий электропередачи. Отечественные элементы КВЛ В настоящее время на российском рынке представлены несколько моделей узкобазовых опор, например, опоры из гнутого стального профиля предлагает ЭЛСИ (рис. 2). Рис. 2. Узкобазовые быстромонтируемые опоры конструкции ЭЛСИ Компания «Феникс-88» разработала первые варианты ИТ консольного типа для ВЛ 110–220 кВ c учетом требований [5]. Траверсы крепятся к стойке опоры с помощью двух специальных узлов, один из которых выполнен с фиксированной жесткостью крепления для обеспечения поворота траверсы вдоль оси ВЛ при обрыве провода (рис. 3а). Последнее обстоятельство уменьшает материалоемкость опоры за счет исключения этого расчетного аварийного режима при ее конструировании. Расчеты показали, что при замене металлических траверс на изолирующие вес опоры типа ПС220П-1М для одноцепной ВЛ 220 кВ снижается на 24%, а при использовании ИТ со встроенными ЛЗА – на 31%. Рис. 3. Эскиз конструкции ИТ (а) и узлы ее крепления к стойке узкобазовой опоры (б, в) Конструкторы компаний «ФЕНИКС-88» и «ЭЛСИ Стальконструкция» разработали узлы крепления ИТ к стойке узкобазовой опоры (рис. 3б,в) и провели на полигоне ЭЛСИ механические испытания ИТ и узлов крепления. Для повышения эффективности КВЛ 220 кВ одноцепного исполнения прорабатывается перспективная конструкция узкобазовой опоры без тросостойки, с треугольным расположением проводов на ИТ и установкой ЛЗА на верхней фазе (рис. 4). Рис. 4. Одна из конструкций КВЛ 220 кВ с применением ИТ и узкобазовых опор с установкой ЛЗА на верхней фазе Перспективы применения изолирующих траверс Конструктивно ИТ включают в себя элементы линейной полимерной изоляции (ПИ) – стеклопластиковый стержень и кремнийорганическую покрышку. К достоинствам ПИ относятся меньший вес, удобство транспортировки и монтажа, антивандальная устойчивость. Вместе с тем более широкому применению ПИ препятствуют: неопределенность фактического срока службы в связи с отсутствием достаточного опыта их эксплуатации в различных климатических условиях, заводские дефекты, а также сложная и длительная процедура обнаружения изолятора, поврежденного в результате электрического пробоя вдоль границы между стеклопластиковым стержнем и силиконовой покрышкой. При этом согласно [6, 7] опыт эксплуатации ПИ с кремнийорганической оболочкой в целом признается успешным, хотя радикального перехода от стеклянных изоляторов к ПИ ожидать не следует. В последнее время на смену ПИ второго поколения приходят изоляторы третьего поколения с улучшенными механическими и диэлектрическими характеристиками. В связи с этим можно предположить, что в ближайшем будущем на ВЛ напряжением 110 и 220 кВ будет применяться полимерная изоляция третьего поколения. При внутреннем пробое ПИ (по границе раздела полимерной оболочки и стеклопластикового стержня) полимерная оболочка, как правило, остается неповрежденной, что затрудняет поиск поврежденного ПИ, хотя определенные наработки в этой области есть. Например, в [8] предлагается дополнить конструкцию ПИ пиропатроном, который детонирует при протекании по изолятору тока электрического разряда и разрушает полимерную оболочку, позволяя визуально определить поврежденный изолятор. В [9] рассматривается вариант установки на ПИ шапки из специального стекла, которое при увеличении напряженности электрического поля меняет свой цвет, сигнализируя о необходимости замены ПИ. В настоящее время ЗАО «Феникс-88» работает над созданием аппаратного беспроводного диагностического комплекса на базе сети ZigBee, который позволит осуществлять в том числе и диагностику ПИ и ИТ. Специалисты СибНИИЭ разработали систему мониторинга разрядов молнии и грозовой обстановки на трассах ВЛ. Система автоматически регистрирует и сохраняет в базе данных информацию о ситуации на ВЛ, в т.ч. о КЗ, которые могут быть обусловлены как перекрытием линейной изоляции ВЛ при грозовом поражении, так и внутренним пробоем ПИ. Точность определения места КЗ на ВЛ – один пролет (примерно 300 м). Можно предположить, что в ближайшем будущем повышение качества ПИ и новые методы их диагностики приведут к практическому внедрению изолирующих траверс. Вывод Внедрение инновационных технических решений при сооружении ВЛ должно базироваться на комплексном подходе, когда одновременно применяются новые разработки и конструктивные элементы на стадии проектирования конкретных ВЛ: узкобазовые опоры; более совершенные конструкции фундаментов; ИТ с параметрами, характерными для ПИ третьего поколения; ИТ со встроенными защитными аппаратами от грозовых перенапряжений; системы постоянного мониторинга технического состояния и обнаружения поврежденного ПИ. Такой подход позволит сооружать ВЛ напряжением 110–220 кВ с улучшенными технико-экономическими и экологическими показателями. Литература

© ЗАО «Новости Электротехники»
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

Источник