ЭНЕРГЕТИКА

ИНФОРМАЦИЯ О ЛЭП, ЭНЕРГОСИСТЕМАХ, ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ И Т.П.



1.Энергетика и ЛЭП
Электроэнергетика имеет большое значение в хозяйстве любой промышленно развитой страны, что объясняется такими преимуществами электроэнергии перед энергией других видов, как относительная лёгкость передачи на большие расстояния, распределения между потребителями, а также преобразования в другие виды энергии (механическую, тепловую, химическую, световую и др.). Отличительной чертой электроэнергии является одновременность её генерирования и потребления.
Основная часть электроэнергии вырабатывается крупными электростанциями: тепловыми (ТЭС), гидравлическими (ГЭС), атомными (АЭС). Электростанции, объединённые между собой и с потребителями высоковольтными линиями электропередачи (ЛЭП), образуют электрические системы.
Линия электропередачи (ЛЭП), сооружение, состоящее из проводов и вспомогательных устройств, предназначенное для передачи или распределения электрической энергии. ЛЭП, являясь основным звеном энергосистемы, вместе с электрическими подстанциями образует электрические сети.
Одна из первых опытных ЛЭП (постоянного тока) напряжением 1,5-2 кв Мисбах - Мюнхен (протяжённостью 57 км) была сооружена в 1882 году французским учёным Марселем Депре. В 1891 году впервые в мире была осуществлена электропередача трёхфазным переменным током на 170 км по ЛЭП Лауфен - Франкфурт, спроектированной и построенной Михаилом Осиповичем Доливо – Добровольским, русским электротехником, создателем техники трёхфазного тока. ЛЭП работала при напряжении 15 кв, передаваемая мощность 230 ква, кпд около 75%.
Первые кабельные линии (подземные, радиус действия - 1 км, напряжение - 2 кв) в России появились в конце 70-x гг. 19 в.; электроэнергия, поступавшая в кабельную сеть, использовалась главным образом для освещения частных домов. В начале 20 в. в связи с электрификацией промышленности и общим повышением уровня потребления электроэнергии появились кабельные линии напряжением 6,6, 20 и 35 кв; в 1922 была пущена первая линия на 110 кв (Каширская ГРЭС - Москва). Быстрое развитие и совершенствование ЛЭП обусловлены созданием развитых электрических сетей и объединением их в электроэнергетические системы. Различают воздушные ЛЭП, провода которых подвешены над землёй или над водой, и подземные (подводные) ЛЭП, в которых используются главным образом силовые кабели.
По воздушным ЛЭП электрическая энергия передаётся на значительные расстояния по проводам, прикрепленным к опорам (столбам) с помощью изоляторов. Воздушные ЛЭП являются одним из основных звеньев современных энергосистем. Напряжение в линии зависит от её протяжённости и передаваемой по ней мощности. Для воздушных ЛЭП применяют неизолированные провода (однопроволочные, многопроволочные и полые) из меди, алюминия, сталеалюминия, реже стальные (главным образом при электрификации сельских местностей). Конструктивные параметры воздушной ЛЭП зависят от номинального напряжения линии, от рельефа и климатических условий местности, а также от технико-экономических требований.
Допустимое расстояние от низшей точки провода до земли составляет в ненаселённой местности 5-7 м, а в населённой 6-8 м.
Стандартизированные номинальные напряжения и сечения токопроводящих жил и проводов кабельных и воздушных ЛЭП совпадают (кроме номиналов 150 и 750 кв). Распределит. кабельные линии выполняются на напряжения 1, 3, 6, 10 и 20 кв; питающие кабельные линии выполняют на 35 кв и выше. Иногда кабельные сети 35 и 110 кв называют распределительными в связи с их большой разветвлённостью. Кабельные линии используются, как правило, при создании сетей электроснабжения городов, крупных промышленных предприятий и ряда др. объектов. В СССР для сетей городского электроснабжения наиболее распространены системы напряжений 110/35/6/0,4 кв и 110/35/10/0,4 кв, 110/10/ 0,4 кв, реже 110/6/0,4 кв.
В 60-x гг. 20 века для передачи электроэнергии на расстояния всё большее значение стали приобретать воздушные и подводные ЛЭП постоянного тока. В СССР работала воздушная ЛЭП постоянного тока при напряжении 400 кв. Проводились исследования по созданию ЛЭП переменного тока 1150-1200 кв и постоянного тока 750 кв. Проводились поисковые работы в области создания новых видов ЛЭП: криогенных, криорезисторных, работающих в атмосфере элегаза, полуразомкнутых, разомкнутых, высокочастотных ЛЭП, линий, у которых в качестве проводникового материала используется натрий, и др.
Передача электроэнергии от электростанции к потребителям - одна из важнейших задач энергетики. Электроэнергия передаётся преимущественно по воздушным линиям электропередачи (ЛЭП) переменного тока, хотя наблюдается тенденция ко всё более широкому применению кабельных линий и линий постоянного тока. Необходимость передачи электроэнергии на расстояние обусловлена тем, что электроэнергия вырабатывается крупными электростанциями с мощными агрегатами, а потребляется сравнительно маломощными электроприёмниками, распределёнными на значительной территории. Тенденция к концентрации мощностей объясняется тем, что с их ростом снижаются относительные затраты на сооружение электростанций и уменьшается стоимость вырабатываемой электроэнергии. Размещение мощных электростанций производится с учётом целого ряда факторов, таких, например, как наличие энергоресурсов, их вид, запасы и возможности транспортировки, природные условия, возможность работы в составе единой энергосистемы и т.п. Часто такие электростанции оказываются существенно удалёнными от основных центров потребления электроэнергии.
Одной из основных характеристик электропередачи является её пропускная способность, то есть та наибольшая мощность, которую можно передать по ЛЭП с учётом ограничивающих факторов: предельной мощности по условиям устойчивости, потерь на корону, нагрева проводников и т.д. Мощность, передаваемая по ЛЭП переменного тока, связана с её протяжённостью и напряжениями зависимостью
Повышение пропускной способности ЛЭП переменного тока возможно и путём усовершенствования конструкции линии, а также посредством включения различных компенсирующих устройств. Так, например, на ЛЭП напряжением 330 кв и можно использовать "расщепление" проводов в каждой фазе на несколько электрически связанных между собой проводников; при этом индуктивное сопротивление линии уменьшается, а ёмкостная проводимость увеличивается, что ведёт к снижению Zc и уменьшению а. Одним из способов повышения пропускной способности ЛЭП является сооружение "разомкнутых" линий, у которых на опорах подвешиваются провода двух цепей таким образом, что провода разных фаз оказываются сближенными между собой.
В электропередачах постоянного тока отсутствуют многие факторы, свойственные электропередачам переменного тока и ограничивающие их пропускную способность. Предельная мощность, передаваемая по ЛЭП постоянного тока, имеет большие значения, чем у аналогичных ЛЭП переменного тока:
Качество электроэнергии определяется надёжной и устойчивой работой электропередачи, что обеспечивается, в частности, применением компенсирующих устройств и систем автоматического регулирования и управления
Первая в мире электропередача, рассчитанная на длительную эксплуатацию, была построена в Петербурге в 1876 году П. Н. Яблочковым для электрического освещения улиц (русским инженером П. Н. Яблочковым была изобретена дуговая угольная лампа переменного тока, положившая начало практическому использованию электрического разряда для освещения). Д. А. Лачинов и М. Депре в 1880 году теоретически обосновали возможность повышения напряжения для увеличения мощности и дальности передачи. Однако широкое использование электрической энергии в промышленности началось лишь после изобретения М. О. Доливо-Добровольским экономичного и относительно простого способа передачи электрической энергии трёхфазным переменным током. Со времени создания первых электропередачи трёхфазного тока их напряжение возрастало в 1,5-2 раза примерно каждые 10-15 лет. Повышение напряжения давало возможность увеличивать расстояния и передаваемые мощности. В 20-х гг. двадцатого века электроэнергия передавалась максимально на расстояния порядка 100 км, к 30-м гг. протяжённость ЛЭП увеличилась до 400 км, а к 70-м гг. длина ЛЭП достигла 1000-1200 км. Наряду с развитием электропередачи переменного тока совершенствовалась техника передачи электроэнергии постоянным током. В 1950 в СССР впервые в мире была введена в действие опытная кабельная линия постоянного тока Каширская ГРЭС - Москва напряжением 200 кв с пропускной способностью 30 Мвт. Накопленный опыт позволил в 1962-65 годах ввести в эксплуатацию межсистемную электропередачу постоянного тока (с воздушной ЛЭП напряжением 800 кв) Волгоград - Донбасс пропускной способностью 750 Мвт. К 1974 году в разных странах работало уже более 20 электропередачи постоянного тока. В СССР в 1975-85 годах намечается строительство ЛЭП постоянного тока напряжением 750 кв протяжённостью 2500-3000 км и в дальнейшем - электропередачи 1200 кв.
энергетическую систему страны.
Для уменьшения нежелательного влияния ЛЭП друг на друга и на близлежащие линии связи применяется транспозиция (изменение взаимного расположения проводов отдельных фаз по длине воздушной линии электропередачи. При транспозиции вся ЛЭП условно разделяется на участки, число которых кратно числу фаз. При переходе с одного участка на другой фазы меняются местами так, что каждая из них попеременно занимает положение остальных. Длина участка определяется условиями надёжной работы ЛЭП, стоимостью её сооружения и требованиями симметрии её токов и напряжений, возрастающей в результате выравнивания значений индуктивности и ёмкости фаз ЛЭП при Т. Выполняют транспозицию на ЛЭП длиной свыше 100 км и напряжением от 110 кв и выше. Полный цикл транспозиционных фаз осуществляется на длине не свыше 300 км.
На воздушных ЛЭП применяют различные по конструкции опоры.
Опоры линий электропередачи.Опоры линий электропередачи, конструкции для подвески проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи (ЛЭП). Основные конструктивные элементы опоры линий электропередачи стойки, фундаменты, траверсы, тросостойки и оттяжки. Различают анкерные и промежуточные опоры линий электропередачи. Жёсткая и прочная конструкция анкерных опор выдерживает значительные усилия от натяжения проводов; анкерные опоры линий электропередачи устанавливают в начале и в конце ЛЭП, на поворотах, при переходах через водные преграды и в горах (т. н. переходные). Промежуточные опоры имеют менее прочную конструкцию; они служат главным образом для поддержания проводов и тросов на прямых участках трассы ЛЭП. Опоры линий электропередачи подразделяют также на транспозиционные (для изменения порядка расположения фаз), ответвительные, перекрёстные, повышенные, пониженные и др. По числу подвешиваемых проводов (цепей) опоры разделяют на одно- и многоцепные; по конструкции - на одностоечные, А-, П- и АП-образные , свободностоящие, с оттяжками. Устанавливают опоры на железобетонных фундаментах или непосредственно в грунте.
Применяют деревянные, железобетонные и металлические опоры линий электропередач. Деревянные опоры линий электропередачи устанавливают на ЛЭП напряжением до 220 кв (преимущественно на ЛЭП напряжением до 20 кв и в лесных районах). На изготовление опор линий электропередач обычно идут сосновые и лиственничные столбы, пропитанные противогнилостным составом (антисептиком). Часто деревянные опоры укрепляют на железобетонных приставках (пасынках) или сваях. В конце 60-х гг. 20 века за рубежом стали изготовлять опоры линий электропередачи из клеёной древесины, что позволяло использовать короткомерный пиломатериал и увеличить прочность опор. Деревянные опоры линий электропередачи дёшевы, сравнительно просты в изготовлении и надёжны в эксплуатации. Первая в СССР крупная ЛЭП - Каширская ГРЭС - Москва - напряжением 110 кв и протяжённостью 120 км была сооружена на деревянных опорах.

Более высокую механическую прочность имеют железобетонные опоры линий электропередачи, конструкции которых были разработаны в СССР впервые в 1933. Однако из-за отсутствия в то время индустриальной базы массовое применение их на строительстве ЛЭП всех напряжений началось лишь в 1955 году. Преимущества железобетонных опор линий электропередачи - простота конструкции и технологичность заводского изготовления. Такие опоры линий электропередачи обычно кольцевого или прямоугольного сечения, их изготовляют в основном из предварительно напряженного железобетона. Наиболее распространены промежуточные одностоечные железобетонные опоры линий электропередачи с металлическими траверсами, устанавливаемые непосредственно в грунте. Кроме того, на ЛЭП напряжением 110-500 кв широко используют промежуточные и анкерно-угловые железобетонные опоры линий электропередачи с оттяжками. Металлические опоры линий электропередачи обладают меньшей, чем железобетонные, массой и высокой механической прочностью, что позволяет создавать опоры значительной высоты, рассчитанные на большие нагрузки. Их применяют на ЛЭП всех напряжений, часто в сочетании с железобетонными промежуточными опорами. Металлические опоры линий электропередачи незаменимы на линиях с большими механическими нагрузками (например, на переходах). Металлические опоры линий электропередачи изготовляют в основном из стали, в отдельных случаях (за рубежом) из алюминиевых сплавов; для защиты от коррозии их окрашивают или оцинковывают. По способу изготовления металлические опоры линий электропередачи делят на сварные, поступающие с заводов в виде готовых секций, и болтовые, которые собирают на трассе из отдельных элементов (раскосов, стержней, поясов) на болтах. Устанавливают металлические опоры линий электропередачи на фундаментах.

КРУПНЕЙШИЕ ЛЭП
Для воздушных ЛЭП (переменного тока) принята следующая шкала напряжений: 35, 110, 150, 220, 330, 400, 500 и 750 кв. Напряжение 35 кв широко используется для создания центров питания электрических сетей (6 и 10 кв). Распределительные сети большинства энергосистем имеют напряжение 110 кв; Напряжение 150 кв используется в распределительных сетях энергосистемы Днепроэнерго и примыкающих к ней районов соседних энергосистем - Киевской, Харьковской и Одесской, а также частично в Кольской энергосистеме; общая протяжённость ЛЭП 150 кв - 6,2 тыс. км. ЛЭП протяжённостью порядка 100 км сооружают на напряжение 220-330 кв; их общая длина около 70 тыс. км. Напряжение 400 кв в 1972 году использовалось только в Объединённой энергосистеме (ОЭС) Юга. ЛЭП с напряжением 500 кв сооружают главным образом для передачи электроэнергии на большие расстояния (свыше 100 км); В 1972 на напряжении 750 кв действовала только одна опытная ЛЭП Конаковская ГРЭС – Москва. Развитие сетей с напряжением 750 кв приведёт к превращению сети 330 кв в распределительную. Примером крупнейшей ЛЭП может служить ЛЭП 500 кв Волжская ГЭС - Москва общей протяжённостью 2060 км (в одноцепном исчислении). За рубежом одна из крупнейших ЛЭП - электропередача 500 кв (переменного тока) между энергосистемами Северо-Запада и Юго-Запада Тихоокеанского побережья США общей протяжённостью 1070 км (в одноцепном исчислении); ЛЭП 765 кв действует в США в энергосистеме American Electric Power (AEP), а в Канаде эксплуатируется ЛЭП на 735 кв ГЭС Маникуаган - Квебек - Монреаль.
Объединение энергетических систем различных стран создает целый ряд преимуществ: повышение надежности и качества электроснабжения; сокращение установленной мощности электростанций за счет реализации эффекта от совмещения графиков нагрузки и сокращения потребного резерва мощности; возможность совместного сооружения и использования странами-членами.
Наиболее крупные энергетические объединения в Европе: Союз по координации производства и передаче электроэнергии, в который входят Австрия, Бельгия, Италия, Люксембург. Нидерланды, Франция, ФРГ и Швейцария. Общая установленная мощность энергосистем этого союза 203 Гвт, величина обмена электроэнергией 5,5%; энергосистемы отдельных стран связаны 119 линиями электропередачи (ЛЭП), их общая пропускная способность около 35 Гва.
Объединенная энергосистема (ОЭС) "Мир" - второе по величине энергетическое объединение Франко-Иберийский союз по производству и передаче электроэнергии включает Францию, Испанию и Португалию. Общая мощность 76 Гвт, величина обмена 0,9%, число ЛЭП 8, их пропускная способность 2,2 Гва. Южный союз объединяет Австрию, Грецию, Италию и Югославию. Общая мощность 63 Гвт, величина обмена 0,3%, число ЛЭП между странами 8, их пропускная способность 1,3 Гва. Союз стран Северной Европы, в который входят Дания, Норвегия, Финляндия и Швеция. Общая мощность 53 Гвт, величина обмена 5,9%, число ЛЭП между странами 11, их пропускная способность 4,0 Гва.
В Северной Америке существует Международное объединение энергосистем восточной и центральной части США с энергосистемами восточных районов Канады. Мощность энергосистем этого около 400 Гвт. Связь энергосистем США и Канады осуществляется по 11 ЛЭП с общей пропускной способностью 5 Гва. Величина обмена электроэнергией примерно 1%.
Основным этапом энергетического объединения России и объединения является создание "Балтийского кольца", включающего энергосистемы Швеции, Финляндии, Германии, России, Дании, Польши, Латвии, Литвы и Эстонии. Уже сейчас Россия имеет связи с Финляндией, Латвией, Эстонией, а также с Литвой (через Калининградскую область).области.

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:
1. Энергетика - проблемы и перспективы, "Коммунист", 1975, № 1; Энергетика СССР в 1976-1980 гг., М., 1977; Электрификация СССР. (1917-1967), М., 1967; то же (1967-1977), М., 1977.
2. Мельников Н. А., Электрические сети и системы, М., 1975.
3. Веников В. А., Дальние электропередачи, М.- Л., 1960; Совалов С. А., Режимы электропередач 400-500 кв. ЕЭС, М., 1967; Электрические системы, т. 3 - Передача энергии переменным и постоянным током высокого напряжения, М., 1972.
4. Ермилов А. А., Электроснабжение промышленных предприятий, 2 изд., М., 1971; Электротехнический справочник, 5 изд., т. 2, М., 1975.
5. Гологорский Е.Г., Кравцов А.Н., Узелков Б.М. Справочник по строительству и реконструкции линий электропередачи напряжением 0,4 - 500 кВ.
6. Жулев А.Н. Типовая инструкция по техническому обслуживанию и ремонту воздушных линий электропередачи напряжением 0,38-20 кВ с неизолированными проводами. РД 153-34.3-20.662-98
8. Конструкции и механический расчёт линий электропередачи, Л., 1970; Электрификация СССР, под общ. ред. П. С. Непорожнего, М., 1970; Белоруссов Н. И., Электрические кабели и провода, М., 1971.
9. Правила устройства электроустановок, 4 изд., М. - Л., 1965; Справочник по строительству линий электропередачи, 3 изд., М., 1971.
10. Веников В. А., Дальние электропередачи, М.- Л., 1960; Совалов С. А., Режимы электропередачи 400-500 кв. ЕЭС, М., 1967; Электрические системы, т. 3 - Передача энергии переменным и постоянным током высокого напряжения, М., 1972.
11. Е. Г. Гологорский и др. Руководящий документ по безопасному производству работ электромонтерами-линейщиками при строительстве воздушных линий электропередачи.
12. Н. Карякин Заземляющие устройства электроустановок 2006 г.
13. Г. Н. Ополева Схемы и подстанции электроснабжения. Справочник 2006 г.
14. К. Г. Коноплев Повышение качества электрической энергии в автономных электрических системах при импульсном регулировании 2006 г.
15. Правила устройства электроустановок 2002 г. Справочник
Журналы “Зелена Енергетика”, №№ 1-4, 2005; №№1-4, 2006, № 1, 2007
Журналы «Енергетика та електрофікація», №№ 1-12, 2004; №№ 1-12, 2005;
№№ 1-12, 2006; №№ 1-3, 2007-06-13

© Д. Новоклимов 2007 «POWERLINER»
Фотографии автора

Пишите мне на ящик:Energoliner(собака)i.ua



Обновлен 18 янв 2013. Создан 24 апр 2008



  Комментарии       
Имя или Email


При указании email на него будут отправляться ответы
Как имя будет использована первая часть email до @
Сам email нигде не отображается!
Зарегистрируйтесь, чтобы писать под своим ником