М.В. Полторан, Ю.М. Павлова, Л.С. Араратьян

 

Аннотация. Данная статья посвящена таким проблемам, как совершенствование способов передачи и распределения электроэнергии, снижение затрат на строительство и эксплуатацию воздушных линий в России. Рассмотрены варианты применения компактных одно-, двух-, многоцепных воздушных линий электропередачи и управляемых самокомпенсирующихся воздушных линий.

Ключевые слова: компактные воздушные линии, передача электроэнергии, конструкция линий электропередачи, управляемая самокомпенсирующаяся двухцепная воздушная линия.

 

В основе конструкции отечественных компактных воздушных линий (КВЛ) лежит очень простая идея: для того чтобы снизить вероятность электрического пробоя, а также механических повреждений, вызываемых ударами проводов друг об друга при сильных порывах ветра, необходимо устранить раскачивание проводов путем установки между ними жестких распорок. Таким образом, можно уменьшить межфазное расстояние. В России уже созданы образцы распорок и составлены проекты будущих КВЛ (рис. 1) [1]. Расчеты разработчиков показали, что при меньших размерах КВЛ будут обладать более высокой пропускной способностью, которая будет достигаться путем увеличения числа проводов в каждой фазе и наилучшим их расположением в пространстве.

Компактные воздушные линии электропередач выполняют из линейной арматуры и композитных проводов, что обеспечивает максимальное сближение фаз, уменьшение количества опор, увеличение пропускной способности. Рекомендуют устанавливать специальные полимерные изолирующие траверсы для напряжения 110, изолирующие распорки, а также современные полимерные изоляторы. Кроме того, траверсы позволяют снизить экологический ущерб, сэкономить средства за счет снижения себестоимости строительства компактных линий в классе напряжений 35–110 кВ [2]

 

               а                                                        б

Рис. 1. Опора компактной линии воздушных линий электропередач (а)

и распорка (б)

 

Линейная арматура и конструктивные решения позволили намного уменьшить габариты линий и сечение проводов, существенно увеличить длину пролетов и перейти от старых проводов марки АС к изолированным [3] или композитным алюминиевым проводам [4]. Кроме того, данные провода обладают рядом достоинств: повышенной динамической прочностью, меньшим образованием гололеда на проводах, уменьшенным рассеиванием магнитного поля, снижением потерь на корону. Однако понятие компактных линий в полной мере может быть отражено только в совокупности комплекса современной линейной арматуры, проводов и опор современной конструкции.

Компактные воздушные линии могут быть выполнены как на старых, так и на современных опорах (рис. 2) [1]. Главные признаки одноцепных КВЛ: у них уменьшены расстояния между фазами; изменена конструкция расщепленных фаз, число составляющих и конфигурация их расположения; применены новые типы изоляционных подвесок на опорах. Благодаря этому обеспечено улучшение параметров и повышена пропускная способность линий.

Двухцепные КВЛ (рис. 3) отличаются тем, что каждая трехфазная цепь выполнена в виде компактной трехфазной линии, аналогичной описанной выше одноцепной КВЛ. Регулирование режимных параметров одно- и двухцепных КВЛ может осуществляться с помощью регулирующих устройств типа FACTS, установленных в отдельных узлах электропередачи.

Управляемые самокомпенсирующиеся двухцепные воздушные линии переменного тока (УСДВЛ) содержат две трехфазные цепи, но отличаются от обычных двухцепных в конструктивном, схемном и режимном отношениях. Главная особенность УСДВЛ – попарное сближение фаз разных цепей таким образом, что УСДВЛ будет состоять из трех пар сближенных фаз. Сближение фаз разных цепей создает выраженное явно увеличенное взаимное электромагнитное влияние цепей, знак которого зависит от углового сдвига между приложенными векторами напряжений.

Применение на управляемых самокомпенсирующихся воздушных линиях переменного тока фазорегулирующих устройств или других устройств FACTS позволяет создавать электропередачи переменного тока повышенной пропускной способности с любыми заданными регули-руемыми характеристиками. Основные параметры и характеристики высоковольтных линий электропередачи зависят от конструктивного их исполнения, класса напряжения от схем электрических соединений, наличия и функционального воздействия средств регулирования и управления.

Отличительной особенностью компактных УСДВЛ является то, что попарное сближение фаз происходит для разных цепей (A1 и A2, B1 и B2, C1 и C2) (рис. 4). Это позволяет производить в процессе работы регулирование угла сдвига между векторами напряжений в зависимости от требуемых параметров режима работы электропередач [5].

                                  а                                     б

Рис. 2. Одноцепная компактная воздушная линия на башенной опоре (а)

и с охватывающим окном (б)

             а                                        б

Рис. 3. Двухцепная компактная воздушная линия на башенной опоре

(А1, В1, С1 – фаза первой цепи; А2, В2, С2 – фаза второй цепи) (а),                   с попарным сближением фаз (А1, В1, С1 – фаза первой цепи;

А2, В2, С2 – фаза второй цепи) (б)

 

Рис. 4. Компактная двухцепная трехфазная управляемая самокомпенсирующаяся воздушная линия переменного тока

 

На КВЛ и управляемых самокомпенсирующихся воздушных линиях переменного тока под напряжением могут проводиться ремонтные работы и техническое обслуживание (такое же, как и на обычных), за исключением работ, связанных с межфазными изоляторами или стягивающими фазы изоляционными элементами. При работах, связанных с изолирующими элементами, производителем работы устанавливаются специальные приспособления для предварительной фиксации этих элементов. Из выше перечисленного следует отметить, что ремонтные работы, выполняемые под напряжением на КВЛ и управляемых самокомпенсирующихся воздушных линиях, будут сходны работам на обычных ВЛ, но без приближения к токоведущим частям на расстояние, которое меньше установленного нормативными документами. При выполнении работ на двухцепных управляемых самокомпенсирующихся воздушных линиях необходимо произвести полное отключение одной из цепей, на которой планируется выполнение специальных ремонтных работ (например, на фазах в пролете) [1].

Перечислим основные достоинства КВЛ и управляемых самокомпен-сирующихся воздушных линий: увеличенная пропускная способность, уменьшение затрат, стоимости устройств, уменьшение суммарной мощности, возможность принудительного перераспределения потоков активной и реактивной мощности, увеличение эффективности использования устройств регулирования реактивной мощности, регули-рования мощности и напряжения, снижение суммарных потерь электроэнергии в энергосистеме, повышение механической устойчивости ВЛ при воздействии неблагоприятных атмосферных факторов, сокращение в 1,5–2 раза площади земельных угодий, отчуждаемых под воздушные линии при передаче одинаковой мощности, обеспечение управления величиной и направлением потоков мощности в электрических сетях.

В конце следует отметить ряд особенностей внедрения КВЛ и управляемых самокомпенсирующихся воздушных линий:

переход от обычных ВЛ к КВЛ возможен путем модернизации старых линий;

использование современных композитных проводов может привести к уменьшению количества опор;

облуживание линий с полимерными изолирующими траверсами может быть осложнено традиционными способами, без наличия автовышки или специальных лестниц (особенно в районах с болотистыми грунтами);

конструкция современных КВЛ и управляемых самокомпен-сирующихся воздушных линий могут выполняться с соблюдением всех нормативных документов, которые в данный момент действуют в области воздушных линий электропередач;

отличительной особенностью современных компактных одноцепных и двухцепных ВЛ состоит в том, что расстояние между фазами каждой цепи принимается минимально допустимое, с учетом ограничения по электрической прочности межфазовых промежутков линии, а также с учетом возможных ветровых и гололедных нагрузок;

при отключении напряжения на КВЛ и управляемых самокомпенсирующихся воздушных линиях основные принципы и приемы проведения ремонтных работ практически ничем не будут отличаться от обычных ВЛ;

ремонтные работы под напряжением на токоведущих частях и фазах двухцепных управляемых самокомпенсирующихся воздушных линий могут производится только в случае, когда отсутствует фазовый сдвиг векторов напряжений сближенных фаз.

Библиографический список

1. Соколов, П.Ю. Особенности конструкции и эксплуатации компактных воздушных линий нового поколения в России / П.С. Соколов, В.Ю. Мирошник, П.В. Беляев // Молодой ученый. 2016. № 29. С. 148–155.

2. Копейкина, Т.В. Технические аспекты применения компактных управляемых воздушных линий электропередачи / Т.В. Копейкина // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 12 (4). С. 581–584.

3. СИП-7 для воздушных кабельных линий. 2013. URL: https://www.eprussia.ru/epr/222/15017.htm (дата обращения: 15.11.2018).

4. Алюминиевый композитный усиленный провод. URL: http://solutions.3mrussia.ru/3MContentRetrievalAPI/BlobServlet?locale=ru_RU&lmd=1177404253000&assetId=1177221995356&assetType=MMM_Image&blobAttribute=ImageFile (дата обращения: 20.11.2018).

5. Постолатий, В.М. Управляемые компактные линии электро-передачи переменного тока / В.М. Постолатий, Е.В. Быкова, В.М. Суслов, Ю.Г. Шакарян, Л.В. Тимашова, С.Н. Карева // International conference Energy of Moldova. 2012. С. 252.