Что такое многоцепная вл определение
Основные понятия и определения
В 1991 г. электротехники и электроэнергетики всего мира отметили столетие начала эры передачи электроэнергии на дальние расстояния. Оно было положено созданием в Германии воздушной линии (ВЛ) трехфазного переменного тока 28,3 кВ от ГЭС Лауфен до г. Франкфурт-на-Майне протяженностью 170 км, что по тем временам было действительно выдающимся достижением.
Примечательно, что в том же году в Лондоне была сооружена первая силовая однофазная кабельная линия (КЛ) 10 кВ длиной 12 км, рассчитанная на передачу мощности 3,2 МВт, с понижающей подстанцией 10/2,4 кВ, от которой питалась распределительная сеть [9.2]. Эту линию можно рассматривать как прообраз современных глубоких вводов электроэнергии на территории городов и промышленных зон.
Таким образом, практически одновременно возникли и затем продолжали развиваться в течение вот уже более 110 лет два направления в развитии техники передачи больших количеств электроэнергии (ЭЭ) на расстояние:
В наиболее общем плане линия электропередачи (ЛЭП) определяется как «электрическая линия, выходящая за пределы электростанции или подстанции и предназначенная для передачи электрической энергии на расстояние» (ГОСТ 19431-84). Это определение конкретизируется в (ГОСТ 24291-90), где ЛЭП характеризуется как «электроустановка, состоящая из проводов, кабелей, изолирующих элементов и несущих конструкций, предназначенная для передачи электрической энергии между двумя пунктами энергосистемы с возможным промежуточным отбором».
Таблица 9.1 Классификация линий электропередачи
| Признак | Тип линии | Разновидности |
| Род тока | Постоянного тока | — |
| Трехфазного переменного тока | — | |
| Многофазного переменного тока | Шестифазная | |
| Двенадцатифазная | ||
| Номинальное напряжение | Низковольтная (до 1 кВ) | — |
| Высоковольтная (свыше 1 кВ) | СН (3—35 кВ) | |
| ВН(110—220 кВ) | ||
| СВН (330—750 кВ) | ||
| УВН (свыше 1000 кВ) | ||
| Конструктивное выполнение | Воздушная | — |
| Кабельная | — | |
| Число цепей | Одноцепная | — |
| Двухцепная | — | |
| Многоцепная | — | |
| Топологические характеристики | Радиальная | — |
| Магистральная | — | |
| Ответвление | — | |
| Функциональное назначение | Распределительная | — |
| Питающая | — | |
| Межсистемная связь | — |
В последнем определении отражается лишь один из признаков классификации ЛЭП, а именно их конструктивное исполнение. Однако для характеристики всей совокупности их разновидностей этого явно недостаточно. Современная классификация базируется на ряде признаков, которые представлены в табл. 9.1.
На первом месте здесь стоит род тока. В соответствии с этим признаком различаются линии постоянного тока, а также трехфазного и многофазного переменного тока. Линии постоянного тока конкурируют с остальными лишь при достаточно большой протяженности и передаваемой мощности, поскольку в общей стоимости электропередачи значительную долю составляют затраты на сооружение концевых преобразовательных подстанций. Эта категория ЛЭП рассматривается в 11 разделе. Наибольшее распространение в мире получили линии трехфазного переменного тока, причем по протяженности среди них лидируют именно воздушные линии. Линии многофазного переменного тока (шести- и двенадцатифазные) в настоящее время относятся к категории нетрадиционных.
Наиболее важным признаком, определяющим различие конструктивных и электрических характеристик ЛЭП, является номинальное напряжение Uном. К категории низковольтных относятся линии с номинальным напряжением менее 1 кВ. Линии с Uном > 1 кВ принадлежат к разряду высоковольтных, и среди них выделяются линии среднего напряжения (СН) с Uном = 3—35 кВ, высокого напряжения (ВН) с Uном = 110—220 кВ, сверхвысокого напряжения (СВН) с Uном = 330—750 кВ и ультравысокого напряжения (УВН) с Uном > 1000 кВ.
По конструктивному исполнению различают воздушные и кабельные линии. В соответствии с (ГОСТ 24291-90) воздушная линия — это «линия электропередачи, провода которой поддерживаются над землей с помощью опор, изоляторов и арматуры». В свою очередь, кабельная линия определяется как линия электропередачи, выполненная одним или несколькими кабелями, уложенными непосредственно в землю или проложенными в кабельных сооружениях (коллекторах, туннелях, каналах, блоках и т. п.). Такие линии описаны в 10 разделе.
По количеству параллельных цепей (nц), прокладываемых по общей трассе, различают одноцепные (nц = 1), двухцепные (nц = 2) и многоцепные (nц > 2) линии. По ГОСТ 24291-90 одноцепная воздушная линия переменного тока определяется как линия, имеющая один комплект фазных проводов, а двухцепная ВЛ — два комплекта. Соответственно многоцепной ВЛ называется линия, имеющая более двух комплектов фазных проводов. Эти комплекты могут иметь одинаковые или различные номинальные напряжения. В последнем случае линия называется комбинированной.
Одноцепные воздушные линии сооружаются на одноцепных опорах, тогда как двухцепные могут сооружаться либо с подвеской каждой цепи на отдельных опорах, либо с их подвеской на общей (двухцепной) опоре. В последнем случае, очевидно, сокращается полоса отчуждения территории под трассу линии, но возрастают вертикальные габариты и масса опоры (см. раздел 9.4). Первое обстоятельство, как правило, является решающим, если линия проходит в густонаселенных районах, где обычно стоимость земли достаточно высока. По этой же причине в ряде стран мира используются и многоцепные опоры с подвеской цепей одного номинального напряжения (обычно с nц = 4) либо разных напряжений
По топологическим (схемным) характеристикам различают радиальные и магистральные линии. Радиальной считается линия, в которую мощность поступает только с одной стороны, т.е. от единственного источника питания. Магистральная линия определяется ГОСТ как линия, от которой отходит несколько ответвлений. Под ответвлением понимается линия, присоединенная одним концом к другой ЛЭП в ее промежуточной точке.
Последний признак классификации — функциональное назначение. Здесь выделяются распределительные и питающие линии, а также линии межсистемной связи. Деление линий на распределительные и питающие достаточно условно, ибо и те, и другие служат для обеспечения электрической энергией пунктов потребления. Обычно к распределительным относят линии местных электрических сетей, а к питающим — линии сетей районного значения, которые осуществляют электроснабжение центров питания распределительных сетей. Линии межсистемной связи непосредственно соединяют разные энергосистемы и предназначены для взаимного обмена мощностью как в нормальных режимах, так и при авариях.
Процесс электрификации, создания и объединения энергосистем в Единую энергосистему сопровождался постепенным увеличением номинального напряжения ЛЭП с целью повышения их пропускной способности. В этом процессе на территории бывшего СССР исторически сложились две системы номинальных напряжений. Первая, наиболее распространенная, включает в себя следующий ряд значений Uном: 35—110—220—500—1150 кВ, а вторая — 35—150—330—750 кВ. К моменту распада СССР на территории России находилось в эксплуатации более 600 тыс. км ВЛ 35—1150 кВ. В последующий период рост протяженности продолжался, хотя и менее интенсивно. Соответствующие данные представлены в табл. 9.2.
Таблица 9.2 Динамика изменения протяженности ВЛ за 1990—1999 гг.
| Uном, кB | Протяженность ВЛ, тыс. км | |||||
| 1990 г. | 1995 г. | 1996 г. | 1997 г. | 1998 г. | 1999 г. | |
| 194,9 | 219,4 | 225,0 | 228,0 | 230,0 | 233,0 | |
| 278,0 | 289,9 | 290,8 | 290,8 | 292,6 | 292,1 | |
| 2,6 | 2,6 | 2,6 | 2,6 | 2,6 | 2,6 | |
| 96,1 | 99,8 | 100,8 | 101,3 | 102,1 | 102,1 | |
| 9,5 | 9,9 | 9,9 | 9,5 | 9,6 | 9,7 | |
| 33,5 | 37,3 | 36,7 | 36,5 | 36,4 | 36,8 | |
| 2,2 | 2,7 | 2,8 | 2,8 | 2,8 | 2,6 | |
| 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 1,0 | 1,0 | |
| Всего | 617,3 | 662,1 | 669,1 | 672,0 | 677,1 | 679,9 |
Наряду с типовыми конструктивными решениями, которые в основном будут рассматриваться далее, современная техника передачи электроэнергии по линиям открытого типа располагает и рядом нетрадиционных оригинальных предложений, направленных на увеличение пропускной способности и уменьшение полосы отчуждения под трассу линии, на более полное удовлетворение требованиям технической эстетики и снижение отрицательного воздействия электромагнитных полей ВЛ СВН и особенно УВН на окружающую среду, а также на повышение экономичности процесса передачи электроэнергии.
Классификация воздушных линий электропередач
Над беспроводным вариантом передачи электроэнергии еще в самом начале 20-го века работал выдающийся изобретатель сербского происхождения Никола Тесла, но даже спустя столетие подобные разработки масштабного промышленного применения не получили. Основным способом доставки энергии потребителю по-прежнему остаются кабельные и воздушные линии электропередач.
Линии электропередач: назначение и виды
Историческая справка: первая ЛЭП (постоянного тока, напряжением 2 кВ) была сооружена в Германии по проекту французского ученого Ф. Депре в 1882 году. Она имела протяженность около 57 км и соединяла города Мюнхен и Мисбах.
По способу монтажа и обустройства разделяют кабельные и воздушные линии электропередач. В последние годы, особенно для энергоснабжения мегаполисов, возводят газоизолированные линии. Их применяют для передачи высоких мощностей в условиях очень плотной застройки для экономии площади, занимаемой ЛЭП, и обеспечения экологических норм и требований.
Кабельные линии находят применение там, где обустройство воздушных затруднительно или невозможно по техническим или эстетическим параметрам. Из-за сравнительной дешевизны, лучшей ремонтопригодности (в среднем время ликвидации аварии или неисправности в 12 раз меньше) и высокой пропускной способности наиболее востребованы воздушные линии электропередачи.
Определение. Общая классификация
По роду передаваемой энергии воздушные линии подразделяют на сети переменного и постоянного тока. Последние, ввиду определенных технических трудностей и неэффективности, широкого распространения не получили и применяются лишь для энергоснабжения специализированных потребителей: приводов постоянного тока, электролизных цехов, городских контактных сетей (электрифицированного транспорта).
По номинальному напряжению воздушные линии электропередачи принято делить на два больших класса:
Примечание: все приведенные цифры соответствуют межфазному (линейному) напряжению трехфазной сети (шести- и двенадцатифазные системы серьезного промышленного распространения не имеют).
От ГОЭЛРО до ЕЭС
Следующая классификация описывает инфраструктуру и функциональное назначение воздушных линий электропередач.
По охвату территории сети подразделяют:
Воздушные линии электропередач имеют важное значение в формировании Единой энергетической системы страны, основа которой была заложена еще при реализации плана ГОЭЛРО (Государственная электрификация России) молодой Советской республики около столетия назад для обеспечения высокого уровня надежности энергоснабжения, его отказоустойчивости.
По топологической структуре и конфигурации ВЛЭП могут быть разомкнутыми (радиальными), замкнутыми, с резервным (содержащим два и более источника) питанием.
По числу параллельных цепей, проходящих по одной трассе, линии разделяют на одно-, двух- и многоцепные (под цепью понимается полный комплект проводов трехфазной сети). Если цепи имеют различные номинальные значения напряжения, то такую ВЛЭП называют комбинированной. Цепи могут крепиться как на одной опоре, так и на разных. Естественно, в первом случае масса, габариты и сложность опоры возрастают, но сокращается охранная зона линии, что в густонаселенной местности иногда играет решающую роль при составлении проекта.
Дополнительно используют разделение воздушных линий и сетей, исходя из исполнения нейтралей (изолированная, глухозаземленная и т. д.) и режиму работы (штатный, аварийный, монтажный).
Охранная зона
При пересечении несудоходных водоемов, охранной зоне воздушных линий электропередач соответствуют аналогичные расстояния, а для судоходных ее размер увеличивается до 100 метров. Кроме того, руководящими указаниями определяются наименьшие удаления проводов от поверхности земли, производственных и жилых построек, деревьев. Запрещена прокладка высоковольтных трасс над крышами зданий (кроме производственных, в особо оговоренных случаях), над территориями детских учреждений, стадионов, культурно-развлекательных и торговых площадок.
Опоры воздушных линий электропередачи
Прочность и габариты конструкции промежуточных опор, используемых только для прямых участков трасс, не столь внушительны. В зависимости от назначения, их разделяют на транспозиционные (служащие для смены месторасположения фазных проводов), перекрестные, ответвительные, пониженные и повышенные. С 1976 года все опоры были строго унифицированы, но в наши дни наблюдается процесс отхода от массового применения типовых изделий. Каждую трассу стараются максимально адаптировать к условиям рельефа, ландшафта и климата.
Провода для воздушных линий электропередач
Многопроволочные провода для воздушных линий электропередач могут быть выполнены из стали, сплавов на основе алюминия или чистого металла, меди (последние, вследствие высокой стоимости, на протяженных трассах, практически не используются). Наиболее распространены проводники, изготовленные из алюминия (в обозначении присутствует буква «А») или сталеалюминиевых сплавов (марка АС или АСУ (усиленные)). Конструктивно представляют собой скрученные стальные проволоки, поверх которых навиты алюминиевые жилы. Стальные, для защиты от коррозии, оцинковывают.
| Материал жилы | Линии свыше 1 кВ, мм 2 | Линии до 1 кВ, мм 2 | Ответвления к вводам (длина до 10 м/ свыше 10 м), мм 2 |
| Медь | 25 | 2,5 | |
| Сталь | 25 | 25 | 4/4 |
| Алюминий | 356 | 16 | 6 / 10 |
Ответвления выполняют чаще изолированными проводами (марки АПР, АВТ). Изделия имеют атмосферостойкое изоляционное покрытие и стальной несущий тросик. Соединения проводов в пролетах монтируют на участках, не подверженных механическим воздействиям. Сращивают их обжатием (с применением соответствующих приспособлений и материалов) либо свариванием (термитными шашками или специальным аппаратом).
Линейная арматура
К арматуре ВЛЭП относятся траверсы, изоляторы, зажимы и подвесы, планки и распорки, крепежные приспособления (скобы, хомуты, метизы).
Для уменьшения вибрации линии и предотвращения изломов проволок проводов применяют специальные гасящие устройства или демпфирующие петли.
Технические параметры и защита
При проектировании и монтаже воздушных линий электропередач учитывают следующие важнейшие характеристики:
Получить представление об основных параметрах воздушных линий электропередач 10 кВ и выше можно из таблицы.
| 10 кВ | 35 кВ | 110 кВ | 220 кВ | 330 кВ | 500 кВ | 750 кВ | |
| Пролет, м | до 150 | 150- 200 | 170-250 | 250-350 | 300-400 | 350-450 | 350-540 |
| Межфазное расстояние, м | 1,0 | 3,0 | 4,0 | 6,6 | 9 | 12 | 17,5 |
| Габарит линии, м | 6 | 6,5 | 7 | 7,5 | 7,6-8 | 15,5 | 23 |
| Длина гирлянды, м | — | 0,7-1,1 | 1,4-1,7 | 2,3-2,7 | 3,1-3,6 | 4,6-5,1 | 6,8-7,9 |
| Высота опоры, м | 13-14 | 10-21 | 13-31 | 22-41 | 25-43 | 27-32 | 38-41 |
Защиту от возникающих при ударах молнии перенапряжений обеспечивают вентильные разрядники. В случае возникновения на проводах индуцированного грозового импульса, происходит пробой искрового промежутка, в результате которого разряд перетекает на опору, имеющую потенциал земли, не повреждая изоляции. Сопротивление опоры уменьшают, используя специальные заземляющие устройства.
Подготовка и монтаж
Технологический процесс сооружения ВЛЭП состоит из подготовительных, строительно-монтажных и пусковых работ. К первым относят закупку оборудования и материалов, железобетонных и металлических конструкций, изучение проекта, подготовку трассы и пикетаж, разработку ППЭР (плана производства электромонтажных работ).
Строительные работы включают в себя рытье котлованов, установку и сборку опор, распределение по трассе арматуры и комплектов заземления. Непосредственно монтаж воздушных линий электропередач начинают с раскатки проводов и тросов, выполнения соединений. Затем следует подъем их на опоры, натяжка, визирование стрел провеса (наибольшего расстояния между проводом и прямой линией, соединяющей точки его крепления к опорам). В завершение увязывают провода и тросы на изоляторах.
Кроме общих мер безопасности, работы на воздушных линиях электропередач подразумевают соблюдение следующих правил:
Перед вводом в эксплуатацию проверяют стрелу провеса и габариты линии, измеряют падение напряжения в соединителях, сопротивление заземляющих устройств.
Обслуживание и ремонт
Внеочередные осмотры трассы проводят при образовании наледи, в период разлива рек, природных и техногенных пожаров, а также после автоматического отключения. Осмотры с подъемом на опоры проводят по мере надобности (минимум 1 раз в 6 лет).
В случае обнаружения нарушения целостности части проволок провода (до 17 % общего сечения), поврежденный участок восстанавливают наложением ремонтной муфты или бандажа. При больших повреждениях провод разрезают и вновь соединяют специальным зажимом.
В ходе текущего ремонта воздушной трассы выправляют покосившиеся опоры и подкосы, проверяют затяжку всех резьбовых соединений, восстанавливают защитный покрасочный слой на металлоконструкциях, нумерацию, знаки и плакаты. Замеряют сопротивление заземляющих устройств.
Капитальный ремонт воздушных линий электропередач подразумевает выполнение всех работ текущего ремонта. Помимо этого, осуществляется полная перетяжка проводов с замером переходного сопротивления соединительных муфт и проведением послеремонтных испытательных мероприятий.
Словарь терминов
– система энергетического оборудования, предназначенного для передачи электрической энергии.
Воздушная линия (ВЛ)
– устройство для передачи электроэнергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленным с помощью изоляторов и арматуры к опорам.
Опора ЛЭП
– опора воздушной линии электропередачи – сооружение для удержания проводов и при наличии грозозащитных тросов воздушной линии электропередачи и оптоволоконных линий связи на заданном расстоянии от поверхности земли и друг от друга.
Каталог опор ЛЭП ГК ЭЛСИ
Опора одноцепная
– опора воздушной линии электропередачи, несущая одну трёхфазную линию (три электропровода).
Опора двухцепная
– опора воздушной линии электропередачи, несущая две трёхфазные линии (шесть электропроводов).
Анкерная опора
– опора воздушной линии электропередачи, воспринимающая усилия от разности тяжения проводов, направленных вдоль ВЛ.
Анкерный пролет
– это расстояние между двумя анкерными опорами ВЛ, на которых жестко закреплены провода.
Угловая опора
– опора воздушной линии электропередачи, рассчитанная на тяжение проводов с усилиями, действующими по биссектрисе внутреннего угла, образуемого проводами в смежных пролётах.
Угловая опора в каталоге опор ЛЭП ГК ЭЛСИ: ВЛ 10 кВ, ВЛ 35 кВ, ВЛ 110 кВ
Концевая опора
– опора воздушной линии электропередачи, которая воспринимает направленные вдоль линии усилия, создаваемые нормальным односторонним тяжением проводов; концевые опоры устанавливают в начале и конце ВЛ.
Концевая опора в каталоге опор ЛЭП ГК ЭЛСИ: ВЛ 10 кВ, ВЛ 35 кВ
Промежуточная опора
– опора воздушной линии электропередачи, служащая для поддержания проводов на определенной высоте от земли и не рассчитанная на усилия со стороны проводов в продольном направлении или под углом.
Ответвительная опора и перекрёстная опора
– опоры воздушных линий эпектропередачи, на которых выполняются ответвления от ВЛ и пересечения ВЛ двух направлений.
Провод
– элемент ВЛ, предназначенный для передачи электрического тока.
Грозозащитный трос
– элемент ВЛ, предназначенный для защиты проводов ВЛ от прямых ударов молнии. Трос заземляется или изолируется от тела опоры (земли) и, как правило, располагается над проводами фаз.
Тяжение провода (троса)
– усилие, направленное по оси провода (троса), с которым он натягивается и закрепляется на анкерных опорах ВЛ.
Габарит воздушной линии
– расстояние от низшей точки провисания провода до поверхности земли.
Стрела провеса провода (f)
– расстояние по вертикали между прямой линией, соединяющей точки подвеса провода, и низшей точкой его провисания.
Габаритная стрела провеса провода (fгаб)
– наибольшая стрела провеса провода в габаритном пролете.
Пролет ВЛ
– расстояние между соседними опорами воздушных линий электропередачи.
Габаритный пролет (lгаб)
– пролет, длина которого определяется нормированным вертикальным расстоянием от проводов до земли при установке опор на идеально ровной поверхности.
Весовой пролет (lвес)
– длина участка ВЛ, вес проводов (тросов) которого воспринимается опорой.
Ветровой пролет (lветр)
– длина участка ВЛ, с которого давление ветра на провода и грозозащитные тросы воспринимается опорой.
Вибрация проводов (тросов)
– периодические колебания провода (троса) в пролете с частотой от 3 до 150 Гц, происходящие в вертикальной плоскости при ветре и образующие стоячие волны с размахом (двойной амплитудой), которая может превышать диаметр провода (троса).
Пляска проводов (тросов)
– устойчивые периодические низкочастотные (0,2 – 2 Гц) колебания провода (троса) в пролете с односторонним или асимметричным отложением гололеда (мокрого снега, изморози, смеси), вызываемые ветром скоростью 3 – 25 м/с и образующие стоячие волны (иногда в сочетании с бегущими) с числом полуволн от одной до двадцати и амплитудой 0,3.
Гирлянда изоляторов
– устройство, состоящее из нескольких подвесных изоляторов и линейной арматуры, подвижно соединенных между собой.
Линейная арматура для ВЛ
– это, в частности, элементы крепления изоляторов, средства защиты, зажимы, спиральные вязки.
Нормальный режим ВЛ
– состояние ВЛ при неповрежденных проводах или тросах.
Аварийный режим ВЛ
– состояние ВЛ при оборванных проводах или тросах.
Монтажный режим ВЛ
– состояние ВЛ при монтаже опор, проводов или тросов.
Населенная местность
– земли городов в границах их перспективного развития на 10 лет, пригородные и зеленые зоны, курорты, земли поселков городского типа в пределах поселковой черты и сельских населенных пунктов в пределах черты этих пунктов.
Ненаселенная местность
– земли единого государственного фонда, за исключением населенной и труднодоступной местности; незастроенная местность, хотя бы и часто посещаемая людьми, доступная для транспорта и сельскохозяйственных машин, огороды, сады, местность с отдельными редко стоящими строениями и временными сооружениями.
Труднодоступная местность
– местность, не доступная для транспорта и сельскохозяйственных машин.
Подвесной изолятор
– изолятор, предназначенный для подвижного крепления токоведущих элементов к опорам воздушных линий электропередачи, несущим конструкциям и различным элементам инженерных сооружений.
Усиленное крепление провода с защитной оболочкой
– крепление провода на штыревом изоляторе или к гирлянде изоляторов, которое не допускает проскальзывания проводов при возникновении разности тяжений в смежных пролетах в нормальном и аварийном режимах ВЛЗ.
Штыревой изолятор
– изолятор, состоящий из изоляционный детали, закрепляемой на штыре или крюке опоры воздушной линии электропередачи.
Траверса
– конструкция, расположенная на опоре воздушной линии электропередачи, к которой крепят изоляторы для проводов и др. арматуру. Служит для создания требуемого изолирующего воздушного промежутка и поддержки проводов.
Трасса ВЛ
– положение оси ВЛ на земной поверхности.
Тросовое крепление
– устройство для прикрепления грозозащитных тросов к опоре ВЛ, если в состав тросового крепления входит один или несколько изоляторов, то оно называется изолированным.
Электрическая сеть
– совокупность воздушных и кабельных линий электропередач и подстанций, работающих на определенной территории.