Linia de transport a energiei electrice (TL) - una dintre componentele rețelei electrice , un sistem de echipamente de putere concepute pentru a transmite energie electrică prin curent electric . De asemenea , o linie electrică ca parte a unui astfel de sistem, care se extinde dincolo de centrala electrică sau substație [1] .
Distingeți între liniile electrice aeriene și cele de cablu . Recent, liniile izolate cu gaz - GIL - au devenit populare.
Informațiile sunt transmise și prin liniile electrice folosind semnale de înaltă frecvență (conform experților, aproximativ 60 de mii de canale HF sunt utilizate în CSI prin liniile electrice) și FOCL . Acestea sunt utilizate pentru controlul de supraveghere, transmiterea datelor de telemetrie, semnale de protecție a releului și automatizarea în caz de urgență .
Construcția unei linii de transport electric este o sarcină complexă care include proiectare, lucrări topografice și geodezice, instalare, întreținere și reparare.
Primirea energiei și utilizarea imediată a acesteia a fost folosită de omenire încă din cele mai vechi timpuri (de exemplu, motoare eoliene combinate cu pietre de moară; roți de apă combinate cu un ciocan mecanic; frigărui rotite de sclavi sau animale, combinate cu burduf). Această abordare nu este întotdeauna convenabilă, deoarece există puține zone cu vânturi stabile, numărul de baraje pe râu este limitat, acestea pot fi amplasate pe terenuri dificile incomode, departe de așezări și centre industriale etc. Soluția evidentă a fost obținerea de energie. într-un loc cu posibilitatea transferului acestuia către consumator în altul. În Evul Mediu și în timpul Revoluției Industriale s-au propus proiecte de transmitere a puterii mecanice pe distanțe mari folosind arbori lungi și țevi pneumatice, care nu au fost implementate din cauza dificultăților tehnice. Descoperirile în domeniul energiei electrice au făcut posibilă generarea energiei electrice în diverse moduri și transferarea acesteia către consumator folosind cabluri electrice relativ simple, compacte, ieftine și ușor de pozat și instalat.
Linie electrică aeriană (VL) - un dispozitiv proiectat pentru transmiterea sau distribuția energiei electrice prin fire situate în aer liber și atașate cu ajutorul traverselor (consolate), izolatoare și fitinguri la suporturi sau alte structuri ( poduri , pasageri ). Vli - o linie aeriană realizată cu fire izolate ( SIP ).
Proiectarea liniei aeriene, proiectarea și construcția acesteia sunt reglementate de Regulile de instalare electrică (PUE) și Codurile și regulile de construcție (SNiP).
Practic, liniile aeriene sunt folosite pentru a transmite curent alternativ și numai în unele cazuri (de exemplu, pentru conectarea sistemelor de alimentare, alimentarea unei rețele de contact și altele) sunt utilizate linii de curent continuu .
Liniile de curent continuu au pierderi capacitive și inductive mai mici. În URSS, au fost construite mai multe linii electrice de curent continuu, inclusiv:
Astfel de linii nu au primit o distribuție largă, în principal din cauza necesității de a construi stații terminale complexe cu un număr mare de echipamente auxiliare.
La programareAceste grupuri diferă semnificativ, în principal în ceea ce privește cerințele în ceea ce privește condițiile de proiectare și structuri.
În rețelele GPL de uz general AC 50 Hz, conform GOST 721-77, trebuie utilizate următoarele tensiuni nominale fază la fază : 380 V; (6) [2] , 10, 20, 35, 110, 220, 330, 500, 750 și 1150 kV. Există, de asemenea, rețele construite după standarde învechite cu tensiuni nominale fază la fază: 220 volți, 3,15 [3] și 150 kilovolți. Tensiunea nominală pentru liniile de curent continuu nu este reglementată, cele mai frecvent utilizate tensiuni sunt: 150, 400 ( Substația Vyborgskaya - Finlanda ) și 800 kV. Alte clase de tensiune pot fi utilizate în rețele speciale, în principal pentru rețelele de tracțiune feroviară (27,5 kV, 50 Hz AC și 3,3 kV DC), subterane (825 V DC), tramvaie și troleibuze (600 în curent continuu).
Cea mai mare tensiune de transport din lume a fost linia Ekibastuz-Kokshetau , cu o tensiune nominală de 1150 kV. Cu toate acestea, în prezent, linia funcționează sub jumătate din tensiune - 500 kV. În anii 1970, în Uniunea Sovietică , în procesul de pregătire pentru construcția unei transmisii de curent continuu Ekibastuz - Center , au fost elaborate detaliile unui proiect pentru o viitoare transmisie a energiei din următoarea clasă de tensiune de 2000 kV - 2200 kV. pentru transportul energiei de la centralele KATEK în partea europeană a țării, dar evenimentele care au urmat în țară au „îngropat” ambele proiecte.
După modul de funcționare a neutrelor în instalațiile electriceInstalarea liniilor electrice se realizează prin metoda „sub tensiune” . Acest lucru este valabil mai ales în cazul terenurilor complexe. La selectarea echipamentelor pentru instalarea liniilor de transmisie a energiei electrice, este necesar să se țină cont de numărul de fire din fază, diametrul acestora și distanța maximă dintre suporturile liniei de transmisie a energiei electrice.
Linie de transmisie prin cablu (CL) - o linie pentru transmiterea energiei electrice sau a impulsurilor sale individuale, constând din unul sau mai multe cabluri paralele cu manșoane de conectare, blocare și terminale (terminale) și elemente de fixare, precum și pentru linii umplute cu ulei, în plus - cu alimentatoare și un sistem de alarme de presiune a uleiului.
Liniile de cablu sunt clasificate similar liniilor aeriene. În plus, liniile de cablu împărtășesc:
Izolația gazoasă și unele tipuri de izolații lichide și solide nu sunt prezentate aici din cauza utilizării lor relativ rare la momentul scrierii.[ când? ] .
Structurile cablurilor includ:
Temperatura din interiorul canalelor de cablu (tunele) vara nu trebuie să fie cu mai mult de 10 °C mai mare decât temperatura aerului exterior.
În cazul incendiilor în încăperile de cabluri, în perioada inițială, arderea se dezvoltă lent și abia după ceva timp viteza de propagare a arderii crește semnificativ. Practica arată că în timpul incendiilor reale în tunelurile de cabluri se observă temperaturi de până la 600 ° C și mai mult. Acest lucru se explică prin faptul că, în condiții reale, cablurile ard, care sunt sub sarcină curentă pentru o lungă perioadă de timp și a căror izolație se încălzește din interior la o temperatură de 80 ° C și mai mult. Se poate produce aprinderea simultană a cablurilor în mai multe locuri și pe o lungime considerabilă. Acest lucru se datorează faptului că cablul este sub sarcină și izolația sa este încălzită la o temperatură apropiată de temperatura de autoaprindere [4] .
Cablul este format din multe elemente structurale, pentru fabricarea cărora, de exemplu, sunt utilizate materiale cu o temperatură scăzută de aprindere, materiale predispuse la mocnit. Proiectarea cablurilor și a structurilor de cabluri, de regulă, include elemente metalice. În cazul unui incendiu sau suprasarcină de curent, aceste elemente se încălzesc până la o temperatură de ordinul 500–600 ˚C, care depășește temperatura de aprindere (250-350 ˚C) a multor materiale polimerice incluse în structura cablului și prin urmare, se pot reaprinde de la elementele metalice încălzite după oprirea furnizării agentului de stingere a incendiilor. În acest sens, este necesar să se aleagă indicatorii normativi pentru aprovizionarea cu agenți de stingere a incendiilor pentru a asigura eliminarea arderii cu foc, precum și pentru a exclude posibilitatea reaprinderii [5] .
Multă vreme, instalațiile de stingere cu spumă au fost folosite în încăperile de cabluri . Cu toate acestea, experiența operațională a relevat o serie de deficiențe:
Studiile au arătat că apa pulverizată are o capacitate de stingere a incendiilor mai mare în comparație cu spuma mecanică aer, deoarece umezește și răcește bine cablurile care arde și structurile clădirilor [6] .
Viteza liniară de propagare a flăcării pentru structurile de cabluri (arderea cablurilor) este de 1,1 m/min [7] .
În firele bazate pe supraconductori de înaltă temperatură (HTSC), utilizarea supraconductivității face posibilă transmiterea curentului electric fără pierderi, precum și obținerea unei densități ridicate de curent. Un dezavantaj major al firelor HTSC este nevoia de răcire constantă, ceea ce limitează aplicarea lor practică. În ciuda dificultăților în producția și exploatarea firelor HTSC, se fac încercări constante de aplicare a acestora în practică. De exemplu, într-un sistem demonstrativ de rețea electrică pus în funcțiune în iulie 2006 în Statele Unite , 574 MVA de putere sunt transmise la 138 kV pe o lungime de 600 de metri.
Prima linie de transmisie superconductoare comercială a fost pusă în funcțiune de American Superconductor pe Long Island , New York , la sfârșitul lunii iunie 2008 [8] . Sistemele de energie din Coreea de Sud urmează să creeze până în 2015 linii electrice supraconductoare cu o lungime totală de 20 km [9] [10] .
Pierderea de electricitate în fire depinde de puterea curentului , prin urmare, la transmiterea acestuia pe distanțe lungi , tensiunea este crescută de multe ori (reducând puterea curentului cu aceeași cantitate) cu ajutorul unui transformator , care , la transmiterea aceleiași puteri, poate reduce semnificativ pierderile. Cu toate acestea, pe măsură ce tensiunea crește, încep să apară diferite fenomene de descărcare .
În liniile aeriene de foarte înaltă tensiune, există pierderi de putere activă către coroană . O descărcare corona are loc atunci când intensitatea câmpului electric la suprafața firului depășește valoarea de prag , care poate fi calculată folosind formula empirică de vârf: kV/cm, unde este raza firului în metri, este raportul dintre densitatea aerului și normal [11]. ] .
Intensitatea câmpului electric este direct proporțională cu tensiunea de pe fir și invers proporțională cu raza acestuia, astfel încât pierderile corona pot fi combatete prin creșterea razei firelor și, de asemenea, (într-o măsură mai mică) prin utilizarea divizării fazelor, adică folosind mai multe fire în fiecare fază ținute de distanțiere speciale la o distanță de 40-50 cm Pierderea corona este aproximativ proporțională cu produsul .
Pierderile corona cresc brusc odată cu creșterea tensiunii, pierderile medii anuale pe o linie de transport electric de 500 kV sunt de aproximativ 12 kW/km, la o tensiune de 750 kV - 37 kW/km, la 1150 kV - 80 kW/km. Pierderile cresc brusc și în timpul precipitațiilor, în special înghețului , și pot ajunge la 1200 kW/km [12] .
În trecut, pierderile liniilor de transport erau foarte mari. Deci, la sfârșitul secolului al XIX-lea, pierderile pe linia de curent continuu de 56 de kilometri Creil - Paris se ridicau la 45% [13] . În liniile electrice moderne (din 2020), pierderile sunt de doar 2–3% [14] . Cu toate acestea, chiar și aceste pierderi sunt reduse prin utilizarea supraconductoarelor de înaltă temperatură [14] . Cu toate acestea, începând cu anul 2020, liniile electrice bazate pe supraconductori de înaltă temperatură se caracterizează prin costuri ridicate și lungime scurtă (cea mai lungă astfel de linie a fost construită în 2014 în Germania și are o lungime de doar 1 km) [14] .
O valoare importantă care afectează eficiența liniilor de transmisie AC este valoarea care caracterizează raportul dintre puterea activă și cea reactivă în linie- cos φ . Puterea activă - parte din puterea totală care a trecut prin fire și transferată la sarcină; Puterea reactivă este puterea generată de linie, puterea de încărcare a acesteia (capacitatea dintre linie și masă), precum și generatorul în sine și este consumată de o sarcină reactivă (sarcină inductivă). Pierderile de putere activă în linie depind și de puterea reactivă transmisă. Cu cât fluxul de putere reactivă este mai mare, cu atât este mai mare pierderea de energie activă.
Pierderi în liniile de transmisie de curent alternativ din cauza radiațiilorCu o lungime a liniilor de curent alternativ de peste câteva mii de kilometri, se observă un alt tip de pierdere - emisia radio . Deoarece această lungime este deja comparabilă cu lungimea unei unde electromagnetice cu o frecvență de 50 Hz ( 6000 km, lungimea unui vibrator cu un sfert de undă este de 1500 km), firul funcționează ca o antenă radiantă .
Liniile electrice au inductanță și capacitate. Puterea capacitivă este proporțională cu pătratul tensiunii și nu depinde de puterea transmisă pe linie. Puterea inductivă a liniei este proporțională cu pătratul curentului și, prin urmare, cu puterea liniei. La o anumită sarcină, puterile inductive și capacitive ale liniei devin egale și se anulează reciproc. Linia devine „ideală”, consumând atâta putere reactivă cât produce. Această putere se numește putere naturală. Este determinată numai de inductanța și capacitatea liniară și nu depinde de lungimea liniei. După valoarea puterii naturale, se poate aprecia aproximativ capacitatea de transmisie a liniei electrice. La transmiterea unei astfel de puteri pe linie, există o pierdere minimă de putere, modul de funcționare a acesteia este optim. Odată cu împărțirea fazelor, datorită scăderii rezistenței inductive și creșterii capacității liniei, puterea naturală crește. Odată cu creșterea distanței dintre fire, puterea naturală scade și invers, pentru a crește puterea naturală, este necesar să se reducă distanța dintre fire. Liniile de cablu cu conductivitate capacitivă mare și inductanță scăzută au cea mai mare putere naturală [15] .
Capacitatea de transmisie a puterii este înțeleasă ca puterea activă maximă a celor trei faze de transmisie a puterii, care poate fi transmisă într-o stare de echilibru pe termen lung, ținând cont de restricțiile operaționale și tehnice. Puterea activă maximă transferată de transmisie a puterii este limitată de condițiile de stabilitate statică a generatoarelor de centrale electrice, părțile transmisoare și receptoare ale sistemului de energie electrică și puterea admisă pentru firele de încălzire cu curent admisibil. Din practica exploatării sistemelor electrice de energie rezultă că capacitatea de transmisie a liniilor electrice de 500 kV și mai sus este determinată de obicei de factorul de stabilitate statică, pentru liniile electrice de 220-330 kV, pot apărea restricții atât în ceea ce privește stabilitatea, cât și în ceea ce privește încălzirea admisă, 110 kV și mai jos - doar în ceea ce privește încălzirea.
Caracteristicile capacității liniilor electrice aeriene [16] [17]
U nom ,
kV |
Lungime
linii, km |
Limitare
lungime la randament = 0,9 |
Număr și zonă
secțiuni de sârmă, mm2 |
natural
putere P nat MW |
Lățimea de bandă | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Prin durabilitate | Prin încălzire | |||||||
MW | în acțiuni
R nat |
MW | în acțiuni
R nat | |||||
10(6) | 5 | 35 | 2.1 | |||||
douăzeci | opt | unu?? | 7.5 | |||||
35 | douăzeci | unu?? | cincisprezece | |||||
110 | 80 | unu?? | treizeci | cincizeci | 1,67 | |||
220 | 150-250 | 400 | 1x300 | 120-135 | 350 | 2.9 | 280 | 2.3 |
330 | 200-300 | 700 | 2x300 | 350-360 | 800 | 2.3 | 760 | 2.2 |
500 | 300-400 | 1200 | 3x300 | 900 | 1350 | 1.5 | 1740 | 1.9 |
750 | 400-500 | 2200 | 5x300 | 2100 | 2500 | 1.2 | 4600 | 2.1 |
1150 | 400-500 | 3000 | 8x300 | 5300 | 4500 | 0,85 | 11000 | 2.1 |
![]() |
---|
Energie | |||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
structura pe produse si industrii | |||||||||||||||||||||||||||
Industria energetică : electricitate |
| ||||||||||||||||||||||||||
Furnizare de căldură : energie termică |
| ||||||||||||||||||||||||||
Industria combustibilului : combustibil |
| ||||||||||||||||||||||||||
Energie promițătoare : |
| ||||||||||||||||||||||||||
Portal: Energie |