Лэп

Технические характеристики линий электропередач

Основные параметры ЛЭП:

• l — промежутки между стойками или опорами ЛЭП;
• dd — пространство ме­ж­ду со­сед­ни­ми кабельными линиями;
• λλ — можно расшифровать как протяженность гир­лян­ды ЛЭП;
• HH — высота стойки;
• hh — самое малое разрешенное рас­стоя­ние от низкой отметки кабеля до почвы.

Расшифровывать все характеристики установок сможет не каждый. Поэтому за помощью можно обратиться к профессионалу.

Ниже представлена таблица линий электропередач, обновленная в 2010 году. Более полное описание можно находить на форумах электрики.

Основные элементы установки

Чтобы понизить число ава­рий­ных выключений, которые возникают при плохих погодных условиях, линии электростанций снабжаются грозо­за­щит­ны­ми канатами, которые устанавливаются на стойках вы­ше кабелей и используются для подавления пря­мых по­па­да­ний грозы в ЛЭП. Они похожи на металлические оцин­ко­ван­ные мно­го­про­во­лоч­ные тросы или специальные уси­лен­ные алюминиевые кабели малого се­че­ния.

Производятся и используются такие устройства от молний с встроенными в их труб­ча­тый стержень оп­ти­ко-во­ло­кон­ны­ми жилами, которые дают мно­го­ка­наль­ную связь. На территориях с постоянно по­вто­ряю­щи­ми­ся и силь­ны­ми морозами, лед откладывается на провода и образуются ава­рии из-за пробивания воздушных линий при приближении про­вис­ших канатов и кабелей.

Рабочая температура линий электропередач составляет от 150 до 200 градусов. Внутри провода не имеют изоляцию. Они должны обладать высокой степенью проводимости, а также устойчивостью к механическим повреждениям.

Ниже описано, какие линии электропередач используются для передачи электроэнергии.

Два основных вида

Санитарные нормы

Существует еще и санитарная охранная зона кабельных линий, классы которых определяются по мощности линии электропередачи. Они также утверждены разработанными правилами (СНиП 2971-84). В правилах указано, что охранная территория под ЛЭП определяется расстоянием по обе стороны от высоковольтных линий электропередач, расположенных с двух сторон от крайних проводов.

Зоны ЛЭП определяются минимальным расстоянием до построек

И неважно, эти постройки являются жилыми, административными или производственными. Вот основные соотношения:

• Для высоковольтных линий мощностью до 1 кВ расстояние равно двум метрам.
• Для них же 1-20 кВ – расстояние до построек должно быть 10 метров.
• 35 кВ – 15 метров.
• Для высоковольтных ЛЭП 110 кВ – 20 метров.
• 150-220 кВ – 25 м.
• 300, 400, 500 кВ – 30 м.
• 750 кВ – 40 метров.
• 1150 кВ – 55 м.

Если высоковольтная линия расположена через водоемы, то охранные зоны расширяются, поэтому минимальное расстояние до построек должно быть не меньше 100 м.

Кабельные линии

Воздух – это изолятор. На этом его свойстве основаны воздушные линии. Но существуют и другие более эффективные материалы-изоляторы. Их применение позволяет намного уменьшить расстояния между фазными проводниками. Но цена такого кабеля получается настолько велика, что не может быть и речи о его использовании вместо воздушных ЛЭП. По этой причине кабели прокладывают там, где есть трудности с воздушными линиями:

• в пределах населенных пунктов и предприятий при значительной разветвленности электросети;
• при невозможности поставить опоры (линия прокладывается через большие водные пространства или горы, либо в производственном помещении).

Сложность конструкции силового кабеля для напряжения класса 110…220 кВ иллюстрирует изображение:

Высоковольтный кабель в разрезе

Кабельные линии прокладываются в грунте, воде или в специальных сооружениях:

• туннелях,
• каналах,
• шахтах,
• этажах,
• эстакадах,
• галереях.

Кабельный туннель
Кабельный канал в помещении
Кабельный канал в грунте
Кабельная шахта
Кабельный этаж
Кабельная эстакада
Кабельная галерея

Недостатком кабельных линий является пожароопасность некоторых марок кабелей. Но для исключения таких аварий необходимо соблюдать режим нагрузки в соответствии с рекомендованными параметрами. Они указаны в ПУЭ и технической документации проводника.

Типы изоляторов по назначению

Кроме деления изоляторов по материалу изготовления, есть типы изоляторов по назначению. Это изоляторы:

• Штыревые;
• Подвесные;
• Опорные;
• Проходные;
• Стержневые.

С помощью штыревых изоляторов неизолированные провода АС и изолированные провода СИП-3 крепят к траверсам опор.

Подвесные изоляторы (ПС, ПСД, ПСВ)

Данные изоляторы подвешивают на опоры ВЛЭП для крепления методом подвеса проводов и кабелей. Чаще изготавливают из закалённого стекла.

Изоляторы опорные (ИО, ИОР, СА, ОНШП)

Данные изоляторы используют в распределительных установках и другом электрооборудовании для закрепления токопроводящих элементов. Работают на участках от 6 до 35 кВ.

Проходные изоляторы (ИП, ИПУ)

При необходимости провести провод или шину через стену, например, на вводе в подстанцию, используют проходные изоляторы.

Опоры ЛЭП и другие заметные элементы

Для того чтобы провод надежно удерживался, применяются опоры. В простейшем случае это деревянные столбы. Но такая конструкция применима лишь к линиям до 35 кВ. А с увеличением ценности древесины в этом классе напряжений все больше используются опоры из железобетона. По мере увеличения напряжения провода необходимо поднимать выше, а расстояние между фазами делать больше. В сравнении опоры выглядят так:

Опоры ЛЭП

В общем, опоры – это отдельная тема, которая довольно-таки обширна. По этой причине в детали темы опор линий электропередачи здесь углубляться не будем. Но чтобы кратко и емко показать читателю ее основу, продемонстрируем изображение:

Атрибуты опор

В заключение информации о воздушных ЛЭП упомянем те дополнительные элементы, которые встречаются на опорах и хорошо заметны. Это

• системы защиты от молнии,
• а также реакторы.

Первые содержат специальный трос, который расположен выше проводов, и штыревые молниеотводы. Вторые предназначены для ограничения скорости нарастания тока при коротком замыкании. Реактор, по сути, – это дроссель.

Реакторы на опоре ЛЭП

Кроме перечисленных элементов, в линиях электропередачи применяется еще несколько. Но оставим их за рамками статьи и перейдем к кабелям.

Классификация охранных зон

Охранные зоны делятся на несколько классов. Их отличает друг от друга мощность ЛЭП и расстояние от земли, то есть, высота установки проводов (кабель связи не в счет). Чисто визуально определить класс линии электропередач можно по количеству висящих проводов (в данном случае считаются жилы кабеля на одной фазе) и по количеству предохранителей (изорляторов) на столбах.

Охранные зоны ЛЭП

По количеству жил

Здесь четыре позиции:

1. Для линии электропередач ниже 330 кВ – одна жила (провод).
2. Для 300 кВ – 2 жилы.
3. Для 500 кВ – 3.
4. Для 750 кВ – 4.

По количеству предохранителей (изоляторов)

Здесь также охранные зоны можно разделить на четыре класса.

1. Для ЛЭП ниже 10 кВ устанавливается один изолятор.
2. Для ВЛ 35 кВ – 3-5 штук.
3. Для ЛЭП 110 кВ – 6-8 штук.
4. Для ЛЭП 220 кВ – 10-15 приборов.

Выбор проводов и изоляторов для воздушных линий

Выполнение расчетов сечений проводов, расстояний между ними и их количеством в фазе определяется специальными алгоритмами расчетов с учетом физико-механических свойств материалов, которые будут рассмотрены в следующих статьях.

При проведении расчетов и выборе проводов по условиям механической прочности необходимо руководствоваться ПУЭ и соответствующими нормативными документами. Ниже приведена таблица, с указаниями минимальных сечений проводов в зависимости от места прохождения и напряжения:

Для маркировки проводов применяются буквенно-цифровые обозначения.  Здесь цифры обозначают сечение провода в мм, а буквы – материал из которого он изготовлен. Например, АС-70 сталеалюминиевый с сечением 70 мм2, М-16 медный с сечением 16 мм2, ПС-50 стальной с сечением 50мм2.

Крепеж воздушных линий производится на опорах при помощи изоляторов. В зависимости от диаметров (сечений) проводов, а также от напряжения линии происходит выбор соответствующего изолятора. Для воздушных линий с напряжением до 500 В применяются штыревые фарфоровые изоляторы.

Изоляторы типа ТФ и АИК устанавливают на участках линий, не имеющих ответвлений. В местах ответвлений или разветвлений устанавливают изоляторы многошейковые типа ШО.

Для линий, напряжение питания которых составляет 3 – 6 – 10 кВ, используют высоковольтные изоляторы штыревые типа ШС. Линии с напряжением 20 – 35 кВ могут подвешиваться на опорах как при помощи фарфоровых штыревых изоляторов ШД, так и при помощи подвесных изоляторов П.

Но, стоит отметить, что для линий напряжением 35 кВ целесообразней применение подвесных изоляторов, так как они меньше по размерам.

Для линий, имеющих напряжение 35 – 220 кВ и выше, применяют подвесные изоляторы, которые набираются в гирлянды, а количество изоляторов в гирлянде напрямую зависит от материала опор и напряжения линии.

Крепление штыревых изоляторов происходит путем ввертывания стальных крюков непосредственно в тело деревянной опоры. Также крепление может происходить при помощи стальных штырей в случае установки изоляторов на металлическом траверсе, который потом крепится к опоре при помощи стального хомута.

Высокотемпературные сверхпроводники

ВТСП-провод

В проводах на основе высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) использование сверхпроводимости позволяет передавать электрический ток без потерь, а также достичь высокой плотности токов. Большим недостатком ВТСП-проводов является необходимость в постоянном охлаждении, что ограничивает их применение на практике. Несмотря на сложности в производстве и эксплуатации ВТСП-проводов, делаются постоянные попытки применения их на практике. Например, в демонстрационной системе силовой сети, запущенной в эксплуатацию в июле 2006 года в США, при напряжении 138 кВ передаётся мощность в 574 МВА на длину 600 метров.

Первая коммерческая сверхпроводящая линия электропередачи была запущена в эксплуатацию фирмой American Superconductor на Лонг-Айленде в Нью-Йорке в конце июня 2008 года. Энергосистемы Южной Кореи собираются создать к 2015 году сверхпроводящие линии электропередачи общей длиной в 20 км.

Типы изоляторов по материалам

Для изготовления этих изделий используют довольно банальные, но от этого не менее функциональные и надёжные диэлектрические материалы: стекло, фарфор и полимеры. Последние из-за ряда особенностей композитного материала не используются на воздушных линиях электропередачи свыше 220 кВ.

Итак по материалу изоляторы ВЛ могут быть:

• Стеклянными;
• Фарфоровыми;
• Полимерными.

Изоляторы из стекла

Сразу отметим, что изоляторы из стекла стоят дороже аналогичных изделий из фарфора, но имеют перед ними ряд преимуществ.

Так как стеклянные изоляторы прозрачны и на них легко визуально обнаружить повреждения, в том числе внутренние, изолирующих тарелок. Это позволяет не проводить частых испытаний напряжением и упрощает обслуживание ЛЭП.

Фарфоровые изоляторы

К недостаткам относим повышенную хрупкость, которая усиливает требования по безопасной упаковке и транспортировке.

Полимерные изоляторы

Изоляторы из композитов пока не используются в линиях электропередачи свыше 220 кВ. Это связано со всеми недостатками присущими полимерам.

Они изгибаются при продольных нагрузках;

• Боятся ультрафиолета;
• Стареют со временем;
• От температуры теряют механическую прочность;
• Скрытые дефекты полимерных изоляторов трудно обнаружить.

Что делать, если меня не будет по адресу доставки?

Если к моменту доставки Вы не сможете находиться по указанному в заказе адресу, пожалуйста, свяжитесь со службой поддержки по номеру 243-22-22*. Мы постараемся найти решение.

В случае если Вас не будет по адресу доставки, наша служба поддержки и курьер также будут звонить Вам для уточнения деталей передачи заказа. Пожалуйста, при оформлении заказа убедитесь, что Ваш номер телефона и адрес указан правильно.

Если мы не сможем дозвониться до Вас, курьер, перед тем как покинуть адрес доставки, будет ждать Вас еще 15 минут. Если Вас не будет на месте доставки по истечении этого времени — заказ будет считаться выполненным и будет доставлен обратно в заведение

Медные провода

Медный провод, изготовленный из твердотянутой меди, имеет более высокую удельную электрическую проводимость  (ν = 54 м/(Ом∙мм2)) по сравнению с другими, изготовленными из прочих материалов. Поэтому, при равных потерях на нагревании, сечения медного провода будет меньше, чем провода из другого металла.

Более того, изделия из меди обладают большей механической прочностью, а именно большим сопротивлением на разрыв (σ = 40 кГ/мм2). Они имеют довольно хорошее сопротивление изменению атмосферных условий и химических примесей, которые находятся в воздухе. Но из-за довольно большой стоимости меди, использование ее для сооружения воздушных сетей строго лимитируется.

Как устанавливаются охранные зоны

Охранные зоны определяются и устанавливаются для всех участков сетевого хозяйства. Основное требование – это соблюдение границ, которые определяются правилами. Для установления охранного участка, необходимо подать заявление в орган региональной власти, который занимается энергетикой региона. В заявлении должно быть описано расположение границ для сетевого хозяйства. Ответ на заявление должен поступить в течение 15 дней.

После того как на уровне региона были проведены все согласования, подается еще одно заявление в федеральный кадастровый орган, который дожжен внести изменения в кадастр недвижимости электросетевого хозяйства. Как только эти изменения будут внесены, можно считать, что охранные зоны и их границы начинают действовать, то есть, являются установленными.

Работа вблизи линий электропередач

Дополнения

В охранной зоне ВЛ 6-10 кВ и выше нельзя проводить:

• Капитальное строительство и ремонт, снос зданий и сооружений.
• Посадку деревьев, взрывы, горные и мелиоративные работы.
• Строительство автозаправок.
• Свалки (мусор, снег, грунт).
• Складирование любых веществ и материалов.
• Строительство стадионов, спортивных и детских площадок.
• Организованные мероприятия, где будет присутствовать большое количество народа.

Все мероприятия, планируемые к проведению на охранной территории, должны быть согласованы с предприятием, в ведение которой данная зона находится. Разрешение должно быть выдано только в письменном виде.

Что ждет тех, кто нарушает правила охранной зоны?

• Если это юридические лица, то это 100-200 минимального фонда оплаты труда.
• Если физические лица, то 5-10 минимальных окладов.

Раздел 2. Канализация электроэнергии

Глава 2.1. Электропроводки

Область применения, определения

Общие требования

Выбор вида электропроводки, выбор проводов и кабелей и способа их прокладки

Открытые электропроводки внутри помещений

Скрытые электропроводки внутри помещений

Электропроводки в чердачных помещениях

Наружные электропроводки

Глава 2.2. Токопроводы напряжением до 35 кВ

Область применения, определения

Общие требования

Токопроводы напряжением до 1 кВ

Токопроводы напряжением выше 1 кВ

Гибкие токопроводы напряжением выше 1 кВ

Глава 2.3. Кабельные линии напряжением до 220 кВ

Область применения, определения

Общие требования

Выбор способов прокладки

Выбор кабелей

Подпитывающие устройства и сигнализация давления масла кабельных маслонаполненных линий

Соединения и заделки кабелей

Заземление

Специальные требования к кабельному хозяйству электростанций, подстанций и распределительных устройств

Прокладка кабельных линий в земле

Прокладка кабельных линий в кабельных блоках, трубах и железобетонных лотках

Прокладка кабельных линий в кабельных сооружениях

Прокладка кабельных линий в производственных помещениях

Подводная прокладка кабельных линий

Прокладка кабельных линий по специальным сооружениям

Глава 2.4. Воздушные линии электропередачи напряжением до 1 кВ

Предисловие

Область применения. Определения.

Общие требования

Климатические условия

Провода. Линейная арматура.

Расположение проводов на опорах

Изоляция

Заземление. Защита от перенапряжений.

Опоры

Габариты, пересечения и сближения.

Пересечения, сближения, совместная подвеска ВЛ с линиями связи, проводного вещания и РК

Пересечения и сближения ВЛ с инженерными сооружениями

Глава 2.5. Воздушные линии электропередачи напряжением выше 1 кВ

Предисловие

Область применения. Определения.

Общие требования

Требования к проектированию ВЛ, учитывающие особенности их ремонта и технического обслуживания

Защита ВЛ от воздействия окружающей среды

Климатические условия и нагрузки

Провода и грозозащитные тросы

Расположение проводов и тросов и расстояния между ними

Изоляторы и арматура

Защита от перенапряжений, заземление

Опоры и фундаменты

Большие переходы

Подвеска волоконно-оптических линий связи на BЛ

Прохождение ВЛ по ненаселенной и труднодоступной местности

Прохождение ВЛ по насаждениям*

Прохождение ВЛ по населенной местности

Пересечение и сближение ВЛ между собой

Пересечение и сближение ВЛ с сооружениями связи, сигнализации и проводного вещания

Пересечение и сближение ВЛ с железными дорогами

Пересечение и сближение ВЛ с автомобильными дорогами

Пересечение, сближение или параллельное следование ВЛ с троллейбусными и трамвайными линиями

Пересечение ВЛ с водными пространствами

Прохождение ВЛ по мостам

Прохождение ВЛ по плотинам и дамбам

Сближение ВЛ со взрыво- и пожароопасными установками

Пересечение и сближение ВЛ с надземными и наземными трубопроводами, сооружениями транспорта нефти и газа и канатными дорогами

Пересечение и сближение ВЛ с подземными трубопроводами

Сближение ВЛ с аэродромами и вертодромами

Расстояния между проводами и между проводами и тросами по условиям пляски

Справочный материал к главе 2.5 ПУЭ. Перечень ссылочных нормативных документов.

Приложение

Потери в ЛЭП

Потери электроэнергии в проводах зависят от силы тока, поэтому при передаче её на дальние расстояния напряжение многократно повышают (во столько же раз уменьшая силу тока) с помощью трансформатора, что при передаче той же мощности позволяет значительно снизить потери. Однако с ростом напряжения начинают происходить различные разрядные явления.

В воздушных линиях сверхвысокого напряжения присутствуют потери активной мощности на корону. Коронный разряд возникает, когда напряжённость электрического поля E{\displaystyle E} у поверхности провода превысит пороговую величину Ek{\displaystyle E_{k}}, которую можно вычислить по эмпирической формуле Пика: Ek=30,3β(1+0,298rβ){\displaystyle E_{k}=30{,}3\beta \left({1+{\frac {0{,}298}{\sqrt {r\beta }}}}\right)} кВ/см, где r{\displaystyle r} — радиус провода в метрах, β{\displaystyle \beta } — отношение плотности воздуха к нормальной.

Напряжённость электрического поля прямо пропорциональна напряжению на проводе и обратно пропорциональна его радиусу, поэтому бороться с потерями на корону можно, увеличивая радиус проводов, а также (в меньшей степени) — применяя расщепление фаз, то есть используя в каждой фазе несколько проводов, удерживаемых специальными распорками на расстоянии 40-50 см. Потери на корону приблизительно пропорциональны произведению U(U−Uкр){\displaystyle U(U-U_{\text{кр}})}.

Потери на корону резко возрастают с ростом напряжения, среднегодовые потери на ЛЭП напряжением 500 кВ составляют около 12 кВт/км, при напряжении 750 кВ — 37 кВт/км, при 1150 кВ — 80 кВт/км. Потери также резко возрастают при осадках, особенно изморози, и могут достигать 1200 кВт/км.

В прошлом потери в ЛЭП были очень высокими. Так, в конце XIX века потери на 56-ти километровой линии постоянного тока Крей — Париж составили 45 %. В современных линиях электропередач (по состоянию на 2020 год) потери составляют всего 2 — 3 %. Однако и эти потери пытаются сократить, используя высокотемпературные сверхпроводники. Впрочем, по состоянию на 2020 год линии электропередач на высокотемпературных сверхпроводниках отличаются высокой стоимостью и небольшой протяженностью (самая длинная такая линия построена в 2014 году в Германии и имеет длину всего 1 км).

Потери в ЛЭП переменного тока

Важной величиной, влияющей на экономичность ЛЭП переменного тока, является величина, характеризующая соотношение между активной и реактивной мощностями в линии — cos φ.  — часть полной мощности, прошедшей по проводам и переданной в нагрузку;  — это мощность, которая генерируется линией, её зарядной мощностью (ёмкостью между линией и землёй), а также самим генератором, и потребляется реактивной нагрузкой (индуктивной нагрузкой)

Потери активной мощности в линии зависят и от передаваемой реактивной мощности. Чем больше переток реактивной мощности, тем больше потери активной.

При длине ЛЭП переменного тока более нескольких тысяч километров наблюдается ещё один вид потерь — радиоизлучение. Так как такая длина уже сравнима с длиной электромагнитной волны частотой 50 Гц (λ=cν={\displaystyle \lambda =c/\nu =}6000 км, длина четвертьволнового вибратора λ4={\displaystyle \lambda /4=}1500 км), провод работает как излучающая антенна.