Erőátviteli vonal (TL) - az elektromos hálózat egyik alkotóeleme, az elektromos áram elektromos áramon keresztüli továbbítására tervezett erőműrendszer . Továbbá egy ilyen rendszer részeként az erőműön vagy alállomáson túlnyúló elektromos vezeték [1] .
Tegyen különbséget a légvezetékek és a kábeles távvezetékek között. Az utóbbi időben népszerűvé váltak a gázszigetelt vezetékek - GIL.
Az információ továbbítása nagyfrekvenciás jelek (szakértők szerint a FÁK-ban mintegy 60 ezer HF csatornát használnak távvezetékeken) és a FOCL segítségével szintén távvezetékeken keresztül történik . Felügyeleti vezérlésre, telemetriai adatok továbbítására, relévédelmi jelekre és vészhelyzeti automatizálásra használják .
Az erőátviteli vezeték építése összetett feladat, amely tervezési, topográfiai és geodéziai munkákat, szerelést, karbantartást és javítást foglal magában.
Az energia átvételét és azonnali felhasználását az ősidők óta alkalmazza az emberiség (például szélmotorok malomkővel kombinálva; vízikerekek mechanikus kalapáccsal; rabszolgák vagy állatok által forgatott nyársak, fújtatóval kombinálva). Ez a megközelítés nem mindig kényelmes, mivel kevés a stabil szélű terület, a folyón a gátak száma korlátozott, a településektől, ipari központoktól távol, kényelmetlen, nehéz terepen helyezkedhetnek el stb. A kézenfekvő megoldás az energia beszerzése volt. egy helyen azzal a lehetőséggel, hogy a másik helyen átadja a fogyasztónak. A középkorban és az ipari forradalom idején projekteket javasoltak a mechanikai erő nagy távolságokra történő átvitelére hosszú tengelyek és pneumatikus csövek segítségével, amelyeket műszaki nehézségek miatt nem valósítottak meg. Az elektromosság területén végzett felfedezések lehetővé tették az elektromos energia különféle módon történő előállítását és a fogyasztóhoz való eljuttatását viszonylag egyszerű, kompakt, olcsó és könnyen lefektethető és szerelhető elektromos kábelekkel.
Villamos légvezeték (VL) - elektromos energia átvitelére vagy elosztására szolgáló eszköz a szabadban elhelyezett vezetékeken keresztül, és keresztirányú (konzolok), szigetelők és szerelvények segítségével támasztékokhoz vagy más szerkezetekhez ( hidak , felüljárók ) van rögzítve. Vli - szigetelt vezetékekkel készült felsővezeték ( SIP ).
A felsővezeték kialakítását, tervezését és kivitelezését a Villamos szerelési szabályok (PUE) és az Építési Szabályok és Szabályok (SNiP) szabályozzák.
Alapvetően a felsővezetékeket váltakozó áram továbbítására használják, és csak bizonyos esetekben (például villamosenergia-rendszerek csatlakoztatására, érintkező hálózat táplálására és mások) egyenáramú vezetékeket .
Az egyenáramú vonalaknak kisebb a kapacitív és induktív vesztesége. A Szovjetunióban több egyenáramú távvezetéket építettek, többek között:
Az ilyen vonalak nem kaptak széles körben elterjedtséget, elsősorban azért, mert komplex végállomásokat kellett építeni nagyszámú segédberendezéssel.
Megbeszélés szerintEzek a csoportok jelentősen eltérnek, elsősorban a tervezési feltételek és szerkezetek követelményei tekintetében.
Általános célú, 50 Hz-es váltakozó áramú PB-gáz hálózatokban a GOST 721-77 szerint a következő névleges fázis- fázisfeszültségeket kell használni : 380 V; (6) [2] , 10, 20, 35, 110, 220, 330, 500, 750 és 1150 kV. Vannak még elavult szabványok szerint kiépített hálózatok névleges fázisfeszültséggel: 220 volt, 3,15 [3] és 150 kilovolt. Az egyenáramú vezetékek névleges feszültsége nincs szabályozva, a leggyakrabban használt feszültségek: 150, 400 ( Vyborgskaya Substation - Finnország ) és 800 kV. Más feszültségosztályok speciális hálózatokban alkalmazhatók, elsősorban vasúti vontatási hálózatoknál (27,5 kV, 50 Hz AC és 3,3 kV DC), földalattinál (825 V DC), villamosoknál és trolibuszoknál (egyenáramban 600).
A világ legmagasabb feszültségű távvezetéke az Ekibastuz-Kokshetau vezeték volt, 1150 kV névleges feszültséggel. Jelenleg azonban a vezeték fele feszültség alatt – 500 kV – üzemel. Az 1970-es években a Szovjetunióban az Ekibastuz-Center egyenáramú átvitelének előkészítése során kidolgozták a következő 2000 kV-2200 kV feszültségosztály jövőbeli energiaátviteli projektjének részleteit. a KATEK erőművek energiájának az európai országrészbe történő szállítására, de az ezt követő országban bekövetkezett események mindkét projektet „eltemették”.
Az elektromos berendezésekben lévő nullák működési módja szerintAz elektromos vezetékek szerelése "feszültség alatt" módszerrel történik . Ez különösen igaz összetett terep esetén. Az erőátviteli vezetékek felszereléséhez szükséges berendezések kiválasztásakor figyelembe kell venni a fázisban lévő vezetékek számát, átmérőjét és az erőátviteli vezeték tartói közötti maximális távolságot.
Kábelátviteli vezeték (CL) - villamos energia vagy egyedi impulzusainak átvitelére szolgáló vezeték, amely egy vagy több párhuzamos kábelből áll, összekötő-, reteszelő- és véghüvellyel (terminálokkal) és rögzítőelemekkel, valamint olajjal töltött vezetékekhez, ezen kívül - adagolók és egy rendszer olajnyomás riasztó.
A kábelvonalakat a felsővezetékekhez hasonlóan osztályozzák. Ezenkívül a kábelvonalak megosztják:
A gáz-halmazállapotú szigetelés, valamint a folyékony és szilárd szigetelések egyes típusai itt nem szerepelnek, mivel a cikk írásakor viszonylag ritka használatuk.[ mikor? ] .
A kábelszerkezetek a következők:
A kábelcsatornákban (alagutakban) nyáron a hőmérséklet legfeljebb 10 °C-kal lehet magasabb, mint a külső levegő hőmérséklete.
A kábelhelyiségek tüzénél a kezdeti időszakban az égés lassan fejlődik, és csak egy idő után növekszik jelentősen az égés terjedési sebessége. A gyakorlat azt mutatja, hogy a kábelalagutakban keletkező valódi tüzek során akár 600 ° C-ot is meghaladó hőmérséklet figyelhető meg. Ez azzal magyarázható, hogy valós körülmények között olyan kábelek égnek, amelyek hosszú ideig áramterhelés alatt állnak, és amelyek szigetelése belülről 80 ° C-os és magasabb hőmérsékletre melegszik fel. A kábelek egyidejű gyulladása több helyen és jelentős hosszon is előfordulhat. Ennek oka az a tény, hogy a kábel terhelés alatt áll, és a szigetelése az öngyulladási hőmérséklethez közeli hőmérsékletre melegszik [4] .
A kábel számos szerkezeti elemből áll, amelyek gyártásához például alacsony gyulladási hőmérsékletű anyagokat, parázslásra hajlamos anyagokat használnak. A kábel és a kábelszerkezetek kialakítása általában fémelemeket tartalmaz. Tűz vagy áram túlterhelés esetén ezek az elemek 500-600 ˚C nagyságrendű hőmérsékletre melegszenek fel, ami meghaladja a kábelszerkezetben lévő számos polimer anyag gyulladási hőmérsékletét (250-350 ˚C), ill. ezért a tűzoltóanyag-ellátás leállítása után a felhevült fémelemektől újra meggyulladhatnak. Ebben a tekintetben meg kell választani a tűzoltóanyag-ellátás normatív mutatóit a tüzes égés megszüntetése, valamint az újragyújtás lehetőségének kizárása érdekében [5] .
A kábeltermekben sokáig habbal oltó berendezéseket használtak . Az üzemeltetési tapasztalatok azonban számos hiányosságot tártak fel:
Tanulmányok kimutatták, hogy a permetezett víz nagyobb tűzoltó képességgel rendelkezik, mint a légmechanikus hab, mivel jól nedvesíti és hűti az égő kábeleket és épületszerkezeteket [6] .
A lineáris lángterjedési sebesség kábelszerkezeteknél (kábelégetés) 1,1 m/perc [7] .
A magas hőmérsékletű szupravezetőn (HTSC) alapuló vezetékekben a szupravezetés alkalmazása lehetővé teszi az elektromos áram veszteség nélküli átvitelét, valamint nagy áramsűrűség elérését. A HTSC vezetékek nagy hátránya az állandó hűtés szükségessége, ami korlátozza gyakorlati alkalmazásukat. A HTSC vezetékek gyártási és üzemeltetési nehézségei ellenére folyamatosan próbálkoznak a gyakorlati alkalmazásukkal. Például az Egyesült Államokban 2006 júliusában üzembe helyezett demonstrációs villamosenergia-hálózati rendszerben 574 MVA teljesítményt továbbítanak 138 kV-on 600 méteren.
Az első kereskedelmi szupravezető távvezetéket az American Superconductor üzembe helyezte a New York állambeli Long Islanden 2008 júniusának végén [8] . A dél-koreai energiarendszerek 2015-ig 20 km teljes hosszúságú szupravezető vezetékeket fognak létrehozni [9] [10] .
A vezetékek elektromos vesztesége az áram erősségétől függ , ezért nagy távolságra történő átvitelkor a feszültséget sokszorosára növelik (az áramerősség ugyanannyival csökken) egy transzformátor segítségével , amely , azonos teljesítmény átvitele esetén jelentősen csökkentheti a veszteségeket. A feszültség növekedésével azonban különféle kisülési jelenségek kezdődnek .
Az extra magas feszültségű légvezetékekben aktív teljesítményveszteség lép fel a korona felé . Koronakisülésről akkor beszélünk, ha az elektromos térerősség a huzal felületén meghaladja a küszöbértéket , amely a tapasztalati csúcs képlettel számítható ki: kV/cm, ahol a huzal sugara méterben, a levegő sűrűségének a normálhoz viszonyított aránya [11 ] .
Az elektromos térerősség egyenesen arányos a vezeték feszültségével és fordítottan arányos annak sugarával, így a koronaveszteség leküzdhető a vezetékek sugarának növelésével, illetve (kisebb mértékben) fázishasítással, azaz fázisonként több vezetéket használva speciális távtartókkal 40-50 cm távolságban A koronaveszteség megközelítőleg arányos a termékkel .
A koronaveszteségek meredeken nőnek a feszültség növekedésével, az átlagos éves veszteség egy 500 kV-os távvezetéken körülbelül 12 kW / km, 750 kV - 37 kW / km feszültségnél, 1150 kV - 80 kW / km feszültségnél. A veszteségek a csapadék, különösen a fagy idején is meredeken nőnek , és elérhetik az 1200 kW/km-t [12] .
A múltban a távvezetéki veszteségek nagyon magasak voltak. Így a 19. század végén az 56 kilométeres Creil - Párizs egyenáramú vezeték vesztesége 45% volt [13] . A modern elektromos vezetékekben (2020-tól) a veszteség csak 2–3% [14] . Azonban még ezeket a veszteségeket is csökkentik a magas hőmérsékletű szupravezetők [14] . 2020-tól azonban a magas hőmérsékletű szupravezetőkre épülő vezetékeket magas költség és rövid hosszúság jellemzi (a leghosszabb ilyen vezeték 2014-ben épült Németországban, és mindössze 1 km hosszú) [14] .
A váltakozó áramú távvezetékek hatásfokát befolyásoló fontos érték az az érték, amely az aktív és meddő teljesítmény arányát jellemzi a vonalban- cos φ . Aktív teljesítmény - a vezetékeken áthaladó és a terhelésre átvitt teljes teljesítmény egy része; A meddőteljesítmény az a teljesítmény, amelyet a vezeték, annak töltőteljesítménye (a vezeték és a föld közötti kapacitás), valamint maga a generátor termel, és amelyet egy meddő terhelés (induktív terhelés) fogyaszt el. A vezeték aktív teljesítményveszteségei a továbbított meddőteljesítménytől is függenek. Minél nagyobb a meddő teljesítmény áramlása, annál nagyobb az aktív veszteség.
Veszteségek az AC távvezetékekben sugárzás miattTöbb ezer kilométernél hosszabb váltakozó áramú vezetékek esetén egy másik típusú veszteség figyelhető meg - a rádiósugárzás . Mivel ez a hosszúság már összehasonlítható egy 50 Hz frekvenciájú elektromágneses hullám hosszával ( 6000 km, egy negyedhullámú vibrátor hossza 1500 km), a vezeték sugárzó antennaként működik .
A tápvezetékeknek induktivitása és kapacitása van. A kapacitív teljesítmény arányos a feszültség négyzetével, és nem függ a vonalon átvitt teljesítménytől. A vezeték induktív ereje arányos az áram négyzetével, és így a vonal teljesítményével. Egy bizonyos terhelésnél a vonal induktív és kapacitív teljesítménye egyenlővé válik, és kioltják egymást. A vezeték „ideális” lesz, annyi meddőteljesítményt fogyaszt, amennyit termel. Ezt az erőt természetes erőnek nevezzük. Csak a lineáris induktivitás és kapacitás határozza meg, és nem függ a vonal hosszától. A természetes teljesítmény értékéből nagyjából meg lehet ítélni a vezeték átviteli kapacitását. Ilyen teljesítmény vezetéken történő továbbításakor minimális a teljesítményveszteség, működési módja optimális. Fázisfelosztással az induktív ellenállás csökkenése és a vezeték kapacitásának növekedése miatt a természetes teljesítmény növekszik. A vezetékek közötti távolság növekedésével a természetes teljesítmény csökken, és fordítva, a természetes teljesítmény növeléséhez csökkenteni kell a vezetékek közötti távolságot. A nagy kapacitív vezetőképességű és alacsony induktivitású kábelvezetékek rendelkeznek a legnagyobb természetes teljesítménnyel [15] .
Erőátviteli kapacitás alatt az erőátvitel három fázisának maximális aktív teljesítményét értjük, amely az üzemeltetési és műszaki korlátok figyelembevételével hosszú távú állandósult állapotban továbbítható. Az energiaátvitel maximális átadott aktív teljesítményét az erőművek generátorainak, a villamosenergia-rendszer adó- és vevőrészeinek statikus stabilitásának feltételei, valamint a megengedett áramerősségű fűtővezetékek megengedett teljesítménye korlátozza. A villamosenergia-rendszerek üzemeltetési gyakorlatából következik, hogy az 500 kV-os és afeletti vezetékek átviteli kapacitását általában a statikus stabilitási tényező határozza meg, a 220-330 kV-os távvezetékeknél mind a stabilitás, mind pedig a korlátozások előfordulhatnak. a megengedett fűtés tekintetében 110 kV és az alatt - csak fűtés szempontjából.
Erőteljes légvezetékek kapacitásának jellemzői [16] [17]
U nom ,
kV |
Hossz
vonalak, km |
Korlátozó
hossza at hatásfok = 0,9 |
Szám és terület
huzalszakaszok, mm2 |
természetes
erő P nat MW |
Sávszélesség | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
A fenntarthatóság szerint | Fűtéssel | |||||||
MW | részvényekben
R nat |
MW | részvényekben
R nat | |||||
10. cikk (6) | 5 | 35 | 2.1 | |||||
húsz | nyolc | egy?? | 7.5 | |||||
35 | húsz | egy?? | tizenöt | |||||
110 | 80 | egy?? | harminc | ötven | 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 |
Bibliográfiai katalógusokban |
---|
Energia | |||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
termékek és iparágak szerinti szerkezet | |||||||||||||||||||||||||||
Energiaipar : villamos energia |
| ||||||||||||||||||||||||||
Hőellátás : hőenergia |
| ||||||||||||||||||||||||||
Üzemanyagipar : üzemanyag _ |
| ||||||||||||||||||||||||||
Ígéretes energia : |
| ||||||||||||||||||||||||||
Portál: Energia |