Power transmission line (TL) - en af komponenterne i det elektriske netværk , et system af kraftudstyr designet til at transmittere elektricitet gennem elektrisk strøm . Også en elektrisk ledning som en del af et sådant system, der strækker sig ud over kraftværket eller transformerstationen [1] .
Skelne mellem luftledninger og kabelledninger . På det seneste er gasisolerede linjer - GIL - blevet populære.
Information transmitteres også via elledninger ved hjælp af højfrekvente signaler (ifølge eksperter bruges omkring 60 tusinde HF-kanaler i CIS over elledninger) og FOCL . De bruges til overvågningskontrol, transmission af telemetridata, relæbeskyttelsessignaler og nødautomatisering .
Konstruktionen af en kraftoverførselsledning er en kompleks opgave, der omfatter design, topografisk og geodætisk arbejde, installation, vedligeholdelse og reparation.
Modtagelse af energi og dens umiddelbare brug er blevet brugt af menneskeheden siden oldtiden (f.eks. vindmotorer kombineret med møllesten; vandhjul kombineret med en mekanisk hammer; spyd roteret af slaver eller dyr, kombineret med bælg). Denne tilgang er ikke altid praktisk, da der er få områder med stabil vind, antallet af dæmninger på floden er begrænset, de kan placeres i ubehageligt vanskeligt terræn langt fra bygder og industricentre osv. Den oplagte løsning var at skaffe energi ét sted med mulighed for overførsel til forbrugeren et andet. I middelalderen og under den industrielle revolution blev der foreslået projekter til at overføre mekanisk kraft over lange afstande ved hjælp af lange aksler og pneumatiske rør, som ikke blev implementeret på grund af tekniske vanskeligheder. Opdagelser inden for elektricitet gjorde det muligt at generere elektrisk energi på forskellige måder og overføre den til forbrugeren ved hjælp af relativt enkle, kompakte, billige og nemme at lægge og installere elkabler.
Luftledning (VL) - en enhed designet til transmission eller distribution af elektrisk energi gennem ledninger placeret i det fri og fastgjort ved hjælp af traverser (beslag), isolatorer og fittings til understøtninger eller andre strukturer ( broer , overføringer ). Vli - en luftledning lavet med isolerede ledninger ( SIP ).
Udformningen af luftledningen, dens design og konstruktion er reguleret af de elektriske installationsregler (PUE) og byggekoder og regler (SNiP).
Grundlæggende bruges luftledninger til at overføre vekselstrøm, og kun i nogle tilfælde (for eksempel til tilslutning af strømsystemer, strømforsyning til et kontaktnetværk og andre) bruges jævnstrømsledninger .
DC-ledninger har lavere kapacitive og induktive tab. I USSR blev der bygget flere jævnstrømsledninger, herunder:
Sådanne linjer har ikke fået bred distribution, hovedsageligt på grund af behovet for at bygge komplekse terminalstationer med et stort antal hjælpeudstyr.
Efter aftaleDisse grupper adskiller sig væsentligt, hovedsageligt med hensyn til krav med hensyn til designforhold og strukturer.
I LPG-netværk med generel AC 50 Hz, i henhold til GOST 721-77, skal følgende nominelle fase-til-fase spændinger anvendes : 380 V; (6) [2] , 10, 20, 35, 110, 220, 330, 500, 750 og 1150 kV. Der er også netværk bygget efter forældede standarder med nominelle fase-til-fase spændinger: 220 volt, 3,15 [3] og 150 kilovolt. Den nominelle spænding for jævnstrømsledninger er ikke reguleret, de mest anvendte spændinger er: 150, 400 ( Vyborgskaya Substation - Finland ) og 800 kV. Andre spændingsklasser kan anvendes i specielle net, hovedsageligt til jernbanetræknet (27,5 kV, 50 Hz AC og 3,3 kV DC), underjordiske (825 V DC), sporvogne og trolleybusser (600 i jævnstrøm).
Den højeste spændingstransmissionslinje i verden var Ekibastuz-Kokshetau- linjen med en nominel spænding på 1150 kV. Men på nuværende tidspunkt drives linjen under halvdelen af spændingen - 500 kV. I 1970'erne, i Sovjetunionen , i processen med at forberede opførelsen af en jævnstrømstransmission Ekibastuz - Center , blev detaljerne i et projekt for en fremtidig krafttransmission af den næste spændingsklasse på 2000 kV - 2200 kV udarbejdet for transport af energi fra KATEK -kraftværker til den europæiske del af landet, men de efterfølgende begivenheder i landet "begravede" begge disse projekter.
Ifølge driftsmåden for neutrale i elektriske installationerInstallation af elledninger udføres ved "under spænding" -metoden . Dette gælder især i tilfælde af komplekst terræn. Når du vælger udstyr til installation af krafttransmissionsledninger, er det nødvendigt at tage højde for antallet af ledninger i fasen, deres diameter og den maksimale afstand mellem krafttransmissionsledningsstøtterne.
Kabeltransmissionsledning (CL) - en ledning til transmission af elektricitet eller dens individuelle impulser, bestående af et eller flere parallelle kabler med tilslutnings-, låse- og endebøsninger (terminaler) og fastgørelseselementer, og for oliefyldte ledninger, derudover - med feedere og et system olietryk alarmer.
Kabelledninger klassificeres på samme måde som luftledninger. Derudover deler kabellinjer:
Gasformig isolering og nogle typer flydende og fast isolering er ikke vist her på grund af deres relativt sjældne brug i skrivende stund.[ hvornår? ] .
Kabelstrukturer omfatter:
Temperaturen inde i kabelkanalerne (tunnelerne) om sommeren bør ikke være mere end 10 °C højere end udelufttemperaturen.
I tilfælde af brande i kabelrum udvikler forbrændingen sig i den indledende periode langsomt, og først efter nogen tid øges forbrændingsspredningshastigheden markant. Praksis viser, at der under reelle brande i kabeltunneler observeres temperaturer op til 600 ° C og derover. Dette forklares af det faktum, at kabler under virkelige forhold brænder, som er under strømbelastning i lang tid, og hvis isolering opvarmes indefra til en temperatur på 80 ° C og derover. Samtidig antændelse af kabler flere steder og over en betydelig længde kan forekomme. Dette skyldes, at kablet er under belastning, og dets isolering opvarmes til en temperatur tæt på selvantændelsestemperaturen [4] .
Kablet består af mange konstruktionselementer, til hvilke der f.eks. anvendes materialer med lav antændelsestemperatur, ulmende materialer. Udformningen af kabel- og kabelstrukturer inkluderer som regel metalelementer. I tilfælde af brand eller strømoverbelastning opvarmes disse elementer til en temperatur i størrelsesordenen 500-600 ˚C, hvilket overstiger antændelsestemperaturen (250-350 ˚C) for mange polymermaterialer , der indgår i kabelstrukturen, og derfor kan de genantænde fra opvarmede metalelementer efter at have stoppet tilførslen af ildslukningsmiddel. I denne forbindelse er det nødvendigt at vælge de normative indikatorer for levering af brandslukningsmidler for at sikre eliminering af brændende forbrænding og også for at udelukke muligheden for genantændelse [5] .
I lang tid blev der brugt skumslukningsinstallationer i kabelrum . Driftserfaringerne afslørede dog en række mangler:
Undersøgelser har vist, at sprøjtet vand har en større brandslukningsevne sammenlignet med luftmekanisk skum, da det fugter og køler brændende kabler og bygningskonstruktioner godt [6] .
Den lineære flammeudbredelseshastighed for kabelkonstruktioner (kabelbrænding) er 1,1 m/min [7] .
I ledninger baseret på højtemperatur-superledere (HTSC) gør brugen af superledning det muligt at transmittere elektrisk strøm uden tab, samt at opnå en høj strømtæthed. En stor ulempe ved HTSC-ledninger er behovet for konstant afkøling, hvilket begrænser deres praktiske anvendelse. På trods af vanskelighederne ved produktion og drift af HTSC-ledninger, forsøges der konstant at anvende dem i praksis. For eksempel, i et demonstrationsnetsystem, der blev taget i brug i juli 2006 i USA , transmitteres 574 MVA strøm ved 138 kV over en længde på 600 meter.
Den første kommercielle superledende transmissionslinje blev sat i drift af American Superconductor på Long Island , New York i slutningen af juni 2008 [8] . Strømsystemer i Sydkorea vil i 2015 skabe superledende elledninger med en samlet længde på 20 km [9] [10] .
Tabet af elektricitet i ledningerne afhænger af strømmens styrke , derfor øges spændingen , når den overføres over lange afstande , mange gange (reducerer strømmens styrke med samme mængde) ved hjælp af en transformer , som , når der overføres den samme effekt, kan det reducere tabene betydeligt. Men efterhånden som spændingen stiger, begynder forskellige udladningsfænomener at opstå .
I luftledninger med ekstra høj spænding er der aktive effekttab til koronaen . En koronaudladning opstår, når den elektriske feltstyrke ved ledningsoverfladen overstiger tærskelværdien , som kan beregnes ved hjælp af den empiriske Peak-formel: kV/cm, hvor er ledningsradius i meter, er forholdet mellem lufttæthed og normal [11 ] .
Den elektriske feltstyrke er direkte proportional med spændingen på ledningen og omvendt proportional med dens radius, så koronatab kan bekæmpes ved at øge ledningernes radius, og også (i mindre grad) ved at bruge faseopdeling, dvs. ved hjælp af flere ledninger i hver fase fastholdt af specielle afstandsstykker i en afstand på 40-50 cm.Koronatabet er omtrent proportionalt med produktet .
Corona-tabene stiger kraftigt med stigende spænding, de gennemsnitlige årlige tab på en 500 kV krafttransmissionslinje er omkring 12 kW/km, ved en spænding på 750 kV - 37 kW/km, ved 1150 kV - 80 kW/km. Tabene øges også kraftigt under nedbør, især frost , og kan nå op på 1200 kW/km [12] .
Tidligere var transmissionsledningstab meget høje. Så i slutningen af det 19. århundrede udgjorde tabene på den 56 kilometer lange jævnstrømslinje Creil - Paris 45 % [13] . I moderne elledninger (fra 2020) er tabene kun 2-3 % [14] . Men selv disse tab reduceres ved at bruge højtemperatursuperledere [14] . Men fra og med 2020 er elledninger baseret på højtemperatur-superledere karakteriseret ved høje omkostninger og kort længde (den længste sådan linje blev bygget i 2014 i Tyskland og har en længde på kun 1 km) [14] .
En vigtig værdi, der påvirker effektiviteten af AC transmissionsledninger, er den værdi, der karakteriserer forholdet mellem aktiv og reaktiv effekt i line- cos φ . Aktiv effekt - en del af den samlede effekt, der passerede gennem ledningerne og overført til belastningen; Reaktiv effekt er den effekt, der genereres af ledningen, dens ladeeffekt (kapacitans mellem ledningen og jorden), samt generatoren selv, og forbruges af en reaktiv belastning (induktiv belastning). Aktive effekttab i ledningen afhænger også af den transmitterede reaktive effekt. Jo større flowet af reaktiv effekt, jo større tab af aktiv.
Tab i AC-transmissionsledninger på grund af strålingMed en længde af vekselstrømsledninger på mere end flere tusinde kilometer observeres en anden type tab - radioemission . Da denne længde allerede er sammenlignelig med længden af en elektromagnetisk bølge med en frekvens på 50 Hz ( 6000 km, længden af en kvartbølgevibrator er 1500 km), fungerer ledningen som en udstrålende antenne .
Elledninger har induktans og kapacitans. Kapacitiv effekt er proportional med kvadratet af spændingen og afhænger ikke af den effekt, der transmitteres over linjen. Linjens induktive effekt er proportional med kvadratet af strømmen, og dermed styrken af linjen. Ved en vis belastning bliver ledningens induktive og kapacitive kræfter lige store, og de ophæver hinanden. Linjen bliver "ideel" og forbruger lige så meget reaktiv effekt, som den producerer. Denne kraft kaldes naturlig kraft. Det bestemmes kun af den lineære induktans og kapacitans og afhænger ikke af ledningens længde. Ud fra værdien af naturlig kraft kan man groft bedømme kraftledningens transmissionskapacitet. Ved transmission af sådan strøm på linjen er der minimalt strømtab, driftstilstanden er optimal. Med faseopdeling, på grund af et fald i induktiv modstand og en stigning i ledningens kapacitans, øges den naturlige effekt. Med en stigning i afstanden mellem ledningerne falder den naturlige effekt, og omvendt, for at øge den naturlige effekt, er det nødvendigt at reducere afstanden mellem ledningerne. Kabelledninger med høj kapacitiv ledningsevne og lav induktans har den største naturlige effekt [15] .
Krafttransmissionskapacitet forstås som den maksimale aktive effekt af de tre faser af krafttransmission, som kan transmitteres i en langsigtet stabil tilstand under hensyntagen til operationelle og tekniske restriktioner. Den maksimale overførte aktive kraft for krafttransmission er begrænset af betingelserne for statisk stabilitet af generatorer af kraftværker, de transmitterende og modtagende dele af det elektriske kraftsystem og den tilladte effekt til opvarmningsledninger med tilladt strøm. Det følger af praksis med drift af elektriske kraftsystemer, at transmissionskapaciteten for elledninger på 500 kV og derover normalt bestemmes af faktoren statisk stabilitet, for elledninger på 220-330 kV kan der forekomme begrænsninger både med hensyn til stabilitet og mht. tilladt opvarmning, 110 kV og derunder - kun mht. varme.
Karakteristika for kapaciteten af luftledninger [16] [17]
Dem ,
_ kV |
Længde
linjer, km |
Begrænsende
længde kl effektivitet = 0,9 |
Antal og areal
ledningssektioner, mm2 |
Naturlig
strøm P nat MW |
Båndbredde | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ved bæredygtighed | Ved opvarmning | |||||||
MW | i aktier
R nat |
MW | i aktier
R nat | |||||
10(6) | 5 | 35 | 2.1 | |||||
tyve | otte | en?? | 7.5 | |||||
35 | tyve | en?? | femten | |||||
110 | 80 | en?? | tredive | halvtreds | 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 |
I bibliografiske kataloger |
---|
Energi | |||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
struktur efter produkter og brancher | |||||||||||||||||||||||||||
Elindustri : elektricitet |
| ||||||||||||||||||||||||||
Varmeforsyning : varmeenergi |
| ||||||||||||||||||||||||||
Brændstofindustri : brændstof _ |
| ||||||||||||||||||||||||||
Lovende energi : |
| ||||||||||||||||||||||||||
Portal: Energi |