Сучасні підходи до проектування повітряних ліній

Проектування повітряних ліній

Електропередавання

Сучасні підходи до проектування повітряних ліній

Для порівняння між собою існуючих електричних мереж різних країнвикористовують мережевий коефіцієнт (К_М), який дорівнює відношенню загальної довжини ліній електричних мереж до встановленої потужності електричних станцій. Значення мережевого коефіцієнту для різних країн наведено у табл. 1.1.

Таблиця 1.1

В Україні мережевий коефіцієнт у 1,5 рази більший ніж у Німеччині, Франції і США, а це свідчить, що в нашій державі недостатньо ефективно використовуються електричні мережі. Причинами цього є спотворення цінових співвідношень, які проявлялися в СРСР, а саме заниження капіталовкладень у мережі порівняно з світовими за рахунок відсутності вартості землі, низької вартості праці, відсутності екологічних затрат тощо. Наприклад, у 80-і роки минулого століття питома вартість ПЛ 110 кВ в Україні була в 4 рази нижче вартості ПЛ 115 кВ у США. Низька вартість повітряних ліній, недостатня надійність електрообладнання, масове резервування живлення електроспоживачів по додаткових лініях – це ті причини, що зумовили будівництво в Україні значної кількості повітряних ліній електропередавання.

За кордоном будували малу кількість повітряних ліній, але при цьому використовували проводи великих перерізів, за рахунок чого збільшували пропускну здатність ліній, а також виконували реконструкції існуючих повітряних ліній із збереженням їх старих трас, збільшуючи перерізи проводів ліній.

На технічні рішення, які приймаються за кордоном стосовно проектування та будівництва повітряних ліній, суттєвий вплив має характер національних законодавств про землю. Так, у США площа відчужуваної землі для повітряних ліній підлягає викупу і при цьому вартість землі складає основну частину вартості лінії електропередавання. Ця обставина вимагає шукати шляхи на здешевлення проектів повітряних ліній за рахунок: зменшення площ відчуження; ефективного використання трас повітряних ліній; підвищення пропускної здатності ліній. Жорсткі вимоги ставляться до взаємодії повітряних ліній з оточуючим середовищем: радіо-, теле- та акустичні завади; небезпека для здоров’я людей від дії електричних і магнітних полів; загромадження поля зору; зорове сприйняття пейзажу тощо. Це все впливає на вибір висоти та конструкції опор, довжини прогонів. Перевагу віддають вільностоячим металевим опорам трубчастого або багатогранного замкнутого профілю.

У Франції, Німеччині та інших країнах Європи для будівництва повітряних ліній викупають або орендують площі землі під опори. Тому перевагу надають вузькобазовим опорам і, крім цього, стараються обмежити їх кількість. Цим принципам відповідають вільностоячі металеві опори як трубчастого, так і решітчастого виконання. Також стараються збільшити довжину прогонів повітряних ліній, яка становить біля 400 м.

У густонаселених районах країн, де земельні ресурси є обмежені, а відчуження землі для будівництва повітряних ліній є досить складним, будують багатоколові повітряні лінії, в тому числі і комбіновані – різних номінальних напруг. Але проектування та будівництво багатоколових повітряних ліній є обмеженим, бо їх технічне обслуговування та ремонт є складніший ніж одноколових повітряних ліній.

Архітектуру опор визначає: схема підвіски проводів (трикутна, горизонтальна, вертикальна); кількість кіл повітряних ліній (одно-, дво- і багатоколові); навантаження від дії кліматичних факторів (вітер, ожеледь). Для повітряних ліній використовують металеві опори, які мають різні конструктивні рішення – з елементами трубчастого перерізу, плоского, тригранного або багатогранного замкнутого перерізу зі схемами профілів стояків нової форми: гнуті V-, W- і коритоподібні.

В 90-і роки минулого століття для повітряних ліній поряд з металевими опорами почали використовувати залізобетонні опори з цільними або складними секціонованими стояками. Стояки виконують на основі попередньо напруженої якісної арматури і мають підвищену стійкість до впливу кліматичних факторів: дощу, туману, замерзанню тощо. Стояки стійкі до корозії та мають достатні строки експлуатації. Використання залізобетонних опор дозволяє знизити затрати на технічне обслуговування повітряних ліній.

Специфіка умов будівництва повітряних ліній в світі така, що розроблення опор повітряних ліній, які б можна було використовувати в Європі, Африці та Південній Америці є мало ймовірною, а скоріше нереальною. Для кожної проектованої повітряної лінії розробляють серію опор, розрахованих на конкретні реальні умови експлуатації, які визначає замовник. Особлива увага приділяється матеріалу опори. Для металевих опор використовують марки сталей з високими показниками міцності.

Для закріплення опор у ґрунті використовують фундаменти самих різних конструкцій: збірні фундаменти різних форм (грибовидні, ступінчасті тощо); монолітні бетонні та залізобетонні фундаменти (одиночні та групові); свайні забивні та буронабивні; фундаментні плити. Для закріплення відтяжок у ґрунті використовують: анкерні пристрої у вигляді буронабивних свай з розширенням; анкерні пристрої з труб, які заливають поліуретаном; металеві гвинтові конструкції; гвинтові анкери. За кордоном найбільшого поширення закріплення в ґрунті опор повітряних ліній набули фундаменти з монолітного залізобетону та набивні сваї.

Для повітряних ліній використовують проводи різних конструкцій з матеріалів і сплавів, які мають добру електропровідність і механічну міцність. В США на ПЛ 115 кВ використовують проводи перерізом 200 мм² і 400 мм² , а для повітряних ліній вищих класів напруг – 400 мм², 550 мм², 800 мм². У Німеччині на ПЛ 110 - 400 кВ переважно використовують провід одного перерізу 500 мм², у Франції – 411 мм² і 570 мм², в Італії – 128 мм², 265 мм², 520 мм² , в Швеції – 755 мм², у Великобританії на ПЛ 132 кВ – 175 мм² і 400 мм², на ПЛ 275 кВ - 2´175 мм² або 2´400 мм², на ПЛ 400 кВ - 2´400 мм² або 4´400 мм² залежно від важкості умов траси.

Проводи і троси можуть використовуватися з вбудованими оптоволоконними кабелями.

Лінійна ізоляція повітряних ліній – це ізолятори, виконані на основі традиційних електроізоляційних матеріалів (скла, фарфору), а також на основі нових матеріалів – склопластику, кремнійорганічної гуми. На повітряних лініях використовують композиційні стрижневі підвісні ізолятори, які мають переваги над керамічними і скляними, а саме: незначну масу; велике відношення механічної міцності до маси; стабільні високі ізолюючі параметри та більш високі розрядні градієнти; практично не пробиваються в режимах робочих напруг, комутаційних і атмосферних перенапруг; прості в обслуговуванні. Композиційні ізолятори дають змогу підвищити компактність повітряних лініях за рахунок опор з ізолюючими траверсами, їх надійність.

Глибоке обмеження рівня перенапруг за рахунок використання ОПН-ів дозволить знизити ізоляційні відстані, спростити ізоляційні конструкції, відмовитися від грозозахисних тросів, зменшити габарит опор повітряних ліній.