5.1 Повітряні лінії електропередач. Кабельні лінії. Споживачі електроенергії. Відомості про пуе. Характеристики ліній електропередач
Лінія електропередачі (лінія електропересилання, лінія електропередавання, ЛЕП) — один з компонентівелектричної мережі призначена для передачі електричної енергії.
Розрізняють кабельні та повітряні лінії електропередачі.
Будова повітряних ліній електропередачі може мати різні форми залежно від типу лінії. Каркасом може служити простий дерев'яний стовп, що має одну чи більше поперечок для підтримки проводу. Високовольтні лінії електропередач зазвичай виконуються наступними:
• Збудовані з ґратчастих стальних опор;
• Бетонні опори;
• Сталева опора циліндричного типу (в Україні встановлено менше 10 таких опор);
• Опори із пластику підвищеної міцності (їхнє застосування обмежене через високу вартість).
ЛЕП у кабельному виконанні найчастіше застосовується у населених пунктах та при необхідності перетину таких перешкод, як залізнична колія або автодорога. Високовольтні КЛ прокладаються на глибині понад 0,7 м та складаються з однофазних ізольованих кабелів при напрузі понад 35 кВ та трифазних — при нижчих напругах.
Історія створення леп
Можливість передачі електричних імпульсів на велику відстань була продемонстрована 14 липня 1729 фізиком Стівеном Грейєм. Він мав на меті показати, що можна передавати електроенергію за допомогою цього методу. У досліді використовувалися вологі мотузки із конопель, підвішені на шовкових нитках (про низький опірметалевих провідників в той час не знали).
Проте першим практичним використанням повітряних ліній були дроти для телеграфів. У 1837 було створено першу комерційну лінію телеграфу протяжністю 13 миль (20 км). Передача електричної енергії була зроблена у 1882 році з допомогою першої ЛЕП між Мюнхеном і Бед Бруком. В 1891 році було побудовано першу трифазнулінію змінного струму з нагоди Міжнародної виставки електроенергії у Франкфурті.
П-подібна схема заміщення ЛЕП
Кожна лінія електропередач фактично є металевим провідником з розподіленими параметрами, а саме:
• Імпедансу, що складається з активної та реактивної складової.
• Поперечної провідності.
Найточнішим представленням лінії є врахування одиничних параметрів, розподілених по всій довжині лінії. Однак практично для рівнів напруги до 330 кВ при довжині до 300 км, що використовуються на сьогодні, достатнім є використання П-подібної схеми заміщення з нерозподіленими параметрами. Фактична похибка при використанні цієї схеми є несуттєвою та фактично не впливає на результат.
Зміст фізичних параметрів
• Активний опір — параметр описує опір металевого провідника, з якого виконана лінія.
• Реактивний опір — величина, що виникає під дією ЕРС самоіндукції та ЕРС взаємоіднукції, що протидіє самоіндукції. Залежить у значній мірі від розташування фаз (прямо пропорційно) та радіусу проводів (обернено пропорційно). Також залежить від матеріалу, що застосовується. Має індуктивний характер. У кабельних ліній менше у 2-3 рази, ніж у повітряних через меншу відстань між провідниками.
• Активна провідність — величина, що обумовлюється втратами активної енергії через недосконалість ізоляції та на коронний розряд. Фактично може не враховуватись за нормальної вологості в мережах до 110 кВ та за будь-яких умов для мереж напругою менше 35 кВ через незначну величину.
• Ємнісна провідність — величина, що виникає як ємність між фазами та між фазою та землею. Ємність кабельних ліній є більшою через близькість фаз між собою та наявність металевих екранів. Не враховується у ПЛ 35 кВ та нижче.
Усі ці параметри, з огляду на стандартизацію матеріалів (алюміній або мідь), перерізів проводів та опор (зокрема стандартизоване розташування провідників відносно землі та один відносно одного), можуть бути знайдені у таблицях вже розраховані на певну довжину, як правило на 1 чи 100 км[6].
Окремої уваги потребують сталеві проводи, у яких реактивний опір змінюється в залежності від струму, що протікає по ним.
В Україні використовуються наступні класи змінної напруги при передачі та розподілу електричної енергії:
• Низька напруга — 220 В, 0,4 кВ (відомі як 380В/220В);
• Середня напруга — 6 кВ, 10 кВ, 35 кВ,
• Висока напруга — 110 кВ, 150 кВ, 220 кВ, 330 кВ,
• Надвисока напруга — 400 кВ, 500 кВ, 750 кВ
Також є одна лінія постійної напруги 800 кВ (± 400 кВ) ПС Михайлівська — Волгоградська ГЕС (лінія «Волгоград — Донбас»).
Основною шкалою напруг в ОЕС України є 10, 35, 110, 330, 750 кВ.
У Луганській області використовується шкала 10, 35, 110, 220, 500 кВ, у Криму — 10, 35, 110, 220, 330 кВ (на сході Криму відсутній клас напруги 330 кВ). Розвиток мереж 220, 400 та 500 кВ у перспективі допускається лише для даних регіонів.