Большая энциклопедия техники - Коллектив авторов

На территории городов и заводских объектов чаще всего применяются кабельные линии электропередачи в 3, 6, 10, и 35 кВ. Подведение линии электропередачи к городу и в объекты силовой нагрузки происходит с помощью кабельных линий электропередачи, напряжение которых составляет 110 кВ и более. Для переброски линии электропередачи через какие-либо водные рубежи чаще всего используют кабельные линии электропередачи напряжением в 110—220 кВ. Чаще всего в городах применяются трехжильные кабели в 3—10 кВ, изоляция которых состоит из пропитанной вязкой массой бумаги. Эти кабели имеют общую свинцовую оболочку. Также часто применяются кабели на 35 кВ с освинцованными жилами. Высоковольтные кабели чаще всего являются маслонаполненными или газонаполненными. Располагаются кабели обычных конструкций чаще всего в земляных траншеях, в блоках из труб; при большом количестве кабелей для них создаются специально оборудованные туннели. Маслонаполненные кабели низкого давления, напряжение которых составляет 110 кВ, состоят из медных полых жил, внутрь которых заливается масло, и из бумажной изоляции.

Для контроля над состоянием давления масла маслонаполненный кабель делится на отдельные герметические секции с маленькой разностью вертикальных отметок на концах каждой секции. Применяются маслонаполненные кабели при прокладке линий электропередачи в траншеях, в бетонных каналах и туннелях. Для нормального функционирования маслонаполненных кабелей необходима специальная подпитывающая аппаратура, регулирующая давление масла в кабеле. Такая аппаратура располагается в специально оборудованных подземных колодцах или в надземных киосках. Использование маслонаполненных кабелей, давление масла в которых повышено до 2—3 кг/см2, делает возможным увеличить разность вертикальных отметок. Одной из форм маслонаполненных кабелей является маслостатический кабель. Он состоит из трех одножильных кабелей, с которых снята свинцовая оболочка. Эти кабели прокладываются в специальном стальном трубопроводе, в который загоняется масло под повышенным давлением (14—15 кг/см2). Давление масла в маслостатическом кабеле поддерживается при помощи специальных автоматических насосных агрегатов, которые устанавливаются по концам линии электропередачи.

Газостатические кабели отличаются от маслостатических кабелей тем, что в них загоняется не масло, а азот под давлением 15 кг/см2. Это давление газа в газостатическом кабеле поддерживается автоматическими компрессорными аппаратами. На входе и на выходе кабельной системы монтируются концевые муфты, задачей которых является соединение кабеля с воздушными проводами. Установка концевых муфт происходит на специально оборудованных стальных конструкциях. Кабельные линии переменного тока высокого напряжения являются очень надежными в эксплуатации, но они сочетают в себе массу других, причем весьма серьезных ограничений в использовании, к каковым относятся гораздо более высокая стоимость по отношению к воздушным линиям электропередачи, повышенная сложность ремонта таких линий, более низкое качество применения цветных металлов. Все эти недостатки ограничивают использование кабельных линий высокого напряжения только теми случаями, когда трудно или невозможно использовать воздушные линии электропередачи.

Эксплуатация кабельных линий электропередачи также должна проходить под строгим присмотром за качеством и внешним состоянием кабельной трассы, контролем над ее работой (нагрузки, термальный режим и т. д.), контролем и починкой подпитывающей, компрессорной, насосной и другой аппаратуры, работа которой необходима для функционирования кабельных линий электропередачи. Контроль за маслонаполненной системой кабельных линий электропередачи включает в себя также периодическую проверку термального режима, давления, качества и количества масла и многое другое, а также за эксплуатационными показателями стопорных муфт и маслоподпитывающей аппаратурой. Систематически должны проводиться профилактические испытания изоляции кабелей под повышенным напряжением. Профилактические испытания и проверки дают возможность быстро найти и отремонтировать какие-либо повреждения и неисправности кабельной системы и ее изоляции, т. е. приводят к улучшению работы кабельной системы, ее эксплуатационных качеств, к повышению надежности ее работы и увеличению срока службы кабельных линий электропередачи.

По определенным значениям наибольшей передаваемой мощности и количеству часов применения максимума за определенный срок, которые находятся по электрическим расчетам и в соответствии с технико-экономическими вариантами перспективы развития системы электропередачи на ближайшие несколько лет, происходит выбор напряжения, количества цепей, размера сечения линий электропередачи. Показатель экономичности мощных линий электропередачи – это стоимость передачи 1 кВт/ч электрической энергии, которую находят по расчетам, основанным на ежегодных расходах, которые составляются из финансирования амортизации линий электропередачи, стоимости обслуживания и ремонта этих линий, а также из стоимости потерянной электрической энергии.

Для увеличения пропускных качеств линий электропередачи на дальние расстояния используются статические конденсаторы, которые включаются в каждую цепь данной линии электропередачи дальнего расстояния между переключаемыми объектами или на самих объектах между их шинами. В последнем случае получается продольная компенсация. Продольная компенсация значительно снижает проблемы, связанные с большим расстоянием передачи электроэнергии. Также пропускные качества можно увеличить, включив в линии электропередачи специальные шунтирующие реакторы. Особенностью использования линий электропередачи на дальние расстояния можно считать малую разность напряжений в концах линии электропередачи при очень большом коэффициенте мощности. Но, несмотря на все эти облегчающие работу и увеличивающие дальность электропередачи, аппараты, дальность передачи электрической энергии имеет ограничения, что составляет значительную проблему при электрификации отдаленных объектов. Для решения этой проблемы М. О. Доливо-Добровольский в 1919 г. предложил развивать технику передачи электрической энергии постоянным током высокого напряжения. Система линий электропередачи постоянного тока высокого напряжения состоит из воздушной (кабельной) линии электропередачи постоянного тока, выпрямительной установки и инверторной установки. В этой системе выпрямительная установка преобразует переменный ток в постоянный на одном конце, а инверторная преобразует постоянный ток в переменный – на другом.

Виды линий электропередачи

Линии электропередачи делятся на линии передачи высокого напряжения и линии передачи низкого напряжения.

  1. Линии передачи высокого напряжения состоят из проводов, опорных пунктов, изоляции, кабелей, каналов, траверс, арматуры и другого оборудования, которое предназначается для передачи электрической энергии на дальние расстояния и под высоким напряжением. Под высоким напряжением предполагается напряжение более 250 В. Но линии чаще всего работают под напряжением более 500 В. Применяются линии передачи высокого напряжения в качестве линий электропередачи с напряжением в 35, 110, 220 и 400 кВ для передачи огромного количества электрической энергии на дальние расстояния, но находят свое применение и в распределительных станциях.

  2. Линии передачи низкого напряжения составлены практически из тех же составляющих, но с учетом эксплуатации данных линий под низким, а не высоким напряжением. Низкое напряжение – это напряжение, значение которого составляет менее 250 В. Такие линии электропередачи представляют собой завершающее звено в распределении электрической энергии к потребителям, также такие линии применяются для связывания низковольтных источников тока с низковольтными сетями и токоприемниками. Линии передачи низкого напряжения применяются в цехах предприятий, в сельскохозяйственной электрификации, на электротранспорте, для соединения бытовых потребителей и т. д.

Линии передачи низкого напряжения имеют повышенную изоляцию. Они делятся на воздушные и кабельные. Первые используют воздух как изоляцию между проводами. Провода крепятся в такие места, которые соответствуют безопасности не только самой электроснабжающей линии, но и окружающих ее объектов.

Опоры линии передачи низкого напряжения – это деревянные столбы, которые обычно обрабатывают антисептиками для предотвращения процессов гниения древесины. Кабельные линии передачи низкого напряжения меньше подвержены воздействию внешних факторов, но за их состоянием намного сложнее следить, да и ремонт таких линий также сопряжен с определенными сложностями, что ограничивает их применение. Степень нагрузки на кабельные линии должна быть меньше, чем у воздушных линий того же сечения, что обусловлено затрудненным охлаждением таких линий.