Кабельные линии высокого переменного напряжения
Кабельные линии высокого напряжения
Кабельная линия – это линия из кабелей, предназначенная для передачи электроэнергии на расстояние. Она может состоять из одного или нескольких параллельных кабелей с концевыми муфтами. В тех случаях, когда кабельная линия больше строительной длины кабеля, она имеет соединительные муфты. Кабельные линии прокладывают в земле (траншеях), туннелях, галереях туннельного типа, блоках, производственных помещениях, в воде, в трубах, на эстакадах и т. д.
Применение кабельных линий переменного напряжения для передачи электроэнергии ограничивается рядом технико-экономических соображений. Например, известно, что сооружение и эксплуатация кабельных линий обходятся дороже воздушных, причем стоимость кабельных линий резко возрастает с увеличением класса напряжения. Так, если кабельные линии на напряжения до 110 кВ в 4–5 раз дороже воздушных, то с повышением напряжения до 500 кВ стоимость кабельных линий уже в 18–20 раз превышает стоимость воздушных линий электропередачи. Устранение повреждений кабельных линий сложнее и занимает более продолжительное время, по сравнению с воздушными ЛЭП. Например, при внезапных повреждениях длительность перерывов в энергоснабжении на кабельных линиях 110 кВ составляет примерно 72 ч, а на воздушных–6 ч. Значительное время требуется для определения места повреждения кабельной линии, а ремонтные работы при этом очень трудоемки и требуют больших затрат материалов. Кроме того, пропускная способность кабелей меньше, чем воздушных линий при том же сечении проводника.
Основным преимуществом кабельных линий является их высокая надежность. Если, например, для воздушных линий 110 кВ повреждаемость равна примерно 2 (км×год)-1, то для кабельных линяй 110 кВ, с маслонаполненным кабелем низкого давления, она составляет 0,016 (км×год)-1. Кроме того, целесообразность применения кабельных линий (особенно в городах), несмотря на их более высокую стоимость, определяется следующими факторами:
1) стойкость к многочисленным случайным, в том числе и атмосферным, воздействиям;
2) повреждения в кабельных линиях не опасны для населения, как это имеет место при обрыве проводов воздушных линий.
В России кабельные линии на напряжения 110, 220, и 500 кВ предназначены в основном для работы в системах энергоснабжения крупных городов, а также для соединения электрооборудования на мощных гидроэлектростанциях.
Система энергоснабжения большого города, как правило, содержит большое количество источников питания и сетей различных напряжений (рис.2.1).
Рис. 2.1. Система электроснабжения крупного города.
I, II – опорные подстанции; III, IV, VI – кольцевые подстанции;
V – подстанцияглубокого ввода; VII – электростанции.
Сеть 35–110 кВ, включая понижающие подстанции, называется электроснабжающей сетью. Она состоит из кольцевой сети, охватывающей город, и сети глубокого ввода. Кольцевая сеть связывает между собой источники питания и распределяет энергию между районами города. Сеть глубокого ввода подает электроэнергию в центральные районы или непосредственно к крупным потребителям города.
Применение кабельных линий в первую очередь дает эффект для сетей глубокого ввода, где использование воздушных линий электропередачи практически невозможно. В дальнейшем в целях увеличения площади городской застройки и из эстетических соображений кольцевая сеть также должна будет выполняться кабелями высокого напряжения.
В настоящее время появляется необходимость сооружения длинных кабельных линий. Они способствуют сохранению окружающего ландшафта, создают возможность более рационального использования поверхности земли, решают некоторые экологические проблемы. Например, постройка ТЭС и АЭС должна производиться в малонаселенной местности. Кабельные линии используются для передачи энергии от таких электростанций к потребителю. Наибольший интерес представляет:
1) создание кабельных линий высокого напряжения с изоляцией из сшитого ПЭ. Основная проблема здесь заключается в разработке более простых и малогабаритных соединительных муфт, а также в повышении надежности таких муфт и кабелей.
2) создание кабельных линий высокого напряжения с элегазовой изоляцией, в связи с их повышенной нагрузочной способностью. Линии с такими кабелями применяются в основном для повышения надежности электроснабжения подстанций и размещаются в тех местах, где происходит пересечение воздушных линий электропередачи. Эти линии могут прокладываться на воздухе (на опорах) или укладываться в землю.
Применение жесткого кабеля с газовой изоляцией для таких линий усложняет их монтаж и эксплуатацию. Замена жестких конструкций на кабель гибкого исполнения значительно увеличит область применения таких линий.