74
СЕТИ РОССИИ
П
рименение
традиционных
кабелей
связано
с
рядом
проблем
.
Сегодня
кабели
с
масляной
,
бумажной
,
син
-
тетической
изоляцией
(
в
том
числе
и
на
основе
сшитого
полиэтилена
)
предусматриваются
на
критические
мощности
величиной
примерно
до
1700
МВт
.
Эти
кабели
плохо
приспо
-
соблены
для
передачи
энергии
на
расстояния
свыше
нескольких
десят
-
ков
километров
из
-
за
ограничений
по
термической
стойкости
и
возмож
-
ных
резонансных
явлений
.
Диэлектрические
потери
в
этих
типах
кабелей
также
весьма
велики
,
что
обусловлено
достаточно
высокой
диэлектрической
проницаемостью
полимеров
,
бумаги
и
масла
.
Помимо
прочего
,
традиционные
кабели
не
являются
экологически
чистыми
,
как
правило
,
они
пожаро
-
опасны
(
при
коротком
замыкании
в
одной
фазе
в
результате
пожара
по
-
вреждаются
и
другие
),
а
электромаг
-
нитные
поля
в
них
не
полностью
ло
-
кализованы
—
на
поверхности
зем
-
ли
,
где
они
проложены
,
уровень
элек
-
тромагнитных
воздействий
может
быть
весьма
значительным
.
Кроме
того
,
существуют
значи
-
тельные
технологические
проблемы
при
вертикальной
прокладке
кабе
-
лей
.
Переход
от
воздушных
линий
электропередачи
к
кабелям
требу
-
ет
изменения
систем
автоматики
и
релейной
защиты
,
а
при
примене
-
нии
длинных
кабелей
необходимы
устройства
компенсации
реактивной
мощности
.
ЛИНИИ
ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
С
ГАЗОВОЙ
ИЗОЛЯЦИЕЙ
Технологии
линий
(
или
токопро
-
водов
)
с
газовой
изоляцией
(
ЛГИ
)
позволяют
решить
практически
все
упомянутые
проблемы
традицион
-
ных
кабелей
.
На
рис
. 1
представле
-
на
принципиальная
конструкция
га
-
зоизолированной
линии
однофазно
-
го
исполнения
.
В
случае
пофазного
исполнения
токоведущая
жила
и
оболочка
распо
-
лагаются
коаксиально
.
Опорные
изо
-
ляторы
,
установленные
на
одинако
-
вом
расстоянии
,
удерживают
жилу
в
центре
оболочки
,
при
этом
элек
-
трическая
изоляция
осуществляется
с
помощью
высокопрочного
в
элек
-
трическом
отношении
газа
(
элегаза
,
сухого
воздуха
,
или
их
смеси
,
другого
газа
)
под
давлением
,
которое
обыч
-
но
имеет
диапазон
от
4
до
20
атм
.
Токоведущая
жила
представляет
собой
твердую
металлическую
трубу
,
как
правило
,
из
алюминиевого
спла
-
ва
.
Жила
поддерживается
внутри
ме
-
таллической
оболочки
с
помощью
изоляторов
,
изготовленных
из
литых
эпоксидных
компаундов
горячего
отверждения
.
Для
повышения
элек
-
трической
прочности
газовой
изоля
-
ции
вблизи
поддерживающих
изоля
-
торов
устанавливаются
ловушки
ча
-
стиц
.
Оболочка
ЛГИ
обеспечивает
ме
-
ханическую
прочность
конструкции
и
герметизацию
газовых
объемов
сек
-
ций
.
Для
уменьшения
потерь
энергии
в
оболочке
материалом
для
нее
,
как
правило
,
служит
сплав
алюминия
.
Секции
собираются
в
единую
ли
-
нию
непосредственно
на
месте
мон
-
тажа
.
Соединения
секций
в
ЛГИ
долж
-
ны
учитывать
:
необходимость
не
-
прерывности
электрической
систе
-
Газоизолированные
высоковольтные линии
Сегодня основным средством передачи электроэнергии в крупных городах и труд-
нодоступных для прокладки воздушных линий электропередачи районах являются
высоковольтные кабели.
Владимир ВАРИВОДОВ,
первый заместитель генерального директора
ОАО «ФГУП ВЭИ им. В.И. Ленина», д.т.н., профессор
1 —
оболочка
, 2 —
токоведущая
жила
, 3 —
изоляторы
, 4 —
контакты
,
5 —
ловушки
частиц
, 6 —
фланцы
Рис
. 1.
Высоковольтная
газоизолированная
линия
75
№ 1 (4), январь-февраль, 2011
мы
,
компенсацию
тепловых
расши
-
рений
,
герметизацию
газовых
объе
-
мов
.
Возможны
различные
способы
соединения
секций
—
с
помощью
сварки
,
фланцев
и
скользящих
кон
-
тактов
.
В
последние
годы
,
как
пра
-
вило
,
соединения
секций
осущест
-
вляются
с
помощью
сварки
в
атмос
-
фере
инертного
газа
.
Для
того
чтобы
пыль
или
металлические
частицы
не
проникли
в
оболочку
во
время
свар
-
ки
,
концы
секций
вставляются
в
сое
-
динительную
муфту
.
Соединения
жил
и
оболочек
долж
-
ны
производиться
в
чистой
пере
-
движной
камере
при
соблюдении
мер
предосторожности
,
чтобы
ис
-
ключить
попадание
грязи
и
частиц
внутрь
.
Антикоррозийное
покрытие
наносится
в
стадии
полного
соедине
-
ния
оболочек
.
Тепловое
расширение
оболочки
обычно
компенсируется
с
помощью
сильфонов
из
нержавеющей
стали
или
алюминия
либо
перемещени
-
ем
одного
из
концов
ЛГИ
,
а
токоведу
-
щих
жил
—
с
помощью
втычных
кон
-
тактов
.
После
установки
каждый
гермети
-
зированный
участок
линии
подверга
-
ется
различным
проверкам
—
на
ка
-
чество
сварки
,
электрических
соеди
-
нений
и
т
.
п
.
Затем
герметичный
уча
-
сток
заполняется
газом
под
давлени
-
ем
,
который
должен
быть
отфильтро
-
ван
и
высушен
так
,
чтобы
все
следы
влаги
были
устранены
.
Перед
началом
эксплуатации
ЛГИ
обязательно
проводятся
высоко
-
вольтные
испытания
.
Для
изменения
профиля
трассы
применяются
поворотные
элементы
.
В
газоизолированных
линиях
трех
-
фазного
исполнения
все
три
фазы
находятся
в
одной
оболочке
.
Газоизолированные
линии
могут
прокладываться
в
земле
,
на
ее
по
-
верхности
и
в
туннелях
.
ПЕРВОЕ
ПОКОЛЕНИЕ
ЛГИ
Начало
развития
газоизолиро
-
ванных
линий
и
первые
упомина
-
ния
о
них
относятся
к
1964
г
.,
т
.
е
.
происходило
это
практически
одно
-
временно
с
началом
продвижения
на
рынок
элегазовых
выключателей
и
комплектно
-
распределительных
устройств
с
элегазовой
изоляцией
(
КРУЭ
).
Первая
промышленная
установ
-
ка
ЛГИ
на
напряжение
242
кВ
про
-
тяженностью
414
м
была
реализо
-
вана
в
1972
г
.
американской
компа
-
нией
CGIT Westboro (
проект
Hudson
Switching Station),
затем
в
Германии
в
1974
г
.
компанией
Siemens.
В
Япо
-
Рис
. 2.
Первая
российская
ЛГИ
-110
кВ
трехфазного
исполнения
в
опытно
-
промышленной
эксплуатации
на
подстанции
«
Бескудниково
»
в
Москве
, 1975
г
.
нии
эксплуатация
первой
промыш
-
ленной
ЛГИ
была
начата
в
1978
г
.
В
это
же
время
аналогичные
про
-
екты
появились
в
России
.
В
1975
г
.
Всесоюзным
(
теперь
Всероссий
-
ским
)
электротехническим
институ
-
том
им
.
В
.
И
.
Ленина
была
разрабо
-
тана
,
изготовлена
и
установлена
в
опытно
-
промышленную
эксплуата
-
цию
на
подстанции
«
Бескудниково
»
в
Москве
ЛГИ
-110
кВ
(
рис
. 2),
а
за
-
тем
—
в
1978
г
.
ЛГИ
-220
кВ
(
рис
. 3).
В
1980
г
.
этим
же
институтом
была
установлена
в
опытную
эксплуата
-
цию
на
испытательном
стенде
в
Толь
-
ятти
ЛГИ
-500
кВ
.
В
дальнейшем
наи
-
более
активными
в
промышлен
-
ном
освоении
ЛГИ
были
компания
CGIT Westboro (
США
),
поставившая
в
период
с
1972
по
2003
г
.
около
120
ЛГИ
,
а
также
Chubu Electric
Power Co
и
Toshiba (
Япония
).
Первое
поколение
ЛГИ
имело
ряд
недостатков
,
затрудняющих
их
вне
-
дрение
:
высокая
стоимость
—
линия
заполнялась
полностью
дорогим
эле
-
газом
,
монтаж
и
технологии
изготов
-
ления
не
были
отработаны
и
поэтому
дороги
;
недостаточная
надежность
в
эксплуатации
из
-
за
относительно
высоких
утечек
элегаза
при
исполь
-
зовании
ручной
сварки
труб
,
а
так
-
же
применение
изоляторов
с
высо
-
кой
напряженностью
электрического
поля
неоптимизированной
конструк
-
ции
и
т
.
д
.
ВТОРОЕ
ПОКОЛЕНИЕ
ЛГИ
Примерно
с
2000
г
.
можно
гово
-
рить
о
втором
поколении
газоизоли
-
рованных
линий
электропередачи
.
Рис
. 3.
Газоизолированная
линия
220
кВ
в
трехфазном
исполнении
российского
производства
в
опытно
-
промышленной
эксплуатации
на
подстанции
«
Чагино
»
в
Москве
, 1979
г
.
76
СЕТИ РОССИИ
Эти
линии
характеризуются
ис
-
пользованием
смесей
элегаза
с
азо
-
том
,
что
примерно
на
20%
снижа
-
ет
их
стоимость
.
Кроме
того
,
облег
-
чается
использование
ЛГИ
при
низ
-
ких
температурах
.
В
них
применя
-
ются
специальные
ловушки
частиц
внутри
герметичных
секций
,
так
как
металлические
частицы
наиболее
опасны
для
внутренней
изоляции
линии
.
ЛГИ
второго
поколения
так
-
же
обладают
существенным
сниже
-
нием
возможных
утечек
газа
за
счет
применения
современных
автома
-
тизированных
орбитальных
систем
сварки
трубчатых
оболочек
в
поле
-
вых
условиях
,
ультразвукового
кон
-
троля
качества
сварки
,
использова
-
ния
для
оболочек
спирально
сварен
-
ных
труб
.
Применены
новые
эффек
-
тивные
системы
мониторинга
состо
-
яния
линий
и
специальные
процеду
-
ры
предпусковых
испытаний
.
Японской
фирмой
Chubu Electric
Power Co
была
введена
в
эксплуа
-
тацию
одна
из
первых
газоизоли
-
рованных
линий
второго
поколения
(
рис
. 4),
заполненная
смесью
из
эле
-
газа
и
азота
.
В
рамках
этого
проек
-
та
были
проведены
работы
по
заме
-
не
существующей
воздушной
линии
275
кВ
на
ЛГИ
в
туннеле
,
что
позво
-
лило
получить
дополнительные
город
-
ские
площади
.
В
результате
сейчас
стоимость
ЛГИ
на
напряжение
220—500
кВ
не
превышает
стоимости
кабелей
с
изо
-
ляцией
из
сшитого
полиэтилена
той
же
мощности
.
Кроме
того
,
надеж
-
ность
ЛГИ
из
-
за
практического
отсут
-
ствия
старения
изоляции
,
по
данным
зарубежных
компаний
,
существенно
выше
.
С
появлением
ЛГИ
второго
поко
-
ления
повысилась
активность
при
-
менения
газоизолированных
линий
.
В
последние
годы
реализован
целый
ряд
проектов
компанией
Siemens,
китайские
компании
совместно
с
ВЭИ
создали
ЛГИ
220—500
кВ
с
ис
-
пользованием
сухого
воздуха
под
давлением
.
Сегодня
формируется
зона
пред
-
почтительного
применения
ЛГИ
—
это
мощные
(1000—4000
МВт
)
линии
пе
-
редачи
электроэнергии
,
условия
про
-
кладки
которых
не
позволяют
при
-
менять
ЛЭП
и
традиционные
кабели
(
невозможность
отчуждения
больших
площадей
земли
под
ЛЭП
;
повышен
-
ные
требования
по
надежности
,
без
-
опасности
,
в
том
числе
пожаробезо
-
пасности
,
уровню
внешних
электро
-
магнитных
полей
—
напряженность
электромагнитного
поля
на
поверх
-
ности
земли
при
применении
ЛГИ
на
порядок
ниже
,
потерям
электроэнер
-
гии
;
наличие
препятствий
для
про
-
кладки
ЛЭП
—
рек
,
гор
).
Приоритетными
областями
при
-
менения
газоизолированных
линий
сейчас
являются
внутриподстанци
-
онные
связи
,
глубокие
вводы
элек
-
троэнергии
в
крупные
города
,
вер
-
тикальные
вводы
,
передача
через
реки
и
другие
препятствия
с
помо
-
щью
ЛГИ
,
встроенных
в
мосты
или
транспортные
туннели
.
В
качестве
примера
глубокого
ввода
электроэнергии
в
город
пред
-
ставлена
двухцепная
газоизолиро
-
ванная
линия
550
кВ
(
рис
. 5).
Анало
-
гичные
линии
глубокого
ввода
элек
-
троэнергии
на
основе
ЛГИ
имеются
в
ряде
крупнейших
городов
мира
.
Прежде
всего
газоизолирован
-
ные
линии
применяются
там
,
где
на
подстанциях
требуется
повышенная
безопасность
.
В
этом
случае
ошинов
-
ка
осуществляется
с
помощью
ЛГИ
.
При
пересечении
нескольких
линий
электропередачи
также
оптималь
-
ным
является
применение
газоизо
-
лированных
линий
.
Если
компоновка
подстанции
экс
-
тремально
компактна
—
сборные
шины
также
могут
выполняться
на
основе
ЛГИ
.
Особенно
эффективны
газовые
токопроводы
для
вертикальной
элек
-
тропередачи
,
например
,
с
подзем
-
ных
станций
и
подстанций
при
пере
-
сечении
болотистых
участков
,
дорог
,
районов
городской
застройки
,
где
требуются
повышенные
требования
по
экологии
и
компактности
.
Для
оценки
радиальных
разме
-
ров
газоизолированных
линий
мож
-
но
воспользоваться
данными
компа
-
нии
CGIT Westboro (
рис
. 6).
Из
представленных
данных
вид
-
но
,
что
радиальный
размер
оболоч
-
ки
газоизолированных
линий
в
одно
-
фазном
исполнении
для
номиналь
-
ного
напряжения
от
145
до
1200
кВ
лежит
в
диапазоне
240—760
мм
,
при
этом
толщина
оболочки
меня
-
ется
мало
и
составляет
6,5—7,6
мм
.
Более
точный
выбор
габаритов
ЛГИ
осуществляется
по
специальным
ме
-
тодикам
,
учитывающим
состав
газа
и
его
давление
,
передаваемую
мощ
-
ность
,
различные
конструктивные
особенности
.
Максимальная
переда
-
ваемая
мощность
,
в
свою
очередь
,
зависит
от
того
,
находится
ли
газои
-
золированная
линия
в
земле
,
на
по
-
верхности
земли
или
в
туннеле
.
Важнейшее
значение
для
обеспе
-
чения
высокой
надежности
ЛГИ
име
-
ют
испытания
ее
после
изготовления
.
Типовые
испытания
линий
долж
-
ны
включать
:
•
испытания
изоляции
—
высоко
-
вольтные
и
на
частичные
разря
-
ды
;
•
токовые
и
температурные
испы
-
тания
;
•
динамические
испытания
при
протекании
токов
КЗ
;
Рис
. 4.
Одна
из
первых
газоизолированных
линий
(
ЛГИ
-275
кВ
),
выполненных
с
использованием
смеси
элегаза
и
азота
(Chubu Electric Power Co)
77
№ 1 (4), январь-февраль, 2011
•
испытания
систем
защиты
;
•
механические
испытания
оболо
-
чек
;
•
испытания
на
газоплотность
;
•
антикоррозионные
испытания
;
•
механические
испытания
контак
-
тов
;
•
испытания
на
стойкость
к
вну
-
тренней
дуге
.
Регламентация
различных
требо
-
ваний
МЭК
к
газоизолированным
ли
-
ниям
представлена
в
документе
«IEC
TECHNICAL REPORT 61640».
В
Рос
-
сии
в
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
»
разработан
и
представлен
на
утверждение
стан
-
дарт
организации
«
Элегазовые
токо
-
проводы
20—500
кВ
».
ВЫВОДЫ
1.
Газоизолированные
линии
име
-
ют
преимущества
перед
традицион
-
ными
кабелями
по
пропускной
спо
-
собности
,
возможной
предельной
длине
,
уровню
потерь
электроэнер
-
гии
,
безопасности
(
в
том
числе
и
по
-
жаробезопасности
),
совместимости
Рис
. 5.
Двухцепная
газоизолированная
линия
550
кВ
в
эксплуатации
(
С
GIT Westboro)
с
ЛЭП
по
системам
автоматики
и
ре
-
лейной
защиты
,
возможностям
вер
-
тикальной
прокладки
,
уровню
внеш
-
них
электромагнитных
полей
,
необ
-
ходимости
применения
устройств
компенсации
реактивной
мощности
.
2.
Несмотря
на
достаточно
боль
-
шой
международный
опыт
внедре
-
ния
газоизолированных
линий
,
в
по
-
следние
годы
появилось
второе
по
-
коление
ЛГИ
,
которое
характеризу
-
ется
высокой
надежностью
,
сниже
-
нием
стоимости
,
использованием
вместо
чистого
элегаза
смесей
эле
-
газа
с
азотом
,
а
также
специальных
устройств
и
технологий
,
повышаю
-
щих
электрическую
прочность
газа
и
газоплотность
оболочек
ЛГИ
.
3.
Приоритетными
областями
применения
газоизолированных
ли
-
ний
сейчас
являются
внутриподстан
-
ционные
связи
,
глубокие
вводы
элек
-
троэнергии
в
крупные
города
и
вы
-
дача
мощности
от
электростанций
,
вертикальные
вводы
электроэнер
-
гии
,
передача
электроэнергии
че
-
рез
реки
и
другие
препятствия
с
по
-
мощью
ЛГИ
,
встроенных
в
мосты
или
транспортные
туннели
,
если
переда
-
ваемая
мощность
составляет
1000—
4000
МВт
.
4.
Разработанные
международ
-
ные
и
отечественные
нормативно
-
технические
документы
в
области
ЛГИ
регламентируют
требования
по
применению
газоизолированных
ли
-
ний
в
электрических
сетях
Россий
-
ской
Федерации
.
Рис
. 6.
Ориентировочные
размеры
газоизолированных
линий
на
различные
классы
напряжения
(
по
данным
компании
С
GIT Westboro)
оболочка
контакты
контакты
герметичные
изоляторы
опорные
изоляторы
ловушка
частиц
Оригинал статьи: Газоизолированные высоковольтные линии
Сегодня основным средством передачи электроэнергии в крупных городах и труднодоступных для прокладки воздушных линий электропередачи районах являются высоковольтные кабели.
