Микролегированные медные провода для воздушных линий электропередачи

Page 1

Page 2

«КАБЕЛЬ-news», № 5, 2014, www.kabel-news.ru

еред сетевыми операторами стоят слож-
ные и в то же время противоречивые зада-
чи. Появление возобновляемых источников
энергии с весьма нестабильным выходом и

возросшее внимание к проблемам повышения эф-
фективности использования энергии требуют модер-
низации сети, но такого сильного сопротивления стро-
ительству новых линий передачи раньше не было.

Медные микролегированные провода могут

явиться частью решения проблем. Высокая энерго-
эффективность и способность справляться с совре-
менными токовыми перегрузками являются очень
ценными свойствами этих проводов. Эти перегрузки
допустимы из-за высокого сопротивления меди пол-
зучести при высоких температурах. Энергетическая
эффективность медных проводов компенсирует их
высокую начальную стоимость. В результате стои-
мость жизненного цикла (LCC) микролегированного
медного провода имеет примерно ту же величину
(или ниже) в сравнении со сталеалюминиевым про-
водом (ACSR).

Этот факт был подтверждён расчётами, сде-

ланными в ходе двух технико-экономических ана-
лизов, выполненных голландским консалтинговым
агентcтвом DNV KEMA. Один анализ был связан
со строительством новых линий, а второй был по-
свящён исследованию проблем реконструкции су-
ществующих линий. В последнем анализе было
объяснено, почему, несмотря на высокий удельный
вес меди по сравнению с алюминием, отсутству-
ет необходимость усиления опор воздушных ли-
ний электропередачи. И действительно, механиче-
ская прочность медного провода делает ненужным
упрочняющий стальной сердечник, и, что ещё более
важно, уменьшенная величина его поперечного се-
чения в сочетании с гидрофобным покрытием при-
водит к снижению нагрузок, возникающих из-за воз-
действия ветра и образования льда на проводах, что
является решающим фактором при определении
требований к прочности опор линий электропереда-
чи. Это обстоятельство делает медный проводник
оптимальным для воздушных линий электропереда-

Актуально

ËÝÏ

Микролегированные медные
провода для воздушных
линий электропередачи

Фернандо НУНЬО (Fernando NU

Рис. 1. Поперечное сечение микролегированного медного провода для воздушной линии электро-

передачи с круглым проводником (слева) и провода с трапецеидальным проводником (справа)

Page 3

«КАБЕЛЬ-news», № 5, 2014, www.kabel-news.ru

чи в географических зонах с холодным и ветреным
климатом (рис.1).

ПРОБЛЕМЫ, СТОЯЩИЕ ПЕРЕД

ОПЕРАТОРАМИ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Картина состояния электроэнергетики находится в

постоянном развитии. Изменяющаяся структура рын-
ка в сочетании с распределённой генерацией элек-
троэнергии и варьирующейся в широких пределах
выходной мощностью генерирующих установок, при
непредсказуемости способов генерации, существен-
но усложняют управление сетью. Операторы сетей
передачи электроэнергии постоянно сталкиваются
с несколькими весьма серьёзными и часто противо-
речивыми задачами. Генерирующие электроэнергию
за счёт использования возобновляемых источников
энергии установки часто строятся в географически
отдалённых зонах. Для их подсоединения к основной
сети необходимо строить новые линии электропере-
дачи, чтобы обеспечить транспортировку электро-
энергии в пункты, где она необходима.

Возрастающая в общем объёме генерируемой

электроэнергии доля возобновляемой энергии до-
ставляется потребителям от источников, выходная
мощность которых может изменяться в широких
пределах. Сеть рассматривается как важная часть
решения проблемы, которая даёт возможность
транспортировать энергию из регионов с времен-
ным избытком предложения в регионы с временным
пиком спроса. Это требует модернизации сети для
того, чтобы справиться с новым типом обмена элек-
троэнергией.

Строительство новых линий в густонаселённых

регионах всегда представляет собой большую про-
блему. В настоящее время неопределённость, свя-
занная с оценкой воздействия электромагнитного
излучения, и постоянно ужесточающееся местное
законодательство усугубляют тяжесть этой пробле-
мы. В менее населённых местностях процесс получе-
ния разрешения на строительство новых воздушных
линий электропередачи может быть даже ещё более
сложным из-за визуального изменения ландшафта.

По причине изменяющегося и непредсказуемого

характера производства возобновляемой электро-
энергии операторы систем передачи всё чаще вы-
нуждены эксплуатировать линии электропередачи
на пределах их пропускной способности. Жизнь
операторов могла бы стать намного более лёгкой,
если бы они обладали некоторыми резервами по
пропускной способности, которые можно было бы
использовать время от времени — по необходимо-
сти. Однако существует ограничение, определяемое
максимально допустимым значением рабочей тем-
пературы провода линии электропередачи. При тем-
пературе выше этого максимума материал провода

избыточно деформируется (вследствие повышения
его текучести) и механическая целостность кабеля
не может быть далее гарантирована.

При тщательном рассмотрении состояния вопро-

са об энергоэффективности становится ясно, что
ситуация ещё хуже. После того, как в повышение
эффективности на сторонах поставщика и потреби-
теля электроэнергии осуществлены значительные
инвестиции, наступило время обратить внимание на
энергию, которая теряется на пути между этими дву-
мя сторонами. По данным Международного энергети-
ческого агентства (IEA), в мире ежегодно потребляет-
ся более 20 000 ТВт•ч, из которых 7% (1400 ТВт

•

ч в

год) теряется в проводах, используемых для переда-
чи электроэнергии. Большую долю среди источников
для производства электроэнергии всё ещё состав-
ляют истощающиеся запасы ископаемого топлива.
Любые шаги в направлении повышения энергоэф-
фективности делают нас менее зависимыми от этих
видов топлива и уменьшают объём выбросов углеро-
да в атмосферу. Снижение потерь в линиях электро-
передачи на треть приведёт к уменьшению годовых
выбросов СО

в атмосферу на 250 миллионов тонн,

что эквивалентно удалению с дорог 50 миллионов
автомобилей. Такое увеличение энергетической эф-
фективности исключит необходимость в новом про-
изводстве электроэнергии в объёме 60 000 МВт, что
будет приветствуемым шагом в переходе к экономике
возобновляемой энергетики. Это приведёт к повыше-
нию энергетической и финансовой эффективности
всей системы электроэнергетики.

По указанным причинам законодатели [1] всё

больше внимания уделяют именно энергоэффектив-
ности воздушных линий электропередачи и меняют
свою основную цель — минимизацию объёма инве-
стиций — на новую — минимизацию стоимости жиз-
ненного цикла линии электропередачи. Но это соз-
даёт значительные дополнительные трудности для
сетевых операторов.

Для того чтобы справиться со всеми этими про-

блемами одновременно, необходим такой тип про-
вода, которым можно заменить старые провода на
существующих трассах, обеспечив при этом энерге-
тическую эффективность линии, её пропускную спо-
собность и возможность выдерживать токовые пере-
грузки. Микролегированный медный провод (САС)
позволяет решить все эти задачи одновременно. Про-
вода для воздушных линий электропередачи тради-
ционно изготавливаются из алюминия, используются
провода, усиленные стальными проводами, или спла-
вы из алюминия. Рассмотрение меди в качестве ма-
териала для изготовления проводов для воздушных
линий электропередачи может показаться неожидан-
ным, поскольку это более тяжёлый материал. Вес,
однако, не является наиболее критичной характери-
стикой провода, что будет обосновано ниже.

Актуально

ËÝÏ

Page 4

«КАБЕЛЬ-news», № 5, 2014, www.kabel-news.ru

СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

ПРОВОДОВ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ

ДЛЯ ВЛЭП

Компанией DNV KEMA были проанализированы

технические и финансовые различия между дву-
мя типами алюминиевых проводов с упрочнением
стальным проводом (ACSR) и инновационным ми-
кролегированным медным проводом (САС) [2, 3].
Эти три провода показаны на рис. 2. Они имеют при-
близительно одинаковую токовую пропускную спо-
собность при температуре 80°С.

На рис. 2 (слева направо) видно, что начальные

инвестиции в провод растут, но при этом потери
энергии уменьшаются. Позже мы обсудим, как эти
сниженные потери энергии оказывают положи-
тельный эффект на общую стоимость жизненно-
го цикла для проводов, работающих при среднем
уровне нагрузки. Основные технические харак-
теристики этих трёх типов проводов приведены
в табл.

Заметим, что микролегированный медный провод

имеет меньшее поперечное сечение при том же са-
мом уровне допустимой токовой нагрузки при опре-
делённой рабочей температуре. Микролегированный
медный провод обладает достаточной механической
прочностью и может работать без упрочняющего
стального провода. В сочетании с большей электри-
ческой проводимостью меди это приводит к возмож-
ности значительно уменьшить поперечное сечение
провода при той же самой его пропускной способ-
ности, которая в пересчёте на единицу площади по-
перечного сечения провода повышается вследствие
уменьшения скин-эффекта. В медном проводе САС
изолирующее покрытие наносится на каждую жилу,
расположенную внутри конструкции провода, что при-
водит к выравниванию величин токов, протекающих
по жилам в центре провода, и величин токов в наруж-
ных проводниках. Более высокая проводимость меди
и меньший скин-эффект также приводят к снижению
потерь в линии, как показано в таблице.

Актуально

ËÝÏ

630 А @ 80°C

Рис. 2. Сравнение трёх различных видов проводов для воздушной линии электропередачи

ACSR – Hawk

LA 280

ACSR Eagle

LA 350

Медный провод

САС 185

700 А @ 80°C / 1115 А @ 150°C

Затраты выше,

потери ниже

700 А @ 80°C

Затраты выше,

потери ниже

Табл. Основные характеристики проводов для воздушных линий электропередачи ACSR и САС

ACSR Hawk

ACSR Eagle

CAC 185

Поперечное сечение, мм

280

350

185

Пропускная способность при 80°C, А

630

700

Пропускная способность при 150°C, А

—

1115

Вес, кг/км

982,3

1301,8

1652

Электрическое сопротивление,
Ом/км

0,1195

0,103

0,09

Прочность на разрыв, кН

123,6

Эластичность, кН/мм

Тепловое расширение, 1°

0,0000189

0, 0000178

0,000017

Максимальная рабочая температура, °C

150

Page 5

«КАБЕЛЬ-news», № 5, 2014, www.kabel-news.ru

Максимальное значение рабочей температуры ми-

кролегированного медного провода намного выше,
чем проводов аналогичного назначения типа ACSR.

На первый взгляд больший вес и меньшая эла-

стичность медного провода могут рассматриваться
как его недостатки. На практике это не так по следу-
ющим причинам:
• прочность опор линий электропередачи не на-

столько существенно определяется весом про-
вода, как их устойчивостью к воздействию на-
грузок, создаваемых ветром и образованием
льда. Чем меньше поперечное сечение провода,
тем меньше влияние этих воздействий на линию
электропередачи;

• высокая температура отжига меди (>300

C) об-

легчает нанесение покрытия на медный провод.
При этом нет необходимости беспокоиться от-
носительно возможных изменений механических
свойств материала. Определённые типы покры-
тий могут сделать провод гидрофобным, то есть
на нём не будет образовываться ледяной нарост.
В итоге микролегированный медный провод ста-

новится технически и экономически оправданной
альтернативой проводам типа ACSR.

Возможность наносить покрытие на медный про-

вод также обеспечивает наличие ещё одного пре-
имущества, поскольку при этом есть возможность
обработки поверхности, которая уменьшает потери
на корону, а также приводит к снижению потерь мощ-
ности и уменьшению уровня сопутствующих шумов.

Потери на коронный разряд, особенно при влажном
климате, могут стать причиной значительного раз-
дражения пешеходов, что усиливает негативность
имиджа высоковольтных линий электропередачи.
Покрытие также предотвращает коррозию. Медь на-
много меньше, чем алюминий, подвергается корро-
зии под воздействием окружающей среды. Кроме
того, если покрытие нанесено на каждую жилу мед-
ного провода, коррозии практически не возникает.

ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Новые линии с уменьшенной стоимостью жизнен-

ного цикла [1].

Как было отмечено выше, европейские регулятив-

ные органы намерены растущими темпами снижать
потери энергии. Соответственно, центр их внимания
переносится с задачи минимизации объёма инвести-
ций в строительство новых линий на минимизацию
стоимости полного жизненного цикла линии электро-
передачи, в которую входят стоимости 5 различных
составляющих: опоры и фундамент линий электро-
передачи (доставка и установка), провод, подвеска
провода, техническая эксплуатация и потери энергии.

В технико-экономическом анализе компании DNV

KEMA [1] эти пять составляющих были рассчитаны
для нескольких разных типов проводов и для сцена-
риев. Во всех этих сценариях стоимость потерь элек-
троэнергии представляет большую часть стоимости
жизненного цикла линии электропередачи. Их доля
составляет от 40 до 80% в зависимости от типа про-

Актуально

ËÝÏ

Рис. 3. Сравнение стоимости жизненного цикла новой линии с медным проводом

и такой же линии с проводом ACSR

█

Профиль нагрузки 2/0,05 млн евро/кВт•ч /20 лет

183,46

174,94

138,05

█

Чистая стоимость техобслуживания, 20 лет

5,71

█

Подвеска провода

6,76

█

Поставка провода

6,76

8,44

21,71

█

Поставка и установка опор и оснований

32,34

33,95

29,19

27,04

* Провода CAC-HLS и ACSR имеют разные тепловые характеристики.
** Расчёты для провода CAC-HLS сделаны без учёта ледовой нагрузки.

4х185 мм

CAC-HLS*

Случай 2

@150°C

4х185 мм

CAC-HLS**

Случай 3

@ 150°C

4 жилы

Hawk

Случай 1

@ 80°C

4 жилы

EAGLE

Случай 1b

@ 80°C

250

200

150

100

млн евро

Page 6

«КАБЕЛЬ-news», № 5, 2014, www.kabel-news.ru

Актуально

ËÝÏ

вода, продолжительности жизненного цикла, харак-
тера нагрузки и стоимости электроэнергии.

Введём следующие допущения.
Характер нагрузки:

•  100-процентная нагрузка в течение 25% времени;
•  80-процентная нагрузка в течение 20% времени;
•  40-процентная нагрузка в течение 55% времени.

Цена электроэнергии — 5 евроцентов за 1 кВт•ч.
Продолжительность жизненного цикла — 20 лет.
Результаты расчётов стоимости жизненного цик-

ла линии при этих допущениях приведены на рис. 3.

Стоимость микролегированного медного провода

примерно в три раза больше, чем стоимость прово-
да ACSR, но цена провода составляет лишь незначи-
тельную часть общей стоимости жизненного цикла
линии электропередачи.

Больший объём инвестиций в значительной сте-

пени компенсируется меньшей стоимостью потерь
электроэнергии (снижение по меньшей мере на
20%). В результате большая стоимость провода оку-
пается менее чем за пять лет.

Стоимость работ по навеске провода, доставке и

установке опор линии электропередачи и затраты на
техническое обслуживание имеют примерно одина-
ковый порядок для всех трёх рассмотренных типов
проводов. Полная стоимость жизненного цикла ми-
кролегированного провода ниже на 14,3% по срав-
нению с проводом типа ACSR Hawk.

Заметим, что потери энергии в проводе могут так-

же быть снижены увеличением поперечного сечения
провода типа ACSR, как это имеет место при сравне-
нии ACSR Eagle с проводом типа ACSR Hawk. Одна-
ко уменьшение потерь энергии в этом случае не так
существенно, как для микролегированного медного
проводника, и почти все затраты, выигрыш в которых
получается таким образом, снова теряются из-за бо-
лее высокой стоимости опор и их оснований. И дей-
ствительно, увеличенное поперечное сечение приво-
дит к увеличению ветровых и гололёдных нагрузок,
что требует усиления опор линии электропередачи.

Принимая во внимание все достоинства микро-

легированных медных проводов, можно считать обо-
снованным то, что такие провода практически при-
годны для подсоединения ветрогенераторных парков
с мощным выходом к основной сети. Во-первых,
философия стоимости жизненного цикла естествен-
но применима при технико-экономическом анализе
ветрогенераторных парков. Во-вторых, небольшое
поперечное сечение медного провода делает его
применение в зонах с сильными ветрами наиболее
предпочтительным, поскольку в этом случае ограни-
чивается ветровая нагрузка на линию и устраняется
необходимость в увеличении механической прочно-
сти её опор. Наконец последним, но не менее важным
фактом является то, что допустимая перегрузка по
току медного провода может достигать 60% номина-

ла. Это является преимуществом провода при транс-
портировке меняющейся по величине выходной мощ-
ности ветрогенераторного парка в основную сеть.

КОНКУРИРУЮЩИЕ СПОСОБЫ

МОДЕРНИЗАЦИИ СУЩЕСТВУЮЩИХ ЛИНИЙ [2]

Во втором анализе компании DNV KEMA [2] сто-

имость жизненного цикла при реконструкции суще-
ствующей линии была рассчитана для нескольких
сценариев. Как можно было ожидать, для новой ли-
нии наибольшая часть стоимости жизненного цикла
(между 85 и 95%) связана с потерями электроэнер-
гии — в зависимости от типа провода, продолжи-
тельности жизненного цикла, характера нагрузки и
цены на электроэнергию.

Снова сделаем следующие допущения.
Характер нагрузки:

Цена электроэнергии — 5 евроцентов за 1 кВт•ч.
Продолжительность жизненного цикла — 20 лет.
На основании этих допущений была рассчитана

стоимость жизненного цикла линии электропереда-
чи в случае её модернизации с использованием про-
вода типа AСSR Hawk или провода типа САС-165.
Результаты расчётов приведены на рис. 4.

Потери в проводе САС-165 более чем на 10%

ниже, чем в проводе AСSR Hawk. В результате, не-
смотря на то, что начальные инвестиции были при-
близительно на 70% больше, стоимость жизненного
цикла при модернизации линии электропередачи за
счёт использования медного провода на 8,5% меньше
по сравнению со сценарием использования провода
AСSR Hawk. При других значениях поперечного се-
чения, характере нагрузки и других ценах на электро-
энергию и значениях продолжительности жизненного
цикла получаются другие результаты, но они мало от-
личаются от вышеупомянутых, и выводы, сделанные
на основании этих расчётов, остаются прежними [2].

УНИКАЛЬНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ

Преимущества возможности работать при повы-

шенных максимальных значениях рабочей темпе-
ратуры.

Одной из наиболее интересных особенностей ми-

кролегированного медного провода для воздушных
линий электропередачи по сравнению с проводом
типа ACSR является более высокое максимально
допустимое значение рабочей температуры.

Провода типа ACSR имеют максимально допусти-

мое значение рабочей температуры примерно 80°C,
при которой можно пренебречь ползучестью матери-
ала провода. Медь обладает гораздо более высокой
термостойкостью против ползучести и может быть
без проблем нагрета до температуры около 150°C.

Page 7

«КАБЕЛЬ-news», № 5, 2014, www.kabel-news.ru

Актуально

ËÝÏ

Это означает, что даже при номинальной токовой
нагрузке при температуре проводника 80°C провод
может переносить случайные перегрузки в виде
токов короткого замыкания без каких-либо послед-
ствий или перерывов в работе. Например, алюмини-
евый провод типа ACSR Eagle и медный провод типа
САС 185 имеют номинальное значение тока 700 А
при 80°C. Однако провод ACSR Eagle не может рабо-
тать при перегрузке, поскольку только в этом случае
отсутствует перегрев, в то время как для провода
САС 185 допустима токовая перегрузка вплоть до
1115 А, при которой провод нагревается до 150°С,
что соответствует перегрузке более чем на 60%.

Такие перегрузки должны носить кратковремен-

ный характер из-за повышенных потерь энергии по
сравнению с нормальным режимом работы линии
электропередачи, но возможность работать при
перегрузках может помочь операторам сети ликви-
дировать аварийные ситуации. Например, в соот-
ветствии с критерием безопасности N-1 сеть должна
оставаться работоспособной при обрыве линии или
аварии на электростанции без полного отключения
электроэнергии. В такой ситуации другие линии
принимают на себя мощность из аварийной линии
или другие источники энергии, расположенные да-
леко от центров потребления электроэнергии, долж-
ны компенсировать мощность, которая перестала
поступать с аварийной электростанции. В обоих
случаях функционирующие линии передачи прини-
мают дополнительную мощность для обеспечения

необходимого энергетического баланса. Для того
чтобы в подобных ситуациях избежать перегрузок
и риска перерыва в подаче электроэнергии, стро-
ят новые линии, которые обеспечивают резервную
передачу мощности, и для обеспечения локального
электроснабжения строятся генерирующие станции
с повышенным выходом, а также устанавливаются
фазосдвигающие трансформаторы для направле-
ния электроэнергии в линии с резервной пропуск-
ной способностью. Применение микролегированных
медных проводов даёт возможность избежать за-
трат на реализацию этих мер.

Транспортировка кратковременных пиков мощно-

сти, генерируемой ветроэнергетическими установ-
ками.

Какой должна быть пропускная способность

линий электропередачи, соединяющих отдалённо
расположенные ветрогенераторные фермы с основ-
ной сетью? Такие энергетические фермы будут ге-
нерировать максимальную мощность только в тече-
ние очень короткого периода времени в году. Таким
образом, возникает вопрос: является ли экономиче-
ски оправданным выбирать номинальное значение
токовой пропускной способности линии электропе-
редачи в соответствии со значением этого максиму-
ма выхода мощности? Эта дилемма может быть раз-
решена применением микролегированных медных
проводов. Несмотря на то что номинальная токовая
пропускная способность такой линии может иметь
меньшую величину, линия сохраняет работоспособ-
ность при поступлении в нее избыточной мощности

Рис. 4. Сравнение стоимости жизненного цикла реконструированной линии с медным проводом и

реконструированной такой же линии с проводом ACSR

█

Профиль нагрузки 1/0,05 млн евро/кВт•ч/20 лет

161,61

457,55

401,28

370,49

█

Чистая стоимость техобслуживания, 20 лет

5,71

█

Подвеска провода

6,76

█

Поставка провода

6,76

8,45

19,35

21,34

█

Поставка и установка опор и оснований

32,34

* Провода CAC-HLS и ACSR имеют разные тепловые характеристики.
** Расчеты для провода CAC-HLS сделаны без учета ледовой нагрузки.

4х165 мм

CAC-HLS*

Случай 3

@150°C

4х240 мм

CAC-HLS**

Случай 4

@ 150°C

4 жилы

ACSR

Hawk

Случай 1

@ 80°C

4 жилы

ACSR
Hawk

Случай 2

@ 80°C

500

400

300

200

100

млн евро

Page 8

«КАБЕЛЬ-news», № 5, 2014, www.kabel-news.ru

для транспортировки в сеть. Этот фактор может
быть решающим для обеспечения экономической
эффективности ветрогенераторной фермы.

Более эффективная работа при экстремальных

погодных условиях.

Международным стандартом EN

50341-1-2014 определены четыре категории экстре-
мальных погодных условий [4], при которых должны
испытываться воздушные линии электропередачи:
• LC 1a — экстремальные ветровые нагрузки при

расчётной температуре 10°C;

• LC 1b — ветровые нагрузки при минимальной

температуре -20°C;

• LC 2c — асимметричные ледяные нагрузки, раз-

личные величины нагрузки на пролёт, равные -5°C;

• LC 3 — комбинированные нагрузки — лёд и ветер

(-5°C).
Микролегированные медные провода имеют пре-

имущества перед проводами типа ACSR во всех
этих четырёх категориях. Провода с меньшим диа-
метром испытывают меньшие ветровые нагрузки.
Благодаря высокой температуре отжига меди на
провод может быть нанесено несколько видов по-
крытия без опасения, что это в итоге изменит меха-
нические свойства материала. Покрытие может сде-
лать провод гидрофобным, что значительно снижает
опасность его обледенения. Эти особенности дела-
ют микролегированные медные провода особенно
пригодными для использования в воздушных линиях
электропередачи в условиях низких температур, вы-
сокой влажности и сильных ветров.

Снижение потерь на корону.

Потери на корону со-

ставляют наименьшую часть потерь энергии в про-
водах высоковольтных линий передачи, но эффект
короны создаёт шум, который раздражает и возму-
щает многих людей. Потери на корону в особенности
велики при высокой влажности окружающей среды.
Высокое значение температуры отжига меди позво-
ляет наносить на микролегированные медные про-
вода антикоронное покрытие без каких-либо ослож-
нений. Такое покрытие уменьшает потери на корону
до уровня, при котором человеческое ухо с трудом
воспринимает звук, создаваемый эффектом коро-
ны. Этот фактор может быть весьма важным при
решении вопроса о приемлемости строительства
высоковольтных линий электропередачи в густона-
селённых зонах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Микролегированные провода являются инте-

ресной альтернативой алюминиевым проводам с
упрочнением стальными проводами для высоко-
вольтных воздушных линий передачи. Несмотря на
то что медь является более тяжёлым металлом, ис-
пользование микролегированного медного провода
не требует усиления опор линии электропередачи.
И действительно, его механическая прочность дела-

ет упрочнение провода стальным элементом избы-
точным. И что ещё более важно, меньшее попереч-
ное сечение в сочетании с гидрофобным покрытием
существенно снижает ветровую и ледяную нагрузки,
что является решающим фактором при определении
требуемой механической прочности опор. Всё это
делает медный провод особенно предпочтительным
для использования в климатических условиях при
сильных ветрах и низких температурах.

Меньшее электрическое сопротивление меди в

сочетании со сниженным скин-эффектом является
причиной существенно более низких потерь энергии
по сравнению с проводами типа ACSR. Стоимость
этих потерь составляет основную часть стоимости
жизненного цикла, особенно при модернизации
линии, это же относится и к новым линиям. Следо-
вательно, несмотря на то, что применение медного
провода требует больших инвестиций (примерно на
70%), стоимость жизненного цикла линии во многих
случаях оказывается меньше, чем для линий с про-
водом типа ACSR.

Интересной особенностью микролегированного

медного провода при использовании его в воздушных
линиях электропередачи является его более высо-
кая допустимая рабочая температура по сравнению
с проводом ACSR. Это даёт возможность подвергать
провод токовым перегрузкам до 60% без ухудше-
ния механических свойств. Такая перегрузка должна
быть кратковременной из-за более высоких потерь
энергии в этом случае по сравнению с номинальным
режимом работы, но при этом операторы сети име-
ют возможность работать в соответствии с критери-
ем безопасности N — 1, а также в короткие периоды
времени, когда источники возобновляемой энергии
работают с максимальной производительностью.

www.copperalliance.eu/www.leonardo-energy.org

ЛИТЕРАТУРА

1. Article 15 of European Energy Efficiency Directive:

http://eur-lex.europa. eu/LexUriServ/LexUriServ.do?
uri=OJ:L:2012:315:0001:0056:EN:PDF.

2. DNV KEMA Energy & Sustainability: ‘New generation

copper conductors for overhead lines / Feasibility
Study’, M.L.J. Clerx, June 2013.

3. DNV KEMA Energy & Sustainability: ‘New genera-

tion copper conductors for upgrading overhead lines /
Feasibility Study’, M.L.J. Clerx, August 2013.

CENELEC standard EN 50341 — 1:2001:
http://www.cenelec.eu/dyn/www/f? P = 104:110:
63257080764913::::FSP_PROJECT,FSP_LANG_
ID:155,25.

Первоисточник: Micro-Alloyed Copper Overhead

Line Conductor. FernandoNu

o. Wire & Cable Technology

International. July/August 2014, p. 88—92.

Перевод Святослава ЮРЬЕВА

Актуально

ËÝÏ

Оригинал статьи: Микролегированные медные провода для воздушных линий электропередачи

Читать онлайн

Перед сетевыми операторами стоят сложные и в то же время противоречивые задачи. Появление возобновляемых источников энергии с весьма нестабильным выходом и возросшее внимание к проблемам повышения эффективности использования энергии требуют модернизации сети, но такого сильного сопротивления строительству новых линий передачи раньше не было. Медные микролегированные провода могут явиться частью решения проблем.