Многоцепные воздушные линии электропередачи: критический анализ, проблемы создания и размещения, перспективы применения и развития

Page 1
background image

Page 2
background image

СЕТИ  РОССИИ

66

в

о

з

д

у

ш

н

ы

е

 л

и

н

и

и

воздушные линии

Многоцепные воздушные 

линии электропередачи: 

критический анализ, проблемы создания 

и размещения, перспективы применения 

и развития, специфика конструкций

и режимов

В предлагаемой работе отражен ряд важных вопросов, связанных с ис-
пользованием специфических инновационных конструкций многоцепных воз-
душных линий для обеспечения энергоснабжения мегаполисов. 

Александр ВЕДЕРНИКОВ,  к.т.н., доцент, декан

Электротехнического факультета ФГБОУ ВО «СамГТУ»

Валерий ГОЛЬДШТЕЙН,  д.т.н., действительный член АЭН РФ,

профессор кафедры «Автоматизированные электроэнергетические системы» 

ФГБОУ ВО «СамГТУ»

Евгений ШИШКОВ,  к.т.н., заведующий кафедрой «Электроэнергетика, 

электротехника и автоматизация технологических процессов»

филиала ФГБОУ ВО «СамГТУ» в г. Новокуйбышевске

Н

еобходимость

 

применения

 

многоцеп

-

ных

 

воздушных

 

линий

 (

МВЛ

с

 

их

 

про

-

тиворечивыми

 

особенностями

 

опре

-

деляется

 

построением

 

и

 

функциониро

-

ванием

 

электрических

 

сетей

 

и

 

систем

 

электро

-

снабжения

  (

ЭССЭ

в

 

современных

 

условиях

 

их

 

развития

особенно

 

для

 

обеспечения

 

энер

-

госнабжения

 

мегаполисов

  (

МП

). 

В

 

настоящем

 

освещении

 

решения

 

этой

 

важной

 

и

 

во

 

многом

 

неоднозначной

 

проблемы

 

авторы

 

не

 

могут

 

пре

-

тендовать

 

на

 

полное

 

ее

 

освещение

 

из

-

за

 

огра

-

ниченного

 

объема

 

работы

 

и

 

объективно

 

сло

-

жившихся

 

условий

в

 

которых

 

МП

 

существуют

 

и

 

будут

 

развиваться

 

в

 

перспективе

.

Сложной

 

и

 

противоречивой

 

представляется

 

ситуация

в

 

которой

 

находится

 

электроэнерге

-

тика

 

отечественных

 

МП

Эту

 

противоречивость

 

можно

 

условно

 

определить

 

как

 

наложение

с

 

одной

 

стороны

несомненно

 

значимых

 

до

-

стижений

 

в

 

части

 

инновационных

 

технологий

 

и

 

конкретных

 

электроустановок

которые

 

уже

 

в

 

большом

 

количестве

 

внедряются

 

в

 

ЭССЭ

 

МП

С

 

другой

 

стороны

это

 — 

физически

 

и

 

мораль

-

но

 

устаревшая

 

техника

 

их

 

электроэнергети

-

ческой

 

базы

замена

 

и

 

модернизация

 

которой

 

значительно

 

отстает

 

по

 

своим

 

темпам

Причи

-

на

 

этого

 — 

финансовые

 

ограничения

несовер

-

шенства

 

в

 

управлении

 

и

 

не

 

прекращающиеся

 

реорганизации

перестройки

а

 

в

 

ряде

 

случаев

 

снижение

 

технического

 

уровня

 

персонала

 

из

-

за

 

имеющих

 

место

 

недостатков

 

в

 

подготовке

 

и

 

по

-

вышении

 

квалификации

 

инженерно

-

техниче

-

ских

 

кадров

.

Это

 

определило

 

значимый

 

вектор

 

настоя

-

щей

 

работы

в

 

которой

 

рассматриваются

 

специ

-

фические

 

особенности

 

МВЛ

связанные

 

с

 

обе

-

спечением

 

и

 

потреблением

 

электроэнергии

 

в

 

условиях

 

значительного

 

ужесточения

 

террито

-

риальных

экологических

эстетических

 

и

 

иных

 

ограничений

особенно

 

вблизи

 

и

 

внутри

 

МП

.

Важное

 

место

 

в

 

этих

 

условиях

 

имеют

 

инно

-

вационные

 

решения

технологии

 

и

 

электрообо

-

рудование

 

для

 

доставки

 

электроэнергии

 

извне

производства

 

и

 

распределения

 

внутри

 

ограни

-

ченного

густо

 

населенного

 

региона

 

с

 

учетом

 

жестких

 

федеральных

 

и

 

региональных

 

законов

 

и

 

директивных

 

документов

 [1, 2]. 

Они

 

реали

-

зуются

 

в

 

виде

 

требований

 

надежности

эконо

-

мичности

экологической

 

чистоты

обеспечения

 

устойчивой

 

работы

 

электроснабжения

 

и

 

др

Среди

 

этих

 

требований

 — 

сокращение

 

сроков

 

строительства

увеличение

 

стоимости

 

землеот

-


Page 3
background image

67

вода

собственно

 

объектов

их

 

эксплуатационных

 

из

-

держек

в

 

частности

уменьшение

 

длин

 

пролетов

 

ВЛ

 

на

 30–40% (

ПУЭ

и

 

др

.

Названные

 

характерные

 

тенденции

 

современной

 

электроэнергетики

 

в

 

сочетании

 

с

 

ростом

 

мощностей

 

ЭССЭ

в

 

частности

МП

 

и

 

других

 

мощных

 

потребите

-

лей

 

приводят

 

к

 

необходимости

 

функционального

 

со

-

единения

 

и

 

территориального

 

сближения

 

важнейших

 

составляющих

 

электроснабжения

электропередачи

 

больших

  (

на

 

уровне

 

ГВт

электрических

 

мощностей

 

и

 

их

 

распределения

Иначе

 

говоря

системных

 

и

 

рас

-

пределительных

 

электрических

 

сетей

.

Решение

 

этой

 

проблемы

 

возможно

 

при

 

со

-

вместном

 

использовании

 

ряда

 

эффективных

 

спо

-

собов

часть

 

из

 

которых

 

представлена

 

в

 [3–6]. 

Из

 

них

 

можно

 

выделить

 

применение

 

высоких

 

и

 

сверх

-

высоких

 

напряжений

  (

ВН

СВН

на

 

переменном

 

и

 

постоянном

 

токе

газоизолированные

компакт

-

ные

 

управляемые

 

линии

 

электропередачи

ка

-

бельные

 

сети

 

на

 

основе

 

масло

и

 

газонаполнен

-

ных

 

кабелей

кабельные

 

сети

 

на

 

основе

 

кабелей

 

с

 

изоляцией

 

из

 

сшитого

 

полиэтилена

кабельные

 

сети

 

на

 

основе

 

высокотемпературной

 

сверхпрово

-

димости

электрические

 

сети

 

на

 

базе

 

многоцепных

 

воздушных

 

линий

 (

МВЛ

и

 

др

Приведенный

 

выше

 

ряд

 

эффективных

 

способов

 

наиболее

 

обеспечен

 

теоретическими

 

и

 

технически

-

ми

 

решениями

Без

 

претензии

 

на

 

исчерпывающую

 

полноту

 

оценок

классификации

состава

 

досто

-

инств

 

и

 

недостатков

они

в

 

основном

представлены

 

в

 

таблице

 1.

Данные

 

и

 

характеристики

приведенные

 

в

 

табли

-

це

 1, 

могут

 

служить

 

в

 

названных

 

условиях

 

основой

 

технико

-

экономического

 

сравнения

 

вариантов

 

и

со

-

ответственно

выбора

 

оптимального

 

способа

 

постро

-

ения

 

конкретной

 

системы

 

передачи

 

и

 

распределения

 

электрических

 

мощностей

Кроме

 

того

в

 

настоящее

 

время

 

чрезвычайно

 

акту

-

альна

 

необходимость

 

компактности

 

конструкции

 

ВЛ

которая

 

ставит

 

ряд

 

проблем

связанных

 

с

 

проектиро

-

ванием

 

и

 

эксплуатацией

 

электропередач

перечис

-

ленных

 

в

 

таблице

 1, 

в

 

частности

комбинированных

 

МВЛ

Это

прежде

 

всего

специфика

 

их

 

многокомпо

-

нентной

 

конструкции

в

 

которой

 

имеются

 

следующие

 

основные

 

составные

 

части

 

ВЛ

 

основной

 

передачи

 

на

 

ВН

 

или

 

СВН

 (

одна

 

или

 

более

 

цепей

), 

которая

 

определяет

 

в

 

большинстве

 

случаев

 

общую

 

длину

 

МВЛ

 

ВЛ

 

распределительных

 

сетей

которые

 

на

 

отдель

-

ных

 

участках

 

совпадают

 

с

 

основной

 

трассой

 

ответвления

присоединения

 

к

 

промежуточным

 

ПС

отпайки

 

и

 

другие

 

присоединения

 

основной

 

передачи

 

и

 

распределительной

 

сети

.

Предельная

 

компактность

 

таких

 

специфичных

 

объектов

как

 

комбинированные

 

МВЛ

определяет

 

высокую

 

интенсивность

 

электромагнитного

 

взаи

-

модействия

 

между

 

их

 

отдельными

 

элементами

не

 

учитывать

 

которое

 

совершенно

 

недопустимо

По

-

Табл

. 1. 

Сравнение

 

способов

 

передачи

 

и

 

распределения

 

больших

 

электрических

 

мощностей

Наименование

Достоинства

Недостатки

1. 

Применение

 

ВН

 

и

 

СВН

 

на

 

перемен

-

ном

 

и

 

постоянном

 

токе

 

• 

Это

 – 

классический

 

ступен

-

чато

-

иерархический

 

способ

 

организации

 

энергоснабже

-

ния

Количество

 

ступеней

 

от

 

двух

 

в

 

системах

 

глубокого

 

ввода

 

и

 

более

 

в

 

обычных

 

ЭССЭ

•  

Снижение

 

потерь

 

с

 

ростом

 

номинального

 

напряжения

• 

Необходимость

 

отведения

 

большой

 

территории

 

под

 

охранные

 

зоны

 

и

 

снижения

 

негативных

 

экологических

 

влияний

• 

Сложность

 

и

 

многоступенчатость

 

распределительной

 

сети

 

и

 

увеличение

 

потерь

 

на

 

преобразование

 

параме

-

тров

 

электроэнергии

 

на

 

каждой

 

ступени

• 

Затраты

 

на

 

сооружение

 

подстанций

 (

в

 

том

 

числе

 

преоб

-

разовательных

распределительной

 

сети

2. 

Кабельные

 

сети

использующие

 

современные

 

виды

 

твердой

 

и

 

жидкой

 

изоляции

 

• 

Отсутствие

 

необходимости

 

отведения

 

большой

 

тер

-

ритории

 

для

 

сооружения

 

передачи

.  

• 

Сложность

 

технической

 

диагностики

 (

в

 

том

 

числе

 

контро

-

ля

 

параметров

 

изоляции

и

 

поиска

 

мест

 

повреждения

• 

Необходимость

 

применения

 

сложного

 

диагностического

 

оборудования

в

 

том

 

числе

 

оптоволоконной

 

диагностики

• 

Сложность

 

осуществления

 

ремонта

• 

Относительно

 

высокая

 

стоимость

.  

3. 

Кабельные

 

сети

использующие

 

эф

-

фект

 

высокотемпе

-

ратурной

 

сверх

-

проводимости

 

• 

Кардинальное

 

снижение

 

потерь

 

мощности

 

при

 

пере

-

даче

 

и

 

распределении

• 

Существенное

 

сокращение

 

ступеней

 

преобразования

 

напряжений

• 

Высокая

 

стоимость

 

эксплуатации

• 

Повышенные

 

требования

 

к

 

надежности

 

и

 

необходимость

 

разработки

 

и

 

апробации

 

новых

 

конструктивных

 

элемен

-

тов

 

передачи

• 

Необходимость

 

мероприятий

 

по

 

обеспечению

 

синусои

-

дальности

 

токов

 

и

 

напряжений

 (

на

 

постоянном

 

токе

).

• 

Целесообразность

 

применения

 

ограничена

 

районами

 

с

 

высокой

 

концентрацией

 

нагрузок

в

 

частности

система

-

ми

 

электроснабжения

 

мегаполисов

.

4. 

Электрические

 

сети

 

на

 

основе

 

МВЛ

• 

Снижение

 

площади

 

и

 

затрат

 

на

 

сооружение

 

ЛЭП

 

и

 

ПС

• 

Сокращение

 

ступеней

 

преоб

-

разования

 

напряжений

• 

Возможность

 

повышения

 

про

-

пускной

 

способности

 

ВЛ

 

за

 

счет

 

реконструкции

• 

Необходимость

 

совместной

 

трассировки

 

линий

 

различ

-

ных

 

классов

 

напряжения

• 

Усложнение

 

управления

технического

 

обслуживания

 

ВЛ

защиты

 

от

 

аномальных

 

режимов

 

и

 

воздействий

.

 5 (38) 2016


Page 4
background image

68

СЕТИ РОССИИ

этому

 

очевидна

 

также

 

необходимость

 

пересмотра

 

и

 

усовершенствования

 

математического

 

аппарата

используемого

 

в

 

технологических

 

процессах

 

эксплу

-

атации

 

и

 

проектирования

 

для

 

расчета

 

и

 

анализа

 

ста

-

ционарных

 

электрических

 

режимов

.

 

ОТЕЧЕСТВЕННЫЙ

 

И

 

ЗАРУБЕЖНЫЙ

 

ОПЫТ

 

СОЗДАНИЯ

 

КОМБИНИРОВАННЫХ

 

МВЛ

 

 

Передача

 

электроэнергии

 

по

 

ВЛ

 

в

 

настоящее

 

время

 

является

 

самым

 

дешевым

 

способом

 

переда

-

чи

 

электроэнергии

а

 

в

 

классах

 

ВН

 

и

 

СВН

 

практиче

-

ски

 

единственным

Поскольку

 

сооружение

 

новых

 

ВЛ

 

связано

 

с

 

рядом

 

известных

 

ограничений

 [1], 

остро

 

встают

 

вопросы

 

о

 

необходимости

 

применения

 

инно

-

вационных

 

решений

оптимизации

 

конструкций

уве

-

личения

 

пропускной

 

способности

 

существующих

 

ВЛ

 

и

 

др

Можно

 

констатировать

что

 

строительство

 

новых

 

ВЛ

 

является

 

наиболее

 

простым

 

способом

 

увеличе

-

ния

 

их

 

пропускной

 

способности

но

 

оно

 

сопряжено

 

с

 

огромными

 

трудностями

Так

Руководящий

 

до

-

кумент

 [1] 

и

 

региональные

 

законы

 

и

 

инструктив

-

ные

 

материалы

  (

например

для

 

города

 

Москвы

 [2]) 

утверж

 

дают

что

 

при

 

реконструкции

 

городов

 

сле

-

дует

 

выносить

 

за

 

пределы

 

селитебной

 

территории

 

существующие

 

ВЛ

 

электропередачи

 

напряжением

35–110 

кВ

 

или

 

выше

 

и

 

заменять

 

их

 

на

 

кабельные

Таким

 

образом

единственной

 

возможностью

 

увеличения

 

пропускной

 

способности

 

существующих

 

электрических

 

сетей

 

является

 

увеличение

 

ее

 

у

 

суще

-

ствующих

 

ВЛ

Один

 

из

 

эффективных

 

способов

 

реа

-

лизации

 

данной

 

возможности

 — 

применение

 

МВЛ

Этот

 

способ

 

дает

 

возможность

 

строить

 

новые

 

ВЛ

 

путем

 

увеличения

 

числа

 

цепей

 

существующих

не

 

выходя

 

при

 

этом

что

 

очень

 

важно

за

 

границы

 

уже

 

существующих

 

коридоров

Опыт

 

сооружения

 

комбинированных

 

МВЛ

 

к

 

насто

-

ящему

 

времени

 

имеется

 

в

 

отечественной

 

и

 

зарубеж

-

ной

 

электроэнергетике

Комбинированные

 

МВЛ

 

нахо

-

дят

 

все

 

большее

 

применение

 

за

 

рубежом

 

с

 70-

х

 

годов

прошлого

 

века

Характерным

 

примером

 

комбиниро

-

ванной

 

МВЛ

 

является

 

шестицепная

 

линия

соору

-

женная

 

в

 

Германии

где

 

на

 

двух

 

высших

 

траверсах

 

опоры

 

подвешены

 

две

 

линии

 380 

кВ

а

 

на

 

нижних

 

и

 

средних

 

траверсах

 — 

по

 

две

 

линии

 220 

и

 110 

кВ

 

(50 

км

). 

Эксплуатируемая

 

в

 

республике

 

Словакия

 

(35 

км

комбинированная

 

МВЛ

 «Donau» 

имеет

 

четы

-

ре

 

цепи

две

 

цепи

 

верхнего

 

подвеса

 

имеют

 

класс

 

на

-

пряжения

 400 

кВ

а

 

цепи

 

нижнего

 

подвеса

 — 110 

кВ

Также

 

известны

 

четырехцепные

 

линии

 500 

кВ

 

в

 

Ки

-

тае

 

и

 230–66 

кВ

 — 

в

 

Египте

  (

Таба

 — 

Шарм

-

Эль

-

Шейх

и

 

многие

 

др

.

Необходимость

 

сооружения

 

МВЛ

 

в

 

отечествен

-

ных

 

электрических

 

сетях

 

декларировалась

 

неодно

-

кратно

но

 

до

 

настоящего

 

времени

 

нельзя

 

говорить

 

о

 

их

 

массовом

 

распространении

Однако

 

можно

 

кон

-

статировать

что

 

в

 

России

 

и

 

странах

 

бывшего

 

СССР

 

сооружены

 

и

 

успешно

 

эксплуатируются

 

МВЛ

 110–

500 

кВ

Для

 

них

 

разработаны

 

межотраслевые

 

прави

-

ла

 

эксплуатации

положения

 

комплексного

 

использо

-

вания

 

в

 

электрических

 

системах

новые

 

конструкции

 

типовых

 

опор

 

и

 

др

Отметим

 

следующие

 

МВЛ

• 

трехцепный

 

участок

 

ВЛ

 500 

кВ

входящий

 

в

 

схему

 

выдачи

 

мощности

 

Саяно

-

Шушенской

 

ГЭС

;

• 

четырехцепный

 

участок

 

ВЛ

 220 

кВ

 

Западная

 — 

Герцево

 1 

и

 2 

и

 

ВЛ

 110 

кВ

 

Ангелово

 — 

Герцево

 1 

и

  2 

ПАО

 «

МОЭСК

»;

• 

четырехцепные

 

заходы

 

ВЛ

 150 

кВ

 

на

 

ПС

 «

Завод

-

ская

» 

Днепроэнерго

ВЛ

 110 

кВ

 

на

 

ПС

 «

Барсово

» 

ОАО

 «

Тюменьэнерго

»;

• 

трех

и

 

четырехцепные

 

ВЛ

 110 

кВ

 

Сочинская

 

ТЭС

 — 

ПС

  «

Сочи

» «

Вологдаэнерго

» (

на

 

много

-

гранных

 

опорах

); 

ВЛ

 110 

кВ

 

Солнечногорск

 — 

По

-

варово

ВЛ

 110 

кВ

 

Глумилино

 — 

Краснодонская

 

АО

 «

Башкирэнерго

» (

АО

 «

БЭСК

») 

и

 

др

.

КЛАССИФИКАЦИЯ

 

МНОГОЦЕПНЫХ

 

ВОЗДУШНЫХ

 

ЛИНИЙ

 

Согласно

 

действующему

 

государственному

 

стан

-

дарту

 

ГОСТ

 24291-90 

для

 

ВЛ

для

 

линии

 

электро

-

передачи

имеющей

 

более

 

двух

 

комплектов

 

фазных

 

электрических

 

проводов

используются

 

термины

 

«

многоцепная

» 

и

 «

комбинированная

», 

если

 

эти

 

ком

-

плекты

 

имеют

 

разные

 

номинальные

 

напряжения

 (

ри

-

сунок

 1).

Общая

 

протяженность

 

ВЛ

 35–330 

кВ

 

отечествен

-

ных

 

электрических

 

сетей

 

составляет

 

около

 500 

ты

-

сяч

 

километров

абсолютное

 

большинство

 

которых

 

одноцепные

 

и

 

двухцепные

а

 

доля

 

многоцепных

 

и

 

комбинированных

 

ВЛ

 

в

 

настоящее

 

время

 

весьма

 

незначительна

.

Тем

 

не

 

менее

как

 

уже

 

было

 

сказано

 

выше

МВЛ

 

имеют

 

определенные

 

перспективы

 

в

 

связи

 

с

 

ростом

 

стоимости

 

земли

 

и

особенно

спецификой

 

электро

-

снабжения

 

МП

.

При

 

формировании

 

комплекса

 

МВЛ

 

необходимо

 

учитывать

 

накопленный

 

опыт

 

проектирования

 

и

 

экс

-

плуатации

 

ВЛ

Он

 

позволяет

 

рекомендовать

 

неко

-

торые

 

целесообразные

 

соотношения

 

длин

переда

-

ваемых

 

мощностей

 

и

 

номинальных

 

напряжений

 

ВЛ

которые

 

приведены

 

ниже

 

в

 

таблице

 2.

Это

 

в

 

значительной

 

мере

 

определяет

 

состав

ха

-

рактеристики

 

и

 

конструкции

 

как

 

в

 

целом

 

для

 

МВЛ

так

 

и

 

по

 

отдельным

 

участкам

Прежде

 

всего

здесь

 

следует

 

обратить

 

внимание

 

на

 

типы

 

и

 

конструкции

 

опор

Они

 

разнообразны

 

и

 

индивидуальны

 

для

 

кон

-

кретных

 

МВЛ

 

или

 

их

 

типичных

 

групп

 

и

 

отличаются

 

материалом

исполнением

способами

 

крепления

 

проводов

их

 

размещения

 

на

 

опоре

 

и

 

др

Здесь

 

не

-

обходимо

 

отметить

что

 

для

 

часто

 

встречающихся

 

Воздушные

 

линии

 

электропередачи

Одноцепные

Комбинированные

Двухцепные

 

(

ДВЛ

)

Многоцепные

 

(

МВЛ

)

Рис

. 1. 

Классификация

 

воздушных

 

линий

 

электропередачи


Page 5
background image

69

стесненных

 

условий

 

трассы

  (

в

 

частности

на

 

под

-

ходах

 

к

 

подстанциям

 

и

 

станциям

АО

  «

Институт

 

Энергосетьпроект

» 

разработаны

 

четырехцепные

 

опоры

 

для

 

ВЛ

 110 

кВ

Для

 

примера

 

кратко

 

оценим

 

конструкцию

 

опору

 

известной

 

немецкой

 

шестицеп

-

ной

 

МВЛ

Достаточно

 

громоздкая

 

опора

 

имеет

 

вы

-

соту

 63,4 

м

 

и

 

горизонтальный

 

габарит

 33,8 

м

При

 

этом

 

территория

занимаемая

 

полосой

 

отчужде

-

ния

оказывается

 

значительно

 

меньше

 

в

 

сравне

-

нии

 

с

 

размещением

 

цепей

 

каждого

 

номинального

 

напряжения

 

на

 

отдельно

 

стоящих

 

двухцепных

 

ли

-

ниях

.

Если

 

для

 

двухцепных

 

ВЛ

 35–330 

кВ

 

применя

-

ются

 

преимущественно

 

унифицированные

 

кон

-

струкции

 

металлических

 

и

 

железобетонных

 

опор

то

 

конструкции

 

опор

 

МВЛ

 

разнообразны

 

и

 

в

 

зна

-

чительной

 

степени

 

уникальны

Отличаются

 

опоры

 

материалом

исполнением

 

и

 

способом

 

крепления

 

проводов

В

 

последнее

 

время

 

большое

 

распро

-

странение

 

получает

 

прогрессивный

 

тип

 

металли

-

ческих

 

одностоечных

 

столбовых

 

опор

 

с

 

примене

-

нием

 

многогранных

 

гнутых

 

стоек

Это

 

позволяет

 

создавать

 

столбовые

 

многоцепные

 

опоры

исполь

-

зуемые

 

на

 

линиях

 110–220 

кВ

Несимметричное

 

расположение

 

на

 

опорах

 

МВЛ

 

фазных

 

проводов

 

по

 

отношению

 

друг

 

к

 

другу

 

обу

-

славливает

 

несимметрию

 

индуктивностей

 

и

 

емко

-

стей

 

разных

 

фаз

Также

 

на

 

указанные

 

параметры

 

оказывает

 

влияние

 

грозозащитный

 

трос

 (

тросы

).

На

 

рисунке

 2 

представлена

 

обобщенная

 

схема

 

подключения

 

комбинированной

 

МВЛ

 

с

 

числом

 

цепей

 

различной

 

длины

 

l

i

равным

 

m

Узлы

 

начал

 

i

н

 

и

 

концов

 

i

к

 

каждой

 

i

-

й

 

цепи

 

одного

 

номинального

 

напряжения

 

могут

 

быть

 

подключены

 

к

 

разным

 

и

 

общим

 

шинам

то

 

есть

 

электрически

 

соединяться

К

 

каждому

 

из

 

узлов

 

i

н

 

и

 

i

к

 

могут

 

быть

 

подключены

 

обобщенный

 

источник

 

питания

 

S

i

 

напряжением

 

U

i

 

и

 

обобщенная

 

нагрузка

 

S

наг

i

а

 

следовательно

потоки

 

мощности

 

в

 

цепях

 

МВЛ

 

могут

 

быть

 

направлены

 

как

 

встречно

так

 

и

 

согласно

.

Кроме

 

того

на

 

каждой

 

из

 

цепей

 

МВЛ

 

возможны

 

одна

 

или

 

несколько

 

транзитных

 

подстанций

 

с

 

на

-

грузками

 

S

наг

i

T

а

 

цепи

 

одного

 

класса

 

напряжения

 

мо

-

гут

 

быть

 

объединены

 

отпайками

 

отбора

 

мощности

S

наг

(

i

-1)(

i

)

О

Поскольку

 

длина

 

каждой

 

цепи

 

МВЛ

пред

-

ставленной

 

на

 

рисунке

 2, 

чаще

 

всего

 

индивидуальна

 

и

 

определяется

 

географическим

 

положением

 

потре

-

бителей

то

 

на

 

разных

 

участках

 

своей

 

трассы

 

коли

-

чество

 

цепей

объединенных

 

на

 

опорах

 

МВЛ

может

 

быть

 

различным

.

ВЛИЯНИЕ

 

ОСОБЕННОСТЕЙ

 

КОНСТРУКЦИИ

 

КОМБИНИРОВАННОЙ

 

МВЛ

 

НА

 

ЕЕ

 

РЕЖИМЫ

Анализ

 

режимов

 

работы

 

трехфазной

 

сети

 

пере

-

менного

 

тока

 

низкого

среднего

 

и

 

высокого

 

напря

-

жения

 

чаще

 

всего

 

проводится

 

при

 

допущении

 

о

 

сим

-

метрии

 

электрических

 

параметров

 

нагрузочных

 

режимов

 

передачи

 

и

 

характеристик

 

электрических

 

элементов

 

системы

.

Однако

 

возможны

 

режимы

принципиально

 

не

 

удов

 

летворяющие

 

этому

 

допущению

Примером

 

этого

 

может

 

являться

 

режим

возникающий

 

при

 

дли

-

тельной

 

работе

 

линии

 

с

 

поврежденным

 

или

 

отклю

-

ченным

 

фазным

 

проводом

при

 

этом

 

существенно

 

нарушается

 

симметрия

 

параметров

 

режима

Другим

 

примером

 

являются

 

сети

у

 

которых

 

значительную

 

часть

 

нагрузки

 

определяют

 

выпрямительные

 

уста

-

новки

питающие

 

тяговые

 

подстанции

 

электрифи

-

цированных

 

железных

 

дорог

 

переменного

 

тока

К

 

подобным

 

задачам

 

относится

например

анализ

 

режимов

 

сети

 

при

 

многократных

 

обрывах

 

на

 

ВЛ

 

и

 

коротких

 

замыканиях

 

на

 

землю

Обычно

 

такие

 

за

-

дачи

 

решаются

 

сложно

 

и

 

тре

-

буют

 

индивидуального

 

подхода

 

к

 

каждой

 

конкретной

 

си

 

туации

.

В

 

настоящее

 

время

 

в

 

боль

-

шинстве

 

случаев

 

для

 

анализа

 

установившихся

 

и

 

переходных

 

процессов

 

в

 

сетях

 

с

 

МВЛ

как

 

и

 

для

 

обычных

 

трехфазных

 

се

-

тей

традиционно

 

используется

 

метод

 

симметричных

 

состав

-

ляющих

  (

МСС

) [7]. 

При

 

этом

 

необоснованно

 

остается

 

без

 

внимания

 

тот

 

факт

что

 

МСС

 

по

 

определению

 

его

 

автора

 

Ч

Фор

-

тескью

 

применим

 «… 

для

 

ана

-

лиза

 

несимметричных

 

трехфаз

-

ных

 

параметров

 

режимов

 

при

 

допущении

 

о

 

симметрии

 

схем

 

замещения

 

отдельных

 

последо

-

вательностей

…» 

Это

 

и

 

позволя

-

Табл

. 2. 

Протяженность

 

ВЛ

Напряжение

кВ

Наибольшая

передаваемая

мощность

МВт

Наибольшее

расстояние

передачи

км

35

5–10

30–50

110

25–50

50–150

150

40–70

100–200

220

100–200

150–250

330

200–300

300–400

Рис

. 2. 

Обобщенная

 

схема

 

подключения

 

m

-

цепной

 

комбинированной

 

МВЛ

 5 (38) 2016


Page 6
background image

70

СЕТИ РОССИИ

ет

 

использовать

 

их

 

однофазные

 

схемы

 

замещения

 

для

 

упрощения

 

процедур

 

расчета

особенно

 

в

 

отсут

-

ствии

 

вычислительных

 

средств

.

Общеизвестно

что

 

МСС

 [7] 

требует

 

составле

-

ния

 

трех

 

однофазных

 

моделей

 

для

 

прямой

обрат

-

ной

 

и

 

нулевой

 

последовательностей

 

с

 

дальнейшим

 

анализом

 

их

 

режимов

 

и

 

алгебраическим

 

суммиро

-

ванием

 

их

 

решений

.

Этот

 

метод

 

требует

 

индивидуального

 

подхода

 

для

 

решения

 

конкретной

 

задачи

 

и

 

поэтому

 

плохо

 

поддается

 

формализации

 

для

 

применения

 

в

 

про

-

граммных

 

продуктах

Более

 

того

данный

 

метод

 

эффективно

 

проявляет

 

себя

 

исключительно

 

в

 

слу

-

чаях

 

простой

 

несимметрии

а

 

при

 

несимметриях

 

повышенной

 

сложности

 

число

 

действий

 

и

следо

-

вательно

время

 

на

 

их

 

осуществление

 

при

 

расче

-

тах

 

многократно

 

возрастают

Необходимо

 

сказать

что

 

для

 

МВЛ

 

при

 

расчете

 

режимов

 

МСС

 

вовсе

 

не

 

применим

поскольку

 

невозможно

 

корректно

 

опре

-

делить

 

параметры

 

схем

 

прямой

обратной

 

и

 

ну

-

левой

 

последовательностей

и

 

для

 

расчета

 

про

-

цессов

 

в

 

этих

 

случаях

 

необходимо

 

использовать

 

собственную

 

систему

 

координат

.

Можно

 

констатировать

что

 

даже

 

обычные

 

трех

-

фазные

 

ВЛ

 

являются

 

по

 

своей

 

конструкции

 

прин

-

ципиально

 

несимметричными

 

электроустановка

-

ми

особенно

 

во

 

всем

что

 

касается

 

схем

 

нулевой

 

последовательности

чем

 

обычно

 

пренебрегают

 

в

 

первом

 

приближении

 

в

 

практических

 

расчетах

.

Внутреннюю

 

несимметрию

 

МВЛ

 

можно

 

класси

-

фицировать

 

как

 

характерно

 

усложненную

так

 

как

 

трехфазные

 

токи

 

и

 

напряжения

 

в

 

составляющих

 

цепях

 

не

 

могут

 

создавать

 

сбалансированные

 

элек

-

тромагнитные

 

поля

 

даже

 

при

 

симметричных

 

зна

-

чениях

 

этих

 

параметров

 

режима

поскольку

 

в

 

них

 

шесть

 

или

 

более

 

проводников

 

размещены

 

вбли

-

зи

 

друг

 

от

 

друга

 

с

 

малыми

 

расстояниями

которые

 

определяются

 

длиной

 

траверс

 

фазных

 

проводов

Также

 

необходимо

 

отметить

что

 

мощности

 

в

 

цепях

 

могут

 

отличаться

 

по

 

направлению

 

и

 

модулю

Поэтому

 

можно

 

обоснованно

 

констатировать

что

 

однофазное

 

моделирование

 

режимов

 

элек

-

трических

 

систем

содержащих

 

МВЛ

 — 

источник

 

значительных

 

погрешностей

в

 

связи

 

с

 

чем

 

стано

-

вится

 

объективной

 

необходимостью

 

проведение

 

их

 

расчета

 

с

 

помощью

 

метода

 

фазных

 

координат

 

(

МФК

в

 

многопроводной

 

постановке

 [8, 9] 

для

 

уче

-

та

 

взаимного

 

влияния

 

проводов

Данный

 

метод

 

является

 

эффективным

 

средством

 

расчета

 

не

-

симметричных

 

режимов

поскольку

 

базируется

 

на

 

естественном

 

математическом

 

отражении

 

много

-

фазной

 

системы

.

В

 

частности

это

 

необходимо

 

при

 

определении

 

потерь

 

мощности

 

и

 

энергии

 

в

 

электрических

 

сетях

 

при

 

несимметричной

 

нагрузке

Тривиальное

 

сумми

-

рование

 

потерь

 

симметричных

 

составляющих

 

не

-

допустимо

 

из

-

за

 

квадратичной

 

зависимости

 

вели

-

чины

 

потерь

 

от

 

тока

.

Использование

 

МФК

 

эффективно

 

также

 

при

 

моделировании

 

взаимных

 

индуктивных

 

влияний

 

соседних

 

обмоток

 

в

 

трансформаторах

 

и

 

фазных

 

проводников

 

ВЛ

Отметим

 

здесь

что

 

известный

 

метод

 

развязки

 

магнитосвязанных

 

цепей

 

при

 

прак

-

тической

 

реализации

 

в

 

расчетных

 

процедурах

 

имеет

 

ряд

 

осложнений

которые

 

делают

 

затруд

-

нительным

 

его

 

применение

В

 

анализе

 

режимов

 

электрических

 

сетей

 

достаточно

 

часто

 

заменяют

 

трехфазный

 

трансформатор

 

группой

 

однофазных

 

трансформаторов

а

 

при

 

моделировании

 

ВЛ

 

ис

-

пользуются

 

П

-

образные

 

схемы

 

замещения

 

каждой

 

фазы

лишь

 

опосредованно

 

учитывающие

 

рас

-

щепление

 

проводов

 

и

 

грозозащитные

 

тросы

Эти

 

схемы

 

замещения

 

приемлемо

 

работают

 

лишь

 

при