22
Ноябрь
–
декабрь
2015
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
В
следствие
своей
доступности
,
конкуренции
на
региональных
рынках
и
изменений
в
характере
и
расположении
источников
выработки
элек
-
троэнергии
сеть
электропередачи
претерпева
-
ет
постоянные
и
серьёзные
изменения
.
Повсеместные
перебои
с
подачей
электроэнергии
из
-
за
природных
катаклизмов
и
угроза
физических
атак
вызывают
необ
-
ходимость
повышения
уровня
отказоустойчивости
.
В
то
же
время
общественность
выступает
против
строитель
-
ства
новых
ЛЭП
по
эстетическим
и
другим
соображени
-
ям
,
особенно
это
касается
ЛЭП
высокого
напряжения
,
которые
более
эффективны
для
магистрального
элек
-
троснабжения
на
большие
расстояния
.
Несмотря
на
необходимость
изменений
,
конструкции
ЛЭП
остаются
относительно
неизменными
на
протяжении
последних
40
лет
.
Ответ AEP на новые
Новая конструкция воздушных линий электропередачи
(BOLD): больше энергии в компактной конфигурации
Ричард Гутман (Richard Gutman) и Мэйхун Чжу Фулк (Meihuan Zhu Fulk),
Американская электроэнергетическая компания (AEP)
23
Ноябрь
–
декабрь
2015
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
вызовы энергоиндустрии
24
Ноябрь
–
декабрь
2015
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
Секции
траверс
и
опор
на
участке
подготовки
перед
сборкой
линии
BOLD.
Движущие
силы
изменений
В
настоящее
время
электроэнергетические
компа
-
нии
США
занимаются
проектами
повышения
надёж
-
ности
,
интегрирования
новых
источников
выработки
электроэнергии
и
модернизации
национальной
электро
-
энергетической
сети
.
Удалённость
новых
источников
энергии
от
центров
потребления
требует
надёжности
и
эффективности
передачи
электроэнергии
на
большие
расстояния
.
Эти
тенденции
вызваны
обязательными
стандартами
надёжности
и
стандартами
портфеля
воз
-
обновляемых
источников
энергии
,
требованиями
по
охране
окружающей
среды
и
эффективности
,
необхо
-
димостью
обеспечения
безопасности
и
отказоустойчи
-
вости
электросети
,
а
также
продолжающимся
ростом
нагрузки
.
Новые
вызовы
в
отрасли
Кроме
того
,
промышленность
приспосабливается
к
Распоряжению
№
1000 (Order 1000)
Федеральной
ко
-
миссии
по
регулированию
в
области
энергетики
США
(FERC),
которое
устраняет
действующее
преимуще
-
ственное
право
электроэнергетической
компании
на
возведение
определённых
сооружений
ЛЭП
на
своей
территории
обслуживания
,
создавая
,
таким
образом
,
как
проблемы
,
так
и
возможности
.
В
настоящее
время
инфраструктура
электропередачи
в
США
стареет
.
Про
-
водятся
значительные
мероприятия
по
её
обновлению
и
модернизации
,
что
продолжится
и
в
будущем
.
В
боль
-
шинстве
случаев
при
модернизации
будут
использо
-
ваны
существующие
трассы
из
-
за
законодательного
и
общественного
давления
,
требующего
сокращения
не
-
гативного
влияния
от
размещения
ЛЭП
.
Трудности
с
допустимой
нагрузкой
Допустимый
объём
передаваемой
электроэнергии
или
допустимая
нагрузка
ЛЭП
переменного
тока
огра
-
ничиваются
тепловыми
пределами
,
перепадами
напря
-
жения
и
статической
устойчивостью
.
Выбор
провода
или
оконечного
оборудования
,
а
также
тепловая
мощ
-
ность
наиболее
ограничены
для
линий
протяжённостью
менее
80
км
.
Ограничения
для
более
длинных
ЛЭП
за
-
ключаются
в
основном
в
перепадах
напряжения
или
в
устойчивости
,
при
этом
на
оба
фактора
влияет
входное
полное
сопротивление
ЛЭП
,
зависящее
от
расстояния
.
Наиболее
эффективным
способом
снижения
вход
-
ного
полного
сопротивления
ЛЭП
и
повышения
допусти
-
мой
нагрузки
является
повышение
класса
напряжения
ЛЭП
.
Однако
этот
метод
сталкивается
с
сопротивлени
-
ем
общественности
,
особенно
когда
планы
предусма
-
тривают
передачу
максимально
возможного
напряже
-
ния
.
Имея
ограниченный
выбор
,
электроэнергетические
компании
выбирают
ЛЭП
более
низкого
напряжения
с
продольной
компенсацией
,
чтобы
уменьшить
входное
полное
сопротивление
и
достичь
необходимых
целей
при
передаче
электроэнергии
.
Традиционно
продольная
компенсация
служила
средством
кратковременного
увеличения
возможно
-
стей
системы
до
реализации
долговременного
решения
или
в
качестве
замены
для
высоковольтной
линии
.
Это
особенно
актуально
при
двухточечной
передаче
боль
-
ших
объёмов
электроэнергии
на
большие
расстояния
.
Однако
такие
действия
могут
приводить
к
ряду
эксплу
-
атационных
затруднений
,
например
,
подсинхронный
резонанс
(
ПР
)
и
подсинхронные
управляющие
взаи
-
модействия
(
ПУВ
),
которые
представляют
опасность
для
электрического
оборудования
и
могут
привести
к
нестабильности
.
Другие
затруднения
включают
в
себя
сложности
в
системе
защиты
,
требования
к
оборудо
-
ванию
для
технического
обслуживания
или
запасно
-
му
оборудованию
,
ограниченный
срок
службы
,
потери
электроэнергии
и
будущие
проблемы
по
расширению
электросети
,
такие
как
ответвление
от
ЛЭП
с
ёмкостной
компенсацией
.
Решение
BOLD
Высокоэффективное
решение
BOLD (
революцион
-
ная
конструкция
ВЛ
)
отличается
обтекаемой
,
низкопро
-
фильной
конструкцией
со
связками
фазных
проводов
,
расположенными
в
компактной
треугольной
конфигу
-
рации
.
Конструкция
состоит
из
арочной
траверсы
,
под
-
держивающей
обе
цепи
,
устанавливаемой
на
трубчатой
стальной
опоре
,
что
придаёт
более
приятный
эстетич
-
ный
внешний
вид
.
Опора
конструкции
BOLD
может
под
-
держивать
любые
двухцепные
или
одноцепные
(
кото
-
рые
в
будущем
можно
расширить
до
двухцепных
)
линии
электропередачи
.
Хотя
по
первому
проекту
BOLD
пред
-
полагается
строительство
опор
ЛЭП
345
кВ
,
конструк
-
ция
позволяет
использовать
другие
значения
напряже
-
ния
,
например
, 230
кВ
.
Средняя
30-
метровая
опора
ЛЭП
345
кВ
пример
-
но
на
одну
треть
короче
традиционной
двухцепной
конструкции
.
Каждая
фаза
включает
несколько
связок
НОВЫЕ ОПОРЫ
НОВЫЕ ОПОРЫ
ЛЭП
ЛЭП
25
Ноябрь
–
декабрь
2015
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
Одна
часть
траверсы
установлена
на
опору
.
Производится
установка
изоляторов
на
готовую
опору
.
проводов
диаметром
от
457
до
813
мм
.
Разделитель
-
ные
расстояния
между
тремя
фазами
составляют
всего
4,3
м
и
поддерживаются
с
помощью
двух
межфазных
изоляторов
на
каждой
цепи
;
стандартные
изоляторы
за
-
крепляют
каждую
такую
связку
на
траверсе
и
трубчатой
опоре
.
Траверса
поддерживает
два
экранированных
провода
,
расположенных
таким
образом
,
чтобы
обеспе
-
чить
нулевой
защитный
угол
в
крайних
фазах
.
Запатентованная
конфигурация
BOLD
позволяет
увеличить
пропускную
способность
трассы
пример
-
но
на
50%.
Это
заметно
повышает
натуральную
мощ
-
ность
ЛЭП
,
снижает
продольное
полное
сопротивление
и
уменьшает
воздействие
электромагнитного
поля
у
поверхности
земли
.
Натуральная
мощность
является
удобным
критерием
для
измерения
относительной
до
-
пустимой
нагрузки
среди
альтернативных
решений
для
конструкции
ЛЭП
.
В
конструкции
BOLD
используется
три
провода
на
фазу
при
напряжении
345
кВ
,
что
пред
-
полагает
значительные
плюсы
в
плане
допустимой
на
-
грузки
и
энергоэффективности
для
передачи
электро
-
энергии
на
большие
расстояния
.
При
сохранении
возможности
установки
низко
-
профильной
опоры
на
обычной
46-
метровой
трассе
345
кВ
,
её
можно
использовать
и
для
32-
метровой
трас
-
сы
,
что
снижает
ширину
обычной
трассы
почти
на
треть
.
Предполагается
,
что
эти
внешние
преимущества
повы
-
сят
общественное
признание
новых
проектов
в
области
передачи
электроэнергии
.
Сравнение
конструкции
BOLD
и
традиционной
конструкции
В
таблице
приведены
физические
и
электрические
характеристики
традиционной
двухцепной
конструкции
линии
электропередачи
345
кВ
и
конструкции
BOLD
(
один
из
трёх
вариантов
конструкции
BOLD).
Обратите
внимание
на
значительное
увеличение
показателей
на
-
туральной
мощности
ЛЭП
(
увеличение
43%),
полного
сопротивления
(
снижение
30%)
и
потери
энергии
(
сни
-
жение
потерь
на
сопротивление
на
33%),
что
серьёзно
влияет
на
допустимую
нагрузку
и
эффективность
ЛЭП
.
Данные
показатели
являются
ключевыми
для
ЛЭП
,
постро
-
енных
для
передачи
электро
-
энергии
на
большие
расстоя
-
ния
.
В
таблице
также
даётся
сравнение
тепловой
мощности
,
электромагнитного
поля
и
уров
-
ней
шума
.
Особенно
заметным
является
снижение
магнитного
поля
у
поверхности
земли
на
51%.
Этот
аспект
продолжает
привлекать
значительное
вни
-
мание
при
регулятивном
про
-
изводстве
в
отношении
разме
-
щения
ЛЭП
.
Благодаря
использованию
связок
из
трёхфазных
прово
-
дов
достигаются
значительные
результаты
в
плане
теплоём
-
кости
и
эффективности
ЛЭП
,
что
даёт
более
низкие
экс
-
плуатационные
температуры
.
Благодаря
конструкции
BOLD
повышается
общая
производи
-
тельность
системы
за
счёт
раз
-
грузки
ЛЭП
с
большим
полным
сопротивлением
/
мень
-
шей
пропускной
способностью
.
Возможны
альтернативные
варианты
конструкции
,
в
которых
используется
два
провода
на
фазу
и
четыре
провода
на
фазу
.
При
сравнении
с
обычными
конструкциями
относи
-
тельные
электрические
характеристики
конструкции
BOLD 230
кВ
будут
ещё
более
впечатляющими
в
плане
входного
полного
сопротивления
ЛЭП
и
допустимой
на
-
грузки
.
В
проектах
,
где
обычно
требуется
продольная
ком
-
пенсация
,
дополнительным
преимуществом
в
долго
-
срочной
перспективе
станет
отсутствие
необходимости
установки
и
обслуживания
или
замены
устройств
ком
-
пенсации
(
включая
гашение
подсинхронного
резонанса
/
подсинхронных
управляющих
взаимодействий
),
учиты
-
НОВЫЕ ОПОРЫ
НОВЫЕ ОПОРЫ
ЛЭП
ЛЭП
26
Ноябрь
–
декабрь
2015
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
НОВЫЕ ОПОРЫ
НОВЫЕ ОПОРЫ
ЛЭП
ЛЭП
Сравнение
обычной
конструкции
и
конструкции
BOLD 345
кВ
Обычная
конструкция
345
кВ Конструкция
BOLD 345
кВ
Разница
Связка
фазных
проводов
2-954-kCM ACSR Cardinal
(
диаметр
связки
– 18
дюймов
)
3-954-kCM ACSR Cardinal
(
диаметр
связки
– 29
дюймов
)
Межфазное
расстояние
C1-C2 / C2-C3 / C3-C1
25,5
футов
/ 25,5
футов
/
51,0
фут
15,0
футов
/ 15,0
футов
/
19,3
футов
Высота
опоры
145,5
футов
99
футов
-32%
Каждая
цепь
:
Волновое
сопротивление
284
Ω
198
Ω
-30%
Натуральная
мощность
419
МВт
601
МВт
+43%
Тепловая
мощность
(1)
2358 A
3537 A
+50%
Обе
цепи
вместе
:
Потери
на
сопротивление
(2)
84
МВт
на
100
миль
56
МВт
на
100
миль
-33%
Потери
на
коронный
разряд
(3)
1,0
МВт
на
100
миль
1,1
МВт
на
100
миль
+10%
Уровень
акустического
шума
у
края
трассы
(4, 5)
43
дБА
41
дБА
-5%
Электрическое
поле
у
края
трассы
(4)
0,5
кВ
/
м
0,8
кВ
/
м
+60%
Магнитное
поле
у
края
трассы
(4)
112
мГс
55
мГс
-51%
(1)
Значения
в
летнее
время
при
непрерывном
режиме
эксплуатации
в
восточных
регионах
АЕР
.
(2)
Потери
в
ЛЭП
,
исходя
из
нагрузки
1000
МВА
на
каждую
цепь
.
(3)
Средние
годовые
потери
на
коронный
разряд
(
дождь
20%,
снег
2%
и
большая
часть
78%
времени
).
(4)
Результаты
показаны
для
расположения
фаз
в
больших
связках
(1—2—3/1—2—3,
сверху
вниз
).
Ширина
трассы
— 150
футов
.
(5)
Среднее
значение
акустического
шума
в
дождь
на
уровне
моря
.
Устройства
натяжения
проводов
установлены
на
готовую
опору
.
вая
длительный
срок
службы
ЛЭП
.
Это
может
иметь
значительные
финансовые
последствия
на
протяжении
всего
срока
службы
.
Разработка
и
испытание
прототипа
Разработка
конструкции
BOLD
нача
-
лась
с
исчерпывающего
анализа
и
кон
-
структорских
работ
с
последующими
все
-
сторонними
лабораторными
испытаниями
.
По
некоторым
аспектам
Американская
электроэнергетическая
компания
(AEP)
работает
совместно
с
компаниями
Hubbell
Power Systems
и
Valmont Industries,
чтобы
обеспечить
соответствие
новой
конструк
-
ции
ЛЭП
установленным
требованиям
к
рабочим
характеристикам
и
иметь
необхо
-
димые
элементы
,
изоляторы
и
оборудова
-
ние
,
готовое
к
установке
.
Испытания
,
проведённые
компанией
Hubbell Power Systems
в
г
.
Уодсуорт
,
штат
Огайо
,
подтвердили
смоделированные
характеристики
коронирования
изолятора
и
их
соответствие
расчётным
критериям
АЕР
.
Компания
Valmont Industries
изгото
-
вила
трубчатую
стальную
опору
.
Компа
-
нии
BendTec
и
American Pipe Bending,
суб
-
27
Ноябрь
–
декабрь
2015
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
НОВЫЕ ОПОРЫ
НОВЫЕ ОПОРЫ
ЛЭП
ЛЭП
подрядчики
Valmont,
выполнили
изгибание
траверс
с
использованием
процесса
индукционного
нагрева
.
Механические
испытания
опоры
проведены
на
заводе
Valmont
в
штате
Небраска
.
В
лаборатории
энергоснабжения
Научно
-
исследо
-
вательского
института
электроэнергетики
в
г
.
Ленокс
,
штат
Массачусетс
,
проведены
испытания
полномас
-
штабного
одноцепного
прототипа
конструкции
BOLD
на
частоту
сети
,
эффекты
коронирования
,
акустический
шум
,
атмосферное
и
коммутационное
перенапряжение
,
а
также
межфазную
изоляцию
.
Установка
BOLD
Компания
AEP Transmission
в
настоящее
время
про
-
изводит
установку
121
опоры
BOLD
на
участке
протяжён
-
ностью
35
км
,
модернизированный
вариант
на
138
кВ
с
гибридной
конструкцией
ЛЭП
345/138
кВ
между
станци
-
ями
Соренсон
(Sorenson)
и
Робисон
(Robison),
образуя
сверхвысоковольтный
контур
вокруг
города
Форт
-
Уэйн
,
штат
Индиана
.
Напряжение
на
участок
протяжённостью
10
км
было
подано
летом
2015
года
;
вся
линия
будет
сда
-
на
в
эксплуатацию
в
июне
2016
года
.
Внесённые
улуч
-
шения
снизят
потенциальные
проблемы
,
связанные
с
напряжением
и
перегрузкой
,
а
также
подготовят
местную
энергосистему
для
будущих
поставок
электроэнергии
с
ветровых
электростанций
,
расположенных
в
штате
Ин
-
диана
и
на
северо
-
западе
штата
Огайо
.
Впервые
компания
АЕР
использует
двухцепную
кон
-
струкцию
BOLD 345
кВ
на
модернизируемом
участке
протяжённостью
14
км
в
северной
части
штата
Индиа
-
на
.
Завершение
планируется
на
июнь
2018
года
.
Также
планируется
использовать
опоры
BOLD
для
третьего
этапа
модернизации
в
штате
Индиана
и
в
новом
про
-
екте
в
южном
Техасе
.
В
2015
году
AEP
учредила
ком
-
панию
BOLD Transmission LLC,
филиал
,
деятельность
которого
направлена
на
рыночное
продвижение
новой
конструкции
опор
ЛЭП
и
предложение
инновационных
решений
для
отрасли
.
В
настоящее
время
проводятся
электрические
ис
-
пытания
конструкции
230
кВ
.
Данная
конструкция
будет
доступна
в
ближайшем
будущем
.
Благодарность
Особое
признание
выражается
исполнительному
руководству
компании
AEP —
Ник
Акинс
(Nick Akins),
Лиза
Бартон
(Lisa Barton)
и
Майк
Хейек
(Mike Heyeck)
(
на
пенсии
) —
за
их
содействие
и
активную
поддерж
-
ку
в
разработках
новой
конструкции
ЛЭП
.
Авторы
так
-
же
признательны
следующим
членам
команды
за
их
вклад
:
Дэйв
Пэрриш
(Dave Parrish),
Джон
Энджи
(John
Ng),
Брюс
Фреймарк
(Bruce Freimark),
Эрик
Энгдал
(Eric
Engdahl),
Джон
Либрехт
(John Liebrecht),
Тим
Саммерс
(Tim Summers),
Тони
Суонек
(Tony Swaneck),
Карлос
Касабланка
(Carlos Casablanca),
Кэрол
Лиу
(Carol Liu),
Сэнджой
Сароги
(Sanjoy Sarawgi),
Ларри
Андерсон
(Larry Anderson),
а
также
руководителям
компании
AEP
Transmission
Джефф
Флиман
(Jeff Fleeman),
Эван
Уил
-
кокс
(Evan Wilcox),
Джефф
Момме
(Jeff Momme),
Боб
Брэдиш
(Bob Bradish)
и
Скотт
Мур
(Scott Moore).
Ричард
Гутман
(Richard Gutman,
rgutman@aep.
com)
работает
в
Американской
электроэнергетической
компании
с
1968
г
.
В
его
обязанности
входит
углублён
-
ное
исследование
и
разработка
технологий
передачи
электроэнергии
,
планирование
в
области
сверхвысо
-
ковольтных
энергосистем
и
их
объединение
,
а
также
планирование
производства
электроэнергии
.
Являет
-
ся
консультантом
совета
научно
-
исследовательского
института
электроэнергетики
по
вопросам
электромаг
-
нитных
полей
и
радиочастот
.
За
продвижение
новых
технологий
получил
премию
новатора
НИИ
электро
-
энергетики
.
Получил
степень
бакалавра
наук
и
маги
-
стра
наук
в
области
электротехники
в
Политехническом
институте
Нью
-
Йорка
,
и
степень
магистра
делового
ад
-
министрирования
в
Университете
штата
Огайо
.
Прошёл
программу
обучения
по
электроэнергетическим
систе
-
мам
в
компании
Power Technologies Inc.
и
программу
по
-
вышения
квалификации
руководящих
кадров
в
компа
-
нии
АЕР
/
Университете
штата
Огайо
.
Является
членом
общества
инженеров
Tau Beta Pi,
междисциплинарного
общества
Phi Kappa Phi,
и
общества
выпускников
биз
-
нес
-
специальностей
Beta Gamma Sigma,
членом
Нью
-
Йоркской
академии
наук
и
пожизненным
заслуженным
членом
Института
инженеров
электротехники
и
элек
-
троники
(IEEE).
Аккредитованный
профессиональный
инженер
штатов
Огайо
и
Нью
-
Йорк
.
Мэйхун
Чжу
Фулк
(
М
eihuan Zhu Fulk,
nzfulk@aep.
com)
стала
членом
команды
Американской
электро
-
энергетической
компании
в
2006
году
.
Является
глав
-
ным
/
техническим
инженером
в
группе
стандартизации
линий
электропередачи
.
В
её
обязанности
входит
про
-
ектирование
и
анализ
опор
и
фундаментов
,
контроль
движения
проводов
и
проведение
расчётов
на
уста
-
лость
.
Получила
степень
бакалавра
в
проектировании
промышленных
сооружений
в
Университете
Тунцзи
и
степень
доктора
технических
наук
в
Технологическом
университете
Луизианы
.
Является
аккредитованным
профессиональным
инженером
штата
Огайо
;
член
Ин
-
ститута
инженеров
электротехники
и
электроники
,
Аме
-
риканского
общества
гражданских
инженеров
(ASCE)
и
Американского
института
стальных
конструкций
;
явля
-
ется
держателем
семи
патентов
.
В
книге
рассматриваются
основные
варианты
конструктивных
исполнений
токопроводящих
жил
(
ТПЖ
)
и
кабельных
сердечников
,
которые
применяются
в
производстве
силовых
кабелей
на
напряжение
переменного
тока
до
35
кВ
и
постоянного
тока
до
75
кВ
.
Теоретически
обосновываются
универсальный
метод
расчёта
параметров
ТПЖ
,
техноло
-
гической
оснастки
и
кабельных
сердечников
,
а
также
современная
технология
изготовления
силовых
кабелей
.
Практическое
применение
универсального
метода
расчёта
показано
на
при
-
мерах
.
Главная
цель
разработки
теоретических
основ
конструирования
силовых
кабелей
—
обеспечение
качества
,
надёжности
,
безопасности
и
заданного
срока
службы
кабельных
линий
.
Книга
предназначена
для
инженерно
-
технических
работников
проектных
,
заводских
и
экс
-
плуатационных
служб
,
а
также
для
студентов
энергетических
вузов
.
Цена
книги
договорная
,
обращаться
по
e-mail: [email protected]
или
по
телефону
+7 916 616 3533.
Оригинал статьи: Ответ AEP на новые вызовы энергоиндустрии
Новая конструкция воздушных линий электропередачи (BOLD): больше энергии в компактной конфигурации.
