2.2. Воздушные линии электропередачи переменного тока

Технический прогресс конструкций воздушных линий переменного тока на всех этапах их развития заключался в увеличении параметров по напряжению, передаваемой мощности и дальности передачи электроэнергии. Достигнутые соотношения между этими параметрами видны из таблицы 2.1.

Основным фактором, определяющим пропускную способность и дальность передачи воздушной линии, является величина ее линейного напряжения. Эта же величина определяет основные конструктивные решения воздушных линий как сооружений, поскольку с ростом напряжения увеличиваются габариты опор и усложняется их конструкция. Как видно из приведенной таблицы, линии, которые могут выполнять функции межсистемных связей (по мощности и дальности передачи), должны иметь напряжение не ниже 220 кВ. В ОЭС Украины межсистемные ВЛ имеют напряжения 330, 500 (400) и 750 кВ. В ЕЭС России такие линии имеют напряжения 220, 330, 500 и 750 кВ. Наивысшее в мире напряжение воздушных линий переменного тока использовано на линии 1150 кВ на связи Сибирь – Казахстан – Урал.

С учетом высокой ответственности межсистемных линий они в конструктивном отношении выполняются, как правило, на одноцепных опорах с горизонтальным расположением проводов. На высоковольтной линии напряжением выше 220 кВ предпочтение получили портальные опоры П-образного типа (свободностоящие и с тросовыми оттяжками). Портальная конструкция опоры позволила лучше всего обеспечить большие воздушные промежутки между проводами, грозозащитными тросами и телом опоры, требующиеся при напряжениях выше 220 кВ.

Таблица 2.1 Параметры высоковольтных линий переменного тока

Рисунок 2.1 демонстрирует внушительные габариты конструкции опор, необходимые, например, для ВЛ 750 кВ. Опоры изготавливают из металла (сталь). Для конструкции промежуточных опор также широко используют железобетонные центрофугированные стойки конического типа длиной до 26 м, которые устанавливают в сверленные котлованы (без фундаментов). Двухстоечные железобетонные П-образные промежуточные опоры являются самыми массовыми конструкциями на линиях 330 кВ в Украине и в других странах на воздушных линиях напряжением ниже 380 кВ (рис. 2.2). Применение железобетонных анкерных и угловых опор оказалось неэффективным из-за больших затрат земельных площадей, необходимых для размещения многочисленных тросовых оттяжек, а также из-за низкого уровня внешней эстетичности конструкций.

Протяженность воздушных линий напряжением 330 кВ и выше в ОЭС Украины на конец 2000 года составила: 330 кВ – 12790 км, 500 (400)кВ – 948 км, 750 кВ – 4335 км.

Рис. 2.2. Промежуточная железобетонная опора ВЛ 330 кВ (размеры указаны в метрах)

Рис. 2.1. Портальные металлические опоры воздушных линий напряжением 750 кВ: а – промежуточная свободностоящая опора; б – промежуточная опора с оттяжками (размеры указаны в метрах)

В конструкции фаз воздушных линий напряжением выше 220 кВ используется принцип расщепления фазы на несколько проводов, расположенных на расстоянии 400–700 мм друг от друга. Это позволяет уменьшить напряженность электрического поля на поверхности проводов до величины, при которой ограничивается развитие коронного разряда (короны) на проводах. В результате уменьшаются потери электроэнергии от короны и снижается уровень радиопомех. Количество проводов в расщепленной фазе линий сверхвысокого напряжения обычно составляет 2 для ВЛ 330 кВ, 3 для ВЛ 500 кВ, 4 или 5 для ВЛ 750 кВ. На более высоких напряжениях фаза линии может составлять 8 проводов и более.

Выдающаяся роль в организации разработки конструкций и строительстве линий сверхвысокого напряжения на территории бывшего СССР принадлежит советскому ученому С.С. Рокотяну (1908–1977). На основе этих линий во второй половине ХХ века были созданы крупнейшие энергообразования – Единая энергосистема России и Объединенная энергосистема Украины.