Книга 5. Электроэнергетика и охрана окружающей среды. Функционирование энергетики в современном мире
На всіх етапах розвитку світової електротехніки створення кабельних ліній високої пропускної спроможності стримувалося значними труднощами щодо досягнення необхідної електричної міцності ізоляції високовольтних кабелів. Така ізоляція повинна витримувати високі напруги і гарантувати довгострокову надійність кабелю при одночасному збереженні прийнятних параметрів маси на одиницю довжини кабелю і його зовнішнього діаметра.
З 20-х років ХХ століття для кабелів знайшли повсюдне застосування багатошарова паперова ізоляція, просочена маслоканіфольним складом, а також покриття силових кабелів свинцевими оболонками для збільшення їх механічної міцності. Це дозволило довести лінійну напругу КЛ до 30–40 кВ.
Боротьба за підвищення напруги на кабельних лініях привела спочатку до винаходу маслонаповнених кабелів низького тиску у свинцевій оболонці, а потім маслонаповнених кабелів високого тиску. Конструкція останніх являє собою три екрановані струмопровідні жили, які розміщено у сталевій трубі, заповненій мінеральним маслом під тиском до 1,5 МПа. Така конструкція дозволила підняти робочу напругу КЛ до 220 кВ, а пізніше і до 500 кВ. Однак обслуговування таких ліній з рідкою ізоляцією виявилося досить складним через велику кількість кабельних колодязів з телекерованими системами маслопідживлення кабелю та сполучних муфт.
Пошук більш зручних ізоляційних матеріалів в 70-ті роки ХХ століття привів до технології виготовлення кабелів з твердою ізоляцією із «зшитого» поліетилену (міжнародне позначення XPLE). Завдяки високій електричній міцності та надійності з терміном служби не менш 30 років, простоті експлуатації, ремонту та екологічній чистоті високовольтні кабелі з ізоляцією XPLE стали найпоширенішими в усьому світі в діапазоні напруг від 35 до 420 кВ.
Незважаючи на можливості, які відкриває новий тип ізоляції XPLE, кабельні лінії змінного струму не можуть конкурувати з повітряними лініями як міжсистемні зв'язки. Однак такі Промислове виробництво кабелів з ізоляцією XPLE напругою від 6 до 330 кВ вперше в СНД освоєно в Україні на заводі «Південкабель».
КЛ стають реальним засобом доставки електроенергії в найбільші вузли електроспоживання урбанізованих територій.
Так, в 2009 році завершено будівництво кабельної лінії електропередачі напругою 220 кВ ТЕЦ-27 – Хлєбніково довжиною 15 км. Її траса пройшла під землею – під автомагістралями і діючими промисловими об’єктами – по території Митищинського району Московської області. Вона призначена для видачі потужності енергоблоку №3 ТЕЦ-27 потужністю 450 МВт в мережу 220 кВ Московської енергосистеми.
У 2003–2004 роках у Центральному Лондоні прокладено потужну кабельну лінію напругою 400 кВ. На лінії застосований кабель з ізоляцією XPLE з мідними жилами перетином 2500 кв. мм у фазі. Пропускна спроможність лінії 1600 МВт. В умовах Лондона найбільш прийнятним конструктивним рішенням виявилася прокладка кабелів у підземному вентильованому тунелі діаметром 3 м довжиною 20 км, на глибині до 30 м. Тунель виконано з можливістю прокладки другої кабельної лінії, що являтиме собою газоізольовану лінію (струмопровідна жила кожної фази знаходиться в металевій трубі, заповненій електроізолюючим газом SF6, так званим елегазом).
Для виконання функцій міжсистемних зв'язків КЛ з ізоляцією XPLE знайшли застосування в електропередачах постійного струму (ЕППС) при необхідності прокладання ліній через значні водні простори (морські протоки, мілководні моря). У таких умовах, коли побудувати в акваторії повітряну лінію неможливо, прокладання кабельної лінії постійного струму морським дном виявляється єдиним виправданим рішенням. В уніполярній передачі для цього потрібний тільки один кабель. У біполярній передачі прокладають два кабелі (з полярністю «+» і полярністю «-»). Тут у випадку відключення одного кабелю передача працює на половину своєї потужності.
Кабельний канал під високовольтні лінії електропередачі між підстанціями «Войковська» та «Громадянська» у Москві (довжина 3349 км)
Очікується, що наступним етапом розвитку кабельної техніки стане створення кріогенних кабелів, що використовують ефект надпровідності металів при їх глибокому охолодженні. При температурі рідкого азоту 77 К активний опір міді та алюмінію знижується в десятки разів, а при температурі рідкого водню 20,4 К – до 200 разів. Метал ніобій (Nb) і його сполуки (Nb3Sn, Nb3Al) при температурі рідкого гелію 4,2 К переходять у стан надпровідності. Зріджені гази для охолодження провідників можуть бути використані як ізолююче середовище кріогенних кабелів. Потужність кріогенних електропередач оцінюється від 10 до 100 ГВт.
- Введение
- ЧАСТЬ 1. Восстановительная нетрадиционная энергетика
- Раздел 1. Общие сведения о возобновляемых нетрадиционных источниках энергии
- Раздел 2. Источники возобновляемой нетрадиционной энергетики
- Раздел 3. Перспективы развития возобновляемой нетрадиционной энергетики
- ЧАСТЬ 2. Энергосбережение
- Раздел 1. История и мировой опыт энергосбережения
- 1.1. Энергия и развитие человечества
- 1.2. Функциональные подходы к проблеме энергоэффективности (из мирового опыта)
- 1.3. Некоторые специфические элементы политики энергосбережения, общие для разных стран
- 1.4. Направления деятельности развитых стран в сфере энергоэффективности
- 1.5. Проблема устойчивого развития
- Раздел 2. Энергосбережение в Украине
- Раздел 3. От энергосбережения к энергоэффективности
- Раздел 1. История и мировой опыт энергосбережения
- ЧАСТЬ 3. Электроэнергетика и охрана окружающей среды
- Раздел 1. История охраны окружающей среды
- Раздел 2. Влияние теплоэнергетики на окружающую среду
- Раздел 3. Атомная энергетика и окружающая среда
- Раздел 4. Влияние гидроэнергетических объектов на окружающую среду
- 4.1. Особенности взаимодействия гидроэнергетических объектов с окружающей средой
- 4.2. Факторы влияния гидроэнергетических объектов на окружающую среду
- 4.3. Экологические требования по охране окружающей среды в период строительства гидроэнергетических объектов
- 4.4. Экологические требования по охране окружающей среды при эксплуатации гидроэнергетических объектов
- 4.5. Мониторинг окружающей среды
- Раздел 5. Возобновляемая нетрадиционная энергетика и охрана окружающей среды
- Раздел 6. Экологические аспекты воздействия электрических полей линий электропередач сверхвысокого напряжения на окружающую среду
- ЧАСТЬ 4. Организационно-правовые и экономические аспекты функционирования энергетики
- Раздел 1. Энергетическая безопасность
- Раздел 2. Законодательство, регулирующее отношения в ТЭК
- 2.1. Современная система энергетического законодательства Украины и основные направления ее совершенствования
- 2.2. Правовое регулирование экологических проблем в атомной энергетике
- 2.3. Правовое регулирование отношений в области энергетики в ЕС
- 2.4. Договор к Энергетической хартии
- 2.5. Международные организации в области энергетики
- Раздел 3. Мировой опыт организации рынков электрической энергии
- Раздел 4. Модели организации рынков электроэнергии
- Раздел 5. Развитие рыночного реформирования электроэнергетики Украины
- Раздел 6. Современные автоматизированные системы контроля и учета энергоресурсов (АСКУЭ)
- ЧАСТЬ 5. Основные тенденции развития мировой энергетики
- Заключение
- Перечень сокращений
- Использованная литература
- Сведения об авторах