2.2. Повітряні лінії електропередачі змінного струму

Технічний прогрес конструкцій повітряних ліній змінного струму на всіх етапах їх розвитку полягав у збільшенні параметрів по напрузі, передаваній потужності та дальності передачі електроенергії. Досягнуті співвідношення між цими параметрами видні з таблиці 2.1.

Основним фактором, що визначає пропускну спроможність і дальність передачі повітряної лінії, є величина її лінійної напруги. Ця ж величина визначає основні конструктивні рішення повітряних ліній як споруд, оскільки зі зростанням напруги збільшуються габарити опор і ускладнюється їх конструкція. Як видно з наведеної таблиці, лінії, які можуть виконувати функції міжсистемних зв'язків (по потужності та дальності передачі), повинні мати напругу не нижче 220 кВ. В ОЕС України міжсистемні ПЛ мають напруги 330, 500 (400) і 750 кВ. В ЄЕС Росії такі лінії мають напруги 220, 330, 500 і 750 кВ. Найвищу в світі напругу повітряних ліній змінного струму використано на лінії 1150 кВ на зв'язку Сибір – Казахстан – Урал.

Таблиця 2.1 Параметри високовольтних ліній змінного струму

З урахуванням високої відповідальності міжсистемних ліній вони в конструктивному відношенні виконуються, як правило, на одноланцюгових опорах з горизонтальним розташуванням проводів. Серед високовольтних ліній напругою вище 220 кВ перевагу одержали портальні опори П-образного типу (опори, що вільно стоять, і такі, що мають тросові відтяжки). Портальна конструкція опори якнайкраще дозволила забезпечити більші повітряні проміжки між проводами, грозозахисними тросами і тілом опори, що вимагаються при напругах вище 220 кВ.

Малюнок 2.1 демонструє значні габарити конструкції опор, необхідні, наприклад, для ПЛ 750 кВ. Опори виготовляють із металу (сталь). Для конструкції проміжних опор також широко використовують залізобетонні центрифуговані стійки конічного типу довжиною до 26 м, які встановлюють у просвердлені котловани (без фундаментів). Двостійкові залізобетонні П-образні проміжні опори є найбільш масовими конструкціями на лініях 330 кВ в Україні та в інших країнах на повітряних лініях напругою нижче 380 кВ (мал. 2.2). Застосування залізобетонних анкерних і кутових опор виявилося неефективним через більші витрати земельних площ, необхідних для розміщення численних тросових відтяжок, а також через низький рівень зовнішньої естетичності конструкцій.

Довжина повітряних ліній напругою 330 кВ і вище в ОЕС України на кінець 2000 року склала: 330 кВ – 12790 км, 500 (400) кВ – 948 км, 750 кВ – 4335 км.

Мал. 2.1. Портальні металеві опори повітряних ліній напругою 750 кВ: а – проміжна опора, що вільно стоїть; б – проміжна опора з відтяжками (розміри зазначені в метрах)

Мал. 2.2. Проміжна залізобетонна опора ПЛ 330 кВ (розміри зазначені в метрах)

У конструкції фаз повітряних ліній напругою вище 220 кВ використовується принцип розщеплення фази на кілька проводів, розташованих на відстані 400–700 мм один від одного. Це дозволяє зменшити напруженість електричного поля на поверхні проводів до величини, за якої обмежується розвиток коронного розряду (корони) на проводах. У результаті зменшуються втрати електроенергії від корони і знижується рівень радіоперешкод. Кількість проводів у розщепленій фазі ліній надвисокої напруги звичайно становить 2 для ПЛ 330 кВ, 3 для ПЛ 500 кВ, 4 або 5 для ПЛ 750 кВ. На більш високих напругах фаза лінії може становити 8 проводів і більше.

Видатна роль в організації розробки конструкцій і будівництві ліній надвисокої напруги на території колишнього СРСР належить радянському вченому С.С. Рокотяну (1908–1977). На основі цих ліній у другій половині ХХ століття були створені найбільші енергооб’єднання – Єдина енергосистема Росії та Об'єднана енергосистема України.