Проектирование воздушных линий электропередачи
Таким образом, повышение напряжения только на одну ступень резко увеличивает пропускную способность, в то время как расход материалов увеличивается в значительно меньшей степени. Если же сравнивать удельный расход материалов, отнеся его к единице передаваемой мощности (табл. 2), то экономия материалов видна еще отчетливее. То же относится и к капиталовложениям и трудовым затратам, которые также резко снижаются в расчете на единицу пропускной способности. Одновременно снижается доля потерь, отнесенная к передаваемым мощности и энергии. Следовательно, повышение напряжения является эффективным и необходимым мероприятием, улучшающим основные показатели линий электропередачи при их эксплуатации и строительстве.
| Напряжение, кВ | Расход материалов на 1 км воздушной линии электропередач, отнесенный к 100 МВт передаваемой мощности | |||
| Фундаменты, м | Металлоконструкции, т | Изоляторы, шт. | Провод и трос, т | |
| 220 330 500 750 1150 |
4,9 2,6 2,3 1,6 1 |
7,8 4,6 3 1,9 1,1 |
125 85 58 48 30 |
3,2 2,4 1,7 1,2 0,9 |
С изменением напряжения воздушных линий электропередач меняется и их конструкция. Изоляцией между находящимися под напряжением проводами разных фаз и землей является воздух, а его электрическая прочность имеет определенные пределы. Если потенциал (напряжение) на поверхности провода превышает эту прочность, то воздух, соприкасающийся с поверхностью, разрушается, появляется как бы ореол, "корона" искр вокруг провода, свечение, сопровождающееся шипением и называемое "явлением короны". При этом происходят потери энергии и появляется опасность замыканий и других аварий.
Если напряжение линии не очень велико, например оно равно 10 или 35 кВ, то явление короны не наблюдается и толщину (вернее, поперечное сечение) проводов определяют лишь по нагреванию током, падению напряжения в проводах и экономическим показателям. Но при повышении напряжения до 110—220 кВ сечение провода приходится увеличивать для того, чтобы снизить потенциал на единице поверхности провода (для этого нужно увеличить площадь поверхности, т. е. диаметр провода). Для той же цели можно вместо увеличения сечения провода применить пустой внутри провод увеличенного диаметра (пустотелый или трубчатый) но это очень дорого. Приходится применять толстые провода для сравнительно небольших мощностей.
При дальнейшем повышении напряжения до 330 кВ и выше явление короны не удается предотвратить применением проводов больших сечений, так как для этого пришлось бы применить чрезмерно тяжелые опоры, могущие выдержать эти провода. Поэтому на линиях " сверхвысокого" напряжения применяют не одиночные провода в каждой фазе, а несколько проводов, заменяющих собой провод громадного сечения, Скажем, например, если на линии 1150 кВ в каждой "расщепленной" фазе смонтировать восемь проводов, расставленных в поперечном сечении по кольцу (многоугольнику) диаметром 1 м, то такая конструкция фазы заменит (по явлению короны) один провод большого сечения конструктивно невообразимого метрового диаметра. Вместе с тем "пучок" проводов будет не слишком тяжел, сохранит гибкость, и его можно будет подвешивать к опорам.
Аналогичную по условиям короны на воздушных линиях электропередач 750 кВ применяют фазу, расщепленную на пять проводов, расположенных пятиугольником, или четыре провода — по квадрату, на воздушных линиях электропередач 500 кВ - три провода, расположенных по вершинам треугольника, а на воздушных линиях электропередач 330 кВ - два провода, размещенных горизонтально. В последнем случае вместо двух проводов можно применить один, но тогда его сечение окажется значительно больше, чем суммарное сечение двух проводов, и линия обойдется дороже.
Чем выше напряжение линии, тем выше приходится поднимать провода над землей. Одновременно увеличивается и расстояние между проводами разных фаз, чтобы не произошло их опасного сближения при раскачивании ветром. Воздушные линии электропередачи занимают много места на земле и требуют широких просек и охранных зон. Поэтому уже давно проводятся исследования, направленные на уменьшение габаритов линий.