СОВРЕМЕННЫЕ ВОЗДУШНЫЕ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ В РЕСПУБЛИКЕ БЕЛАРУСЬ

В работе изложены основные направления технического прогресса в области передачи электрической энергии с помощью современных воздушных линий (ВЛ). Показаны особенности развития линий электропередач в Республике Беларусь с учетом ввода в энергосистему БелАЭС.

Актуальность темы подтверждается необходимостью разработки концепций, которые могут стать основой для будущего обеспечения надежности и экономической эффективности электрических сетей.

Впервые ВЛ были представлен еще в 80-х годах 19 века. И первые ВЛ были низковольтными линиями сильного тока, монтируемые в границах городов и функционирующие от небольших электростанций. По протяженности данные линии не превышали пару километров. У воздушных линий того времени свое механическое устройство мало отличалось от телеграфных линий. С того времени их конструктивные особенности претерпели значительные изменения и доработки.[1]

Самой эффективной методикой создания линии электропередачи является передача электричества по ВЛ постоянного тока сверхвысокого напряжения, а в будущей перспективе – передача энергии на сверхвысоких частотах по волновым проводам.

Рассмотрим основные направления технического прогресса в области передачи электрической энергии.

Среди них, можно отметить линии постоянного тока. Преимуществами ВЛ постоянного тока являются возможность несинхронной параллельной работы систем электроснабжения, относительно высокая пропускная способность, снижение стоимости самих линий по сравнению с трехфазной ЛЭП переменного тока (два провода вместо трех и соответствующее уменьшение размеров опор).

Можно считать, что массовое развитие линий электропередачи постоянного тока напряжением 750кВ и выше 1250 кВ создаст условия для передачи больших объемов электроэнергии на сверхдальние расстояния. Сегодня большинство новых сверхмощных и сверхдальних линий электропередачи строятся на постоянном токе.

Еще одно направление – это сверхпроводящие линии электропередачи. В сверхпроводящих линиях электропередачи глубокое охлаждение проводниковых материалов позволяет значительно увеличить плотность тока, а значит, открывает новые большие возможности для увеличения пропускной способности передачи электроэнергии.

Так, применение криогенных линий, в которых активное сопротивление проводников равно или почти равно нулю, и сверхпроводящих магнитных систем может привести к коренным изменениям традиционных схем передачи и распределения электроэнергии. Мощность таких линий может достигать 5 - 6 млн. кВт.

Важным также направлением технического прогресса в передаче электрической энергии является, в первую очередь, совершенствование традиционных способов передачи трехфазного переменного тока.

Одним из простых способов повышения пропускной способности ЛЭП является дальнейшее увеличение степени компенсации ее параметров, а именно: более глубокое расщепление проводов в фазе, продольное включение емкости и поперечное - индуктивности.

Здесь, однако, есть ряд технических ограничений, поэтому наиболее рациональным методом остается повышение номинального напряжения линии электропередачи. Пределом по условиям изоляционной прочности воздуха признается напряжение порядка 1200 кВ.

В техническом прогрессе при передаче электроэнергии большую роль могут сыграть и специальные схемы выполнения ЛЭП переменного тока.

Из числа их следует отметить следующие:

• Настроенные линии. Сущность такой схемы сводится к включению поперечных и продольных реактивностей с целью доведения ее параметров до полуволны. Эти линии могут быть предназначены для транзитной передачи 2,5 – 3,5 млн. кВт на расстояние до 3000 км. Основной недостаток – трудности выполнения промежуточных отборов.
• Разомкнутые линии. Генератор и потребитель подключены к разным проводам, находящимся на некотором расстоянии друг от друга. Емкость между проводами компенсирует их индуктивное сопротивление. Назначение – транзитная передача электроэнергии на большие расстояния. Недостаток тот же, что и у настроенных линий.
• Полуразомкнутая линия. Одним из интересных направлений в области совершенствования ЛЭП переменного тока является регулирование параметров ЛЭП в соответствии с изменением ее режима работы. Если разомкнутую линию снабдить самонастройкой с быстро регулируемым источником реактивной мощности, то получается так называемая полуразомкнутая линия. Достоинством такой линии является то, что при любой нагрузке она может находиться в оптимальном режиме.

Для линий электропередачи переменного тока, работающих на резко неравномерном графике нагрузки, может оказаться целесообразным одновременное глубокое регулирование напряжения по концам линии в соответствии с изменением нагрузки. В этом случае параметры ЛЭП можно выбирать не по максимальной величине мощности, что позволит удешевить электропередачу.[2]

С учетом ввода в энергосистему БелАЭС линии электропередач в Республике требуют значительной реконструкции. Увеличение объема реконструкций позволит расширить возможности подключения жилого сектора к электроэнергии, а также существенно повысить надежность электросетевой инфраструктуры. Особое внимание в данной сфере будет уделено внедрению современных цифровых технологий.

Оборудование распределительного устройства на Белоруской АЭС, связанного с этой линией электропередачи, и оборудование самой ВЛ 330 кВ находятся сейчас в режиме комплексного опробования. Ранее были включены 6 воздушных линий электропередачи, обеспечивающих связь Белорусской АЭС с энергообъектами системообразующей сети Беларуси (подстанциями 330 кВ).

На основании проведенных проектных изысканий и фундаментальных исследований определено, что связь Белорусской АЭС с энергосистемой должна осуществляться по семи высоковольтным линиям электропередачи напряжением 330 кВ:

• «Белорусская АЭС – Сморгонь»;
• «Белорусская АЭС – Минск-Северная»;
• «Белорусская АЭС – Поставы №1»;
• «Белорусская АЭС – Поставы №2»;
• «Белорусская АЭС – Молодечно»;
• «Белорусская АЭС – Россь»;
• «Белорусская АЭС – Столбцы».

Все эти линии были построены в рамках реализации проекта выдачи мощности Белорусской АЭС в энергосистему. Данные линии электропередачи обеспечены надежной защитой от разных видов коротких замыканий. На всех высоковольтных линиях, отходящих от шин распределительного устройства 330 кВ Белорусской АЭС, установлено по три комплекса релейной защиты с каждой из сторон. Каждый их комплектов включает в себя набор специальных токовых защит с организацией передачи команд управления как по высокочастотным (по проводам ЛЭП), так и по волоконно-оптическим каналам связи (ВОЛС).[3]

В процессе реализации программ включения высоковольтных линий электропередачи, связывающих Белорусскую АЭС с энергосистемой, диспетчерский персонал совместно со специалистами служб режимов, релейной защиты и иными службами решали сложные, в том числе и нестандартные задачи. Организовывались временные линии электропередачи, пересчитывались характеристики и уставки релейной защиты для обеспечения надежного режимы работы энергосистемы в условиях постоянных изменений. Все это делалось для того, чтобы выдержать стандарты качества электроснабжения потребителей при соблюдении оптимальных режимов работы энергосистемы.[4]

Задачи на перспективу - повышать эффективность отрасли, создавать условия для увеличения электропотребления как в стране в целом, так и в регионах с учетом ввода в эксплуатацию атомной электростанции.[5]

В статье были рассмотрены некоторые основные направления совершенствования передачи электроэнергии с помощью ВЛ на сегодняшний день, исходя из которых можно сделать вывод, что ЛЭП сегодня находятся на различных стадиях научного исследования и требуют еще значительной доработки, проектирования и промышленного освоения. А с внедрения БелАЭС в эксплуатацию основной упор будет сделан на модернизацию подстанций, строительство новых линий электропередачи.

Список источников:

1. Сухов Е. А. Первые высоковольтные линии электропередачи в России и за рубежом [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://files.leprf.ru/tip_proekt/lep-history.pdf. Дата доступа: 02.04.2022.
2. Технический прогресс в передаче электроэнергии, современные воздушные и кабельные линии электропередачи [Электронный ресурс] // Школа для электрика. – Режим доступа: http://electricalschool.info/main/vl/2431-tehnicheskiy-progress-v-peredache-elektroenergii.html. Дата доступа: 03.04.2022.
3. Связь БелАЭС с энергосистемой страны высоковольтной ЛЭП [Электронный ресурс] // NEWS. – Режим доступа: https://news.myseldon.com/ru/news/index/238672286. Дата доступа: 29.03.2022.
4. БелАЭС получила седьмую линию связи с энергосистемой [Электронный ресурс] // Белорусская атомная электростанция. - Режим доступа: https://belaes.by/ru/novosti/item/3002-belaes-poluchila-sedmuyu-liniyu-svyazi-s-energosistemoj.html. Дата доступа: 30.03.2022.
5. Модернизация подстанций и строительство ЛЭП [Электронный ресурс] // БелТА - Режим доступа: https://www.belta.by/economics/view/modernizatsija-podstantsij-i-stroitelstvo-lep-ministr-energetiki-o-planah-na-perspektivu-377971-2020/.  Дата доступа: 30.03.2022.