СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛЭП

Передача электроэнергии – это процесс, который сегодня человечество приравняло к «естественному». Представить нашу жизнь без электричества просто невозможно. Электричество для современного человека – это так же важно, как воздух и вода. Только за последние десятилетия в мире были проложены под землёй и над землёй миллионы километров проводов. На исследование способов передачи электроэнергии приложены колоссальные усилия людей и огромные финансовые ресурсы.

Передача энергии на расстояния – это всегда вопрос компромисса. Что выгоднее: прокладывать линии электропередач (ЛЭП) под землёй или же над землёй? Какими преимуществами обладает каждый из способов? Исследования на эту тему продолжаются до сих пор во всём мире.Разработка улучшенных способов передачи электроэнергии – один из самых актуальных вопросов в мире энергетики на сегодняшний день.

Одним из самых важных конструктивных элементов для сборки и монтажа линий электропередач являются опоры. Производство опор ЛЭП ведется с полным соблюдением требований актуальных ГОСТов и других нормативных документов.

Поскольку эксплуатация линий электропередач проходит на открытом воздухе и они подвержены воздействию влаги, ветра, солнечных лучей, они требуют проведения регулярных профилактических работ. Обслуживание воздушных линий осуществляют специализированные компании.

Протяженность линий электропередачи в Беларуси на 01.01.2020 составляет 279,73 тыс. км., из них воздушных 239.03 тыс. км, кабельных 40,70 тыс. км. Легко заметить, что воздушные ЛЭП используются в пять раз больше, чем кабельные. Чем это обусловлено? Попробуем рассмотреть достоинства и недостатки кабельных и воздушных линий электропередач и понять, почему же предпочтение отдаётся вторым.

Воздушные линии (ВЛ) электропередач обладают преимуществом при использовании для передачи электроэнергии больших мощностей на дальние расстояния, например, для связи между крупными городами, для связи городов и населенных пунктов внутри области или района. В то же время, кабельные линии электропередач применяют там, где по техническим или эстетическим соображениям применение воздушных линий невозможно. Основная область применения кабельных линий(КЛ)- — это: внутренние электрические сети зданий и сооружений, электрические сети городов и поселков в районах застройки зданиями в 4 этажа и более, электрические сети мегаполисов и крупных городов, электрические сети внутреннего электроснабжения промышленных предприятий, территория которых насыщена зданиями и производственными помещениями, электрические сети, проходящие через парковые зоны, скверы, сады, а также метро. В городских районах метро - это почти единственный выбор. Здесь требуется слишком много схем, а надземное пространство слишком дорого или просто недоступно, в таких случаях и приходят на помощь кабельные линии.

По сроку длительности службы выигрывают, определённо, воздушные линии. Срок их службы составляет от 30 до 50 лет, в свою очередь, у кабельных линий срок службы варьируется от 20 до 40 лет в зависимости от типа изоляции. Подземные линии считаются более надёжными. Не последнюю роль в этом играет защищенность от неблагоприятных погодных условий и грозовых перенапряжений. А так как воздушные линии электропередачи сооружаются на открытой местности, то они, в отличие от кабельных линий, подвергаются различным атмосферным воздействиям, которые в зависимости от географического расположения местности проявляются в разных степенях. Условия работы воздушных линий электропередачи во многом зависят от климатических условий: атмосферные перенапряжения, изменения температуры окружающей среды, действие ветра, гололедные образования на проводах, вибрации и «пляска» проводов, загрязнение воздуха, влияние геомагнитных бурь. Отказы, вызванные влиянием климатических воздействий, составляют порядка 40 %. Самыми тяжелыми являются гололёдно-ветровые воздействия. И хоть кабельные ЛЭП гораздо менее подвержены действию климата, недостатком их является вероятность механических повреждений в результате проведения несогласованных земляных работ вблизи кабельной трассы. Также стоит учитывать, что чрезмерные смещения и просадки грунта могут привести к деформации, растяжению и, как следствие, повреждению кабельной линии. Здесь становится очевидным ещё один недостаток КЛ ЛЭП: для поиска и устранения повреждения у КЛ ЛЭП необходимо проведение земляных работ, наличие специализированного оборудования для поиска места повреждения, проверки изоляции линии, а также оборудование для монтажа соединительных муфт. После ликвидации повреждения требуется проверка правильности фазировки. Таким образом, поиск повреждений на кабельной линии получается достаточно сложным и долгим, вместе с этим растёт продолжительность простоя из-за долгого поиска неисправностей и долгого процесса ремонтных работ, что приводит к экономическим потерям. В свою очередь при повреждении ВЛ неисправность можно обнаружить даже визуально. Но воздушные линии электропередачи – это наиболее повреждаемые элементы электрических сетей из-за территориальной протяженности и, как говорилось выше, подверженности влиянию климатическим воздействиям. Причинами повреждаемости воздушных линий электропередачи также могут стать следующие факторы: старение оборудования и изоляции; посторонние воздействия; недостатки проектирования; дефекты конструкции и изготовления; дефекты монтажа; недостатки эксплуатации. Аварии на воздушных ЛЭП случаются приблизительно в 9 раз чаще в год, чем аварии на кабельных линиях, поскольку у воздушных цепей больше неисправностей, они вызывают больше провалов напряжения.

По критерию безопасности воздушные ЛЭП уступают кабельным, так как при прокладке ЛЭП под землёй отсутствует доступ посторонних лиц к линии. При использовании ВЛ ЛЭП присутствует возможность поражения электрическим током в случае приближения людей к поврежденному участку ВЛ, к проводу, лежащему на земле (действие шагового напряжения). Также опасность представляет приближение к проводам исправной ВЛ на недопустимое расстояние. Безопасность при эксплуатации КЛ ЛЭП позволяет прокладывать линии электропередачи в населенных пунктах, в местах скопления людей, интенсивного движения транспорта, а также в других местах, где строительство ВЛ затруднено или невозможно.

В силу такого количества недостатков ВЛ являются более дешёвыми, по сравнению с кабельными. Строительство воздушной линии электропередачи обходится на 25-30% дешевле, чем обустройство канала для кабеля под землей. Это и является главным преимуществом воздушных линий. Подземная линия обычно стоит приблизительно в 2-2,5 раза дороже эквивалентной воздушной цепи.

Несмотря все преимущества и недостатки обоих видов электропередач у них есть один общий и существенный недостаток – пагубное воздействие на живые организмы.  Линии электропередач при работе создают в прилегающем пространстве электрическое и магнитное поля промышленной частоты. Расстояние, на которое распространяются электромагнитные поля от проводов линии достигает десятков метров. Дальность распространение электромагнитного поля зависит от величины напряжения ЛЭП, чем выше напряжение - тем больше зона повышенного уровня электромагнитного поля, при этом размеры зоны не изменяются в течении времени работы ЛЭП.

Дальность распространения магнитного поля ЛЭП зависит от величины протекающего тока или от нагрузки линии. Поскольку нагрузка ЛЭП может неоднократно изменяться как в течении суток, так и с изменением сезонов года, размеры зоны повышенного уровня электромагнитного поля также меняются.

Электромагнитные поля ЛЭП являются очень сильными факторами влияния на состояние всех биологических объектов, попадающих в зону их воздействия. Например, в зоне наибольшего действия электрического поля, вблизи высоковольтных опор ЛЭП и траверс ЛЭП у насекомых проявляются изменения в поведении: так у пчел фиксируется повышенная агрессивность, беспокойство, снижение работоспособности и продуктивности, склонность к потере маток; у жуков, комаров, бабочек и других летающих насекомых наблюдается изменение поведенческих реакций, в том числе изменение направления движения в сторону с меньшим уровнем поля. У растений часто встречаются аномалии развития - меняются формы и размеры цветков, листьев, стеблей, появляются лишние лепестки.

Специфическая особенность эксплуатации ЛЭП связаны с действием на окружающую среду комплексом биологических факторов электромагнитной природы, включающей в себя:

- переменных электромагнитный потенциал на проводе;

- электрические токи утечки;

- электрические токи заземления в почве;

- коронный разряд;

- ионизирующее излучение;

- под воздушной линией электропередачи, которые распространяются на многие сотни километров, отводится большая земля, называемая "полосой отчуждения".

На организм человека влияет длительное пребывания в зоне ЛЭП. Кратковременное облучение в течение нескольких минут способно повлиять только на гиперчувствительных людей или у больных некоторыми видами аллергии. Например, хорошо известны работы английских ученых в начале 90-х годов показавших, что у ряда аллергиков под действием электромагнитного поля ЛЭП развивается реакция организма по типу эпилептической. При продолжительном пребывании (месяцы - годы) человека в электромагнитном поле ЛЭП могут развиваться заболевания преимущественно сердечно-сосудистой и нервной систем организма человека. В последние годы в числе отдаленных последствий часто называются онкологические заболевания людей.

Наибольшее влияние электрическое поле ЛЭП оказывает на человека в обуви, изолирующей его от земли. В этом случае на изолированном от земли проводящем теле человека наводится потенциал, зависящий от соотношения емкости тела на землю и на провода ЛЭП. Чем меньше емкость на землю (чем толще, например, подошва обуви), тем больше наведенный потенциал, который может составлять несколько киловольт и даже достигать 10 кВ.

Исходя из конструктивных особенностей линии электропередачи (провисания провода) наибольшее влияние электромагнитного поля на человека проявляется в середине пролета, где напряженность для линий сверх - и ультравысокого напряжения на уровне человеческого роста составляет 5 - 20 кВ/м и выше в зависимости от класса напряжения и конструкции линии.

У опор ЛЭП, где высота подвеса проводов наибольшая и сказывается экранирующее влияние опор, напряженность поля наименьшая. Так как под проводами ЛЭП могут находиться люди, животные, транспорт, то возникает необходимость оценки возможных последствий длительного и кратковременного пребывания людей в зоне ЛЭП, в электрическом поле различной напряженности.

В опытах, проведенных многими исследователями, обнаружено четкое пороговое значение напряженности электромагнитного поля ЛЭП, при котором наступает разительное изменение реакции организма человека. Значение определено равным 160 кВ/м, меньшая напряженность электромагнитного поля сколько-нибудь заметного вреда человеку не наносит. Ряд западных исследований свидетельствуют, что при проживании вблизи ЛЭП повышается риск ряда заболеваний, причем именно из-за магнитной составляющей. Некоторые результаты настораживают.

Так, шведские ученые установили, что у людей, проживающих на расстоянии до 800 м от ЛЭП напряжением 200 кВ, статистически чаще встречаются лейкозы, опухоли мозга, онкология молочной железы. У мужчин снижается репродуктивная функция, снижается процент рождения мальчиков. Исследователи установили, что виной всем перечисленным проблемам – повышенный уровень магнитной составляющей электромагнитного поля, и оценили опасный порог плотности магнитного потока в 0,1 микротеслы (мкТл).

К аналогичному выводу пришли и финcкие специалисты. Правда, исследования они проводили в пятисотметровом коридоре от ЛЭП напряжением 110-400 кВ. Опасным порогом ученые Финляндии сочли значение плотности магнитного потока в 0,2 мкТл.

Напряженность электромагнитного поля в зонах опор ЛЭП 750 кВ на высоте человеческого роста примерно в 5-6 раз меньше опасных значений. Выявлено неблагоприятное воздействие электрического поля промышленной частоты на организм людей, обслуживающий опоры ЛЭП и подстанции ОРУ напряжением 500 кВ и выше; при напряжении 380 и 220 кВ это действие выражено слабо. Но при всех напряжениях действие поля высокой частоты на организм человека зависит от продолжительности нахождения в нем.

Как видно, основная часть недостатков выпадает всё же на долю воздушных линий электропередач.

На основании проведенных исследований разработаны санитарные нормы и правила, где указываются минимально допустимые расстояния расположения жилых построек от стационарных излучающих объектов. В ряде случаев, для защиты человека применяются громоздкие металлические экраны, в виде листов, сеток и других приспособлений.

Как видно из вышесказанного, сравнение двух видов передачи электроэнергии – это очень сложная задача, так как при прокладывании линий электропередачи обоих типов необходимо учитывать большое множество нюансов.

Исходя из анализа сравнения можно сделать вывод:

1.Кабельные линии электропередач по сравнению с воздушными являются более современными и эффективными

2.Передача электроэнергии посредством воздушных и кабельных линий электропередач устаревает

3. Воздушные и кабельные линии электропередач имеют пагубное влияние на здоровье человека и окружающую среду.

Чтобы исключить вред для человека и экологию, необходимо найти и разработать другие виды передачи электроэнергии. К примеру, беспроводная передача электроэнергии – это альтернативный инновационный вариант, который позволит человечеству сделать шаг навстречу безопасной передаче электроэнергии с минимумом потерь.

Список литературы:

1. Кропочева Л. В. Принципы формирования энергосистемы и перспективы её развития: пособие /Л.В. Кропочева, В.Н. Комар, Е.А. Иванова.– Гродно: ГрГУ им. Я. Купалы, 2015. – 39 с.
2. Основные показатели [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.energo.by/content/deyatelnost-obedineniya/osnovnye-pokazateli/.  – Дата доступа : 25.03.2020
3. Влияние ЛЭП на здоровье [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://gamma7.ru/zashhita-ot-elektromagnitnogo-izlucheniya/vliyanie-elektromagnitnogo-izlucheniya-na-cheloveka/vliyanie-lep-na-zdorove/?doing_wp_cron=1587047677.4365429878234863281250. – Дата доступа: 26.03.2020
4. Кабельные и воздушные ЛЭП [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://psk-energo.ru/vozdushnye-i-kabelnye-linii-elektroperedachi. – Дата доступа: 20.03.2020