книги из ГПНТБ / Мельников, Н. А. Проектирование электрической части воздушных линий электропередачи 330-500 кВ

кого напряжения за рубежом и в СССР примерно 0,25—0,50 от­ ключений на 100 км-лет работы линии. Интересен более подроб­ ный анализ причин аварий линий 275—500 кВ негрозового про­ исхождения. Однако в отчетах CIGRE такие данные содержатся лишь в первом отчете, где приведены материалы по 74 линиям 275—400 кВ за период 1936—1958 гг. включительно в восьми

Таблица 1-21

Т а б л и ц а 1-22

Наибольшее количество аварийных отключений (414 из 727, или 57%) произошло при грозовых разрядах, 120 отключений (17%) произошло при перекрытии изоляции во время туманов, 41 (6%) — при перекрытиях, вызванных гололедом. Ураганы вызвали аварийные отключения в 32 случаях (4,5%), в том чи­ сле 4 случая сопровождались повреждениями опор.

Повреждения оконечного оборудования линий вызвало 38 от­ ключений (5%). Пожары были причиной 2% аварий, авиа­ ция—2%, падение деревьев или перекрытия на ветки деревь­ ев—1%, набросы—1%, краны—1%, соединители—0,5%, повреждения других элементов арматуры—0,5%, пляска прово­ дов—0,5%, птицы—0,5%- Остальные причины различного ха­ рактера (стрельба, наводнения, посторонние лица и прочее) вызвали по одной-две аварии.

Линии сверхвысокого напряжения имеют высокую эксплуа­ тационную надежность: лишь 1,5% отключений сопровождались обрывами проводов и 1,5% вызвано повреждением арматуры, опор и фундаментов. В целом неисправности элементов линии (фундаменты, опоры, арматура, провода, изоляторы и оконечное оборудование) послужили причиной только 7% аварийных от­ ключений.

По данным обследования эксплуатационных организаций, проведенного Энергосетьпроектом, линии 500 кВ в СССР с 1958 по 1968 г. включительно характеризуются следующими повреж­ дениями элементов (табл. 1-22).

По причинам аварийных отключений за этот же период опыт эксплуатации линий 500 кВ в СССР характеризуется данными,

330 кВ таковы. Длина линий к концу отчетного периода 9 283 км, период эксплуатации 3,56ІО4 км-лет. За указанный период име­ ло место 556 отключений, из которых 494 грозовых. Соответст­

44

Т а б л и ц а 1-23

Высокая эксплуатационная надежность линий сверхвысоко­ го напряжения, в особенности построенных на одноцепных опо­ рах с горизонтальным расположением проводов, с двумя троса­ ми и углом защиты, не превышающим 30°, подтверждается сопоставлением эксплуатационных характеристик линий 275— 500 кВ с воздушными линиями более низких напряжений.

В 1952 г. Американским институтом инженеров электриков были опубликованы отчетные данные по опыту эксплуатации за 1940—1950 гг. по 689 линиям 100—250 кВ США и Канады об­ щей протяженностью 54 074 км и общим сроком эксплуатации

381 500 км *лет.

За 10 лет на этих линиях произошло 21 597 аварийных от­ ключения или 5,65 аварии на 100 км-лет линии. По напряжени­

45

Для линий 100—250 кВ 65% всех повреждений относятся к грозовым. На линиях более высокого напряжения наблюдает­ ся меньшее число аварийных отключений как в результате гро­ зовых разрядов, так и вызванных другими причинами.

В 1967 г. Американский институт инженеров электриков - опубликовал данные об опыте эксплуатации 386 линий США и Канады общей протяженностью 41 тыс. км и сроком эксплуа­ тации 276 тыс. км-лет напряжением 230—360 кВ, эксплуатируе­ мых с 1/1 1950 по 1/1 1965 г.

По линиям 220—240 кВ учтено 325 цепей общей протяжен­

женностью 2,2 тыс. км и сроком эксплуатации 17,2 тыс. км-лет

46

женностью 5,7 тыс. км и сроком эксплуатации 23,75 тыс. км-лет (696 аварий за истекший период).

В табл. 1-25 приведены удельные данные на 100 км-лет по напряжениям и по причинам аварийных отключений.

Для линий 220—240 кВ 60% отключений аварийных; 87% для линий 287—300 кВ и 88% Для линий 345—360 кВ произош­ ло по причине природных явлений.

Особенно неблагополучно с эксплуатационными характерис­ тиками американских и канадских линий 345—360 кВ ввиду применения высоких башенных опор, большого количества (51,6%) линий без тросов или с одним тросом. Грозовая повреж­ даемость для линий этого класса достигает 1,88 отключений на 100 км-лет (71% всех отключений), а общее число отключений достигает 2,64 на 100 км-лет. Эти цифры значительно выше сред­ них мировых отчетных данных CIGRE примерно за этот же период.

В отчете ШЕЕ приводятся данные о характере повреждения линий 220—360 кВ (табл. 1-26 и 1-27); 66—81% повреждений имеют преходящий характер. На линиях 220—330 кВ преобла­ дают однофазные короткие замыкания.

Процент успешных АПВ при авариях грозового происхожде­ ния высок (77—90%) для линий на одноцепных и двухцепных опорах.

47

Глава вторая

СХЕМЫ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ

2-1 НАЗНАЧЕНИЕ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ СВЕРХВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

При выборе схем соединений для линий электропередачи 330—750 кВ необходимо тщательноучитывать их назначение и условия работы в энергосистеме,, выбирая обеспечиваемую пропускную способность.

Принципиально различными можно считать следующие слу­ чаи сооружения линий электропередачи сверхвысокого напря­ жения:

1) электроснабжение района, не имеющего крупных собст­ венных источников питания, с суммарной мощностью нагрузки,, соизмеримой с расчетной пропускной способности электропере­ дачи;

2)соединение крупной электростанции с мощной энергети­ ческой системой;

3)соединение двух энергосистем в порядке их дальнейшегоразвития и повышения экономичности совместной работы;

4)внутрисистемная связь (обычно выполняемая линиями высшего номинального напряжения), сооружаемая в порядкедальнейшего развития существующей энергосистемы.

В развитии энергосистемы при сооружении новых электро­

передач и создании разветвленной сети линий сверхвысоко­ го напряжения назначение отдельных линий может изме­ няться и функции, ими выполняемые, могут быть усложненьь по сравнению с первоначальным периодом работы электропе­ редачи.

Например, линия Куйбышев — Москва первоначально рабо­ тала как электропередача от удаленной гидроэлектростанции в мощную энергосистему. Ввод в действие электропередачи Куй­ бышев— Урал придал первой электропередаче Куйбышев — Москва функции межсистемной связи, не исключая в то жевре-

49

ноярск— Кузбасс.

Весьма важным является назначение электропередачи, выте­ кающее из условий повышения экономичности работы развива­ ющейся энергосистемы. Речь идет о получении наивыгоднейше­ го решения, приводящего к наименьшему значению расчетных затрат (за нормативный срок) и заключающегося в учете воз­ можностей снижения расхода топлива при эксплуатации энер­ госистемы за счет экономически наивыгоднейшего распределе­ ния активной нагрузки системы между параллельно работаю­ щими электростанциями в этой системе. Экономия, получаемая за счет более рационального использования оборудования элек­ тростанций, обладающего различными экономическими харак­ теристиками, может оказаться настолько большой, что оправда­ ет дополнительные затраты, связанные с повышением расчет­ ной величины пропускной способности линий электропередачи и даже с сооружением новых электропередач. В случае резкой разницы в стоимости топлива в передающей и приемной энер­ госистемах или при использовании линии сверхвысокого напря­ жения для передачи электроэнергии от гидроэлектростанции с дешевой энергией экономическое обоснование дальней переда­ чи становится еще более ощутимым.

Линии электропередачи должны также обеспечивать переда­ чу всей или требуемой части располагаемой мощности из одной части энергосистемы в другую, если это требуется по условиям ее аварийного состояния. Это требует выполнения дополнитель­ ного технико-экономического исследования, связанного с опре­ делением необходимого резерва мощности в системе и его раз­ мещения при проектировании энергосистем. Обеспечение соот­ ветствующей пропускной способности электропередачи может быть достигнуто с меньшими запасами по условиям устой­ чивости, чем в условиях нормальных режимов работы энерго­ систем.

Наконец, линии электропередачи, связывающие две парал­ лельно работающие энергосистемы, должны по своей пропуск­ ной способности обеспечивать реализацию межсистемного эф­ фекта от объединения этих энергосистем.

Выбор расчетной величины пропускной способности линий электропередачи нельзя производить только на основании со­ ставления баланса мощностей по отдельным частям объединяе­ мой энергосистемы.

Необходимо дополнительно учитывать указанные выше воз­ можности повышения экономичности работы объединенной энер­ гетической системы в новых условиях, при наличии проектируе­ мых линий электропередачи, повышение пропускной способности которых может получить экономическое обоснование и, наобо­

50

рот, обоснованное снижение пропускной способности которых может привести к существенному снижению затрат средств, ма­ териалов и оборудования.

В первом случае местные мелкие источники питания долж­ ны иметь сравнительно худшие экономические показатели и, в частности, повышенные значения относительного прироста рас­ хода топлива (при одинаковой его стоимости для разных стан­ ций) или средств (при разной стоимости топлива). Поэтому в нормальных режимах, как правило, эти станции должны нес­ ти нагрузку, близкую к наименьшей допустимой по техническим условиям.

При этом почти вся нагрузка района должна покрываться за счет передачи электроэнергии по проектируемой линии. Поло­ жение может несколько измениться только в том случае, если чрез­ мерно большим получается относительный прирост потерь актив­ ной мощности в электропередаче, а повышение пропускной спо­ собности последней связано со значительными дополнительными затратами.

Во втором случае пропускная способность электропередачи определяется по экономически наивыгоднейшему графику на­ грузки присоединяемой электростанции, которая рассматривает­ ся как элемент объединенной энергосистемы. При этом должны учитываться и параметры самой электропередачи. Чем больше номинальная мощность электростанции и чем ближе она рас­ полагается к центру нагрузок системы, т. е. чем меньше влияние параметров самой электропередачи, тем меньше должна отли­ чаться пропускная способность этой электропередачи от избы­ точной мощности станции.

В третьем случае пропускная способность проектируемой электропередачи в значительной мере должна определяться раз­ личием стоимости топлива и характеристик относительных при­ ростов для объединяемых энергосистем и параметрами самой электропередачи.

Чем больше различие в стоимости топлива и характеристиках относительных приростов и чем короче линия электропередачи, тем большей должна быть ее пропускная способность, так как тем больший эффект в экономии топлива достигается в связи с реализацией экономически наивыгодиейшего распределения ак­ тивной нагрузки объединенной энергетической системы между ее электростанциями. Увеличение длины электропередачи при­ водит к увеличению относительного прироста потерь активной мощности в ней и к большей зависимости ее стоимости от про­ пускной способности передачи. Это дополнительно указывает на необходимость учета экономичности режимов работы объединен­ ной энергетической системы при решении вопросов выбора ос­ новных параметров электропередачи, так как условия баланса мощностей по объединяемым системам при этом остаются неиз­ менными.

51

В четвертом случае новая внутрисистемная связь позволяет повысить экономичность работы системы путем осуществления более экономичных режимов распределения активной нагрузки между ее электростанциями и возможности мобилизации ре­ зервной мощности в аварийных режимах. Пропускная способ­ ность этой внутрисистемной связи должна определяться из того условия, что дополнительные затраты должны окупиться за счет экономии топлива; при этом следует учитывать ввод новых мощ­ ных электростанций в системе.

Как видно из приведенных соображений, проектирование линий электропередачи сверхвысокого напряжения не может выполняться без учета условий повышения экономичности ре­ жимов работы энергосистем с помощью этих линий. Однознач­ ного решения здесь не может быть, поэтому в каждом отдель­ ном случае необходимо выполнять соответствующие расчеты, являющиеся обоснованием для выбора расчетной величины про­ пускной способности электропередачи. При этом не следует ис­ ключать из рассмотрения и более общей постановки задачи — о целесообразности изменения местоположения проектируемых электростанций или о выборе места их расположения и их пара­ метров с учетом стоимости транспорта топлива, условий эконо­ мичности режимов работы будущей энергосистемы и обоснован­ ной величины резерва мощности.

Определение расчетной величины пропускной способности линий электропередачи во всех случаях затруднено в связи с не­ обходимостью решения задачи путем подбора, так как для оп­ ределения экономического эффекта требуются параметры элек­ тропередачи, а обоснованное определение этих параметров воз­ можно только при оценке экономического эффекта для всей си­ стемы.

Под расчетной величиной пропускной способности линии электропередачи понимается такая мощность передачи, по ко­ торой выбираются все ее основные параметры и обеспечивается статическая устойчивость работы энергосистемы с нормирован­ ными коэффициентами запаса. Фактическая пропускная способ­ ность электропередачи должна быть несколько больше и может быть реализована в аварийных режимах.

При выборе расчетных параметров линии в проекте раз­ вития энергосистемы необходимо тщательное и подробное технико-экономическое сопоставление ряда вариантов, где рассматриваются и изменение типов, размещения и мощно­ стей электростанций, и изменение характеристик электропе­ редач.

Линии электропередачи сверхвысокого напряжения облада­ ют высокой пропускной способностью. Приближенно пропуск­ ная способность линий электропередачи оценивается натураль­ ной мощностью. Поэтому даже в энергосистемах достаточно большой суммарной номинальной мощности сооружение линий

52