Конструктивные особенности линии электропередач сверхвысокого напряжения

Одной из отличительных особенностей линий электропередач сверхвысокого напряжения являются их увеличенные габариты: визуально заметны большие расстояния между фазными проводами, фазными проводами и землей, и большая длина изоляционных гирлянд.

Длина гирлянд изоляторов определяется только величиной рабочего напряжения, внутренние или внешние перенапряжения, как в сетях 110 кВ, в расчет не принимаются. Количество изоляторов в гирлянде определяется, как отношение рабочего напряжения к длине пути утечки единичного изолятора.

Величина пути утечки изолятора определяется материалом, из которого изготовлен изолятор, и его формой, а удельная длина пути утечки находится в пределах 1,3-1,35 см/кВ. Исходя из опыта эксплуатации для ВЛ-500 кВ, количество изоляторов в гирлянде составляет 25 шт; 750 кВ – 45 шт, а в районах с повышенным уровнем загрязнения их количество может быть увеличено до 70 шт.

Длинные подвесные гирлянды, поддерживающие фазные провода, подвержены раскачиванию при ветровых нагрузках, этот фактор обязательно учитывается при проектировании габаритов опор.

Опоры для линий сверхвысокого напряжения изготавливаются из железобетона или металлических ферм, также встречаются комбинированные опоры с железобетонными стойками и металлическими траверсами. Все многообразие опор для линий СВН может быть разделено на три группы: 

• одностоечные, 
  
• двухстоечные (портальные), 
  
• многостоечные.
  

Для линий 500 кВ и выше, в качестве промежуточных, в основном применяются портальные опоры с горизонтальным расположением фазных проводов, высотой траверсы 27 м и расстоянием между проводами 12 м. Их крепление выполняется с помощью оттяжек.

Линии 500 кВ и выше выполняются только одноцепными, а вот линии 330 кВ могут быть и двухцепные, в этом случае применяются металлические свободностоящие (то есть без оттяжек) опоры. Одноцепные ВЛ-330 кВ как правило, выполняются на железобетонных опорах.

Для ВЛ-750 кВ могут применяться портальные опоры с оттяжками и V-образные опоры на оттяжках. Для линий 1150 кВ применяются V-образные типа ПОГ-1150. Ярким примером такой линии является транзит Урал – Сибирь: ПС-1150 Челябинская – Кустанайская – Кокчетавская – Экибастузская – Барнаул.

На сегодняшний день этот транзит работает в режиме 500 кВ, на полное напряжение эта линия работала не более полугода, в конце 90х годов. Весь транзит выполнен промежуточными опорами типа ПОГ-1150. Такие опоры выполнены из металлических ферм и представляют собой латинскую букву V. Их траверса находится на высоте 40 м от земли.

Устанавливается опора на округлый подпятник и удерживается в вертикальном положении только оттяжками. Применение шарнирного крепления позволяет опорам выдерживать такие боковые усилия, которые при жесткой сварной конструкции были бы недопустимы.

Необходимость применения подобной конструкции обусловлена большим весом проводов, длиной пролетов между опорами (порядка 400 м), расщепленными фазами, имеющими по 8 проводов в фазе, создающих большую парусность.

Внушительные габариты опор сверхвысокого напряжения, помимо требований повышенных изоляционных расстояний между фазными проводами и землей, должны уменьшить влияние высокой напряженности на живые организмы, находящиеся в пределах влияния ЛЭП.

В зависимости от класса напряжения линии, напряженность в зоне влияния может варьироваться от 5 до 25 кВ/м. Допустимым уровнем напряженности является 5 кВ/м, более высокие уровни наносят человеку непоправимый ущерб для здоровья. В этом случае на подстанциях применяют специальную биологическую защиту, в виде заземленных металлических экранов, а также применяются экранирующие костюмы.

Применение сверхвысоких уровней напряжения, для транспорта электроэнергии на далекие расстояния является крайне выгодным, однако и капиталовложения в строительство таких объектов довольно велики. Поэтому применение линий СВН должно быть рассчитано и оценено со всех сторон.