Линии электропередач: виды линий и конструкций
ЛЭП расшифровываются, как линии электропередачи. Эти конструкции являются важным элементом в энергетической системе любой инфраструктуры. ЛЭП способны передавать электроэнергию по прочным проводам из металла. Линейные входы и выходы считаются точками начала и конца линий электропередач, а для ветвления используется специальная опора и линейный вход.
По ЛЭП также обмениваются информацией с помощью высокочастотных сигналов. Применяются они для передачи телеметрических данных, сигналов релейной защиты и противоаварийной автоматики, а также для диспетчерского управления.
Какие бывают ЛЭП?
Проводником для передачи электроэнергии выступает медь или алюминий. Все ЛЭП можно разделить на 3 большие группы, которые зависят от способа прокладки проводов. Выделяют воздушный способ с прокладкой по воздуху, кабельный с прокладкой в грунте или воде и газоизолированный способ с изоляцией проводов газом. Все перечисленные способы являются основными при монтаже, однако сегодня существуют разовые попытки передавать электроэнергию без проводов. Такой способ обеспечения энергией применяют только для маломощных устройств. Несмотря на применение беспроводного варианта передачи электроэнергии, кабельные и воздушные ЛЭП остаются самым распространенным способом для поставки потребителю энергии.
В последнее время для городских инфраструктур чаще устанавливают газоизолированные сети для передачи больших мощностей. Такой подход позволяет экономить площадь для ЛЭП и соответствовать уровню экологии на участке. Кабельные линии обустраивают в местах, где затруднителен монтаж воздушных. Однако воздушные линии остаются более востребованными из-за меньшей цены для производства и лучшей ремонтопригодности. Узнать больше об используемых линия электропередач можно в новостном блоке.
Кабельные линии электропередач и их виды
Как было описано, кабельные ЛЭП монтируют при плотной застройке. Они представляют собой несколько линий, установленных рядом друг с другом в параллельном направлении. Между участками кабеля устанавливаются муфты.
Классификация кабельных ЛЭП происходит по таким же принципам, как и у воздушных сетей, а отличительные особенности сводятся к минимуму. Так, по способу прокладки кабельные разделяют на подземные, подводные и по сооружениям. В число ЛЭП по сооружениям входят:
- кабельные туннели в виде закрытых просторных коридоров;
- кабельные каналы, в которых человек уже не может передвигаться;
- кабельные шахты, представляющие из себя вертикальный коридор;
- камера, которая представляет собой закрытое подземное сооружение;
- эстакада в виде горизонтального открытого сооружения;
- галерея, которая похоже на эстакаду, но является закрытым типом.
Также кабельные ЛЭП классифицируют по типу изоляции, выделяют твердую и жидкостную изоляцию. К твердому относят изоляционные оплетки из полимеров, а к жидкостному — нефтяное масло. Реже для изоляции используют специальные газы или другие твердые материалы.
Воздушные линии электропередач
Воздушные линии электропередач — это комплексная конструкция, которая используется для перемещения энергии по кабелям, расположенным на открытом воздухе. Кабели удерживаются на опорах и защищены охранной зоной.
Воздушную сеть могут установить почти на любой местности с разными атмосферными условиями, будь то резкие перепады температур или большое количество осадков. Однако при монтаже акцентируют внимание на погодных явлениях, учитывают особенности участка для прокладки и прочие параметры. Установка воздушных линий должна соответствовать следующим нормам:
- высокая проводимость электричества;
- выгодная стоимость;
- устойчивость к повреждениям и коррозии;
- безопасность для человека и окружающей среды.
Главная сложность конструкции заключается в обеспечении безопасности при монтаже и эксплуатации, так как линии электропередач находятся на обширном и свободном пространстве.
Из чего состоят установки ВЛЭП: опоры и другие элементы
Любая воздушная линия электропередач состоит из проводов, опор, изоляторов, арматуры, грозозащитных тросов, разрядников и заземления. К основным элементам опор для сети электропередач относят:
- фундамент;
- стойки;
- подкосы;
- растяжки.
Наличие других составных элементов, в виде заземляющих устройств, зависит от вида ВЛЭП и других параметров. Также для основного списка используется вспомогательное оборудование и дополнительные способы связи.
Для удержания конструкции ВЛЭП используют опоры. Самым бюджетным вариантом являются обычные деревянные столбы, однако их применяют только для линий с напряжением до 35 кВт. Для конструкций с напряжением выше применяют опоры из железобетона, а сами провода поднимают выше, расстояние между фазами увеличивается. На опорах размещают системы защиты от молний и реакторы. Система защиты представляет из себя трос и штыревые молниеотводы.
Выделяют промежуточные и анкерные конструкции ВЛЭП. Последние монтируют только в начале и конце линии. На пересечениях линий электропередач с водными артериями и другими подобными объектами применяют переходные анкерные опоры. Это самые высокие и масштабные конструкции, которые достигают в высоту 300 метров.
Промежуточные опоры занимают меньше места и применяются для прямых участков трасс. По назначению выделяют транспозиционные, перекрестные, ответвительные, повышенные и пониженные опоры. Несмотря на разделение, при монтаже каждую сеть адаптируют к условиям рельефа участка и его климату.
Для установки ВЛЭП используют арматуры, которые необходимы для соединения проводов и крепежа их на опорах. Иногда для конструкции используют разрядники, предотвращающие поломку во время штормового ветра или других погодных условий.
Провода для воздушных линий
Провода для воздушных линий электропередач должны обладать высоко механической прочностью. Их разделяют на 2 класса: изолированные и неизолированные. Провода создают в виде однопроволочных, которые состоят из одной жилы и применяются только для сетей с низким напряжением, и многопроволочных проводников.
Многопроволочные применяются для воздушных ЛЭП и могут быть выполнены из сплавов, стали или меди. Чаще в основе проводов используют алюминий или сплавы на его основе. Многопроволочные провода представляют собой скрученные стальные жилы, поверх которых располагается выбранный материал, будь то сплав, алюминий или медь. Чтобы провода не поддавались коррозии, их покрывают цинком. О других материалах и технологиях в строительстве можно прочитать на соответствующей вкладке.
Выбор сечения проводов происходит на основе мощности при падении напряжения и исходя из механических характеристик. Ответвления выполняются изолированными проводами. Полученное изделие состоит из стального троса и изоляционного покрытия, которое защищает от атмосферных явлений. Соединения готовых проводов монтируют на участках, которые не подвержены механическим воздействиям. Монтаж происходит с помощью их обжатия или сваривания.
Технические характеристики воздушных линий электропередач
При проектировании и установке воздушных линий учитываются следующие характеристики:
- длина проводов между соседними стойками;
- расстояние удаления фазных проводников друг от друга и от земли;
- длина изоляторов, которая будет соответствовать номинальному напряжению;
- полная высота опор.
С повышением номинальной мощности все параметры увеличиваются. Чтобы воздушные линии работали стабильно во время грозы или других погодных явлений, над фазными проводами проводят стальной или алюминиевый молниеотвод в виде троса, который заземлен на опорах. Также защиту от перенапряжения обеспечивают вентильные разрядники, помогающие сети перераспределять грозовой импульс на опору, не повреждая изоляции. Опоры, в свою очередь, уменьшают сопротивление за счет заземляющего устройства.
Классификация линий передач
Помимо перечисленных 3 основных групп, ЛЭП разделяют по виду расположения кабелей и функциям конструкции. По расположению кабелей выделяют воздушные, находящиеся над поверхностью, и закрытые, которые располагаются в кабель-каналах. Также линии электропередач можно разделить по способу передачи тока и монтажа, роду тока, режиму работы, охвату территории и назначению.
Линии передач переменного и постоянного тока
Линии электропередач переменного тока используют для передачи энергии с минимумом потерь. Подобные линии применяют для передачи энергии на дальние расстояния. Их часто используют в Европе, реже — в России. Также вид ЛЭП используют для оборудования железных дорог.
На линиях электропередач с постоянным током энергия всегда распределяется вне зависимости от направления и сопротивления. Вид ЛЭП в большей части используется в России. Установки с постоянным током легче монтировать и эксплуатировать, однако конструкция способствует потере тока при перемещении.
Виды ЛЭП по режиму работы и охвату территории
По режиму работы выделяют линии электропередач с глухозаземленной и изолированной нейтралью, а также с резонансно-заземленной и эффективно-заземленной нейтралью.
По охвату территории сети разделяют на:
- сверхдальние, которые предназначены для региональных систем и напряжением свыше 500 кВт;
- магистральные для соединения электростанций с распределительными сооружениями и напряжением в 220 или 330 кВт;
- распределительные, которые устанавливают для поставки энергии крупным потребителям с напряжением в 35-150 кВт;
- подводящие или питающие, обеспечивающие энергоснабжение городских, промышленных и сельскохозяйственных потребителей и напряжением ниже 20 кВт.
Воздушные линии электропередач бывают радиальными, замкнутыми и с резервным источником питания. По количеству параллельных цепей ЛЭП разделяют на одно-, двух- и многоцепные сети. Если цепи имеют разные значения напряжения, то такую воздушную сеть называют комбинированной.
Охранная зона ЛЭП
Для правильной эксплуатации линий электропередач, ремонта, функционирования и обеспечения сохранности сети вводятся хоны с специальным режимом использования. Поэтому воздушные линии электропередач — это не только участок земли, но и воздушное пространство над сетью.
Специалисты строительных работ запрещают работать в охранных зонах грузоподъемной технике, а также возводить здания и сооружения. Минимальное расстояние от сети электропередач определяется напряжением. Так, для номинального напряжения в 35 кВт размер охранной зоны составляет 15 м, а для величины в 350 кВт расстояние уже будет равно 30 м.
Документами по эксплуатации определяется наименьшее удаление сети от поверхности земли, а также от жилых или производственных построек. Монтаж высоковольтных трасс запрещен над крышами зданий, стадионов, общественных мест и детских учреждений.
Обслуживание и монтаж
Процесс возведения сооружения воздушных линий электропередач состоит из подготовительной, строительно-монтажной и пусковой работы. Подготовительная работа сводится к закупу оборудования и материалов, конструкций, подготовке трассы, изучению цельного проекта и разработке плана производства монтажных работ.
На этапе монтажных работ происходит рытье котлованов, установка и сборка опор для ЛЭП, распределение вдоль сети арматур и механизмов заземления. Монтаж начинается с соединения и раскатки проводов. После провода поднимаются на опоры и натягиваются. В завершении работ провода и тросы на изоляторах увязывают.
Перед запуском ЛЭП выполняется проверка стрелы провеса и габаритов линии, измеряется падение напряжения и сопротивление заземляющих устройств. При работах на воздушных линиях электропередач соблюдаются следующие правила:
- Работы прекращаются при приближении штормового или грозового фронта.
- Персонал должен быть обеспечен защитой от воздействия проводов.
- Работа запрещена в ночное время, при тумане и гололеде.
После запуска сети электропередачи все воздушные линии с напряжением больше 1 кВт проверяются каждые полгода обслуживающим персоналом и 1 раз в год инженерами на предмет неисправностей.
При проверке раз в год сеть электропередач проверяют на наличие посторонних предметов на проводах, обрывов отдельных участков, провесов линий, повреждение изоляторов или разрядников, разрушение опор и нарушение охранной зоны. В случае обнаружения нарушений поврежденный участок восстанавливают с помощью ремонтной муфты или бандажа. Большие повреждения разрезают и соединяют зажимом.
В ходе ремонта ЛЭП выправляют опоры, проверяют затяжку резьбовых соединений, восстанавливают защитный слой на конструкции и делают замер сопротивления на заземляющих устройствах. При капитальном ремонте воздушных линий выполняют все перечисленные работы, а также осуществляют полную перетяжку проводов с замером переходного сопротивления соединительных муфт.
Пожарная безопасность при эксплуатации
Температура внутри кабелей не должна различаться с внешней больше, чем на 10 °C в летнее время. При пожарах в кабельных помещениях происходит развитие горения и его существенное распространение с течением времени. При этом воспламенение кабелей может возникнуть в нескольких местах и на значительной протяженности участка. Этот факт связан с тем, что весь провод находится под нагрузкой, и его изоляция может нагреться до температуры, близкой к самовоспламенению.
Также быстрое воспламенение ЛЭП связано с использованием в конструкциях металлических элементов, которые в случае пожара или перегрузки нагреваются до температуры большей, чем температура воспламенения. Из-за этого выбирают огнетушащие вещества, способные ликвидировать горение и исключить возможность повторного возгорания. Исследования материалов показывают, что распыленная вода обладает большей огнетушащей способностью, чем установки пенного тушения, так как она хорошо охлаждает кабели и строительные конструкции.
Движение вверх
В этом году у лифтовиков нашей страны важная дата – 70 лет со дня основания лифтовой отрасли. В середине прошлого века – 1 февраля 1949 года – было подписано Постановление Совета Министров СССР № 433 «Об организации производства лифтов». Эту дату можно считать отправной точкой истории отрасли.
О том, как развивалось лифтостроение в нашей стране, и о важных этапах становления лифтовой отрасли рассказал заместитель генерального директора, директор по сервису и модернизации компании «МЛМ Нева трейд» Андрей Васильев:
– До революции 1917 года лифты в России были редким явлением, и почти все – импортного производства. Отечественное лифтостроение получило развитие после окончания Второй мировой войны, в конце 1940-х годов. Серии пассажирских лифтов для жилых домов и общественных зданий разработали в 1955–1956 годах ВНИИПТМаш (Всесоюзный научно-исследовательский институт подъемно-транспортного машиностроения) совместно с трестом «Союзлифт».
Важным этапом в развитии лифтостроения можно назвать организацию в 1963 году Центрального проектно-конструкторского бюро по лифтам и, как следствие, развитие соответствующей производственной базы в Москве (Щербинский лифтостроительный завод, Карачаровский механический завод) и других городах страны. Бюро разработало новые параметры для пассажирских и грузовых лифтов, всего было представлено 36 моделей в 62 исполнениях. Грузоподъемность пассажирских лифтов составляла до 1000 кг, типовой ряд грузовых лифтов имел грузоподъемность до 5000 кг, а больничный лифт был грузоподъемностью 500 кг. Выпускаемые лифты отличались высокой надежностью и большим запасом ресурса электрической и механической части.
Производство пассажирских лифтов было развернуто на Московском лифтостроительном заводе (сейчас Щербинский лифтостроительный завод), Карачаровском механическом заводе, позднее на Могилёвском лифтостроительном заводе (сейчас ОАО «Могилёвлифтмаш»). Лифты грузоподъемностью 320 кг и 400 кг, скоростью 0,71 м/с – до сих пор во многих городах России, большей частью производства ОАО «Могилёвлифтмаш». Причина этого – как сложившиеся производственные связи, так и оптимальное соотношение «цена – качество» поставляемых лифтов.
В 1970-х годах совместно с процессом урбанизации росли многоэтажная застройка и объем лифтового парка. Типовые девятиэтажки и более высокие здания стали наполнять спальные районы советских городов, и люди уже не могли обойтись без лифтов. При строительстве новых зданий стали применяться прогрессивные методы монтажа, например, тюбинговый метод, то есть монтаж отдельных частей шахты из предварительно изготовленных объемных железобетонных элементов – тюбингов, в которых на домостроительном комбинате устанавливается часть оборудования лифта.
С началом производства лифтов возникла необходимость в создании организаций, отвечающих за монтаж и техническое обслуживание. Одними из первых были созданы «Союзлифтмонтаж», «Мослифт» и др. В 1990-х годах на отечественном рынке появились зарубежные конкуренты, что стимулировало повышение технического уровня отечественных лифтов. Пришли такие крупные мировые игроки, как «Отис», «Коне», «Шиндлер», «Тиссен», и многие другие производители подъемно-транспортного оборудования. Кроме того, распад Советского Союза и закрытие части старых лифтовых заводов стали толчком для открытия новых заводов в других российских городах.
Сегодня в России работают такие предприятия по производству лифтов, как Серпуховский и другие лифтостроительные заводы, всё так же выпускают лифты Щербинский и Карачаровский заводы, в любом торговом центре вы можете увидеть подъемники самых разных производителей. Стандарты лифтовой отрасли стали не только российскими, но и мировыми. Были приняты Технический регламент Таможенного союза и другие международные нормы, и отрасль шагнула далеко вперед. Теперь лифт перестал быть новшеством, он есть почти в каждом современном доме, сегодня это самый востребованный и популярный вид транспорта.
«Умные» приборы учета: на пути к цифровой трансформации электросети
Компания «Ленэнерго» проводит работу по построению интеллектуальной системы учета электроэнергии.
Учет электроэнергии на новом уровне
ПАО «Ленэнерго» является одной из крупнейших распределительных сетевых компаний страны, осуществляющей передачу электрической энергии по сетям 110–0,4 кВ, а также присоединение потребителей к электрическим сетям на территории Санкт-Петербурга и Ленобласти.
Одним из ключевых направлений работы компании является цифровизация сети. Это вектор развития отрасли, заданный Правительством РФ и последовательно реализуемый всей ГК «Россети», в которую входит «Ленэнерго».
Внедрение новых технологий ведется на разных уровнях электросетевого комплекса. Но одним из базовых элементов построения автоматизированной сети является создание интеллектуальной системы учета электроэнергии. Сейчас перед ГК «Россети» стоит задача создания единых стандартов передачи данных, протоколов, интерфейсов, так как в настоящий момент в стране распространено порядка 300 не совместимых друг с другом систем учета.
Внедрение интеллектуальных систем учета электроэнергии – это необходимость современных реалий, поскольку старые приборы неудобны в использовании и не позволяют оперативно и с необходимой точностью сводить баланс электроэнергии. Это приводит к конфликту между сетевыми и сбытовыми компаниями и потребителем. Оснащение «умными» счетчиками дает возможность снижать коммерческие потери и качественно улучшить наблюдаемость и управляемость электросетевой инфраструктуры, а также обеспечить недискриминационный доступ к информации об энергопотреблении и работе системы.
«Ленэнерго» оснащает интеллектуальными приборами учета собственные электросетевые объекты, а также включает в свою систему совместимые приборы учета смежных субъектов рынка электроэнергии. Сегодня на территории, обслуживаемой компанией, находится около 586 тыс. приборов учета – приборы учета «Ленэнерго» и потребителей, за исключением квартирных счетчиков в многоквартирных жилых домах. Из них 11% соответствуют критериям интеллектуального учета и включены в единую систему учета компании. В Ленобласти доля приборов учета, включенных в интеллектуальную систему, составляет 8%. На территории Петербурга доля таких приборов выше и составляет 17%.
Ближайшие перспективы
До 2020 года «Ленэнерго» планирует установить 27 тыс. интеллектуальных приборов учета: 8,4 тыс. – в Петербурге и 18,6 тыс. – в Ленобласти. Оборудование будет устанавливаться на центрах питания 35–110 кВ и трансформаторных подстанциях 6–20 кВ «Ленэнерго». Затраты по инвестпрограмме «Ленэнерго» составят более 1,8 млрд рублей.
Специалисты подсчитали, что в результате развития системы учета объем снижения потерь электроэнергии в распределительных сетях «Ленэнерго» только за 2018–2020 годы составит около 344 млн кВт/ч.
В целом для построения полноценной интеллектуальной системы учета электроэнергии на электросетевых объектах «Ленэнерго» необходимо установить 45,3 тыс. приборов. Это позволит обеспечить снижение потерь до целевого уровня 7,15% (для сравнения: потери за 2017 год составляли 11,47%).
«Ленэнерго» устанавливает интеллектуальные приборы учета на вводах трансформаторов и на всех отходящих линиях трансформаторных подстанций. Также выносные приборы учета устанавливаются для потребителей частного жилого сектора. При питании от воздушной линии на опорах линий электропередачи устанавливаются split-счетчики с предоставлением потребителю модуля отображения показаний. Они интегрируются в единую систему учета «Ленэнерго».
В рамках создания интеллектуальной системы учета «Ленэнерго» обеспечивает выполнение сразу нескольких задач:
– формирование балансов электроэнергии на участках сети для локализации очагов потерь;
– перевод приборов учета, установленных на границе с потребителями, в расчетный учет;
– интеграция приборов учета в цифровую сеть для выполнения задач повышения наблюдаемости;
– недискриминационный доступ к данным о потреблении электроэнергии всем участникам рынка, в том числе через универсальный «личный кабинет».
Проблемы и пути решения
При внедрении интеллектуальной системы учета электроэнергии компания столкнулась с рядом проблем. Одной из них оказалась сложная процедура допуска интеллектуального прибора учета в эксплуатацию в качестве расчетного. В частности, потребители иногда отказываются участвовать в процедуре допуска, есть определенные сложности при переходе сбытовых компаний на расчеты по установленному сетевой организацией прибору.
Кроме того, специалисты отмечают отсутствие полной совместимости приборов учета различных производителей, а также определенные слабые места в части информационной безопасности.
Решение данных проблем «Ленэнерго» видит в изменении действующего законодательства РФ в части упрощения процедуры допуска приборов в эксплуатацию. В частности, специалисты предлагают установить возможность принимать в расчеты интеллектуальные приборы учета, установленные электросетевой организацией, в уведомительном порядке.
Что касается совместимости счетчиков, то ее можно достичь путем разработки обязательных для применения заводами-изготовителями нормативно-технических требований к интеллектуальным приборам учета в части взаимной совместимости и вопросов информационной безопасности.
Основа цифрового района
Как уже отмечалось, интеллектуальная система учета электроэнергии является базой для перехода на «цифру». Одной из пилотных площадок ее создания в ПАО «Ленэнерго» является проект цифрового района электрических сетей (РЭС) на базе Северного РЭС филиала ПАО «Ленэнерго» «Кабельная сеть» на территории Петербурга. Данный проект включает в себя мероприятия по полному оснащению интеллектуальными приборами учета электроэнергии всех объектов Северного РЭС: на 88 распределительных подстанций и 966 трансформаторных подстанций планируется установить 9224 прибора.
В результате реализации проекта специалисты «Ленэнерго» планируют достичь следующих целевых показателей:
– уменьшение потерь электроэнергии – на 7,45% (к 2022 году, с дальнейшим снижением до 7,15%);
– автоматический учет потребления электроэнергии – 95%;
– 100% автоматическое выявление небаланса электроэнергии, неучтенного потребления;
– 100% автоматическое выявление зон с ненормативным качеством электроэнергии.
Актуально
Борьба с энерговоровством
Установка интеллектуальных приборов учета и создание цифровой сети в целом позволят выйти на новый уровень борьбы с хищением электроэнергии, которое сегодня является довольно распространенной проблемой распределительных компаний.
«Ленэнерго» продолжает активную работу в этой сфере. За январь–ноябрь 2018 года специалисты компании оформили в общей сложности 7035 актов по безучетному и бездоговорному потреблению. Сумма незаконно потребленной электроэнергии составила 532,6 млн рублей.
Так, с начала года энергетиками было выявлено 739 случаев безучетного потребления электроэнергии. Его объем составил 17 074 тыс. кВт/ч, что в денежном эквиваленте достигает 56,9 млн рублей. Также пресечено 6296 случаев бездоговорного потребления. Объем электроэнергии, потребленной при самовольном подключении к электросетям, составил 76 591 тыс. кВт/ч, стоимость – 475,7 млн рублей.
Объем неучтенного потребления электроэнергии, в соответствии с действующим законодательством РФ, определяется исходя из максимально возможного потребления по таким обнаруженным подключениям. Сумма нанесенного ущерба взыскивается «Ленэнерго» с владельцев объектов.
Позиция компании по вопросу неучтенного потребления однозначна. Это потери электроэнергии, которые в конечном счете «ложатся на плечи» всех участников рынка. Потребление электроэнергии без соответствующих договоров – неконтролируемая нагрузка на сеть, которая становится причиной существенного снижения надежности электроснабжения потребителей. Кроме того, самовольное присоединение в большинстве случаев выполняется с грубейшими нарушениями техники безопасности и с риском для здоровья и жизни.