Повышение пропускной способности лэп реферат

Обновлено: 02.07.2024

Дорофеев Андрей Олегович 1 , Вагапов Тимур Рашидович 1
1 Уфимский государственный авиационный технический университет, магистрант

Аннотация
В данной статье рассматривается вопрос повышения пропускной способности воздушных линий электропередач, перспективность использования проводов нового поколения.

Развитие электрических сетей является одним из важнейших показателей уровня электроэнергетики. Наиболее ответственным звеном электрической сети являются воздушные линии (ВЛ) электропередачи. Ухудшение технического состояния ВЛ в последние десятилетия является одной из основных причин роста их повреждаемости. Положение усугубляется воздействием гололёдно – ветровых нагрузок на все элементы воздушных линий электропередачи.

На момент 2015г. износ воздушных линий электропередачи напряжением 110–500 кВ составляет примерно 60%, а уровень отказов за последние сорок лет возрос примерно в два раза и обусловлен старением материалов и климатическими воздействиями (38%). Многие воздушные линии электропередачи (ВЛ) напряжением 35−750 кВ были построены в РФ в 1960−1970-х гг., т.е. сроки их эксплуатации уже превышают нормативные и составляют 40−50 лет и более.

Более 20% (по протяженности) воздушных линий электропередачи (ВЛ) напряжением 220-500 кВ эксплуатируется свыше 40 лет, 67% – старше 25 лет. Около 50% подстанционного оборудования эксплуатируется сверх норматива (более 25 лет), из них 17% достигли аварийного срока эксплуатации (более 35 лет).

Анализ динамики роста производства электроэнергии в России в целом за период с 2009 по 2015 год позволяет сделать вывод о наличии положительной динамики в отрасли – объём производства, а также потребления электроэнергии постоянно увеличивается.

Рисунок 1. – Динамика электропотребления по России в целом из СИПР ЕЭС РФ 2014-2020

Необходимость повышения пропускной способности воздушных линий обусловлено быстрым ростом потребления электроэнергии во всех странах мира. Растет число городов-мегаполисов, что требует обеспечения глубокого ввода мощности в центры городов и крупных промышленных предприятий. Слишком дорогой становится земля под полосы отчуждения ВЛ, повышаются требования к экономичности и экологии, снижению сроков строительства ВЛ, безопасности и защите от электромагнитных полей и помех от них, что требует новых подходов к сооружению воздушных каналов передачи электроэнергии. Применение новых технологий в электроэнергетике и электротехнической промышленности позволяет решить эти задачи.

Для обеспечения надёжного электроснабжения растущего числа электропотребителей необходимо развитие системы передачи энергии, что вплотную связано с повышением технико-экономических показателей ЛЭП. Для достижение этого можно двигаться в следующих направлениях:

−строительство новых ВЛ с применением новых конструкций опор, позволяющих повысить пропускную способность ЛЭП;

− повышение номинального напряжения ВЛ;

− снижение провеса проводов ВЛ;

−замена традиционных марок проводов на провода с улучшенными эксплуатационными характеристиками (термостойкие провода, провода с уменьшенным провесом).

Наиболее эффективным методом повышения пропускной способности ВЛ – применение проводов нового поколения, с использованием новых конструкций и новых материалов. Провода ACCC™ с композитным сердечником – это самая современная инновационная технология, быстро завоевавшая признание в мировой электроэнергетике.

Их проводимость на 25-30% выше, чем у традиционных проводов того же удельного веса, что позволяет сократить потери линии и связанные с ней выбросы в атмосферу на 20-30%, а также повысить передаваемую мощность при меньших затратах на производство энергии. В проводах АССС™ используется запатентованный композитный сердечник с низким коэффициентом теплового расширения, который обеспечивает более высокую прочность провода по сравнению с другими проводами и меньшие стрелы провеса при использовании режима передачи повышенной мощности [5].

Более легкий сердечник позволяет увеличить диаметр провода при сохранении его удельного веса, а это позволяет сократить потери линии при увеличении пропускной способности. Такой сердечник повышает прочность провода, т.к. легче и прочнее стали. Композитный сердечник повышает проводимость провода, т.к. позволяет использовать на 28% больше алюминия, чем в проводах ACSR (AC) при равной массе.

Трапециевидные проволки увеличивают плотность алюминиевого проводника и эффективное сечение, что, в свою очередь, увеличивает проводимость провода (рисунок 2.) (коэффициент заполнения алюминия ACCC-, для AC –61 -67 %).

Рисунок 2. – Разработка провода АССС

Провод АССС из отожжённого алюминия по сравнению с проводом АС при том же диаметре позволяет удвоить номинальный ток, а значит, увеличить пропускную способность линии в 2 раза.

Таким образом, реконструкция ВЛ с заменой провода АС на инновационный провод АССС даёт следующие положительные эффекты.

-Экономический эффект за счет повышения пропускной способности ВЛ и за счет передачи дополнительной электроэнергии по сравнению с традиционными решениями.

-Снижение стоимости проекта при реконструкции ВЛ при сохранении слабых опор за счет уменьшения тяжений.

-Экономия на станциях плавки гололеда.

- Снижение электрических и тепловых потерь.

-Повышение устойчивости энергосистемы за счет использования высокотемпературного режима при выходе из строя параллельной ВЛ.

Эффективность и экономичность данного решения подтверждена многократным использованием при модернизации старых и строительстве новых ВЛ в Германии, Франции, Великобритании, Испании, Португалии, Польше, Бельгии, США, Китае, Мексике, Чили и Южной Африке.

Внедрение нового провода АССС в энергетике РФ будет продолжаться и внесёт в данную сферу экономики много пользы. Данное мнение подкрепляется тремя факторами:

- подтверждённая на практике перспективность использования;

- соответствие требованиям импортозамещения;

-успешное преодоление нормативных и технических барьеров для внедрения.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Основу системы передачи электрической энергии от электрических станций, её производящих, до крупных районов электропотребления или распределительных узлов ЭЭС составляют развитые сети электропередач или отдельные электропередачи внутрисистемного и межсистемного значения (системообразующие сети) и питающие сети напряжением 220 кВ и выше.

Номинальное напряжение линий электропередачи зависит от передаваемой мощности, количества цепей и расстояния (дальности), на которое передается электроэнергия. Выбор номинальных напряжений выполняют на этапе проектирования системы передачи электроэнергии по экономически целесообразным параметрам линий электропередачи переменного тока (табл. 1). Отметим, что чем больше передаваемая мощность и протяженность линии, тем выше по техническим и экономическим причинам должно быть номинальное напряжение электропередачи.

До настоящего времени проблема увеличения пропускной способности линий электропередачи с неизолированными сталеалюминиевыми проводами в основном решалась следующими способами:

замена проводов на большие поперечные сечения;
расщепление фазы;
строительство дополнительных воздушных линий;
повышение номинального напряжения.

Таблица 1. Экономически целесообразные параметры линий электропередачи переменного тока

Поскольку неизолированный сталеалюминиевый провод большего сечения обладает и большей массой, и диаметром, что при заданных стрелах провеса, ветровых и гололедных воздействиях создает повышенные механические нагрузки на элементы опор, на которые старые опоры часто не рассчитаны, то возникает необходимость в установке дополнительных промежуточных опор в пролетах линии или установке новых (замене) опор. Строительство дополнительных воздушных линий требует значительных капиталовложений, временных затрат и получения разрешений на строительство.

В условиях пиковых нагрузок стандартный стальной сердечник сталеалюминиевого провода перегревается и расширяется, провод растягивается под действием собственной массы и провисает ниже допустимой величины, что часто приводит к его обрыву или замыканию на землю. Аналогичная ситуация возникает при больших механических нагрузках, например, сильных снегопадах — провод обрывается под массой налипающего на него снега, или сильных ветрах, чрезвычайно низких или высоких температурах окружающей среды.

Для устранения вышеприведенных недостатков существующие сталеалюминиевые провода (ACSR) заменяют на высокотемпературные провода. Эти провода относятся к категории, известной как высокотемпературные провода с малыми стрелами провеса (HTLS conductors) приблизительно такого же диаметра, как и исходный провод, используя существующие опоры воздушной линии. Высокотемпературными именуются провода, предназначенные для длительной эксплуатации при повышенных температурах (свыше 100°С). Для стандартных сталеалюминевых (ACSR) проводов длительно допустимые токи соответствуют нагреву до 90°С, тогда как для высокотемпературных проводов длительно допустимая рабочая температура составляет 120 – 250°С (в зависимости от типа применяемого провода). Замена провода существующей линии одним из таких высокотемпературных проводов позволяет увеличить допустимую токовую нагрузку в 1,6 – 3 раза в зависимости от того, способен ли используемый при замене высокотемпературный провод достичь максимальной рабочей температуры в пределах нормируемого габарита.

Провод AERO-Z из-за формы проволоки имеет повышенную крутильную жесткость, а поэтому лучше противостоит гололедным образованиям. Гладкая поверхность провода приводит к тому, что при ветровых колебаниях аэродинамическое демпфирование провода AERO-Z существенно меньше, чем у классических проводов. Однако стоимость за километр провода AERO-Z примерно в шесть раз выше по сравнению с проводом АС. В проводе AERO-Z не допускается длительного повышения температур свыше 80℃.

Таблица 2. Сравнительные характеристики провода АС и компактных проводов типа АERO-Z

Рис. 1. Высокотемпературные провода ВЛ: а – компактный провод; б – провод GTACSR с зазором с внешним повивом из круглых или трапециевидных проволок; в – провод с проволоками Z-формы

Особенность провода GTACSR с зазором между стальным сердечником и токопроводящими проволоками в том, что при повышенной температуре (. = 150℃) все тяжение приходится на стальной сердечник, и, соответственно, коэффициент расширения и модуль упругости, провода как целого, совпадают с характеристиками стали. Поэтому провод значительно меньше подвержен удлинению за счет возрастания температуры. При рабочих температурах стрела провеса провода ощутимо меньше, чем для проводов АС.

Опыт применения проводов повышенной пропускной способности в промышленно развитых странах показал, что пропускная способность ВЛ за счет применения компактных или высокотемпературных проводов может быть увеличена на величину от нескольких десятков до нескольких сот процентов по отношению к проводам АС (ACSR). Однако в каждом случае применение проводов повышенной пропускной способности должно быть оправдано экономически и эффективностью решаемых задач оптимизации конструкции линий.

Стоимость переоборудования ВЛ для некоторых проводов нового поколения незначительно превышает стоимость переоборудования на провода АС, но эффективность повышения пропускной способности перекрывает дополнительные затраты, позволяет достигнуть требуемых токов значительно быстрее и дешевле, понижает нагрузки на опоры, снижает тяжение, ветровую и гололедную нагрузки и, в конечном итоге, повышает надежность самой ВЛ и системы линий в целом.

Таким образом, при наличии многих изменений в способе планирования и эксплуатации систем передачи энергии, а также внедрения инновационных технологий, необходимо увеличивать плотность тока существующих линий электропередачи.

Некоторые разновидности высокотемпературных неизолированных проводов зарубежных фирм для ВЛ с краткими характеристиками приведены на рис. 2.

Рис. 2. Высокотемпературные провода ВЛ

Отметим, что в связи с отличием конструкции и работы проводов от классических, потребуется изменение расчетных программ для проектирования линий, а также изменение подхода к оптимизации ВЛ. Повышение пропускной способности ВЛ требует дополнительных затрат. Однако, временные и финансовые затраты на переоборудование ВЛ с применением проводов повышенной пропускной способности значительно ниже, чем затраты на постройку новой ВЛ.

На современном этапе развития ЭЭС ориентировочная передаваемая мощность и длина линии электропередачи в зависимости от класса напряжения характеризуются данными, приведенными в таблице 3, где КПД – коэффициент полезного действия линии.

Под пропускной способностью линии электропередачи понимается наибольшая активная мощность трех фаз электропередачи, которую можно передать в длительном установившемся режиме с учетом режимнотехнических ограничений.

Наибольшая передаваемая активная мощность (предел) электропередачи ограничивается условиями статической устойчивости генераторов электрических станций, передающей и приемной частей ЭЭС, связанных данной передачей с номинальным напряжением ?ном, В, формулой:

и допустимой мощностью по нагреванию проводов линии заданного сечения с допустимой силой тока ?доп

где E и U – ЭДС генераторов передающей станции и напряжение приемной системы; ?_Σ и cos φ – результирующее (суммарное) индуктивное сопротивление и коэффициент мощности электропередачи.

Таблица 3. Ориентировочная передаваемая мощность и длина линии электропередачи

В статье рассматривается способ повышения передающей способности ВЛ 220–500 кВ, анализ существующих способов и мероприятий направленных на повышение пропускной способности ВЛ, а также допустимые пределы регулирования по статической и динамической устойчивости.

При долгой эксплуатации ЛЭП, наступает такой момент, когда достигается предел передаваемой мощности, чтобы удовлетворить потребности потребителей электроэнергетическим компаниям необходимо модернизировать ЛЭП. Большие трудности представляют сети высокого и сверхвысокого напряжения, так как реконструкция объектов электросетевого комплекса связана со значительными капиталовложениями. Например стоимость строительства 1 км линии 500 кВ на железобетонных опорах 3*АС300 на 2016 год составит 10608 тыс.руб [1]. Поэтому классические методы, с помощью которых можно увеличить передаваемую мощность очень затратные:

– строительство дополнительных ЛЭП;

Избежать реконструкции опор и увеличить передаваемую мощность, можно с помощью замены стандартных проводов на провода современных марок, потому что они обладают следующими преимуществами:

– высокий предел прочности;

– устойчивость к большим температурам;

– устойчивость к погодным условиям.

Конечно же все эти факторы не сочетаются в какой-то одной марке провода, различные материалы в разной степени удовлетворяют этим требованиям. Характеристика проводов новых марок достаточно разнообразна, но можно выделить 3 большие группы [3].

Компактные провода с допустимой температурой вышеC — представляют собой измененную форму проволок с круглой на трапецеидальную илиZ-образную. Отличие компактного провода от марки АС в том, что коэффициент заполненияу них разный. Для современных компактных проводов значение достигает 0,88, а для стандартного провода марки АС оно составляет 0,61–0,67 [4], поэтому сечении проводов новых марок будет иметь меньший внешний диаметр, а значит такой провод позволит уменьшить аэродинамические и гололедные нагрузки.

Высокотемпературные провода (ВТП) с ТПЧ — это прежде всего провода, у которых проволоки ТПЧ изготовлены изалюминиево-циркониевых сплавов(Al-Zr). Обозначения этих сплавов представляется, как TAL, ZTAL, XTAL и KTAL. На рис. 1. [3] представлено наглядное преимущество проводов этих марок при повышение температуры.

Рис. 1. Зависимости предела прочности на разрыв (σ_разр) от температуры для алюминия марки АС(сплошная синяя линия)и для сплава ZTAL(штриховая линия)

К третьей группе относятся провода ВТП с малой стрелой провеса с сердечником — материалы, которые применяются в данном проводе, понижают значениятемпературного коэффициента линейного расширения(kT). В составе провода применяются следующие элементы:

– неметаллического (полимерного) композитного материала.

Фирма

Марка

F_ТПЧ/F_с, мм 2 /мм 2

Т_доп, °C

D_пр, мм

М_пр.0, кг/км

I_доп, А/о.е.

С₀, о.е.

f_пр, м

При сравнение проводов в таблице 1 [3] нельзя не заметить преимущества проводов новых марок, и высокую пропускной способностью, и допустимую температуру нагрева провода по сравнению с марками АС. К минусам же можно отнести значительную стоимость проводов новых марок по сравнению с обычным проводом АС. Так марки АССR стоят больше в 12 раз чем провод АС за 1 км. Поэтому выбор современных проводников, должен быть обоснован. В связи с существенной стоимостью реконструкции новых ЛЭП возрастает роль увеличения пропускной с помощью воздействия на другие параметры.

Одним из решений данной проблемы является увеличение пропускной способности линии электропередач за счёт различных компенсирующих устройств. Необходимо сказать, что пропускная способность линий 220–750 кВ ограничивается нагревом проводов и устойчивостью электропередачи (статической, динамической).

Передаваемая по линии мощность без потерь находится [2, с.2]:

, (1)

где — напряжение в начале линии, кВ;

— напряжение в конце линии, кВ;

– индуктивное сопротивление линии, Ом;

— угол между векторами .

Предельная передаваемая мощность по линии, как видно из формулы будет при . Для того чтобы обеспечить статическую устойчивость в нормально режиме необходимо, чтобы коэффициент по передаваемой мощности, представленный в формуле 2 был больше 20 %, а в аварийном режиме больше 8 % [2, с.2]:

, (2)

где — предельная передаваемая мощность по ЛЭП при , кВт;

— номинальная передаваемая мощность, кВт.

Рис. 2. Пределы передаваемой мощности

Таким образом, чтобы увеличить передаваемую мощность необходимо уменьшить индуктивное сопротивление и увеличить максимально возможно угол между напряжениями ,используя компенсирующие и управляющие устройство, которые могут увеличить пропускную способность. На сегодняшний день для таких целей используют: ФПУ, СТАТКОМ, СТК, ТУПК, АСК, ОРПМ и др. Для примера возьмем линию напряжением 500 кВ, длиной 800 км, с проводами 3×АС-400/51. Без компенсации наибольшая передаваемая мощность по линии составит 1063,2 МВт [5, с.63]. При установки ТУПК в середине линии, соблюдая условия, что напряжения на выводах ТУПК не должно превышать 525 кВ, максимальная передаваемая мощность будет равна 1482,8 МВт.

Подводя итоги можно сказать, что если есть возможность увеличить передаваемую по линии мощность, без нарушения устойчивости ЭЭС, необходимо применять различные устройства компенсации, в данном примере удалось увеличить передаваемую мощность на 419,8 МВт, это примерная мощность одного небольшого алюминиевого завода. Строительства же новых высоковольтных линий электропередач обошлось бы намного дороже.

Основные термины (генерируются автоматически): передаваемая мощность, ZTAL, провод, пропускная способность, ACCR, ACS, GTACSR, JPS, KTAL, предельная передаваемая мощность.

1. Провода и кабели повышенной прочности и пропускной способности.

В настоящее время, увеличение передаваемой мощности по сети требует больших капиталовложений. Так как потребление электроэнергии растет, сетевые компании должны реконструировать существующие сети с увеличением сечения провода, и соответственно увеличением его массы. В конечном счете, компании сталкиваются с заменой существующих опор электросетей новыми, рассчитанными на более высокие нагрузки, или строительством новых ЛЭП. Последнее может быть затруднено особенно при пролегании трассы ВЛ в густонаселенном районе, и в малонаселенных районах частных земель, таких как национальные парки, заповедники и другие зоны с запретом на строительство. Таким образом, недавние попытки разработать провода сочетающие в себе высокую механическую прочность и малый вес без снижения пропускной способности привлекли интерес различных компаний.

Рассмотрим ряд существующих разработок.

1.1. Композитные провода и кабели марки АССС.

Стандартные стальные сердечники могут перегреться в условиях пиковых электрических нагрузок, что приводит к растяжению провода и провисанию ниже допустимой нормы. В противоположность этому, провод с сердечником из композитов обладает более низким коэффициентом термического расширения и поэтому они менее подвержены тепловому расширению, чем проводники с стальными сердечниками. Заменяя провод со стальным сердечником на провод с композитными материалами можно увеличить пропускную способность линий. Производители провода говорят, что можно удвоить величину тока в линии без риска провисания и разрушения провода.

Свойства композитных материалов - высокое отношение прочности к весу и малая величина провисания, что приводит к увеличению пролетов между опорами, уменьшая количество опор в линии на 16 %.
Алюминиевый Проводниковый Провод с Композитным Сердечником (Aluminum Conductor Composite Core (ACCC) cable) от компании Composite Technology Corp.'s (CTC, Irvine, Calif) построен вокруг углеволоконного и стекловолоконного эпоксидного ядра (рис. 1). Во время процесса пултрузии (процесс получения стеклопластиковых профилей путем вытягивания через нагретую до 130 - 150 градусов формообразующую фильеру стекловолокнистых материалов, пропитанных полиэфирной смолой или другой термореактивной смолой) формирует цельный сердечник цилиндрической формы, в то время как слой волокон из Е-стекла укладывается вокруг наружной оболочки. Связанные волокна пропитываются высокотемпературной связующей эпоксидной смолой. Слой стеклопластика служит двум целям:

Сердечники имеют размеры, соответствующие стандартным размерам, диаметрами от 12.7 мм до 69.85 мм, что обеспечивает их применение для изготовления проводников с пропускной способностью от 300 А до 3500 А.

При испытании провод подвергали высоким напряжениям - сердечник размером 9.5 мм был испытан нагрузкой 18 567 кг при температуре окружающей среды. В результате кабельная система ACCC может непрерывно работать при 1800С и может выдерживать кратковременные скачки до 2000С, с провисанием всего лишь 10% от величины провисания кабеля со стальным сердечником. В отличие от обычных проводников со стальным сердечником, которые имеют относительно высокий коэффициент термического расширения, сердечник проводника ACCC стабилен по размерам с коэффициентом термического расширения 1.6 x 10-6 0C (у стали коэффициент термического расширения 11.5 x 10-6 0C).

Хотя стоимость продукта ACCC за км приблизительно в 3 раза выше по сравнению с традиционными проводами, экономический эффект от их применения обеспечивает высокую окупаемость. В протяженной, многоцепной линии, провода с композитными сердечниками передают в два раза больше мощности по сравнению с проводом со стальным сердечником такого же веса и напряжения.

Одним из проектов установки композитных проводов стала ВЛ протяженностью в 60 км в провинции Фуджиан, Китай. В случае применения обычного провода для реконструкции линии (с увеличением сечения провода) потребовалось бы заменить 150 опор, чтобы удерживать возросший вес. Использование ACCC кабеля позволило избежать замены всех опор, кроме семи штук, снижая материальные затраты и уменьшая полную стоимость проекта.

1.2. Композитные провода и кабели марки АССР.

Алюминиевый Проводящий Композитный Усиленный провод (Aluminum Conductor Composite Reinforced (ACCR)). В противоположность АССС, в проводе используется сердечник из металлокомпозита, в обертке из высокотемпературных алюминий-цирконидных (Al-Zr) проводов - конструкция, где и композитный сердечник, и наружные пучки AL-Zr дают вклад в прочность кабеля и повышение проводимости (рис. 2).

Композитный сердечник состоит из волокна алюминиевой керамики высокой чистоты (оксид алюминия Al2O3). Каждый сердечник состоит из более чем 25000 сверхпрочных волокон Al2O3. Сердечники имеют диаметры от 1.9 мм до 2.9 мм, чтобы коррелировать со стандартными размерами стальных сердечников, в диапазоне от 21.84 мм до 28.19 мм. Керамические волокна являются непрерывными, осевой ориентации, и полностью помещенными в алюминиевую матрицу. Провод является стандартным крученым проводом, с оберткой состоящей из непрерывных прядей Al-Zr, изготавливаемых с использование обычных методов кручения.

Наружные пряди Al-Zr являются температуростойким сплавом, который позволяет непрерывно работать при 2100С, с пиковыми нагрузками до 2400С. Хотя и являющиеся традиционным алюминием, провода с композитным сердечником приблизительно в 9 раз прочнее алюминия и в 3 раза жестче. Сердечник в половину легче соответствующего стального сердечника, обладает более высокой электропроводностью, и имеет коэффициент теплового расширения в половину такой же величины для стали.

Применение проводов с композитными сердечниками позволяет не только повысить пропускную способность ВЛЭП и сократить затраты на реконструкцию, но и за счет более высокой проводимости композитного сердечника снизить электрические потери в ВЛ.

1.3. Провод и грозотрос марки АААС (AERO Z).

Новые высокотехнологичные провода для линий электропередачи 110 - 1150 кВ. Эти провода, получившие название Aero-Z®, представляют собой полностью связанные между собой проводники, которые состоят из одного или нескольких концентрических слоев круглых проволок (внутренние слои) и проволок в виде буквы "Z" (внешние слои). Каждый слой провода имеет скрутку по длине, выполненную с определенным
шагом.

Причинами для разработки этого типа провода стали:

необходимость увеличения пропускной способности существующих линий;
снижение механических нагрузок, прикладываемых к опорам ЛЭП, из-за пляски проводов;
повышение коррозионной стойкости проводов и тросов;
снижение риска обрыва провода при частичном повреждении нескольких внешних проволок из-за внешних воздействий, в том числе в результате удара молнии;
улучшение механических свойств проводов при налипании снега или образовании льда.

Рассмотрим более подробно конструкцию провода Aero-Z®. Внутренняя часть провода аналогична обычному проводу типа АС за исключением того, что внутренние проводники могут быть изготовлены не только из стали, но и из алюминия или алюминиевых сплавов. Более того, один или несколько проводников могут быть полыми и содержать внутри оптические волокна. Внешние же слои провода выполняются из алюминиевых проводников, имеющих форму буквы "Z"., причем проводники очень плотно прилегают друг к другу.

Таким образом, за счет более плотной скрутки проводников и более гладкой внешней поверхности возможно использование более тонких и более легких проводов (без стального сердечника). Это, в свою очередь приводит к снижению электрических потерь в проводах (на 10-15%), в том числе потери на корону, и повышению механической прочности конструкции.

Лабораторный тест на воздействие удара молнии показал, что при повреждении до 5 Z-образных проводников сохраняется полная механическая прочность данного провода. Также, благодаря плотной скрутке практически исключается проникновение во внутренние слои воды и загрязнений, следовательно снижается коррозия внутренних слоев провода.

Особо остановимся на поведении провода в условиях налипания снега. Провод Aero-Z®, обладая более высоким сопротивлением кручению, практически не поворачивается, что приводит к самосбросу излишнего снега под действием силы тяжести.

За счет более гладкой внешней структуры провода Aero-Z® имеют примерно на 3035 % меньшее аэродинамическое сопротивление ветровым нагрузкам по сравнению с обычным проводом. Этот факт приводит к резкому снижению пляски проводов как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении, что в свою очередь значительно облегчает работу опор и гирлянд при сильных ветрах.

Таким образом, предлагаемые на российском рынке провода Aero-Z® имеют следующие основные преимущества по сравнению с обычными проводами:

резкое снижение потерь при транспортировке электроэнергии по линиям электропередачи (особенно по магистральным);
практически полное отсутствие внешней коррозии проводников;
резкое снижение пляски проводов от ветровых нагрузок;
уменьшение налипания снега и льда на проводах;
уменьшение нагрузки на поддерживающие устройства ЛЭП, что приводит к возможному увеличению длин пролетов и экономии до 10 % числа опор;
возможность организации каналов передачи информации по оптоволокну внутри проводов и молниезащитных тросов;
при равных диаметрах в условиях постоянной нормальной эксплуатации имеется прирост допустимой нагрузки по току от 7 до 16% и, как следствие, снижение тепловых джоулевских потерь на 13 - 26%;
коэффициент аэродинамического сопротивления компактных проводов снижается на 25- 50% по сравнению с обычными проводами при воздействии ветра с высокой скоростью.

Провод AERO-Z 242-2Z по длительно допустимому току соответствует проводу АС-240 (610 А), но имеет удельный вес 671 кг/км, что соответствует проводу АСУ-150. 1.4. Провод марки GTACSR и ZTACIR/AS.
Существуют еще два вида модернизированных токоведущих проводов с низкой стрелой провеса. Для одного из них предусматривается в целях усиления провода применение специального материала - железоникелевого сплава, а для другого - специального конструктивного решения, так называемого токоведущего провода с зазором между внешней токопроводящей частью и внутренним несущим сердечником.

Алюминиевые проводники внутреннего слоя, ближайшего к сердечнику, имеют трапецеидальное сечение. Внутренний слой изготовлен таким образом, что между ним и стальным сердечником есть зазор, заполненный смазкой, стойкой к воздействию температуры. Такая конструкция обеспечивает скольжение алюминиевых слоев относительно стального сердечника, за счет чего GTACSR провод можно натянуть, только зафиксировав стальной сердечник. Это решение гарантирует:

малое удлинение (провисание) провода вследствие роста температуры, определяемое только линейным коэффициентом расширения стали;
исключение механического натяжения алюминиевого слоя;
увеличение передаваемой мощности.

С другой стороны, для этих конструкций необходима специальная процедура натяжения провода, более сложная по сравнению с натяжением обычных сталеалюминиевых проводов. Основное различие между технологиями монтажа GTACSR и обычных проводов заключается в монтаже зажимов. В случае применения GTACSR провода алюминиевые слои должны быть расплетены для крепления провода на анкерных опорах. После крепления и натяжения провод оставляют на 24 часа для выравнивания (скольжением) проводящих слоев относительно натянутого стального сердечника, затем провод подтягивают.

Максимальная рабочая температура GTACSR проводов составляет 150 _о С. При такой температуре передаваемая мощность может быть увеличена в 2 раза.

С другой стороны, у проводов GTACSR более высокие потери по сравнению с обычными проводами. Исходя из роста нагрузки на 4% в год, повышенные капиталовложения при реконструкции с применением обычного провода будут покрыты затратами на дополнительные потери через 10-15 лет. Если предполагается, что нагрузка будет расти в меньшем объеме, то этот срок еще более возрастет.

Есть еще один положительный момент, то что реконструкция с заменой опор достаточно длительна и требует привлечения сторонней строительно-монтажной фирмы, а реконструкцию с проводом GTACSR энергоснабжающая компания может выполнить своими силами.

1.5. Провод марки ZTACIR/AS.

Увеличение пропускной способности в 2раза это не предел: для проводов типа ZTACIR с усиленным сердечником из сталеникелевого сплава INVAR допустимая температура достигает 160-210 С, а передаваемая мощность в 2,5-3 раза выше, чем на линиях с обычными сталеалюминевыми проводами при той же конструкции опор (высоте, точке подвеса).

Сравнение сталеалюминевого провода с проводом ZTACIR/AS приведено в таблице.

Технические характеристики	Сталеалюминевый провод	Провод ZTACIR/AS
Номинальная площадь поперечного сечения, мм2	240	240
Общий диаметр, мм	22,4	22,4
Предел прочности при растяжении, кН	99,5	89,9
Удельная масса, кг/км	1110	1071,0
Токовая нагрузка, А	608 (при 90 °С)	1433 (при 90 °С)

Однако, стоимость проводов типа ZTACIR на сегодняшний день в 5 раз превышает стоимость обычного провода, а GTACSR провод дороже обычного провода в 2,5 раза.

Читайте также:

Повышение пропускной способности лэп реферат

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Похожие статьи

Обзор методов повышения пропускной способности линий.

Проектирование биотехнических мероприятий для охотхозяйства.

Окупаемость мероприятий направленных на уменьшение потерь.

Способы сохранения целостности ВЧ-сигнала в печатном.

Методика измерения пропускной способности в сетях TCP/IP

Накопители электроэнергии как средство предотвращения.

Способ увеличения показателей качества электроэнергии на.

Разработка алгоритма распределения энергетического потенциала.

Компенсация реактивной мощности в районных сетях