Шумы от оборудования подстанции. Городские подстанции могут доставлять неудобства жителям, живущим рядом с ними, вследствие шума, производимого некоторыми аппаратами. Эти шумы обусловлены в основном работой выключателей, вызывающих резкий, но краткий и случайный шум; вибрацией мощных трансформаторов.
Вибрации трансформаторов связаны с динамическими усилиями, которые существуют между листами стали, а также явлением магнитострикции. Магнитострикция — это изменение размеров магнитного материала под воздействием его намагничивания. Изменение чувствуется как в направлении поля (линейная продольная магнитострикция), так и в перпендикулярном ему направлении (хотя и в значительно меньшей степени) и вызывает относительное удлинение порядка 10-4-10-6.
Под действием синусоидальной индукции магнитные цепи вибрируют с двойной частотой и с гармоническими частотами. На практике основной вибрацией в трансформаторах является максимальная вибрация при частоте 100 Гц.
Рис. 7.2. Изменение общего теоретического уровня звука Ар трансформаторов, связанных с характеристическим спектром магнитострикции трансформаторных листов в зависимости от электрической мощности S аппаратов (двухобмоточных трансформаторов):
физический уровень; психологический уровень
Расчет уровня звука трансформатора может осуществляться с хорошей точностью исходя из относительного удлинения листов (магнитной стали) и размеров магнитной цепи и, следовательно, мощности аппарата (с учетом типа конструкции). И тем не менее необходимо корректировать первый расчет, принимая во внимание ослабление из-за наличия масла в баке. Уровень звука измеряется в децибелах (выше 10-12 Вт) и является линейной функцией логарифма от мощности, как это показано на рис. 7.2. Одна прямая этого рисунка соответствует «физическому» уровню звука, получаемому простым сложением мощностей, «излучаемым» различными гармониками, а другая — «физиологическому» уровню, получаемому с помощью обработки весовых коэффициентов этих мощностей в зависимости от соответствующих чувствительностей уха.
Измерения уровня звука всегда дают более высокие результаты, что объясняется возникновением резонансов магнитной цепи и появлением разнородных механических напряжений в ее листах.
Уменьшение уровня звука трансформаторов зависит прежде всего от составляющих его элементов. Снижение будущих ущербов зависит, следовательно, от уровня технологии при изготовлении листов (снижение явления магнитострикции). Необходимо подчеркнуть, что применение холоднокатаной стали (с ориентированными зернами) существенно снижает уровень шума.
Уменьшение шума за пределами подстанций (в городской зоне) достигается размещением шумящйх аппаратов внутри специальных ограждений для прекращения или поглощения звуковых вибраций. Это могут быть металлические (и вследствие этого) гибкие ограждения или ограждения из кирпича или бетона. Ограждения поглощают одну (большую) часть звуковой энергии (откуда следует нагрев) и отражают другую его часть. Следовательно, надо устранять резонансы масс воздуха между аппаратом и каркасом.
Вибрации могут быть отведены за пределы антишумного ограждения или через почву, или через какую-либо структуру (каркас здания, трубопроводы). Вибрирующий аппарат надо изолировать от структур и от почвы, помещая между ними амортизаторы.
В заключение следует подчеркнуть важность размещения подстанции, обслуживающей жилой массив, в местах, где легче устранить шум или его снизить. Структура питающих сетей больших городов в значительной степени зависит от решения этой проблемы.
Использование пространства.
За неимением лучшего термина под этим названием сгруппированы все вопросы, возникающие в электрических установках из-за их габаритов, с одной стороны, или их неэстетичности — с другой. Эти вопросы тесно связаны между собой; часто их можно решить путем замены воздушных линий подземными кабелями. При этом, однако, имеется два ограничения:
не решается полностью проблема габаритов, поскольку в больших городах пространство под землей занято канализациями различной природы и ремонт всегда наносит ущерб постройкам на поверхности;
— затем, и это главное, стоимость подземной связи приблизительно в 5—10 раз больше стоимости воздушной линии той же пропускной способности независимо от уровня напряжения, хотя эта воздушная связь может быть уникальной.
Таким образом, в зонах со слабой плотностью нагрузки повышенная стоимость подземных канализаций не может оправдать себя. Однако в зонах с большой плотностью, особенно если несколько подземных линий проложены в одних и тех же траншеях, общие стоимости воздушных и подземных сетей становятся сопоставимыми.
Их соотношение может даже поменяться местами, если напряжение мало, что подтверждает прокладка подземных распределительных сетей в больших городах.
При проектировании передающих сетей (ВН и СН) желательно соблюдать следующие условия:
в туристических районах по возможности убирать линии;
вблизи населенных пунктов прокладывать линии в специально отведенных для них «коридорах», ширина которых определяется числом линий и, следовательно, общей передаваемой мощностью. Земля под этими линиями может использоваться для стоянок (для автомобилей), зеленых зон, стадионов и даже сооружений с малой высотой (павильонов, ангаров и т. д.), поскольку двойное крепление проводов на мачтах дает высокую надежность.
На периферии большого населенного пункта следует предусматривать не только «центральные коридоры» для обеспечения прохождения энергии к центру этого пункта (до точек, где не обойтись без прокладки подземных кабелей), но также и «рокадные коридоры» для обеспечения связи между начальными точками предыдущих коридоров, которые часто образуют полные замкнутые петли.
Таким образом, выявляется архитектура питающих сетей СВН для населенных пунктов, поскольку единственной возможностью усиления является сооружение линий до насыщения коридоров линиями, а затем переход этих линий на более высокое напряжение. В частности, в Парижском районе площади коридоров, предусмотренные в плане застройки города, могут удовлетворять до 2000 г. и практически следуют вдоль трасс существующих линий 220 и 400 кВ. Эти коридоры занимают площадь 190 км2, т. е. приблизительно столько же, сколько займет будущая сеть автострад, и кажется разумным, что социальные противоречия, которые возможны в этих двух случаях, будут сопоставимы.
Схема, приведенная на рис. 7.3, относящаяся к будущей сети СВН нижней Сены, иллюстрирует одновременно проблему коридоров в городской зоне (вокруг Руана и Гавра) и проблему защиты населенных пунктов (Жумьеж, Сен-Вандриль, болото Вернье и т. д.). Эти две проблемы предъявляют к сети общее требование — возможно меньшее число точек перехода через долину Сены.
Схема, приведенная на рис. 7.3, дает представление о значении занимаемого под коридоры для ЛЭП пространства. При этом возникают противоречия между энергосистемой и теми организациями, которые используют электроэнергию; эти противоречия носят социальный характер, и разрешить их только с помощью чисто экономических расчетов невозможно.
Распределительные сети (СН и НН) длительное время сооружались в «воздушном» исполнении даже в городских зонах. Доводами, приведшими к принятию дополнительных капиталовложений для появившихся сначала в Европе, а затем несколько позднее и в США, кабельных сетей в городах, являются: эстетические доводы и доводы безопасности, линии СН первыми были заменены на кабельные сети; эти доводы действительны также и для сетей НН, проходящих по узким улочкам (из-за их близости к окнам).
В большинстве европейских стран сети СН являются кабельными с тех пор, как они проникли в самые маленькие жилые поселки. Иначе обстоит дело в США, где многочисленные города, естественно, не претендующие ни на какую эстетичность, имеют воздушные линии напряжением от 4 до 12,8 кВ, сгруппированные по две, четыре и более на огромных деревянных столбах.
За границами населенных пунктов также были предприняты усилия, чтобы сделать различные опоры и столбы линий СН и НН менее заметными или путем выбора места их расположения, или путем выбора их формы либо цвета.
рис. 7.3. Карта-схема «коридоров», предусмотренных в районе нижней Сены:
проектируемые линии 730 кВ; действующие или проектируемые линии более низкого
напряжения (220 или400 кВ)
Для подстанций СН/НН проблема эстетики также актуальна, однако она еще не полностью решена.
Для распределительных сетей НН в городских и жилых зонах приняты различные решения:
подземные кабели проложены на такой глубине, что опасность их обрыва при производстве вблизи каких-либо работ незначительна (в общем это относится к европейским странам);
подземные кабели всего на несколько сантиметров закопаны в землю (случай новых жилых застроек в США);
воздушные линии проложены по крышам, что решает только частично проблему эстетики, как это видно на примере пригородов Парижа, в Марселе и Эльзасе;
кабельные линии закреплены на фасадах зданий; они имеют такой цвет и так размещены, что стали практически невидимыми; это решение быстро распространилось в сетях Э де Ф и позволило вновь придать их характер многочисленным населенным пунктам, в частности в старинных маленьких городках; этот тип сети более дорогой, чем воздушные линии, однако он дешевле, чем подземная сеть НН.
Таким образом, то или иное решение существенно влияет на структуру сетей НН, о чем было выше кратко сказано.
