Постоянный рост мощностей, передаваемых сетями, является следствием увеличения потребления электроэнергии, возрастающей удаленности станций и приводит к введению все более высокого напряжения.
Введение нового уровня напряжения в передающей сети ставит новые задачи. Желательно максимально разветвлять сеть, чтобы лучше обеспечить питание в случае аварий. Английские инженеры попытались максимально приблизиться к этому идеалу, в частности при переходе на новое напряжение 400 кВ.
Рис. 3.76. Состояние схемы сети «Grid» на 1972г.:
—• двухцепные линии 400 кВ; двухцепные воздушные линии 275 кВ или кабельные линии; —. —. — сети постоянного тока
Передающая система Англии «Grid» постепенно переводилась на напряжение 400 кВ, а существующая сеть эксплуатировалась на напряжении 275 кВ, пока не стало возможным перейти на 400 кВ в большой зоне в центре самой системы; эта зона затем относительно быстро расширилась, на напряжении 275 кВ остались работать только подземные кабели, питающие большие зоны городов (рис. 3.76).
Такое радикальное решение возможно только в особых условиях, обычно же усиление некоторых особо загруженных линий сети вызывает необходимость введения нового уровня напряжения. Примером усиления является усиление связей Альпы — Париж; требуется переход на 400 кВ линии Альбертвиль — Женисья — Париж (рис. 3.78).
Этот период был подготовлен сооружением линий с изменяемой структурой, имеющих две цепи по 230 кВ, провода которых, сгруппированные попарно, должны были составить пучки проводов будущей одноцепной линии 400 кВ. Такое преобразование имеет преимущество — постепенно усиливает сеть, что приводит к временному увеличению оборудования; однако оно не лишено и недостатка — необходимости снимать напряжение на срок в несколько месяцев для ее изменения. Две линии напряжением 230 кВ, Ле-Брей — Париж и Альбертвиль — Париж, находятся в эксплуатации; к 1958 г. назрел перевод второй из них на напряжение 400 кВ.
Рис. 3.77. Сеть Америкэн Электрик Пауэр;
—— одноцепные линии 765 кВ; двухцепные линии 345 кВ, границы штатов;
Исследование устойчивой работы сетей Э де Ф, предпринятое в связи с этим, показало, что при аварии на одном из участков новой линии 400 кВ устойчивая работа не обеспечивалась. В этом случае нагрузка переносилась на сеть 220 кВ, которая оказывалась перегруженной, что было бы приемлемым на короткий промежуток времени, если бы за это время внезапное изменение напряжения из-за перегрузки не приводило к потере синхронной работы между станциями Парижского района и станциями в Альпах. Ускоренное отключение аварийной линии дает незначительный выигрыш. Более того, при вводе в строй второй линии 400 кВ между Альбертвилем и Парижем устойчивая работа улучшилась бы, но не до такой степени, чтобы использовать на полную мощность линии 400 кВ.
Рис. 3.78. Сооружение первой линии 400кВ в сети ЭдеФ
Устойчивая работа была полностью обеспечена лишь позднее, после сооружения третьей линии 400 кВ, идущей из Женисьи в Кембе (в Эльзасе) и заканчивающейся в Кренее. Результат не был очевиден заранее, и расчет строился на существовании сильной связи, проходящей немного западнее между югом Центрального массива и Парижем, для обеспечения устойчивой работы. Исследования показали, что даже при усилении связи между Альпами и Центральным массивом выигрыш для устойчивости будет незначительным, а эти линии— слабо загруженными (из-за их большой протяженности).
Для временной работы с уменьшенной нагрузкой существовали два режима:
режим полностью разветвленной сети (т. е. при существовании связи между линией 400 кВ И сетью 220 кВ на всех подстанциях этой линии);
режим «разделенных ниток», при котором не существует ни одной связи на подстанциях 400 кВ с сетью 220 кВ, за исключением, очевидно, ее ввода на подстанцию Плесси—Гассо и на ее выходе, где существовала разделенная сеть для сбора мощностей, вырабатываемых ГЭС Северных Альп.
Второй из режимов оказался лучшим, т. е. имеющим меньший средний риск (при аварии теряется только максимум нагрузки линии 400 кВ, тогда как в первом режиме можно потерять также нагрузку параллельных линий 220 кВ).
Имеется другая проблема, которую надо разрешить при присоединении первой линии на повышенном напряжении к линии существующей сети, — проблема изоляции этой линии и мер для ограничения перенапряжений (и, следовательно, устранить дополнительные меры по усилению изоляции). В самом деле:
с одной стороны перенапряжения при отключениях, а также при включении линии на холостой ход могут быть более высокими, пока линия остается единственно работающей при повышенном напряжении, поскольку сопротивление сети остается большим, тогда как в разветвленной сети оно может быть достаточно маленьким для компенсации в достаточной степени емкости линий на самом высоком уровне напряжения; хотя линия и единственна, может оказаться возможной ее компенсация с помощью параллельно включаемых реакторов (в то время этого нельзя делать в случае достаточно разветвленной сети);
-с другой стороны, перенапряжения от ударов молнии отражаются в конце линии на работе трансформаторов 400/230 кВ, что слегка ослабляет отраженную волну перенапряжения; следовательно, возникают почти двойные перенапряжения, тогда как на подстанции, от которой отходят несколько линий, перенапряжение разделяется между этими линиями и становится меньше по величине; появляется необходимость в установке разрядников, когда имеется только одна линия на самом высоком уровне напряжения, но они становятся ненужными впоследствии (что и произошло в сети 400 кВ Э де Ф).
В конечном счете каким бы ни было принимаемое решение для обеих проблем (или, вернее, двух аспектов одной и той же проблемы), первая линия, вводимая в строй при напряжении выше напряжения сети, должна обязательно иметь усиленную изоляцию по сравнению с изоляцией вводимых после нее в строй линий.
