При проектировании линий сверхвысокого напряжения (СВН) и анализе их режимов необходимо учитывать особенности этих линий, что позволяет выделить их в отдельный класс и рассматривать отдельно от линий более низких классов напряжения. Учет этих особенностей сказывается на определении параметров линии (номинального напряжения, количества цепей электропередачи, сечения проводов, конструкции фазы) и составе оборудования электропередачи.
К особенностям линий СВН относятся:
высокая пропускная способность и соответственно большие значения токов фаз, что требует применения большого суммарного сечения проводов фазы;
большая протяженность, что требует учета их волновых свойств в анализе процессов, связанных с передачей электрической энергии по этим линиям;
применение расщепленных проводов фаз для решения двух задач: увеличения суммарного сечения проводников и распределения суммарного электрического заряда фазы по всем входящим в нее проводам;
большая зарядная мощность линий, особенно протяженных; это объясняется, с одной стороны, несколько повышенной удельной емкостной проводимостью за счет использования расщепленных проводов, с другой, более высоким напряжением (табл. 1).
Высокие удельные значения зарядных мощностей для протяженных линий в некоторых режимах (режимы малых нагрузок, одностороннего включения) будут приводить к значительным стокам реактивной мощности по концам линии и нежелательному повышению напряжения в средней зоне линии и — при недостаточной компенсации этих стоков — в приемной и передающей системах;
применение средств компенсации зарядной мощности (поперечная компенсация); в качестве таких средств используются неуправляемые и управляемые шунтирующие реакторы, а также статические устройства с применением силовой электроники; на основании опыта проектирования и эксплуатации таких линий принято считать, что для линий 500 кВ необходимо компенсировать 60—80 % их зарядной мощности, для линий 750 и 1150 кВ — 100 %;
сниженный уровень допустимых перенапряжений, поскольку запасы по прочности внутренней и внешней изоляции меньше, чем для линий более низких классов напряжения; уровень допустимых перенапряжений принят: для линий 500 кВ — 2,5 Uф, 750 кВ — 2,1 Uф, 1150 кВ — 1,9Uф (для сравнения 220 кВ — 3Uф); линии сверхвысокого напряжения на всем протяжении защищены молниезащитными тросами, благодаря чему практически исключены прорывы молнии на провода линии;
Таблица 1
Удельная зарядная мощность линии
Параметр | Вид проводов | ||||
одиночные | расщепленные | ||||
Напряжение. кВ | 220 | 330 | 500 | 750 | 1150 |
Удельная зарядная мощность, МВар/км | 0,14 | 0,42 | 0,9 | 2,3 | 5,8 |
двустороннее питание линий СВН в отличие от тупиковых линий распределительной сети более низких классов напряжения, что предполагает применение соответствующих методов расчета их режимов;
применение средств повышения пропускной способности на протяженных линиях СВН: продольной емкостной компенсации, устройств, стабилизирующих напряжение в промежуточных точках линии;
отрицательное воздействие линий сверхвысокого напряжения на окружающую среду, заключающееся в повышенной напряженности электрического поля на поверхности земли, что неблагоприятно влияет на живые организмы; во избежание этого необходимо принимать определенные меры (увеличение высоты опор, экранирование при пересечении проезжей части дорог и т. д.), что отражается на стоимости линии. Основные требования, которым должны отвечать линии СВН: обеспечение баланса мощностей в системе, в первую очередь активных, в нормальных и послеаварийных режимах;
выравнивание графиков нагрузки электростанций в объединенной системе, расположенной в широтном направлении, за счет межсистемных обменов мощностью между энергообъединениями, расположенными в разных часовых поясах;
обеспечение экономичной работы системы путем передачи мощности от наиболее экономичных электростанций и разгрузки менее экономичных, а также путем снижения общего резерва мощности всей системы;
повышение надежности функционирования системы путем передачи больших потоков мощности в дефицитный район; для этого в системе должен быть необходимый оперативный резерв мощности и достаточная пропускная способность связей;
минимальное воздействие на окружающую среду; повышенная конструктивная надежность всех элементов электропередачи, учитывая ее функции и роль в энергосистеме;
наибольшая простота конструктивного выполнения и наименьшая стоимость сооружения электропередачи при выбранных основных параметрах;
возможность постепенного развития электропередачи с постепенным вложением средств, материалов и оборудования по мере роста нагрузок системы.
