Сооружение двухцепной ВЛ 500 кВ в условиях ограниченной ширины полосы отчуждения

Файбисович Д. Л.

Быстрое развитие деловой активности в столице Таиланда Бангкоке в последние годы связано с заметным увеличением спроса на электроэнергию и, прежде всего, промышленным сектором. Устойчивый характер роста электропотребления определил необходимость усиления системы внешнего электроснабжения. Это было решено осуществить за счет строительства в этом районе новой двухцепной ВЛ 500 кВ.
Среди множества проблем, которые пришлось преодолевать при осуществлении намеченного решения, наиболее сложной оказался выбор трассы ВЛ 500 кВ. Использование первоначально намеченной трассы ВЛ и площадок ПС привело к весьма дорогостоящим решениям из-за высокой степени застроенности территории. Осуществление этого решения привело бы не только к необходимости “прорубать” трассу среди существующей застройки, но и определило бы существенное удлинение ВЛ по сравнению с воздушной прямой, соединяющей начало и конец электропередачи.
Следует отметить, что стоимость 1 км новой трассы составила 630 тыс. дол. В этих условиях руководство энергокомпании Таиланда приняло решение осуществить строительство новой ВЛ 500 кВ по трассе действующей двухцепной ВЛ 230 кВ. Указанная ВЛ имеет ширину полосы отчуждения 40 м и проходит частично по сельскохозяйственным угодьям, а также районам размещения промышленных предприятий, коммерческих зданий и районам плотной жилой застройки города.
В практике проектирования двухцепных ВЛ 500 кВ ширина полосы отчуждения по нормированным требованиям, действующим в энергокомпании Таиланда, принята 60 м. Учитывая, что полоса отчуждения уже требуемой и необходимость обеспечения высокой пропускной способности, было признано целесообразным использование компактной электропередачи. Как известно, основным достоинством электропередачи этого типа является обеспечение высокой пропускной способности при уменьшенных требованиях к ширине полосы отчуждения по сравнению с ВЛ традиционного исполнения.
Достигнутые успехи при проектировании и строительстве компактных ВЛ 500 кВ в последние годы определили для энергокомпании Таиланда целесообразность использования технических решений, разработанных Бонневильской компанией.

Конструкции промежуточных опор двухцепной ВЛ 500 кВ

Принятые конструкции опор компактных ВЛ обеспечивают благоприятные условия эксплуатации при снижении стоимости ВЛ по сравнению с традиционными решениями. Следует отметить, что, несмотря на использование опор компактных ВЛ, энергокомпания Таиланда была вынуждена несколько снизить нормативные требования при сооружении ВЛ. Принятые параметры электрического и магнитного полей, а также уровень шумов могут быть иллюстрированы приведенными далее данными.

Значения указанных параметров измерялись в приложении к четырем конструкциям промежуточных опор (см. рисунок). Конструкция фазы токоведущей части состояла из сталеалюминиевых проводов 4 х 636 мм2 с использованием воздушных распорок длиной 457 мм. Минимальное расстояние в пролете от земли было принято 11м. Все это позволило подойти к выбору опоры компактной ВЛ.
При выборе типа промежуточной опоры для рассматриваемой компактной двухцепной ВЛ 500 кВ были исследованы 4 модификации опор. Крепление токоведущей части предусматривалось выполнить с помощью натяжных гирлянд изоляторов V-образной формы. Минимальное расстояние от токоведущей части до металлических конструкций опоры было принято 3,5 м, а расстояние в пролете ВЛ до земли -11м. Энергокомпанией рассматривались 4 типа промежуточных опор. Опора типа а, представляющая собой решетчатую конструкцию из уголков, соответствует традиционным решениям и была принята за базисную. На рисунке б показана опора, состоящая из стального ствола и трех траверс. Эта опора обеспечивала более высокую степень компактности при такой же высоте опоры, как и на рисунке а. Опора в представляет конструкцию портального типа, у которой все шесть фаз обеих ВЛ расположены на трех ярусах металлической двухстоечной опоры портального типа. Высота опоры на рисунке в несколько меньше, чем у опор на рисунке а и б. Опора на рисунке, г также является опорой портального типа и характеризуется минимальной высотой среди других рассматриваемых конструкций. Указанное достигается размещением всех фаз одной ВЛ в каждом из двух ярусов опоры. Отмеченный тип опоры не рекомендован для использования в сети 500 кВ энергокомпании из-за сложности проведения ремонтных работ без отключения обеих цепей.
С целью изучения напряженности электрических и магнитных полей, влияния коронного разряда, акустических шумов энергокомпанией Таиланда были проведены измерения на границах полосы отчуждения действующих ВЛ 230 - 500 кВ. Указанные ВЛ выполнены с использованием стальных опор решетчатой конструкции и сталеалюминиевыми проводами. К характерным ВЛ были отнесены:
ВЛ 230 кВ с сечением фазы 2 х 636 мм2, расстояние в пролете до земли составляет 7,5 м;
ВЛ 230 кВ с сечением фазы 636 мм2, расстояние до земли - 7,5 м;
ВЛ 500 кВ с сечением фазы 4 х 398 мм2 с проводом типа ‘'‘Кондор” и минимальным расстоянием до земли в пролете 11м.
На основании полученных значений отмеченных параметров на границе полосы отчуждения действующих ВЛ 230 - 500 кВ для новых конструкций двухцепной ВЛ 500 кВ было рекомендовано использование промежуточных опор типа б и в.
Коммутационные перенапряжения и влияние прямых ударов молнии на работу ВЛ в условиях ограниченной ширины полосы отчуждения были подробно изучены с помощью специально разработанной компьютерной программы. Было выявлено, что самые тяжелые коммутационные перенапряжения возникали при осуществлении цикла АПВ. Несколько иным, чем на опорах традиционного исполнения, оказалось распределение напряжения вдоль гирлянд изоляторов.

На основании расчетов минимальное расстояние от токоведущей части до опоры получено равным 3,25 м, минимальная высота подвески провода на опоре 16 м. Вместе с тем, было отмечено, что в условиях прохождения ВЛ 500 кВ по районам промышленной и жилой застройки и строительства в последующие периоды новых автодорог на отдельных участках необходимо увеличить минимальное расстояние провод - земля в пролете с11мдо16м. С учетом этого высота крепления нижнего провода на опоре составила 27,3 м.
При проектировании были подробно изучены метеоусловия в районе прохождения ВЛ, базирующиеся на материалах наблюдений шести станций слежения за погодой. Для компактной ВЛ определяющими явились ветровые условия. Изучение условий по скорости ветра было выполнено по материалам наблюдений за последние 40 лет и после соответствующей обработки с использованием компьютера позволило принять расчетную скорость ветра 28,5 м/с на высоте 10 м. На основании полученных данных по скорости ветра был выполнен комплекс расчетов по определению величины вибрации проводов и даны рекомендации по конструкции воздушных распорок.
Оптимальный пролет проектируемой ВЛ 500 кВ составил 430 м.
Далее приведены основные технические показатели рассматриваемой компактной двухцепной ВЛ 500 кВ:
расстояние опора - токоведущая часть 3,25 м;
расстояние провод - земля 16 м; междуфазное расстояние 9,5 м; конструкция фазы: сталеалюминиевый провод 4 х 636 м2, воздушная распорка длиной 457 мм;
изоляция фазы: V-образная натяжная конструкция из двух гирлянд 2 х 27 изоляторов.
При расстоянии токоведущая часть - земля 16 м напряженность электрического поля составила 3,6 - 1,7 кВ/м (последнее значение соответствует границе полосы отчуждения); напряженность магнитного поля на уровне 1 м от отметки земли составляет 26-11 мТ (граница полосы отчуждения); акустический шум на границе полосы отчуждения составил 43 дБ А.
При числе грозовых дней в рассматриваемом районе 100 в год и принятом сопротивлении контура заземления опоры 7 Ом вероятность прорыва молнии на токоведущую часть не превысит 1 раза в год на 100 км компактной ВЛ.
Температура провода при расчетной нагрузке не превысит 75°С.