Характеристика систем передачи электрической энергии

Электрические сети

Принципы конструктивного исполнения линий электропередачи

Линии электропередачи (ЛЭП) – центральный элемент системы передачи и распределения электроэнергии. Линии выполняются преимущественно воздушными и кабельными. На энергоемких предприятиях применяют также токопроводы, в РУ – шинопроводы, в производственных и жилых зданиях – внутренние проводки.

Выбор типа ЛЭП, ее конструктивного исполнения определяется назначением линии, местом расположения (прокладки) и, соответственно, ее номинальным напряжением, передаваемой мощностью, дальностью электропередачи, площадью и стоимостью занимаемой (отчуждаемой) территории, климатическими условиями, требованиями электробезопасности и технической эстетики и рядом других факторов и, в конечном итоге, экономической целесообразностью передачи электроэнергии. Указанный выбор производится на стадиях принятия проектных решений.

В соответствии с этапами транспорта электроэнергии от электростанций к потребителям, выделяются ЛЭП, формирующие систему передачи энергии и ЛЭП, составляющие систему распределения энергии.

К первой системе – системе передачи энергии – отнесены внутрисистемные и межсистемные линии, включая протяженные (дальние) линии, напряжение 220 кВ и выше. Эти линии являются системообразующими и, в соответствии с их главной функцией, передают электроэнергию от систем с ее избытком к системам с дефицитом энергии, от источников к центрам распределения, питания распределительных сетей.

Ко второй системе – системе распределения электрической энергии – отнесены линии 6 – 110 (220) кВ, основное назначение которых заключается в распределение энергии между крупными районами распределения (сетевыми районами) и непосредственной доставке электрической энергии потребителям. К этой системе относится также низковольтная сеть.

Характеристика систем передачи электрической энергии

Основу системы передачи электроэнергии от электрических станций, ее 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 220 кВ и выше. Их появление вызвано необходимостью размещения крупных ТЭС и АЭС за пределами жилых зон, а также возможностью выработки части электроэнергии ГЭС, расположенными на относительно удаленном расстоянии от городов.

Внутрисистемные и межсистемные магистральные ЛЭП, включая дальние (протяженные) ЛЭП, объединяющие на совместную (параллельную) работу электростанции и наиболее крупные подстанции (районы электропотребления), составляют системообразующую сеть. Назначение такой сети – формирование ЭЭС и одновременно выполнение функций передачи, транзита электрической энергии.

Одним из основных требований, предъявляемых к таким передающим и связывающим сетям, является обеспечение надежности и устойчивости их работы, т.е. обеспечение ее работоспособности во всех возможных режимах (состояниях) – нормальных, ремонтных, аварийных и послеаварийных. Решение этой задачи в значительной мере возлагается на большой комплекс автоматических устройств: управления, релейной защиты, режимной и противоаварийной автоматики.

Совокупность магистральных и системообразующих (передающих) электрических сетей и устройств автоматического регулирования образуют систему передачи электрической энергии.

К основным характеристикам таких систем в первую очередь относятся величины передаваемой мощности, номинального напряжения, функциональное назначение и дальность электропередачи, конфигурация (топология) сети.

Системообразующая сеть, являющаяся основной сетью энергосистем, предназначена для передачи больших потоков мощности (от сотен МВт до нескольких ГВт) отдаленным потребителям (до и более 1000 км) и выполняется в основном магистральными ЛЭП на переменном токе. Межсистемные ЛЭП сооружают обычно на напряжение более высокое, чем напряжение внутрисистемных линий соединяемых систем, и по концам включают трансформаторные подстанции. Межсистемные передачи электроэнергии переменным током осуществляются преимущественно на напряжении 500 и 750 кВ. Напряжение 500 кВ используется для системообразующих сетей в энергосистемах со шкалой номинальных напряжений 110 – 220 – 500 – 1150 кВ. Напряжение 750 кВ в энергосистемах со шкалой 110 (150) – 330 – 750 – в перспективе 1800 кВ.

Сети этих напряжений служат для выдачи мощности крупных электростанций, создания межсистемных связей и питания нагрузочных узлов 500/220, 500/110, 330/110 (150) кВ и узлов внутрисистемных связей 1150/500, 750/330 кВ. ЛЭП 330 (220) кВ, используют для внутрисистемных связей: выдачи мощности и связи крупных электростанций, для питания и объединения центров электроснабжения 330/110 (150), 220/110 кВ систем распределения электроэнергии.

ЛЭП, передающие потоки равными мощности группы генераторов или соизмеримые с установленной мощностью энергосистем, относятся к сильным связям. При пропускной способности, не превышающей 10 – 15 % от установленной мощности меньшей из объединяемых энергосистем, связь между ними характеризуется как слабая. По этим связям практически проводят границу между отдельными ЭЭС.

Если одна из энергосистем постоянно располагает избыточной по балансу мощностью и энергией, стоимость которой ниже, чем в другой энергосистеме, то межсистемная ЛЭП работает с неизменным направлением потока мощности. ЛЭП с переменным направлением потока мощности называют реверсивной. Ее роль состоит главным образом во взаимопомощи между соседними системами. Различие между магистралями и реверсивными связями часто очень неопределенное.

Также необходимо отметить условность деления сетей на дальние электропередачи, системообразующие сети и распределительные сети по их номинальному напряжению. По мере развития сетей (роста нагрузок и присоединения понижающих подстанций, появления новых генерирующих источников и охвата системами новых территорий) они все в большей мере выполняют функции распределения электроэнергии. Это означает, что сети, выполняющие функции передающих, системообразующих, с появлением в ЭЭС сетей более высокого напряжения постепенно передают им эти функции, превращаясь в распределительные.