Подковенко О. О., І. І. Ларіна - Оптимальні перерізи проводів ЛЕП при уніфікації опор

В умовах дефіциту енергетичних ресурсів, постійного зростання вартості електроенергії актуальна проблема енергозберігаючих технологій транспортування електроенергії. У елементах мережі втрачається близько 15 % електроенергії. На частку ліній електропередач припадає 70 % втрат. Тому від правильного вибору перетинів проводів дротів залежить економічність роботи мережі в цілому.

Радикальним засобом їх зниження є зменшення активних опорів проводів і жил кабелів, тобто використання енергозберігаючих проводів. Так, активний опір проводів марки AERO-Z на 13-14 % нижчий опорів проводів марки АС. Але їх вартість значно перевищує вартість проводів звичайної конструкції (приблизно на 0,25 млн. Євро). При використанні проводів звичайної конструкції зниження активного опору пов’язане лише із збільшенням перерізу проводів і жил кабелів.

В економічно і технічно розвинутих країнах практика проектування ліній високої напруги привела до уніфікації елементів ЛЕП і значного підвищення перерізів проводів. Наприклад, у Німеччині типовим рішенням для ПЛЕП 110 - 220 - 380 кВ є використання проводів ACSR 265/35. Конструкція струмоведучих частин ПЛЕП 110 кВ складається з одного проводу, ПЛЕП 220 кВ - з двох, ПЛЕП 380 кВ - з чотирьох проводів у фазі. Проведене дослідження в Росії по перетинах проводів ПЛЕП 110 кВ дозволяє вважати правомірним використання трьох груп ПЛЕП цього класу напруги [1]. Перша група - мережі з малими навантаженнями, де цілком достатньо застосування проводів перерізом 95 - 120 мм2. Друга - основна група ПЛЕП, що забезпечує зовнішнє електропостачання промислових підприємств, тягових підстанцій електрифікованих залізниць, насосних і компресорних станцій і т.п., де доцільно використовувати перерізи проводів 150 - 185 мм2. Більш високі перетини - 240 і 300 мм2 повинні застосовуватися на головних ділянках третьої групи ПЛЕП, тобто ліній, що відходять від електростанцій і підстанцій 220 кВ і вище.

У вітчизняній практиці електромережного будівництва використовуються набори різних перерізів проводів: для 35 кВ - 3 перетини (від АС-95 до АС-150); для ПЛЕП 110 кВ - шість перетинів (від АС-70 до АС-240); для ПЛЕП 220 - 330 кВ - чотири (від АС-240 до АС-500); для ПЛЕП 500 кВ - три (від АС-300 до АС-500), для 750 кВ - чотири перетини (від АС-240 до АС-500 ). Ці перерізи відповідають мінімуму приведених витрат на споруду і експлуатацію ЛЕП згідно методу економічної щільність струму. Таке різноманіття перетинів могло бути виправданим у разі відповідної „точності” визначення розрахункових навантажень, однак співставлення проектних і звітних навантажень не підтверджує зазначеного припущення в 50% випадків [1].

Редакція ПУЕ 2006 року значно звужує діапазон перерізів: при споруді ЛЕП з напругами 35 – 500 кВ рекомендується використовувати тільки по одному перерізу – 120, 240 і 400 мм2. При реконструкції мереж напругою 35 кВ можна використовувати перерізи 70 і 95 мм2, 110 кВ – 120 мм2.

Для оцінки зміни витрат на будівництво ПЛЕП при скороченні номенклатури перерізів проводів були виконані розрахунки для різних варіантів скорочення номенклатури проводів. Оцінка виконувалась за критерієм мінімуму приведених витрат:

Розрахунок інвестицій виконувався з урахуванням курсу долара 8 грн за 1 $, нормою відрахувань на експлуатацію ліній ра = 7,2%; вартості втраченої електроенергії 0,482 т.грн/МВт•год; коефіцієнті Ен=0,2.

Розрахунки виконані для ЛЕП напругою 35-110 кВ при використанні різних типів опор: одноланцюгових, дволанцюгових та двох одноланцюгових. Завантаження ліній приймалося виходячи з пропускної спроможності ЛЕП, рекомендованої в табл. 1.20 [2]. Варіант 1 розглядає весь діапазон номенклатурних перерізів проводів. У варіанті 2 для напруги 35 кВ використовуються 2 перерізи 120 і 150, у варіантах 3 та 5 тільки один перетин - 150 і 120 відповідно, у варіанті 4 використовуються тільки два перерізи 95 і 150. Для напруги 110 кВ: у варіанті 2 використовується діапазон перерізів 95-240 мм2, у варіанті 3 - 120-240 мм2, у варіанті 4 - 150-240 мм2, у варіанті 5 - 120 мм2 і 240 мм2, у варіанті 6 - 150 і 240 мм2.

Результати розрахунків приведених витрат для мереж напругою 35 кВ при використанні одноланцюгових опор показані в таблиці 1.

Таблиця 1 – Приведені витрати при скорочені номенклатури проводів в мережі 35 кВ

Дані розрахунків показують, що при напрузі 35 кВ доцільно використовувати проводи перетином 120 і 150 мм2 при одноланцюгових опорах, при дволанцюгових опорах 95 і 150 мм2. У першому випадку приведені витрати зменшуються в порівнянні використанням всього діапазону перерізів на 1,5%, у другому випадку на 0,5%. У разі використання двох одноланцюгових опор слід використовувати перетин 120 мм2: витрати зменшуються на 4%. У ПУЕ 2006 року в розділі „Механічний розрахунок” рекомендується використовувати на основних магістральних ділянках перетин 120 мм2 та на відгалуженнях 70 - 95 мм2. Слід зазначити, що перетин 70 мм2 можна використовувати тільки при дерев'яних опорах.

Аналогічний аналіз в мережі 110 кВ показує, що слід використовувати два перерізи 150 і 240 мм2 при всіх конфігураціях ЛЕП. Приведені витрати при цьому скорочуються більшою мірою, ніж при напрузі 35 кВ: при одноланцюгових ЛЕП на 11%, двох одноланцюгових - на 4,3%, дволанцюгових - на 4%.

Слід також зазначити, що при використанні дволанцюгових або двох одноланцюгових ЛЕП скорочення витрат відбувається в основному за рахунок зниження вартості втраченої електроенергії, а при використанні тільки одноланцюгових опор - за рахунок інвестицій.

Бібліографічні дані:

Файбисович Д.Л. Предложения по унификации сечений проводов воздушных линий напряжением 110 – 750 кВ / Д. Л. Файбисович // Энергетик, 2003, № 3. С. 21 – 22.
Неклепаев Б. Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. – 4-е изд., перераб. и доп. / Б. Н. Неклепаев, И. П. Крючков. – М.: Энергоатомиздат. 1989. – 608с.