Передача електроенергії енергії на відстань. Передача електроенергії на відстань. Характерні приймачі електричної енергії

Вироблену електроенергію неможливо зберігати, її треба негайно передавати споживачам. Коли придумали оптимальний спосіб транспортування, почався бурхливий розвиток електроенергетики.

Історія

Перші генератори будували поряд із споживачами енергії. Вони були малопотужними та призначалися лише для електропостачання окремої будівлі чи міського кварталу. Але потім дійшли висновку, що набагато вигідніше зводити великі станції у районах концентрації ресурсів. Це потужні ГЕС – на річках, великі ТЕС – поряд із вугільними басейнами. Для цього потрібна передача електроенергії на відстань.

Початкові спроби побудувати передавальні лінії зіткнулися з тим, що при з'єднанні генератора з приймачами електроенергії довгим кабелем потужність до кінця лінії передачі сильно знижувалася через величезних втрат на нагрівання. Необхідно було використовувати кабелі з більшою площею перерізу, що робило їх значно дорожчими або підвищувати напругу, щоб зменшити силу струму.

Після дослідів із передачею постійного та однофазного змінного струму за допомогою ліній підвищеної напруги втрати залишалися надто високими – на рівні 75%. І лише коли Доливо-Добровольський розробив систему трифазного струму, було зроблено прорив у передачі електроенергії: досягли зниження втрат до 20%.

Важливо!Зараз переважна більшість ліній електропередач використовує трифазний змінний струм, хоча йде розвиток і ЛЕП на постійному струмі.

Схема передачі електроенергії

У ланцюзі від виробництва енергії до отримання споживачами існує кілька ланок:

• генератор на електростанції, що виробляє електроенергію напругою 6,3-24 кВ (є окремі агрегати з великою номінальною напругою);
• підстанції (ПС), що підвищують;
• наддалекі та магістральні ЛЕП напругою 220-1150 кВ;
• великі вузлові ПС, що знижують напругу до 110 кВ;
• ЛЕП 35-110 кВ для передачі електричної енергії на живильні центри;
• додаткові понижуючі підстанції - живильні центри, де отримують напругу 6-10 кВ;
• розподільні ЛЕП 6-10 кВ;
• трансформаторні пункти (ТП), ЦРП, що є поруч із споживачами, зниження напруги до 0,4 кВ;
• низьковольтні лінії для підведення до будинків та інших об'єктів.

Схеми розподілу

ЛЕП бувають повітряними, кабельними та кабельно-повітряними. Для збільшення надійності електрична потужність здебільшого передається кількома шляхами. Тобто на шини підстанції підводяться дві та більше ліній.

Існує дві схеми розподілу електроенергії 6-10 кВ:

1. Магістральна, коли лінія 6-10 кВ є загальною для живлення кількох ТП, які можуть бути розташовані на її протязі. Якщо при цьому магістральна ЛЕП отримує живлення від двох різних фідерів з обох боків, така схема називається кільцевою. При цьому у нормальному режимі роботи вона живиться від одного фідера та відключена від іншого комутаційними апаратами (вимикачами, роз'єднувачами);

1. Радіальна. У цій схемі вся потужність зосереджена наприкінці ЛЕП, призначена для електропостачання єдиного споживача.

Для ліній напругою 35 кВ та вище використовують схеми:

1. Радіальна. Потужність на ПС приходить по одноланцюговій або дволанцюговій лінії живлення від однієї вузлової підстанції. Найекономічніша схема – з однією лінією, але дуже ненадійна. Завдяки дволанцюговим ЛЕП, створюється резервне харчування;
2. Кільцева. Шини ПС запитуються не менше ніж двома ЛЕП від незалежних джерел. При цьому на лініях живлення можуть існувати відгалуження (відпайки), що відходять на інші ПС. Загальна кількість відпайкових ПС має бути не більше трьох для однієї ЛЕП.

Важливо!Кільцеву мережу живлять щонайменше двох вузлових підстанцій, розміщених, зазвичай, значною відстані друг від друга.

Трансформаторні підстанції

Трансформаторні підстанції поряд із ЛЕП – основна складова частина енергосистеми. Вони поділяються на:

1. Підвищують. Знаходяться поблизу електростанцій. Основне обладнання - силові трансформатори, що підвищують напругу;
2. Знижувальні. Розташовані на інших ділянках електромережі, що знаходяться ближче до споживачів. Містять понижуючі трансформатори.

Існують ще перетворювальні ПС, але вони не належать до трансформаторних. Служать для перетворення змінного струму на постійний, а також отримання струму іншої частоти.

Основне обладнання трансформаторних ПС:

1. Розподілення високої та низької напруги. Воно може бути відкритого типу (ОРП), закритого типу (ЗРУ) та комплектне (КРУ);
2. Силові трансформатори;
3. Щит управління, релейний зал, де зосереджена апаратура захисту та автоматичного управління комутаційними апаратами, сигналізація, вимірювальні прилади та лічильники електроенергії. Два останні види обладнання, як і деякі види захисту, можуть бути присутніми і в КРУ;

1. Апаратура потреб ПС, куди входять трансформатори потреб (ТСН), що знижують напругу з 6-10 до 0,4 кВ, шини СН 0,4 кВ з комутаційними апаратами, батарея акумуляторів, пристрої підзаряду. Від СН живляться захисту, освітлення ПС, опалення, двигуни обдування трансформаторів (охолодження) і т. д. На тягових залізничних ПС трансформатори власних потреб можуть мати первинну напругу 27,5 або 35 кВ;
2. У розподільних пристроях знаходяться комутаційні апарати трансформаторів, живлячих та відхідних ліній та фідерів 6-10 кВ: роз'єднувачі, вимикачі (вакуумні, елегазові, масляні, повітряні). Для живлення ланцюгів захисту та вимірювання застосовуються трансформатори напруги (ТН) і струму (ТТ);
3. Обладнання для захисту від перенапруг: розрядники, ГНН (обмежувачі перенапруг);
4. Струмообмежувальні та дугогасні реактори, батареї конденсаторів та синхронні компенсатори.

Остання ланка знижувальних підстанцій - трансформаторні пункти (ТП, КТП-комплектні, МТП-щогли). Це невеликі пристрої, що містять 1, 2, рідше 3 трансформатора, що знижують напругу іноді з 35 частіше з 6-10 кВ до 0,4 кВ. З боку низької напруги встановлено автомати. Від них відходять лінії, які безпосередньо розподіляють електричну енергію реальним споживачам.

Пропускна спроможність ліній електропередач

При передачі електричної енергії основним показником є ​​пропускна здатність ЛЕП. Вона характеризується значенням активної потужності, що передається лінією в нормальних робочих умовах. Пропускна здатність залежить від напруги ЛЕП, її протяжності, розмірів перерізу, виду лінії (КЛ або ПЛ). При цьому натуральна потужність, яка не залежить від довжини ЛЕП, - це активна потужність, яка передається по лінії при повній компенсації реактивної складової. Майже таких умов досягти неможливо.

Важливо!Максимальна потужність, що передається, для ЛЕП напругою від 110 кВ і нижче обмежується тільки нагріванням проводів. На лініях вищої напруги враховується статична стійкість енергосистеми.

Деякі значення пропускної спроможності ПЛ при ККД = 0,9:

• 110 кВ: натуральна потужність – 30 мВт, максимальна – 50 мВт;
• 220 кВ: натуральна потужність – 120-135 мВт, максимальна – 350 мВт за стійкістю та 280 мВт за нагріванням;
• 500 кВ: натуральна потужність – 900 мВт, максимальна – 1350 мВт за стійкістю та 1740 мВт за нагріванням.

Втрати електроенергії

Не вся електроенергія, вироблена на електростанції, сягає споживача. Втрати електроенергії можуть бути:

1. Технічні. Викликаються втратами у проводах, трансформаторах та іншому обладнанні на нагрівання та через інші фізичні процеси;
2. Недосконалість системи обліку на енергопідприємствах;
3. Комерційні. Відбуваються через відбір потужності, крім приладів обліку, різниці фактично спожитої потужності та врахованої лічильником тощо.

Технології передачі електроенергії не стоять дома. Розвивається використання надпровідних кабелів, що дозволяють звести втрати до нуля. Бездротова передача електроенергії – вже не фантастика для заряджання мобільних пристроїв. А у Південній Кореї працюють над створенням бездротової системи передачі енергії для електрифікованого транспорту.

Відео

Багато років вчені б'ються над питанням мінімізації електричних витрат. Є різні способи і пропозиції, але все ж найвідомішою теорією є бездротова передача електрики. Пропонуємо розглянути, як вона виконується, хто є її винахідником і чому її поки що не втілили в життя.

Теорія

Бездротова електрика – це буквально передача електричної енергії без дротів. Люди часто порівнюють бездротову передачу електричної енергії з передачею інформації, наприклад радіо, стільникові телефони, або Wi-Fi доступ в Інтернет. Основна відмінність полягає в тому, що з радіо-або НВЧ-передач – це технологія, спрямована на відновлення та транспортування саме інформації, а не енергії, яка спочатку була витрачена на передачу.

Бездротовий електроенергії є відносно новою областю технології, але досить динамічно розвивається. Наразі розробляються методи, як ефективно та безпечно передавати енергію на відстані без перебоїв.

Як працює бездротова електрика

Основна робота заснована саме на магнетизмі та електромагнетизмі, як і у випадку з радіомовленням. Бездротова зарядка, також відома як індуктивна зарядка, заснована на кількох простих принципах роботи, зокрема технологія потребує двох котушок. Передавача та приймача, які разом генерують змінне магнітне поле непостійного струму. У свою чергу, це поле викликає напругу в котушці приймача; це може бути використане для живлення мобільного пристрою або заряджання акумулятора.

Якщо направити електричний струм через провід, навколо кабелю створюється кругове магнітне поле. Незважаючи на те, що магнітне поле впливає і на петлю, і на котушку найсильніше воно проявляється саме на кабелі. Коли візьмете другий моток дроту, на який не надходить електричний струм, що проходить через нього, і місце, в яке ми встановимо котушку в магнітному полі першої котушки, електричний струм від першої котушки передаватиметься через магнітне поле і через другу котушку, створюючи індуктивний зв'язок.

Як приклад візьмемо електричну зубну щітку. У ній зарядний пристрій підключено до розетки, яка відправляє електричний струм на кручений провід усередині зарядного пристрою, що створює магнітне поле. Існує друга котушка всередині зубної щітки, коли струм починає надходити і на неї, завдяки МП, що утворився, починається заряд щітки без її безпосереднього підключення до мережі живлення 220 В.

Історія

Бездротова передача енергії як альтернатива передачі та розподілу електричних ліній, вперше була запропонована та продемонстрована Нікола Тесла. В 1899 Тесла презентував бездротову передачу на живлення поля люмінесцентних ламп, розташованих за двадцять п'ять миль від джерела живлення без використання проводів. Але на той час було дешевше зробити проводку з мідних проводів на 25 миль, а не будувати спеціальні електрогенератори, яких потребує досвід Тесла. Патент йому так і не видали, а винахід залишився у засіках науки.

У той час як Тесла була першою людиною, яка змогла продемонструвати практичні можливості бездротового зв'язку ще в 1899 році, сьогодні, у продажу є зовсім небагато приладів, це бездротові щітки навушники, зарядки для телефонів та інше.

Технологія бездротового зв'язку

Бездротовий передачі енергії включає передачу електричної енергії або потужності на відстані без проводів. Таким чином, основна технологія лежить на концепції електроенергії, магнетизму та електромагнетизму.

Магнетизм

Це фундаментальна сила природи, яка провокує певні типи матеріалу, притягувати або відштовхувати один одного. Єдиними постійними магнітами вважаються полюси Землі. Струм потоку в контурі генерує магнітні поля, які відрізняються від магнітних полів, що осцилюють, швидкістю і часом, необхідним для генерації змінного струму (AC). Сили, які у своїй з'являються, зображує схема нижче.

Так утворюється магнетизм

Електромагнетизм - це взаємозалежність змінних електричних та магнітних полів.

Магнітна індукція

Якщо провідний контур підключений до джерела живлення змінного струму, він генеруватиме коливальне магнітне поле всередині та навколо петлі. Якщо другий провідний контур розташований досить близько, він захопить частину цього магнітного поля, що коливається, яке в свою чергу породжує або індукує електричний струм у другій котушці.

Відео: як відбувається бездротова передача електрики

Таким чином відбувається електрична передача потужності від одного циклу або котушки до іншої, що відомо як магнітна індукція. Приклади такого явища використовуються в електричних трансформаторах та генераторах. Це поняття ґрунтується на законах електромагнітної індукції Фарадея. Там він стверджує, що коли є зміна магнітного потоку, що з'єднується з котушкою ЕРС, індукованого в котушці, то величина дорівнює добутку числа витків котушки і швидкості зміни потоку.

Потужна муфта

Ця деталь потрібна, коли один пристрій не може передавати енергію на інший пристрій.

Магнітний зв'язок генерується, коли магнітне поле об'єкта здатне індукувати електричний струм з іншими пристроями у його досяжності.

Два пристрої, як кажуть, взаємно індуктивно-пов'язаний або магнітний зв'язок, коли вони виконані так, що зміна струму при тому, що один дріт індукує напругу на кінцях іншого проводу за допомогою електромагнітної індукції. Це пов'язано із взаємною індуктивністю

Технологія

Принцип індуктивного зв'язку

Два пристрої, взаємно індуктивно-пов'язані або мають магнітний зв'язок, виконані так, що зміна струму при тому, що один дріт індукує напругу на кінцях іншого дроту, проводиться за допомогою електромагнітної індукції. Це з взаємної індуктивністю.
Індуктивний зв'язок є кращим через її здатність працювати без проводів, а також стійкість до ударів.

Резонансний індуктивний зв'язок є поєднанням індуктивного зв'язку та резонансу. Використовуючи поняття резонансу, можна змусити два об'єкти працювати залежно від сигналів один одного.

Як видно із схеми вище, резонанс забезпечує індуктивність котушки. Конденсатор підключено паралельно до обмотки. Енергія переміщатиметься назад і вперед між магнітним полем, що оточує котушку та електричним полем навколо конденсатора. Тут втрати на випромінювання будуть мінімальними.

Існує також концепція безпроводового іонізованого зв'язку.

Вона теж втілена у життя, але тут необхідно докласти трохи більше зусиль. Ця техніка вже існує в природі, але навряд чи є доцільність її реалізації, оскільки вона потребує високого магнітного поля, від 2,11 М/м. Її розробив геніальний вчений Річард Волрас, розробник вихрового генератора, який посилає та передає енергію тепла на величезні відстані, зокрема за допомогою спеціальних колекторів. Найпростіший приклад такого зв'язку – це блискавка.

Плюси і мінуси

Звичайно, цей винахід має свої переваги перед провідними методиками, і недоліки. Пропонуємо їх розглянути.

До переваг відносяться:

1. Повна відсутність дротів;
2. Не потрібні джерела живлення;
3. Необхідність батареї скасовується;
4. Найефективніше передається енергія;
5. Значно менше потрібно технічне обслуговування.

До недоліків можна віднести наступне:

• Відстань обмежена;
• магнітні поля не такі вже й безпечні для людини;
• бездротова передача електрики, за допомогою мікрохвиль або інших теорій практично неможлива в домашніх умовах і своїми руками;
• Висока вартість монтажу.

>> Передача електроенергії

§ 40 ПЕРЕДАЧА ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ

Споживачі електроенергії є всюди. Виготовляється ж вона у порівняно небагатьох місцях, близьких до джерел паливо- та гідроресурсів. Електроенергіюне вдається консервувати в більших масштабах. Вона має бути спожита відразу після отримання. Тому виникає необхідність передачі електроенергії на великі відстані.

Передача електроенергії пов'язані з помітними втратами, оскільки електричний струм нагріває дроти ліній електропередачі. Відповідно до закону Джоуля - Ленца енергія, що витрачається на нагрівання проводів лінії, визначається формулою

де R - опір лінії, U - напруга, що передається, Р - потужність джерела струму.

За дуже великої довжини лінії передача енергії може стати економічно невигідною. Значно знизити опір лінії R практично важко. Тому доводиться зменшувати силу струму I.

Так як потужність джерела струму Р дорівнює добутку сили струму I на напругу U, то для зменшення потужності, що передається, потрібно підвищити передається напруга в лінії передачі.

Тому на великих електростанціях встановлюють трансформатори, що підвищують. Трансформатор збільшує напругу лінії в стільки ж раз, у скільки разів зменшує силу струму.

Чим довша лінія передачі, тим вигідніше використовувати вищу напругу. Так, у високовольтній./Гінії передачі Волзька ГЕС - Москва і деяких інших використовують напругу 500 кВ. Тим часом генера-гори змінного струму налаштовують на напруги, що не перевищують 16-20 кВ. Більш висока напруга вимагала б прийняття складних спеціальних заходів для поліції обмоток та інших частин генераторів.

Для безпосереднього використання електроенергії в двнез гелях електроприводу верстатів, в освітлювальній мережі та інших цілей напруга на кінцях лінії потрібно знизити.

Це досягається за допомогою знижувальних трансформаторів. Загальна схема передачі енергії та її розподілу показано на малюнку 5.7.

Зазвичай зниження напруги і збільшення сили струму здійснюються кілька етапів. На кожному етапі напруга стає дедалі меншою, а територія, що охоплюється електричною мережею, - все ширша.

При дуже високій напрузі між проводами може початися розряд, що призводить до втрат енергії. Допустима амплітуда змінної напруги повинна бути такою, щоб за заданої площі поперечного перерізу дроту втрати енергії внаслідок розряду були незначними.

Електричні станції низки районів країни об'єднані високовольтними лініями електропередач, утворюючи загальну електричну мережу, до якої підключені споживачі. Таке об'єднання, зване енергосистемою, дає можливість згладити пікові навантаження споживання енергії в ранкові та вечірні години. Енергосистема забезпечує безперебійність подачі енергії споживачам незалежно від місця розташування. Наразі майже вся територія нашої країни забезпечується електроенергією об'єднаними енергетичними системами. Чинна Єдина енергетична система європейської частини країни.

Передача електроенергії великі відстані з малими втратами - складне завдання. Використання електричного струму високої напруги допомагає успішно розв'язати його.

1. Як здійснюється передача електроенергії на великі відстані!
2. У чому переваги передачі енергії на великі відстані під час використання постійного струму!

Мякішев Г. Я., Фізика. 11 клас: навч. для загальноосвіт. установ: базовий та профіл. рівні / Г. Я. Мякішев, Б. В. Буховцев, В. М. Чаругін; за ред. В. І. Ніколаєва, Н. А. Парфентьєвої. - 17-те вид., перероб. та дод. - М.: Просвітництво, 2008. - 399 з: іл.

Повний перелік тем за класами, календарний план згідно шкільної програми з фізики онлайн, відеоматеріал з фізики для 11 класу

Зміст уроку конспект урокуопорний каркас презентація уроку акселеративні методи інтерактивні технології Практика завдання та вправи самоперевірка практикуми, тренінги, кейси, квести домашні завдання дискусійні питання риторичні питання від учнів Ілюстрації аудіо-, відеокліпи та мультимедіафотографії, картинки графіки, таблиці, схеми гумор, анекдоти, приколи, комікси притчі, приказки, кросворди, цитати Доповнення рефератистатті фішки для допитливих шпаргалки підручники основні та додаткові словник термінів інші Вдосконалення підручників та уроківвиправлення помилок у підручникуоновлення фрагмента у підручнику елементи новаторства на уроці заміна застарілих знань новими Тільки для вчителів ідеальні урокикалендарний план на рік методичні рекомендації програми обговорення Інтегровані уроки

Передача електроенергії. Шлях від електростанції до споживача. Скорочення втрат під час передачі електроенергії.

Розглянемо коротко систему електропостачання, що представляє собою групу електротехнічних пристроїв для передачі, перетворення, розподілу та споживання електричної енергії. Глава розширить кругозір тих, хто хоче навчитися грамотно використати домашню електромережу.

Постачання електроенергієюздійснюється за стандартними схемами. Наприклад, на рис. 1.4 представлена ​​радіальна однолінійна схема електропостачання передачі електроенергії від знижуючої підстанції електростанції до споживача електроенергії напругою 380 В.

Від електростанції електроенергія напругою 110-750 кВ передається лініями електропередач (ЛЕП) на головні або районні знижувальні підстанції, на яких напруга знижується до 6-35 кВ. Від розподільних пристроїв ця напруга повітряним або кабельним ЛЕП передається до трансформаторних підстанцій, розташованих в безпосередній близькості від споживачів електричної енергії. На підстанції величина напруги знижується до 380 В і по повітряних або кабельних лініях електроенергія надходить безпосередньо до споживача в будинку. При цьому лінії мають четвертий (нульовий) провід 0, що дозволяє отримати фазну напругу 220, а також забезпечувати захист електроустановок.
Така схема дозволяє передати електроенергію споживачеві з найменшими втратами. Тому на шляху від електростанції до споживачів електроенергія трансформується з одного напруження на інше. Спрощений приклад трансформації для невеликої ділянки енергосистеми показано на рис. 1.5. Навіщо застосовують високу напругу? Розрахунок складний, але відповідь проста. Для зниження втрат на нагрівання проводів під час передачі великі відстані.

Втрати залежать від величини струму, що проходить, і діаметра провідника, а не прикладеної напруги.

Наприклад:
Припустимо, що з електростанції в місто, яке знаходиться від неї на відстані 100 км, потрібно передавати по одній лінії 30 МВт. Через те, що дроти лінії мають електричний опір, струм їх нагріває. Ця теплота розсіюється і може бути використана. Енергія, що витрачається на нагрівання, є втратою.

Звести втрати нанівець неможливо. Але обмежити їх потрібно. Тому допустимі втрати нормують, тобто при розрахунку проводів лінії та виборі її напруги виходять з того, щоб втрати не перевищували, наприклад, 10% корисної потужності, що передається лінією. У прикладі це 0,1-30 МВт = 3 МВт.

Наприклад:
Якщо не застосовувати трансформацію, тобто передавати електроенергію при напрузі 220, то для зниження втрат до заданого значення перетин проводів довелося б збільшити приблизно до 10 м2. Діаметр такого «проводу» перевищує 3 м, а маса у прольоті становить сотні тонн.
Застосовуючи трансформацію, т. е. підвищуючи напругу лінії, та був, знижуючи його поблизу розташування споживачів, користуються іншим способом зниження втрат: зменшують струм лінії. Цей спосіб дуже ефективний, оскільки втрати пропорційні квадрату сили струму. Справді, у разі підвищення напруги вдвічі струм знижується вдвічі, а втрати зменшуються вчетверо. Якщо напруга підвищити у 100 разів, то втрати знизяться у 100 у другому ступені, тобто у 10000 разів.

Наприклад:
Як ілюстрацію ефективності підвищення напруги вкажу, що по лінії електропередачі трифазного змінного струму напругою 500 кВ передають 1000 МВт на 1000 км.

Лінії електропередач

Електричні мережі призначені для передачі та розподілу електроенергії. Вони складаються з сукупності підстанцій та ліній різних напруг. При електростанціях будують трансформаторні підстанції, що підвищують, і по лініях електропередачі високої напруги передають електроенергію на великі відстані. У місцях споживання споруджують понижуючі трансформаторні підстанції.

Основу електричної мережі становлять зазвичай підземні чи повітряні лінії електропередач високої напруги. Лінії, що йдуть від трансформаторної підстанції до вступно-розподільних пристроїв і від них до силових розподільних пунктів і до групових щитків, називають мережею живлення. Мережа живлення, як правило, складають підземні кабельні лінії низької напруги.

За принципом побудови мережі поділяються на розімкнені та замкнуті. У розімкнуту мережу входять лінії, що йдуть до електроприймачів або їх груп і отримують живлення з одного боку. Розімкнена мережа має деякі недоліки, що в тому, що при аварії в будь-якій точці мережі харчування всіх споживачів за аварійною ділянкою припиняється.

Замкнена мережа може мати один, два та більше джерел живлення. Незважаючи на низку переваг, замкнуті мережі поки не набули великого поширення. За місцем прокладки мережі бувають зовнішні та внутрішні.

Способи виконання ліній електропередач

Кожній напрузі відповідають певні способи виконання електропроводки. Це пояснюється тим, що чим напруга вища, тим важче ізолювати дроти. Наприклад, у квартирах, де напруга 220 В, проводку виконують проводами у гумовій або пластмасовій ізоляції. Ці дроти прості за пристроєм і дешеві.

Незрівнянно складніше влаштований підземний кабель, розрахований кілька кіловольт і прокладений під землею між трансформаторами. Крім підвищених вимог до ізоляції, він ще повинен мати підвищену механічну міцність та стійкість до корозії.

Для безпосереднього електропостачання споживачів використовуються:

♦ повітряні або кабельні ЛЕП напругою 6 (10) кВ для живлення підстанцій та високовольтних споживачів;
♦ кабельні ЛЕП напругою 380/220 В для живлення безпосередньо низьковольтних електроприймачів. Для передачі на відстань напруги в десятки та сотні кіловольт створюються повітряні лінії електропередач. Провіди високо піднімаються над землею, як ізоляція використовується повітря. Відстань між проводами розраховується залежно від напруги, яку планується передавати. На рис. 1.6 зображені в одному масштабі опори для повітряних ліній електропередач напругами 500, 220, 110, 35 та 10 кВ. Зауважте, як збільшуються розміри та ускладнюються конструкції зі зростанням робочої напруги!

Рис. 1.6.

Наприклад:
Опора лінії напругою 500 кВ має висоту 7-поверхового будинку. Висота підвісу проводів 27 м, відстань між проводами 10,5 м, довжина гірлянди ізоляторів понад 5 м. Висота опор для переходів через річки сягає 70 м. Розглянемо варіанти виконання ЛЕП докладніше.

Повітряні ЛЕП
Визначення.
Повітряною лінією електропередачі називають пристрій для передачі або розподілу електроенергії по проводах, що знаходяться на відкритому повітрі та прикріплені за допомогою траверс (кронштейнів), ізоляторів та арматури до опор або інженерних споруд.

Відповідно до «Правил пристрою електроустановок» за напругою повітряні лінії діляться на дві групи: напругою до 1000 В і напругою понад 1000 В. Для кожної групи ліній встановлені технічні вимоги їх пристрою.

Повітряні ЛЕП 10 (6) кВ знаходять найбільш широке застосування у сільській місцевості та у невеликих містах. Це їх меншою вартістю проти кабельними лініями, меншою щільністю забудови тощо.

Для проведенняповітряних ліній та мереж використовують різні дроти та троси. Основна вимога, що пред'являється до матеріалу проводів повітряних ліній електропередач, малий електричний опір. Крім того, матеріал, що застосовується для виготовлення проводів, повинен мати достатню механічну міцність, бути стійким до дії вологи і хімічних речовин, що знаходяться в повітрі.

В даний час найчастіше використовують дроти з алюмінію та сталі, що дозволяє економити дефіцитні кольорові метали (мідь) та знижувати вартість дротів. Мідні дроти застосовують на спеціальних лініях. Алюміній має малу механічну міцність, що призводить до збільшення стріли провисання і, відповідно, до збільшення висоти опор або зменшення довжини прольоту. При передачі невеликих потужностей електроенергії на короткі відстані застосування знаходять сталеві дроти.

Для ізоляціїпроводів та кріплення їх до опор ліній електропередач служать лінійні ізолятори, які поряд з електричною повинні також володіти і достатньою механічною міцністю. Залежно від способу кріплення на опорі розрізняють штирьові ізолятори (їх кріплять на гаках або штирях) і підвісні (їх збирають в гірлянду і кріплять до опори спеціальною арматурою).

Штирові ізоляторизастосовують на лініях електропередач напругою до 35 кВ. Маркують їх літерами, що позначають конструкцію та призначення ізолятора, та числами, що вказують робочу напругу. На повітряних лініях 400 використовують штирьові ізолятори ТФ, ШС, ШФ. Літери в умовних позначеннях ізоляторів позначають таке: Т- Телеграфний; Ф- фарфоровий; З- Скляний; ШС- Штировий скляний; ШФ- Штировий фарфоровий.

Штирові ізолятори застосовують для підвішування порівняно легких проводів, причому залежно від умов траси використовуються різні типи кріплення проводів. Провід на проміжних опорах зміцнюють зазвичай на головці штирьових ізоляторів, а на кутових та анкерних опорах - на шиї ізоляторів. На кутових опорах провід розташовують із зовнішнього боку ізолятора стосовно кута повороту лінії.

Підвісні ізоляторизастосовують на повітряних лініях 35 кВ та вище. Вони складаються з фарфорової або скляної тарілки (ізолююча деталь), шапки з ковкого чавуну та стрижня. Конструкція гнізда шапки та головки стрижня забезпечує сферичне шарнірне з'єднання ізоляторів при комплектуванні гірлянд. Гірлянди збирають та підвішують до опор та тим самим забезпечують необхідну ізоляцію проводів. Кількість ізоляторів у гірлянді залежить від напруги лінії та типу ізоляторів.

Матеріалом для в'язання алюмінієвого дроту до ізолятора служить алюмінієвий дріт, а для сталевих дротів - м'який сталевий. При в'язанні проводів виконують зазвичай одинарне кріплення, подвійне кріплення застосовують у населеній місцевості і при підвищених навантаженнях. Перед в'язкою заготовляють дріт потрібної довжини (щонайменше 300 мм).

Головну в'язкувиконують двома в'язальними дротиками різної довжини. Ці дроти закріплюють на шийці ізолятора, скручуючи між собою. Кінцями коротшого дроту обвивають провід і щільно притягують чотири-п'ять разів навколо дроту. Кінці іншого дроту, довші, накладають на головку ізолятора навхрест через провід чотири-п'ять разів.

Для виконання бічної в'язки беруть один дріт, кладуть його на шийку ізолятора і обертають навколо шийки та дроту так, щоб один її кінець пройшов над дротом і загнувся зверху вниз, а другий - знизу вгору. Обидва кінці дроту виводять уперед і знову обертають їх навколо шийки ізолятора з дротом, помінявши місцями щодо дроту.

Після цього провід щільно притягують до шийки ізолятора та обмотують кінці в'язального дроту навколо дроту з протилежних сторін ізолятора шість-вісім разів. Щоб уникнути пошкодження алюмінієвих проводів, місце в'язки іноді обмотують алюмінієвою стрічкою. Вигинати провід на ізоляторі сильним натягом в'язального дроту не дозволяється.

В'язку проводіввиконують вручну, використовуючи монтерські пасатижі. Особливу увагу привертають на щільність прилягання в'язального дроту до дроту і на положення кінців в'язального дроту (вони не повинні стирчати). Штирові ізолятори кріплять до опор на сталевих гаках або штирях. Гаки ввертають безпосередньо в дерев'яні опори, а штирі встановлюють на металевих, залізобетонних або дерев'яних траверсах. Для кріплення ізоляторів на гаках та штирях використовують перехідні поліетиленові ковпачки. Розігрітий ковпачок щільно насувають на штир до упору, після чого на нього нагвинчують ізолятор.

Провіди підвішуються на залізобетонних або дерев'яних опорах за допомогою підвісних або штирьових ізоляторів. Для повітряних ЛЕП використовуються неізольовані дроти. Винятком є ​​введення в будівлі - ізольовані дроти, що протягуються від опори ЛЕП до ізоляторів, що укріплені на гаках безпосередньо на будівлі.

Увага!
Найменша допустима висота розташування нижнього гака на опорі (від рівня землі) становить: в ЛЕП напругою до 1000 для проміжних опор від 7 м, для перехідних опор - 8,5 м; у ЛЕП напругою понад 1000 В висота розташування нижнього гака для проміжних опор становить 8,5 м, для кутових (анкерних) опор – 8,35 м.

Найменші допустимі перерізи проводів повітряних ЛЕП напругою понад 1000 В, які вибираються за умовами механічної міцності з урахуванням можливої ​​товщини їх зледеніння, наведені в табл. 1.1.

Мінімально допустимі значення проводів повітряних ЛЕП напругою понад 1000 В
Таблиця 1.1

Повітряних ЛЕП напругою до 1000 і до 10 кВ та їх опор до об'єктів представлені в табл. 1.2.

Таблиця 1.2

Найважливішим завданням, яке доводиться постійно вирішувати енергетичному комплексу, є передача електроенергії з відривом. Тому, на шляху між електростанцією та споживачами обов'язково присутні . У більшості випадків використовуються повітряні лінії, якими проходить змінний струм. Енергія виробляється з допомогою потужних агрегатів, а використовують переважно слабкими споживачами. Для того, щоб усі вони були охоплені електричною енергією, створено потужну та розгалужену структуру електричних мереж.

Характеристики електропередачі

Основним показником, що характеризує електропередачу, є величина її пропускної спроможності. Вона являє собою максимальну потужність, яка може передаватися по лініях, за різних умов, що обмежують.

Насамперед це втрати при нагріванні проводів, втрати на корону, умови стійкості та інші фактори. Крім того, потужність змінного струму, що передається, залежить від напруги і протяжності . У зв'язку з цим збільшення напруги дозволяє значно збільшити пропускну здатність передавальних ліній.

Існують граничні значення для ЛЕП, пов'язані з перенапругою та можливостями ізоляції. Щоб підвищити їхню продуктивність, виробляються конструктивні поліпшення, застосовуються всілякі компенсуючі пристрої.

Призначення та робота компенсуючих пристроїв

Реактивні параметри та реактивна потужність у лініях електропередачі та у споживачів компенсуються за допомогою спеціальних пристроїв. Всі ці прилади встановлюються на проміжних та кінцевих підстанціях. Коли відбувається передача електроенергії на відстані, за допомогою пристроїв, що компенсують, збільшується пропускна здатність ліній, покращуються загальні показники їх роботи.

Наприклад, реактивна потужність компенсується електричними батареями конденсаторів, що включаються поперечним способом. Також, практикується використання синхронних двигунів та компенсаторів, що працюють у перезбудженому режимі. Таким чином, забезпечується реактивна потужність споживачів із збереженням бажаного значення напруги. Одночасно знижуються втрати активної потужності на окремих ділянках електричних мереж. За допомогою компенсуючих пристроїв напруга в електричних системах може регулюватися автоматично. Місця встановлення та потужність цих пристроїв визначаються розрахунковим шляхом, на підставі техніко-економічних показників.

Дотримання всіх необхідних умов дозволяє здійснювати передачу електроенергії споживачам з мінімальними, у необхідній кількості та з розрахунковою потужністю.