Файл: Мельников, Н. А. Проектирование электрической части воздушных линий электропередачи 330-500 кВ.pdf

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИИ

ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ 330-500 кВ

Н. А. МЕЛЬНИКОВ, С. I. РОКОТЯН,

А. рлШЕРЕҢЦИС

* • *

**.Ае *.*ѵп-

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

330—500 кВ

Под общей редакцией С. С. Р о к о т я н а

Издание второе, переработанное и дополненное

«Э Н Е Р Г И Я» МОСКВА 1974

6П2.13 М 48

УДК 621.315.1.001.2

Гао.публичная

иаѵчно - тзхки ів каш библио t она ССі -I*

ЭКЗЕМПЛЯР ЧИТАЛЬИОІ 08АЯЖ

Мельников Н. А. и др.

М 48 Проектирование электрической части воздуш­ ных линий электропередачи 330—500 кВ. Под общ. ред. С. С. Рокотяна. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Энергия», 1974.

472 с. с ил.

Перед загл. авт.: Мельников Н. А., Рокотян С. С., Шеренцис А. Н.

В книге приведены характеристики, технико-экономические и экс­ плуатационные показатели дальних электропередач, построенных в СССР и за границей. Рассмотрены схемы электропередач, условия работы линий электропередачи в сложной сети и роль межсистемных связей в объединенных энергосистемах.

Книга предназначена для инженеров и техников, работающих в об­ ласти проектирования, монтажа и эксплуатации линий электропередачи, может быть полезна студентам вузов электротехнических специаль­ ностей.

6П2.13

© Издательство «Энергия», 1973 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

3 течение 10 лет, прошедших с момента первого издания настоящей книги, советская энерге­ тика продолжала интенсивно развиваться и в настоящее время

858 млрд. кВт-ч, а установленная мощность электростанций достигла 186 тыс. МВт, что соответственно в 2,33 и 2,25 раз вы­ ше показателей 1962 г. Директивы XXIV съезда КПСС по пяти­ летнему плану развития народного хозяйства СССР на 1971-— 1975 гг. предусматривают дальнейшее развитие электроэнерге­ тики, намечают коренные изменения, направленные на дальнейшее ускорение технического прогресса. Установленная мощность электростанций страны достигнет 228 тыс. МВт, при­ чем в объединенных энергосистемах будет действовать 210 тыс. МВт, ввод мощности на электростанциях за пятилетие равен 67 тыс. МВт, производство электроэнергии в 1975 г. должно до­ стигнуть 1 030—1 070 млрд. кВт-ч. В девятом пятилетии степень концентрации мощностей на электростанциях за счет их укруп­ нениябудет увеличиваться. К концу 1975 г. установленная мощ­ ность электростанций различных типов единичной мощностью 1000 МВт и более составит 115 тыс. МВт или более 50% всей установленной мощности электростанций страны. Предусмотрен ввод более 100 энергоблоков мощностью 160—300 МВт, из них 50 блоков 300 МВт, будут введены в строй энергоблок 500. МВт и несколько энергоблоков 800 МВт. Идет работа над созданием агрегата 1200 МВт. Сооружаются и проектируются тепловые электростанции единичной мощностью 2 400—4 000 МВт. В де­ вятом пятилетии предусмотрен ввод в строй нескольких атом­ ных электростанций суммарной мощностью 7,2 тыс. МВт.

5

Десятилетие 1960—1970 гг. характеризовалось высокими тем­ пами развития электросетей напряжением 35 кВ и выше, что обусловлено необходимостью широкого охвата электрическими сетями обжитой территории страны, централизацией электро­ снабжения, переходом к строительству крупных электростан­ ций и формированием мощных энергетических объединений. За десятилетие протяженность электросетей увеличилась с 167 до 445 тыс. км, т. е. в 2,65 раза. Протяженность линий сверхвысо­ кого напряжения 330 и 500 кВ за этот период увеличилась

в5 раз.

Втечение 1971—1975 гг. сохранится высокий темп в строи­ тельстве электросетей напряжением 35 кВ и выше, общая про­ тяженность которых к концу периода превысит 600 тыс. км.

Директивами XXIV съезда КПСС предусматривается про­ должение работ по созданию единой энергетической системы страны, дальних линий электропередачи 750 и 1 200 кВ и посто­ янного тока напряжением 1 500 кВ.

Исследования последних лет подтвердили практическую воз­ можность создания в период до 1980 г. первых электропередач

класса 1200 кВ. В 1975—1976 гг. намечается сооружение в

СССР опытно-промышленной электропередачи 1 200 кВ. На этой линии будут проверяться в реальных условиях эксплуата­ ции электротехническое оборудование и линейные конструкции, предназначенные для будущих электропередач ультравысокого напряжения, которые получат широкое распространение после 1980 г. Натуральная мощность линий 1 200 кВ более чем в 2,5 ра­ за будет выше, чем у линий 750 кВ, и составит 5 500—6 000 МВт.

В СССР успехи в области техники передачи электрической энергии на большие расстояния при сверхвысоких напряжениях достигнуты в результате коллективной работы ведущих специа­ листов научно-исследовательских, проектных и учебных инсти­ тутов. В этих организациях после многолетних исследований успешно решены возникавшие в процессе освоения новых клас­ сов сверхвысоких напряжений теоретические вопросы, выполнен большой объем экспериментальных исследований и разработа­ ны наиболее экономичные проектные решения, обеспечивающие надежные условия эксплуатации. Ниже перечисляются резуль­ таты некоторых исследований, относящихся к комплексу вопро­ сов техники высоких напряжений.

Исследования внутренних перенапряжений в лабораторных условиях, на действующих линиях и их теоретическое обобще­ ние в широких масштабах выполнялись в ВЭИ, НИИПТ, ЛПИ, ВНИИЭ, Энергосетьпроекте, МЭИ, УПИ и других организациях.

Полученные результаты и анализ опыта эксплуатации дейст­ вующих линий позволили составить проект «Руководящих ука­ заний по защите от внутренних перенапряжений электротехни­ ческих установок 330—500 кВ», который был опубликован в 1964 г. в журнале «Электрическое станции». В «Руководящих

6

указаниях» изложена методика расчета внутренних перенапря­ жений и даны рекомендации по их принудительному ограни­

чению.

Работы, выполненные в НИИПТ, позволили решить весьма сложную задачу расчетного прогнозирования с заданной веро­ ятностью всех основных видов внутренних перенапряжений, воз­ никающих в схеме произвольной структуры. Все перечисленные выше исследования обеспечили надежную работу линий сверх­ высокого напряжения. До настоящего времени внутренние пе­ ренапряжения, как правило, не являлись причиной снижения эксплуатационной надежности электропередач. В настоящее время разработаны и широко применяются методы, позволяю­ щие с достаточной для практики степенью точности имитиро­ вать в условиях, близких к реальным, электрические воздейст­ вия на изоляцию воздушных линий и открытых РУ, возникаю­ щие при внутренних и грозовых перенапряжениях.

С помощью этих методов в ЛПИ и НИИПТ производятся имеющие исключительно важное практическое значение изме­ рения электрической прочности больших воздушных промежут­ ков при коммутационных импульсах и грозовых перенапряже­ ниях. Работы, выполненные в течение последних лет в ЛПИ, показали практическую возможность значительного повышения верхнего предела наибольшего рабочего напряжения электро­ передачи переменного тока.

В НИИПТ, ЛПИ и ВЭИ были проведены многократные цик­ лы исследований разрядных характеристик длинных гирлянд изоляторов при напряжении промышленной частоты, коммута­ ционных и грозовых импульсах. Изучалось также поведение защитной арматуры на линиях сверхвысокого напряжения с длинными гирляндами и расщепленными проводами. В послед­ нее время эти и другие организации серьезное внимание уделя­ ли вопросам, связанным с обеспечением надежной работы внеш­ ней изоляции в условиях интенсивных промышленных и солон­ чаковых загрязнений.

Проведенные лабораторные и теоретические исследования и анализ опыта эксплуатации действующих линий позволили работникам НИИПТ и других организаций составить «Руково­ дящие указания по выбору и эксплуатации изоляции в районах с загрязненной атмосферой». Рекомендации, приведенные в «Ру­ ководящих указаниях», обеспечивают высокую эксплуатацион­ ную надежность линий электропередачи, эксплуатирующихся в условиях интенсивных загрязнений.

Большое практическое значение имеют выполненные, во ВНИИЭ, НИИПТ, ЭНИН, МЭИ и ЛПИ исследования, в резуль­ тате которых были разработаны методы расчета и получены рекомендации, обеспечившие надежные условия грозозащиты линий сверхвысокого напряжения. Исследования заземляющих устройств линий и подстанций проведены в ХПИ.

7

На основе работ НИИПТ и ЛПИ, создана статистическая тео­ рия координации изоляции, обеспечивающая наиболее экономич­ ные и надежные решения при выборе линейной изоляции.

Исследования физических процессов, возникающих при яв­ лении короны, измерения потерь на корону, высокочастотных и радиопомех от линий электропередачи сверхвысокого напря­ жения и теоретическое обобщение полученных результатов про­ изводятся в течение ряда лет во ВНИИЭ, НИИПТ, ЭНИН и ЛПИ. Эти работы, широко используемые проектными органи­ зациями при выборе сечения проводов и конструкции расщеп­ ленной фазы, позволили создать методику расчета среднегодо­ вых потерь на корону и прогнозирования уровня высокочастот­ ных радиопомех от линий сверхвысокого напряжения. Создание аппаратуры сверхвысокого напряжения в нашей стране прово­ дится под научным руководством ВЭИ имени В. И. Ленина, ко­ торый является ведущей организацией в области высоковольт­ ного аппаратостроения.

Переходя к вопросам создания мощных энергетических объ­ единений, их прогнозирования и оптимизации, обеспечения на­ дежной и устойчивой работы в сложной энергосистеме, необхо­ димо указать на ведущую роль таких научно-исследовательских организаций как Энергосетьпроект, ЭНИН, МЭИ, НИИПТ, ВНИИЭ, ЛПИ и других институтов, работы которых за истек­ шие 10 лет позволили значительно повысить теоретический и ин­ женерный уровень решений этих проблем и обеспечить надеж­ ную эксплуатацию.

Во втором издании книги авторы стремились отразить совре­ менный уровень научных и инженерных проблем в области даль­ ней передачи энергии и энергосистем, результаты теоретических исследований, проектных работ, опыта эксплуатации.

Заданный объем книги и обилие материалов поставили ав­ торов в тяжелое положение, в результате некоторые главы пер­ вого издания были существенно сокращены, а две главы исклю­ чены. Во втором издании отсутствует глава «Конструкция ли­ ний электропередачи 330—400 кВ», поскольку издательство «Энергия» за прошедший период выпустило большое количест­ во книг по воздушным линиям электропередачи, исключена так­ же глава «Пусковые режимы электропередачи», поскольку в том же издательстве вышла книга доктора техн. наук С. А. Совалова «Режимы электропередач 400—500 кВ».

Незадолго до выхода в свет второго издания скончался один из авторов книги Николай Александрович Мельников. Мы на­ всегда расстались с нашим другом и товарищем, утрата кото­ рого является для нас невосполнимой потерей.

Все замечания и пожелания по книге просьба направлять по адресу: Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10, изд-во «Энергия».

Авторы

8

ВВЕДЕНИЕ

Наиболее эффективный и эконо­ мичный путь сплошной электрификации страны состоит в цен­ трализации производства электроэнергии на базе крупных теп­ ловых и гидравлических станций, в развитии и объединении энергетических систем, развитии строительства электрических сетей и присоединении к энергосистемам новых районов, что позволяет наилучшим образом использовать различные виды энергетических ресурсов путем экономического сочетания рабо­ ты тепловых и гидравлических электростанций, снижения капи­ тальных затрат за счет укрупнения мощности агрегатов и от­ дельных электростанций и ввода их на полную мощность уско­ ренными темпами.

Объединение энергосистем позволяет уменьшить установлен­ ную мощность электростанций за счет совмещения резервов и использования разницы в поясном времени отдельных райо­ нов страны.

Создаются основные объединенные энергетические системы: Единая энергосистема европейской части СССР, ЦентральноСибирская, Казахстанская, Средне-Азиатская, Дальне-Восточ­ ная. Забайкальская. Создание этих объединенных энергосистем обеспечивает необходимые условия для организации единой энергетической системы СССР.

Объединение энергетических систем, увеличение мощности электрических станций и систем в целом сопровождается увели­ чением потоков мощности, передаваемых по линиям электропе­ редач. Без мощных линий электропередачи высокого напря­ жения невозможна выдача энергии от современных крупных электростанций, невозможно создание объединенных энер­ госистем.

В ряде стран в 1950—1970 гг. осуществлен переход к строи­ тельству линий электропередачи 330—500 кВ, линий с большей пропускной способностью.

Передачи напряжением 500 кВ имеют особенно важное зна­ чение для объединения энергетических систем важнейших эко­ номических районов Советского Союза, создания единых энер­ гетических систем европейской части Союза, Центральной Си­ бири, Казахстана, Средней Азии и Дальнего Востока. К 1975 г. для объединенной энергосистемы Юга будет построена линия 750 кВ переменного тока.

Линии 500—750 кВ выполняют следующие функции в рам­ ках объединенной энергетической системы:

а) передача больших количеств энергии от крупных тепло­ вых и гидравлических электростанций в районы потребления;

б) передача мощностей, обусловленных поясным сдвигом во времени и различиями суточных графиков нагрузки;

в) передача резервных мощностей, обусловленных ремонт­ ными или аварийными условиями.

Дальние передачи 500 кВ позволили сооружать сверхмощ­ ные гидроэлектростанции и полностью использовать их энер­ гию. Переход к строительству мощных тепловых электростан­ ций также тесно связан со строительством линий 500 кВ.

Кначалу 1971 г. в нашей стране сооружено около 14 тыс. км линий 500 кВ и 90 км линий 750 кВ.

Линии 330 кВ используются в объединенных энергетических системах Северо-Запада и Юга в качестве внутрисистемных энергетических связей и для выдачи энергии мощных электро­ станций.

К1971 г. в СССР введено в эксплуатацию 12 тыс. км линий 330 кВ. В последующее пятилетие намечается построить еще около 8 тыс. км линий этого напряжения.

Внастоящее время создана Единая энергетическая система европейской части СССР, которая включает объединенные энер­ госистемы Центра, Северо-Запада, Урала, Поволжья и Кавка­

за. Эта объединенная энергосистема создана на основе строи­ тельства дальних электропередач: Волжская ГЭС имени В. И. Ленина — Москва, Волжская ГЭС имени В. И. Ленина — Урал, Волжская ГЭС имени XXII съезда КПСС — Москва и ря­ да других линий 500 и 330 кВ. Мощность ЕЕЭС на 1/1 1971 г. достигла 100 000 МВт.

К 1971 г. Единая европейская энергосистема имеет в эксплу­ атации 9,2 тыс. км линий 500 кВ и 12,5 тыс. км линий 330 кВ.

10