Как определить напряжение линий электропередач: простые способы

Воздушная линия электропередачи

Воздушная линия электропередачи (ВЛ) – устройство, предназначенное для передачи или распределения электрической энергии по проводам с защитной изолирующей оболочкой (ВЛЗ) или неизолированным проводам (ВЛ), находящимся на открытом воздухе и прикрепленным с помощью траверс (кронштейнов), изоляторов и линейной арматуры к опорам или другим инженерным сооружениям (мостам, путепроводам). Главными элементами ВЛ являются:

• провода;
• защитные тросы;
• опора, поддерживающая провода и торосы на определенной высоте над уровнем земли или воды;
• изоляторы, изолирующие провода от тела опоры;
• линейная арматура.

За начало и за конец воздушной линии принимают линейные порталы распределительных устройств. По конструктивному устройству ВЛ делятся на одноцепные и многоценные, как правило 2-цепные.

Обычно ВЛ состоит из трех фаз, поэтому опоры одноцепных ВЛ напряжением выше 1 кВ рассчитаны на подвеску трёх фазных проводов (одной цепи) (рис. 1), на опорах двухцепных ВЛ подвешивают шесть проводов (две параллельно идущие цепи). При необходимости над фазными проводами подвешивается один или два грозозащитных троса. На опорах ВЛ распределительной сети напряжением до 1 кВ подвешивается от 5 до 12 проводов для электроснабжения различных потребителей по одной ВЛ (наружное и внутреннее освещение, электросиловое хозяйство, бытовые нагрузки). ВЛ напряжением до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью помимо фазных снабжена нулевым проводом.

Рис. 1. Фрагменты ВЛ 220 кВ: а – одноцепной; б – двухцепной

Провода воздушных линий электропередачи в основном изготавливаются из алюминия и его сплавов, в некоторых случаях из меди и ее сплавов, выполняются из холоднотянутой проволоки, обладающей достаточной механической прочностью. Однако наибольшее распространение получили многопроволочные провода из двух металлов с хорошими механическими характеристиками и относительно невысокой стоимостью. К проводам такого типа относятся сталеалюминиевые провода с отношением площадей поперечного сечения алюминиевой и стальной части от 4,0 до 8,0. Примеры расположения фазных проводов и грозозащитных тросов показаны на рис. 2, а конструктивные параметры ВЛ стандартного ряда напряжений приведены в табл. 1.

Рис. 2. Примеры расположения фазных проводов и грозозащитных тросов на опорах: а – треугольное; б – горизонтальное; в – шестиугольное «бочкой»; г – обратной «елкой»

Границы санитарно-защитных зон для лэп согласно сн № 2971-84

Границы санитарно-защитных зон для ЛЭП в г. Москве

К размещению ВЛ ультравысоких напряжений (750 и 1150 кВ) предъявляются дополнительные требования по условиям воздействия электрического поля на население. Так, ближайшее расстояние от оси проектируемых ВЛ 750 и 1150 кВ до границ населенных пунктов должно быть, как правило, не менее 250 и 300 м соответственно.

Как определить класс напряжения ЛЭП? Лучше всего обратиться в местное энергетическое предприятие, но можно попробовать визуально, хотя не специалисту это сложно:

330 кВ – 2 провода, 500 кВ – 3 провода, 750 кВ – 4 провода. Ниже 330 кВ по одному проводу на фазу, определить можно только приблизительно по числу изоляторов в гирлянде: 220 кВ 10 -15 шт., 110 кВ 6-8 шт., 35 кВ 3-5 шт., 10 кВ и ниже – 1 шт.

Допустимые уровни воздействия электрического поля ЛЭП

В пределах санитарно-защитной зоны ВЛзапрещается:

размещать жилые и общественные здания и сооружения;

устраивать площадки для стоянки и остановки всех видов транспорта;

размещать предприятия по обслуживанию автомобилей и склады нефти и нефтепродуктов;

производить операции с горючим, выполнять ремонт машин и механизмов.

Территории санитарно-защитных зон разрешается использовать как сельскохозяйственные угодья, однако рекомендуется выращивать на них культуры, не требующие ручного труда.

В случае, если на каких-то участках напряженность электрического поля за пределами санитарно-защитной зоны окажется выше предельно допустимой 0,5 кВ/м внутри здания и выше 1 кВ/м на территории зоны жилой застройки (в местах возможного пребывания людей), должны быть приняты меры для снижения напряженности. Для этого на крыше здания с неметаллической кровлей размещается практически любая металлическая сетка, заземленная не менее чем в двух точках В зданиях с металлической крышей достаточно заземлить кровлю не менее чем в двух точках. На приусадебных участках или других местах пребывания людей напряженность поля промышленной частоты может быть снижена путем установления защитных экранов, например это железобетонные, металлические заборы, тросовые экраны, деревья или кустарники высотой не менее 2 м.

Всем известно, что выделяемые линиями электропередач электромагнитные поля негативно воздействуют на здоровье человека. Специалисты проводили ряд исследований людей, которые живут вблизи ЛЭП или трансформаторных подстанций. Так вот выявилось, что у них возникают расстройства нервной системы, снижается иммунитет, нарушаются обменные процессы. В конечном счете приобретается большой букет различных заболеваний, где сердце, эндокринная и нейрогормональные системы – самые уязвимые. Поэтому существуют правила, в которых определена охранная зона ЛЭП.

С годами правила ужесточались за счет изменения результатов исследования. Поэтому в настоящее время все пользуются новыми правилами, которые были разработаны и утверждены в 2009 году. Конечно, под требования новых правил попали уже эксплуатируемые строения, которые по законодательству у владельцев не изымаются. Их можно использовать и даже продавать с учетом определенных ограничений. При продаже в текст договора обязательно вносятся обременения (ограничения).

Сами же обременения определяются несколькими позициями, где две являются основными:

• Нельзя в таких домах проживать постоянно.
• Нельзя в них проводить капитальный ремонт или делать капитальные пристройки.

Линейная арматура

К арматуре ВЛЭП относятся траверсы, изоляторы, зажимы и подвесы, планки и распорки, крепежные приспособления (скобы, хомуты, метизы).

Основная функция траверс — крепление проводов таким образом, чтобы обеспечить необходимое расстояние между разноименными фазами. Изделия представляют собой специальные металлоконструкции, выполненные из уголков, полосы, штырей и т. д. с окрашенной или оцинкованной поверхностью. Существует около двух десятков типоразмеров и видов траверс, весом от 10 до 50 кг (обозначаются как ТМ-1…ТМ22).

Изоляторы применяют для надежного и безопасного крепления проводов. Их подразделяют по группам, в зависимости от материала изготовления (фарфор, закаленное стекло, полимеры), функционального назначения (опорные, проходные, вводные) и способов крепления к траверсам (штыревые, стержневые и подвесные). Изоляторы изготавливают под определенное напряжение, которое обязательно указывают в буквенно-цифровой маркировке. Главные требования, предъявляемые к этому типу арматуры при устройстве воздушных линий электропередач, — механическая и электрическая прочность, теплостойкость.

Для уменьшения вибрации линии и предотвращения изломов проволок проводов применяют специальные гасящие устройства или демпфирующие петли.

Напряжение в сети

Расстояние между опорами определяется в зависимости от напряжения тока в проводах, которые они несут:

• 0,4–1 кВ – дистанция в пределах 30–75 м;
• 10 кВ – пролеты до 200 м;
• 220 кВ – расстояние между опорами до 400 м;
• свыше 330 кВ – опоры могут располагаться друг от друга на удалении максимально в 700 м.

Провода подвешиваются параллельно на изоляторах на высоте, также зависимой от напряжения. Если оно до 1000 В, то линию крепят на высоте 7 м.

Схема подключения домов

Допустимое провисание и расстояние до нижней точки тоже определяется в зависимости от напряжения. В городах, поселках ИЖС и СНТ нижняя точка провисания должна быть выше 6 м от земли.

Маршрут транспортировки электричества

Итак, как мы уже сказали, начальной точкой является электрическая станция, которая, собственно, и генерирует электроэнергию. На сегодняшний день основными видами электростанций являются гидро- (ГЭС), тепло- (ТЭС) и атомные (АЭС). Помимо этого бывают солнечные, ветровые и геотермальные эл. станции.

Далее от источника электричество передается к потребителям, которые могут находиться на дальних расстояниях. Чтобы осуществить передачу электроэнергии, нужно повысить напряжение с помощью повышающих трансформаторов (напряжение могут повысить вплоть до 1150 кВ, в зависимости от расстояния).

Почему электроэнергия передается при повышенном напряжении? Все очень просто. Вспомним формулу электрической мощности – P=UI, тогда если передавать энергию к потребителю, то чем выше напряжение на линии электропередач – тем меньше ток в проводах, при той же потребляемой мощности. Благодаря этому можно строить ЛЭП с большим напряжением, уменьшив сечение проводов, по сравнению с ЛЭП с низшим напряжением. Значит и сократятся расходы на строительство – чем тоньше провода, тем они дешевле.

Соответственно от станции электричество передается на повышающий трансформатор (при необходимости), а после этого с помощью ЛЭП осуществляется передача электроэнергии на ЦРП (центрально распределительные подстанции). Последние, в свою очередь, находятся в городах или в близком расстоянии от них. На ЦРП происходит понижение напряжения до 220 или же 110 кВ, откуда электроэнергия передается к подстанциям.

Далее напряжение еще раз понижают (уже до 6-10 кВ) и происходит распределение электрической энергии по трансформаторным пунктам, именуемым также ТП. К трансформаторным пунктам электричество может передаваться не по ЛЭП, а подземной кабельной линией, т.к. в городских условиях это будет более целесообразно. Дело в том, что стоимость полосы отчуждения в городах достаточно высокая и более выгодно будет прокопать траншею и заложить кабель в ней, нежели занимать место на поверхности.

От трансформаторных пунктов электроэнергия передается к многоэтажным домам, постройкам частного сектора, гаражному кооперативу и т.д

Обращаем ваше внимание на то, что на ТП напряжение еще раз понижается, уже до привычных нам 0,4 кВ (сеть 380 вольт)

Если кратко рассмотреть маршрут передачи электроэнергии от источника к потребителям, то он выглядит следующим образом: электростанция (к примеру, 10 кВ) – повышающая трансформаторная подстанция (от 110 до 1150 кв) – ЛЭП – понижающая трансформаторная подстанция – ТП (10-0,4 кВ) – жилые дома.

Вот таким способом электричество передается по проводам в наш дом. Как вы видите, схема передачи и распределения электроэнергии к потребителям не слишком сложная, все зависит от того, насколько большое расстояние.

Наглядно увидеть, как электрическая энергия поступает в города и доходит до жилого сектора, вы можете на картинке ниже:

Более подробно об этом вопросе рассказывают эксперты:

Как электричество поступает от источника к потребителю

Определение отдаленности

От величины напряжения зависит величина санитарных зон вдоль линий электропередач. Чтобы определить их границы, проводят условную линию по проекции проводов на земную поверхность. Для еще большей безопасности эти значения следует умножать на 10.

ЛЭП на фоне заката Источник elektrovesti.net

Расстояние от ЛЭП в 100 метров можно считать полностью безопасным для человека. Во время дождливой погоды в атмосферу выбрасывается большое количество противоположно заряженных ионов, что приводит к увеличению площади электрополей и их распространению на прилегающие участки.

На территории санитарной зоны нельзя располагать не только жилые и производственные строения, но и возводить гаражи, ограждения и другие сооружения. Также запрещается высаживать деревья на этих участках.

Нельзя располагать под проводами жилые здания, детские и учебные заведения. При этом допускается построение производственных сооружений первого и второго уровней огнестойкости по нормам противопожарной безопасности.

Провода с птицами Источник birdsandpowerlines.blogspot.com

Расстояние от ЛЭП является условным значением, которое предусматривает безопасную жизнедеятельность людей на достаточной дистанции от проводов и опор. Такая дистанция не может гарантировать полного отсутствия какого-либо облучения жителей дома.

Подземная прокладка существенно сокращает размер опасной зоны, который составляет не более 1 метра с каждой стороны электрического кабеля. При этом перенос линий электропередач под землю требует вложения значительного количества средств. По сравнению с воздушным типом стоимость подземной прокладки возрастает в несколько раз. Поэтому до сих пор такое решение на практике используется достаточно редко.

Для крупных городских населенных пунктов более характерна подземная прокладка кабеля. В таком случае провода размещают в специальных траншеях, которые укладываются в блоки или тоннели. Глубина заложения составляет около 1 метра. При этом необходимо организовать быстрый доступ к линиям во время аварии.

Расстояния охранной зоны

Каким бы ни было по величине расстояние вокруг опор по закону (например, охранная зона ЛЭП 10 кВ требует по 10 м с каждой стороны), нормы расстояний от опор все равно должны соблюдаться. Установка должна выполнять свои функции, не угрожая при этом ничьей жизни и здоровью.

Рядом с электростанцией

Основным документом по вопросам размещения ЛЭП, порядку их установки и определения, сколько метров в каждую сторону нужно отступать при создании охранных зон, является Постановление за № 169, принятое 24.02.2009 «О порядке установки охранных зон».

Этот документ – основополагающее Постановление Правительства по вопросам разработки и размещения ЛЭП, постройки линий электропередачи и создания должных границ – в официальной зоне, для которой разработано специальное юридическое определение.

Расположение распределительных устройств и пунктов, трансформаторных подстанций по нормативным актам производится в специальных зданиях и постройках, которые постоянно пребывают в закрытом состоянии. Ведомственная инструкция предусматривает порядок доступа специалистов с допуском и полномочиями, а также запрещает доступ посторонних.

Схема санитарных зон ЛЭП согласно нормам СанПиН

Построить специальные помещения для сотен километров воздушных линий электропередачи невозможно, а они обходятся дешевле, чем прокладка подземного кабеля, хоть и остаются доступными не только для тех, кто по закону отвечает за их состояние и эксплуатацию.

Ответственность за правильное использование ЛЭП возложена на тех, кто занимается электросетями.

В их ведении находятся не только ремонт и охрана, но и ограничение охранной зоны линий электропередачи. Также в их обязанности входит информирование общественности о степени опасности и нормативах по предупреждению возможных последствий.

Опоры рядом с деревней

Охранные меры заключаются в следующем:

1. В определении, сколько метров составляет минимальное расстояние от ЛЭП до жилого дома, промышленного здания, общественного или бытового сооружения. Уменьшать его запрещено законом, а нарушенный запрет подлежит административным санкциям по КоАП.
2. Отведение земельного участка определенного размера в охранной зоне линии электропередачи, по вертикальной плоскости от проводов. Разрешаться или запрещаться приближение к земляной границе может только при условии, что она установлена в зависимости от количества вольт в воздушной линии (ВЛ).
3. При расположении конструкций с проводами на водной поверхности определение допустимой удаленности тоже составляет минимальное расстояние, определенное правилами эксплуатации.
4. При подземном или подводном расположении – проводит обозначение, которое зависит не только от напряжения, но и от судоходности или несудоходности водоема.
5. В лесах, лесополосах и парках происходит вырубка специальных просек. Рубка каждого дерева в данном случае несет дополнительные меры по обеспечению противопожарной безопасности в охранной зоне ЛЭП, предотвращению экологического вандализма при возгорании.

Таблица норм, сколько метров нужно отступить в каждую сторону

В число работ организаций, отвечающих за безопасное производство или проживание в местах прохождения ЛЭП, входит необходимость размещать предупреждающие знаки. Каждый из них должен быть прочным и ярким, достигать размера 28х21 см, на случай, если у кого-то плохое зрение.

Назначение знака – не только проводить ограничение любой защитной зоны, но и указывать направление ограничивающей линии, указывать стрелочкой на ее край, содержать контактную информацию о владельцах (номера телефонов для связи), а также иметь контрастную кайму в 21 см. Иногда их могут оформлять на бетонных опорах.

Охранные зоны ЛЭП, в зависимости от напряжения, можно посмотреть в таблице, представленной ниже.

КОНСТРУКЦИЯ И ТРАНСПОРТИРОВКА XLPE-КАБЕЛЯ

XLPE-кабели могут поставляться строительными длинами до 1150 м. Как правило, для линий электропередачи напряжением 400 кВ строительная длина кабеля составляет 700-1000 метров.

Конструкция высоковольтного кабеля содержит следующие элементы: медный проводник (альтернатива — Al); 2 полупроводника; XLPE-изоляцию; влаго-поглотитель; металлический экран и влагоизоляцию (фольга, ламинированная алюминием), а также наружную оболочку из полиэтилена.

Основное ограничение на строительную длину кабеля связано с логистикой: необходимо оценивать вес и габариты кабельного барабана с точки зрения возможности его транспортировки (рис. 1).

Рис. 1. Перевозка барабанов с XLPE-кабелем на грузовике

Барабаны с кабелем обычно перевозятся в необходимое место по железной дороге или автотранспортом. Типовой кабельный барабан имеет внешний диаметр 4,2 м, ширину 2,5-3 м и вес 35-40 тонн.

Сети железных дорог

Около 7% электроэнергии, вырабатываемой на электростанциях России, передаётся по трассам ВЛ на объекты ЖД. В целом, длина железнодорожного полотна составляет 43 тысячи километров. Из них 18 тысяч км питаются постоянным током напряжением в 3 000 Вольт, а остальные 25 тысяч км работают на переменном токе напряжением в 25 000 Вольт.

Энергия электрифицированных дорог используется не только для движения поездов. Ею питают промышленные предприятия, населенные пункты, другие объекты недвижимости, расположенные вдоль железных дорог или в непосредственной близости к магистралям. По статистике, более половины электроэнергии контактной сети ЖД расходуется на электроснабжение объектов, не включенных в транспортную инфраструктуру.

От ГОЭЛРО до ЕЭС

Следующая классификация описывает инфраструктуру и функциональное назначение воздушных линий электропередач.

По охвату территории сети подразделяют:

• на сверхдальние (напряжение свыше 500 кВ), предназначенные для связи региональных энергетических систем;
• магистральные (220, 330 кВ), служащие для их формирования (соединения электростанций с распределительными сооружениями);
• распределительные (35 — 150 кВ), основное предназначение которых поставка электроэнергии крупным потребителям (объектам промышленности, аграрного комплекса и крупным населенным пунктам);
• подводящие или питающие (ниже 20 кВ), обеспечивающие энергоснабжение остальных потребителей (городских, промышленных и сельскохозяйственных).

Воздушные линии электропередач имеют важное значение в формировании Единой энергетической системы страны, основа которой была заложена еще при реализации плана ГОЭЛРО (Государственная электрификация России) молодой Советской республики около столетия назад для обеспечения высокого уровня надежности энергоснабжения, его отказоустойчивости. По топологической структуре и конфигурации ВЛЭП могут быть разомкнутыми (радиальными), замкнутыми, с резервным (содержащим два и более источника) питанием

По топологической структуре и конфигурации ВЛЭП могут быть разомкнутыми (радиальными), замкнутыми, с резервным (содержащим два и более источника) питанием.

По числу параллельных цепей, проходящих по одной трассе, линии разделяют на одно-, двух- и многоцепные (под цепью понимается полный комплект проводов трехфазной сети). Если цепи имеют различные номинальные значения напряжения, то такую ВЛЭП называют комбинированной. Цепи могут крепиться как на одной опоре, так и на разных. Естественно, в первом случае масса, габариты и сложность опоры возрастают, но сокращается охранная зона линии, что в густонаселенной местности иногда играет решающую роль при составлении проекта.

Дополнительно используют разделение воздушных линий и сетей, исходя из исполнения нейтралей (изолированная, глухозаземленная и т. д.) и режиму работы (штатный, аварийный, монтажный).

Характеристики потерь энергии в воздушных линиях

Можно выделить следующие типы потерь в воздушных ЛЭП:

• неизбежные потери за счет омического сопротивления проводов;
• потери на электромагнитное излучение;
• потери при возникновении коронного разряда на проводах и изоляторах;
• потери при возникновении резонансных явлений в проводе при рассогласовании с нагрузкой;
• утечки тока за счет нарушения изоляции;
• утечка тока при межфазных коротких замыканиях и замыкании на землю.

Наличие неблагоприятных погодных условий (дождь, снег, туман, сильный ветер, гололед) приводит к дополнительным потерям, в частности к возникновению коротких замыканий, к частичному повреждению и обрыву проводов.

Что обозначают надписи на опорах ВЛ?

Наверняка многие видели надписи на опорах ЛЭП в виде букв и цифр, но не каждый знает, что они означают.

Фото 10. Обозначения на опорах ЛЭП.

Означают они следующее: заглавной буквой обозначается класс напряжения, например Т-35 кВ, С-110 кВ, Д-220 кВ. Цифра после буквы указывает на номер линии, вторая цифра указывает на порядковый номер опоры.

Т- значит 35 кВ. 45- номер линии. 105- порядковый номер опоры. Данный способ определения напряжения ЛЭП по количеству изоляторов в гирлянде не является точным и не дает 100% гарантии. Россия огромная страна, поэтому для разных условий эксплуатации ЛЭП (чистота окружающего воздуха, влажность и т.д.) проектировщики рассчитывали разное количество изоляторов и использовали разные типы опор. Но если к вопросу подходить комплексно и определять напряжение по всем критериям, которые описаны в статье, то можно достаточно точно определить класс напряжения. Если Вы далеки от электроэнергетики, то для 100% определения напряжения ЛЭП Вам все же лучше обратится в местное энергетическое предприятие. Facebook

ЛЭП 500 кВ

Три пирамидальные опоры ЛЭП 500 кВ и занятное граффити

Вот здесь уже начинаются настоящие монстры, одним своим видом внушающие величие и трепет. ЛЭП 500 кВ — крупные линии, связывающие как правило энергосистемы разных областей, типичная протяженность линии около 200-300 км, хотя бывают и длиннее.

Опоры очень высокие, как правило П-образные или рюмочные, всегда одноцепные. Угловые и натяжительные опоры обычно выполняются тремя отдельными пирамидальными опорами, имеют по 3 гирлянды изоляторов. Присутствует расщепление фаз — 3 провода на фазу, изоляторы состоят в среднем из 30 тарелок на гирлянду. На юге Москвы, кстати, в Бутово, можно найти ЛЭП на 500 кВ, с вертикальным расположением фаз, и расщеплением в 4 провода.

В нашей стране не так много объектов умеют работать на напряжении 500 кВ. Часто (но не всегда), от одной такой подстанции питается один крупный город, например, Новосибирск. Вокруг сурового Челябинска можно насчитать целых 3 такие подстанции, а около необъятной Москвы их уже 10.

Под линиями 500 кВ стоит дьявольский треск, начинает биться током трава и светятся люминисцентные лампы. Что, правда, не мешает в просеках под такие ЛЭП строить дачные участки…

Охранная зона ЛЭП 500 кВ составляет 30 метров.

Промежуточная П-образная опора

Натяжительные пирамидальные опоры

Угловые опоры с ОПН

Табличка на одной из опор

Застройка прямо под ЛЭП

Повышение эффективности передачи мощности через ЛЭП

При транспортировке электроэнергии через конкретную ЛЭП регламентированы допустимые токовые нагрузки. При этом используются предельные значения тока, определяющие провис проводов выше критического. Эти данные взяты для самых экстремальных условий, которые более чем в 90% времени эксплуатации ЛЭП не встречаются. Следовательно, имеется ресурс для пропускания больших мощностей без нарушения регламента. То есть можно передавать дополнительную мощность (15–30%) практически в 90% времени эксплуатации. Наличие системы мониторинга позволяет без уменьшения регламента по надежности использовать этот дополнительный ресурс. Для этого необходимо контролировать уровень тока и температуру проводов по всей трассе и в соответствии с реальным состоянием линии динамически регулировать уровень передаваемой мощности (рис. 1).

Рис. 1. Эффективность передачи энергии в ЛЭП со статическими и динамическими параметрами