И. Карапетян - Справочник по проектированию электрических сетей

В распределительных и магистральных ВЛ высокого напряжения преимущественно используются двухцепные, а в ряде случаев и многоцепные линии. Так, практически все ВЛ 500 кВ имеют двухцепное исполнение. Нередки случаи, когда на одной опоре подвешено 4–5 цепей разного напряжения. При сооружении КЛ нередко в одной траншее прокладывают 2–3 КЛ. Указанное объясняется стремлением максимально использовать выделенную трассу.

Широко используются КЛ. Так, если для энергокомпаний всей страны доля протяженности КЛ от общей на уровне 2000 г. составила 10,9 %, то для ТЕРСО — 24,7 %, а для Токио — 89,3 %.

Высокий уровень токов коротких замыканий (КЗ) является следствием сосредоточения на территории, обслуживаемой ТЕРСО, большой установленной мощности электростанций, а также значительной «плотности» электрической сети, при которой линии электропередачи не создают значительных реактансов, ограничивающих уровень токов КЗ. Указанная особенность определила широкое применение «тяжелых» выключателей, рассчитанных на 63 кА.

Помимо обычных требований к электротехническому оборудованию (надежность, удобство эксплуатации, достаточный ресурс и др.) очень важным является требование минимизации размеров, относящееся как к коммутационной аппаратуре, так и к силовым трансформаторам напряжением до 500 кВ включительно. Это требование продиктовано условиями сооружения закрытых и подземных подстанций в Токийском мегаполисе. Такой крупнейшей полу-подземной подстанцией будет ПС 500 кВ Shin-Toyosu. Подстанция имеет пять этажей, из которых один этаж располагается над землей. На площади 16 тыс. м 2устанавливаются две группы АТ 500/275 кВ мощностью 1500 МВ А, два шунтирующих реактора (ШР) по 300 Мвар, 10 ячеек КРУЭ 500 и 275 кВ. Выключатели 500 кВ приняты с одним разрывом; питающие КЛ 500 кВ приняты с изоляцией из сшитого полиэтилена.

Важное значение в электрических сетях ТЕРСО придается мониторингу состояния оборудования, что позволяет выявлять дефекты на ранних стадиях возникновения и контролировать динамику их развития.

Электроснабжение такого крупного мегаполиса, как Токио, — сложная техническая задача. Опорная сеть города формируется и развивается с использованием самых высших напряжений электрической сети: 275–500—1000 кВ. Надстройкой к сети 275 кВ явились первые объекты 500 кВ, ввод которых в работу был осуществлен в 1960-е годы. В 2003 г. потребители Токио получали электроэнергию от 11 ПС 500 кВ, в стадии строительства находится еще одна ПС этого напряжения. Трудности с новыми трассами ВЛ 500 кВ постоянно возрастают, и уже в 1970-х гг. была выявлена целесообразность создания передающих систем на напряжении 1000 кВ.

В конце 1980-х гг. было начато строительство ВЛ кольцевой сети напряжением 1000 кВ. В отчетном году в работе находился двухцепный транзит 1000 кВ АЭС Касивадзаки Карива — ПС Ниши Гунма — ПС Син Имахи — ПС Минами Иваки (северная часть кольцевой сети). На ВЛ 1000 кВ использована конструкция фазы из восьми сталеалюминиевых проводов сечением 810 мм 2. С целью снижения шума от работающих ВЛ (корона) на отдельных участках использовано сечение 960 мм 2 × 8. На части ВЛ, временно работающих на напряжении 500 кВ, подвешена половина токоведущей части (810 мм 2 × 4). На отдельных ВЛ 1000 кВ средняя высота двухцепных опор составила 97-120 м, а длина пролетов — 550–650 м.

Энергокомпания Южной Кореи (КЕРСО) занимает передовые позиции в развитии электроэнергетики Азии. Основное направление развития сетевого хозяйства страны и формирование основной сети энергосистемы в последние десятилетия осуществлялось с использованием номинального напряжения 345 кВ, получившего значительное развитие во всех частях страны. В меридиональном направлении общая протяженность действующих ВЛ 345 кВ составляет 313 км, т. е. ВЛ пересекают всю территорию страны. То же относится к ВЛ 345 кВ, проходящим в широтном направлении.

Получение коридоров для сооружения новых ВЛ высокого напряжения весьма затруднено. Это, а также высокие темпы роста спроса на электроэнергию явились основными факторами, определившими введение новой, более высокой ступени напряжения в сети переменного тока: 765 кВ. В отдельных случаях ВЛ 765 кВ сооружаются по трассам демонтируемых ВЛ 66 кВ. Впервые в мире строятся двухцепные ВЛ 765 кВ.

В 2004 г. переведен на номинальное напряжение ряд ранее построенных участков ВЛ 765 кВ, эксплуатация которых в течение нескольких лет осуществлялась на напряжении 345 кВ.

В последние годы наблюдается быстрый рост потребления электроэнергии в Китае — втором в мире производителе электроэнергии. Полное потребление электроэнергии в 2004 г. составило 2090 ТВтч, что на 11 % выше, чем в предшествующем году. Общая протяженность ВЛ 110 кВ и выше составила в 2004 г. 598,9 тыс. км в одноцепном исчислении, в т. ч. 220 кВ — 115,2 тыс. км. Основная сеть переменного тока энергосистемы КНР строится с использованием ВЛ номинальных напряжений 330 и 500 кВ, общая протяженность которых составляет 30,9 тыс. км. В настоящее время заканчивается строительство первой электропередачи напряжением 750 кВ Manpig — Lanzhou.

Дальнейшее развитие получит использование электропередач постоянного тока ±500 кВ, обеспечивающих выдачу мощности ряда строящихся и перспективных ГЭС в основные промышленные центры страны.

Крупнейшим энергообъединением Северной Америки являются параллельно работающие энергосистемы США, Канады и Мексики. Основу объединения составляет энергетика США. Основные показатели энергообъединения в 2001 г.:

Восток США и Канада: производство электроэнергии — 2950 млрд кВтч, максимум нагрузки — 483 ГВт, установленная мощность электростанций — 722 ГВт;

Запад США, Канада и Мексика: производство электроэнергии — 764 млрд кВтч, максимум нагрузки — 128 ГВт, установленная мощность электростанций — 158 ГВт.

В энергосистемах США используются две системы напряжений переменного тока: 115-230-500 кВ и 156-345-765 кВ. Первая преимущественно используется в восточной части страны, а вторая — в центральной и западной частях. Энергокомпании США не проводят твердой технической политики в области систем напряжений. Весьма распространена трансформация мощности 500/345 кВ. Сеть 765 кВ в последние годы развивается весьма ограниченно.

В середине текущего десятилетия общая протяженность магистральных линий электропередачи (230 кВ и выше) составила около 330 тыс. км, из них по территории США около 245 тыс. км, в т. ч. напряжением 230 кВ — 116,9 тыс. км, 345 кВ — 79,2, 500 кВ — 41,1, 765 кВ — 3,9, постоянного тока 400–500 кВ — 3,5 тыс. км.

Высокий уровень развития электрических сетей не исключил в последние годы ряда крупных погашений в энергосистемах США. Анализ аварийных ситуаций показывает, что конфликты между надежностью и коммерческими целями в практике США решаются, как правило, в пользу высокой надежности.