Електрически преходни мрежи – Високо и екстремно високо напрежение надземни линии
Електрически преходни мрежи и въздушни линии
В електрическите системи за производство на енергия, свръхвисокото напрежение (EHV, където напрежението V≥150 kV и високото напрежение (HV, с 60 kV ≤ V <150 kV) често се използват за пренос на енергия. Използването на тези нива на високо напрежение служи за намаляване на тока, който протича през преходните линии. Според законата на Йоул, W=RI2t=UIt, където W представлява разсейването на енергията като топлина, R е съпротивлението на проводника, I е токът, t е времето, а U е напрежението. Чрез намаляване на тока става възможно да се намали сечението на проводниците, по този начин минимизирайки загубите от ефекта на Йоул.
Преходните мрежи обикновено започват от електроцентрали и подстанции. Въпреки че въздушните линии са доминиращ компонент в много области, в градски условия изолирани подземни кабели често са необходимост поради ограниченията по пространството и естетични соображения.
Въздушните линии с ЕВН и ВН се състоят основно от следните ключови елементи:
Оборудването за преход на енергия е проектирано с цел минимизиране на формирането на коронарни разряди. Коронарните пръстени, както е показано на Фигура 1, играят ключова роля в това отношение. Разпространявайки електрическото поле над по-голяма площ, те намаляват градиента на полето под коронарния праг, ефективно потискайки коронарния разряд. Това не само помага да се предотвратят загубите на мощност, свързани с коронарния разряд, но и намалява слушаемия шум и електромагнитната интерференция, допринасяйки за общата ефективност и надеждност на системата за преход.
Защита срещу мълнии за въздушни линии и ролята на OPGW кабели
Една от най-значителните заплахи за въздушните линии е мълниите. Тези линии са изложени на риск от удари на мълния по цялата си дължина, което означава, че защитата, предоставена единствено от устройствата за защита срещу импулси в подстанциите, е недостатъчна. Допълнителни мерки за защита са необходими, за да се гарантира надеждността и безопасността на системата за преход.
За решаване на този проблем, "въздушни защитни жици срещу мълнии" се инсталират по целия маршрут на въздушните линии. Сред тях, оптическите кабели с вградена заземваща жица (OPGW) са широко използвани поради своите двойни функции. OPGW кабел разполага с тубулярна структура, която съдържа един или повече оптически единични модови волокна в своя център. Тази централна сборка от волокна е после обкръжена от множество слоеве стомана и алуминий.
Проводимите външни слоеве на OPGW кабела изпълняват ключова роля в електрическата защита. Те свързват съседните преходни кули със земята, създавайки път с ниско съпротивление за токовете от мълния. По този начин те ефективно защитават силовите проводници от директни удари на мълния, намалявайки вероятността за повреда на главните преходни линии.
Едновременно, оптическите волокна в OPGW кабела предлагат значителни комуникационни преимущества. Тези волокна могат да бъдат използвани за високоскоростна передача на данни, задоволявайки различни нужди в електроенергийния сектор. Те се използват за вътрешни приложения като защита и контрол на преходните линии, позволявайки реално време наблюдение и бърз отговор на потенциални проблеми. Освен това те поддържат гласови и данни комуникационни изисквания, облекчавайки безпроблемна координация между различните части на електроенергийната мрежа.
Самите оптически волокна разполагат с отлични изолационни свойства, които предоставят вродена защита срещу електрическата индукция от преходните линии и мълниите. Те са също така много устойчиви към външни шумове и взаимни влияния, гарантирайки целостта на предаваните данни. Освен това оптическите волокна имат изключително ниски загуби при предаване, правейки ги идеални за дългогодишна, високоскоростна передача на данни без значително намаляване на сигнала.
Фигура 2 илюстрира типичен пример на OPGW кабел, показвайки неговата уникална структура и акцентирайки как комбинира електрическа защита и комуникационни способности, правейки го незаменим компонент в съвременните системи за въздушни преходни линии.
В някои страни, за по-старите въздушни линии, работещи на напрежение 72.5 кВ, е бил използван определен подход за защита срещу мълнии. Исторически, само първите четири или пет секции, съседни на подстанциите, са били оборудвани с защитни мерки, и за тази цел са били използвани алуминиеви проводници със стоманена усилваща жица (ACSR). Обаче, това решение вече е изфазирано. Оптическият кабел с вградена заземваща жица (OPGW) стана предпочитан избор, тъй като не само предлага ефективна защита срещу мълнии, но и позволява комуникация на данни между подстанциите, предоставяйки по-комплексно и универсално решение.
Изолираните кабели обикновено разполагат с изолация от кръстосано свързан полиетилен (XLPE). Тези кабели обикновено имат алуминиеви проводници и са предназначени за еднофазни приложения. Използването на XLPE изолация предоставя отлични електрически свойства, механична сила и продължителност, правейки я отлично подходяща за преход на мощност.
Свръхвисоконапрегнатите (EHV) и високонапрегнатите (HV) преходни мрежи често приемат конфигурация "пръстен". Както е показано на Фигура 3, тази конфигурация е характеризирана със значителна степен на复杂性。环形配置提供了更高的可靠性和灵活性，允许更好的负载分配以及更方便的网络维护和操作。它能够在发生故障或进行维护工作时重新路由电力，从而最大限度地减少对电力供应的干扰，确保更稳定和高效的传输系统。
请注意，最后一段的翻译中包含了中文内容，这是错误的。以下是正确的保加利亚语翻译：
Екстра високонапрегнатите (EHV) и високонапрегнатите (HV) преходни мрежи често приемат конфигурация "пръстен". Както е показано на Фигура 3, тази конфигурация е характеризирана със значителна степен на сложност. Конфигурацията "пръстен" предоставя по-голяма надеждност и гъвкавост в разпределението на мощността, позволява по-добро разпределение на натоварването и по-лесно поддръжка и управление на мрежата. Тя позволява преадресиране на мощността в случай на дефект или поддръжка, минимизирайки прекъсванията в доставката на електроенергия и осигурявайки по-стабилна и ефективна система за преход.
