Линии электропередачи. Конфигурацию и схему сети в значительной степени характеризуют такие показатели, как среднее расстояние между центрами питания сети (электростанциями и подстанциями высшего напряжения, имеющими РУ рассматриваемого напряжения) и средняя длина ВЛ, определяемая как протяженность, приходящаяся на один коммутационный пункт сети — электростанцию и подстанцию, имеющие РУ соответствующего напряжения.
Для ВЛ 110 кВ средняя протяженность оценивается в 25 км. Эта величина для энергосистем страны с различной плотностью электрических сетей существенно колеблется — от 20 до 60 км. Действие противоположных факторов — увеличение плотности электрических сетей и сооружение достаточно протяженных сельских линий и вторых линий к подстанциям для повышения надежности — предопределило стабильный характер этого показателя за последние 5—10 лет. В дальнейшей перспективе можно ожидать большего действия первого фактора и, следовательно, снижения средней длины ВЛ 110 кВ.
Средняя протяженность сети 110 кВ между подстанция ми с ВН 220 или 330 кВ составляет 1,1—1,3 средней длины ВЛ 220—330 кВ (см. ниже). Эти данные получены на основании анализа схем электрических сетей по ряду энергосистем-представителей и позволяют судить о средней дальности передачи по сетям 110 кВ и в сопоставлении со средней длиной ВЛ 110 кВ — о количестве подстанций 110 кВ, присоединенных между двумя опорными пунктами.
Средняя длина ВЛ 220 кВ за последние 10 лет благодаря росту плотности сети снизилась со 130 до 100 км. В энергосистемах, где сети 220 кВ эксплуатируются длительное время, этот показатель ниже (80—90 км), чем в энергосистемах, где широкое развитие сети 220 кВ получили в последнее время (110—115 км). Наибольшая длина ВЛ без промежуточных подстанций — порядка 350 км, наименьшая 5—10 км.
Рис. 2. Кривые изменения средних расстояний между опорными пунктами сети 330 кВ и средней длины линий 330 кВ:
- — средняя длина ВЛ 330 кВ между центрами питания сети 330 кВ; 2 — средняя длина линии 330 кВ
Сети 330 кВ, как указывалось выше, получили основное развитие в ОЭС Юга и Северо-Запада, на долю которых приходится около 80 % общей протяженности ВЛ 330 кВ. Анализ данных по этим системам характеризует тенденции построения сети 330 кВ. Источниками питания этой сети являются в основном электростанции, выдача мощности которых осуществляется в сеть 330 кВ, а также сравнительно незначительное количество подстанций 750/330 кВ (на конец 1980 г. в этих ОЭС их насчитывалось 5). Средняя длина ВЛ определена как расстояние по ВЛ между коммутационными пунктами сети, в качестве которых приняты электростанции и подстанции 750 и 330 кВ.
На рис. 2 приведены результаты анализа этих показателей (средневзвешенные значения). Расстояние между источниками питания сети снижается за 20 лет (1970—1990 гг.) с 315 до 250 км. За этот же период средняя длина ВЛ падает со 110 до 80 км. Это обусловлено ростом поверхностной плотности электрических нагрузок, увеличением количества электростанций, подстанций 750/330 и 330/110 кВ. Хотя плотность нагрузок растет непрерывно, есть основания считать, что приведенные кривые в рассматриваемый период приближаются к асимптотам, значения которых будут находиться на уровне соответственно 220—230 и 65—70 км. Приведенные в [7] значения этих показателей для ОЭС Юга на перспективу представляются заниженными.
Двухцепные ВЛ сооружаются по соображениям надежности электроснабжения при радиальной конфигурации сети, по условиям пропускной способности в тех случаях, когда сооружение ВЛ следующей ступени напряжения экономически не оправдывается, а также для максимального использования трассы в стесненных условиях.
В сетях 110 кВ примерно 25% ВЛ по протяженности выполнено двухцепными. За последние 5—10 лет это соотношение практически не меняется, двухцепные ВЛ 110 кВ сооружаются, главным образом, в городах и промышленных узлах.
Удельный вес двухцепных ВЛ 220 кВ составляет порядка 17% общей протяженности, причем за 1971—1980 гг. наблюдалось увеличение этого соотношения. Это можно объяснить тем, что в последнее время сети 220 кВ получили наибольшее развитие в восточных энергосистемах страны, для которых характерны сравнительно низкая плотность сети и значительные расстояния между ЦП (подстанциями 500/220 кВ). Так, например, в ОЭС Урала и Сибири в 1975 г. удельный вес протяженности двухцепных ВЛ 220 кВ составлял 44 % [9].
Двухцепные ВЛ 330 кВ распространения не получили. Причиной этого являются как конструктивные соображения, так и требования к пропускной способности отдельных участков сети 330 кВ. По конструктивным условиям оказалось возможным создать только стальные двухцепные опоры 330 кВ, применение которых ограничивается, так как одним из основных направлений линейного строительства является максимальное использование железобетонных опор. В то же время анализ конфигурации сложившейся сети 330 кВ указывает на наличие ограниченного количества участков, где потребовалось сооружение двух параллельных ВЛ 330 кВ (для выдачи мощности электростанций). С введением напряжения 750 кВ появление таких участков маловероятно. В связи с изложенным на двухцепных стальных опорах сооружаются только небольшие участки на выходах с электростанций и крупных подстанций в стесненных условиях. Удельный вес их в общей протяженности ВЛ 330 кВ ничтожно мал (4 %).
Сечения проводов ВЛ 110—330 кВ выбираются по нормированной плотности тока, составляющей для европейской части СССР, Закавказья, Забайкалья и Дальнего Востока 1,1 А/мм2, для районов Центральной Сибири, Казахстана и Средней Азии 1,4 А/мм2.
Для ВЛ 110 кВ средневзвешенное сечение проводов (по алюминию) за последние 10 лет практически не изменилось и составляет около 150 мм2. При этом за указанный период наблюдалось уменьшение удельного веса протяженности линий с малыми (70—95 мм2) и большими (240— 300 мм2) сечениями за счет увеличения доли сечений 120— 185 мм2, составляющей примерно 75 % общей протяженности ВЛ 110 кВ. Средневзвешенное сечение ВЛ 110 кВ, построенных в X пятилетке, составляет 135 мм2, при этом в азиатской части страны оно на 10—15% ниже, чем в европейской.
Для ВЛ 220 кВ за последнее десятилетие наблюдалась тенденция уменьшения средневзвешенного сечения с 400 до 350 мм2, что определяется увеличением распределительных функций сети 220 кВ. В этот период строительство ВЛ 220 кВ с проводами 240 и 300 мм2 носило превалирующий характер: в IX пятилетке протяженность ВЛ, построенных с этими проводами, составляла 67 % общего ввода, а в X пятилетке — 89%. Средневзвешенное сечение построенных в X пятилетке ВЛ составляло 290 мм2.
Средневзвешенное сечение ВЛ 330 кВ за 1971 — 1980 гг. практически осталось неизменным — около 700 мм2. Большинство линий сооружается с проводами 2X300 и 2Х Х400 мм2, удельный вес таких ВЛ в настоящее время составляет более 80%. Протяженность ВЛ с проводами 2Х300 мм2 выросла за этот период в 1,5 раза, а с проводами 2x400 мм2 — в 2,4 раза. Это объясняется тем, что значительное количество линий было сооружено для выдачи мощности электростанций. В дальнейшем с переходом этих функций к сети 750 кВ протяженность сооружаемых с проводами 2X400 мм2 линий должна снижаться.
Для определения загрузки линий 110 кВ выполнен анализ по 66 тыс. км ВЛ, из которых 60 % (по протяженности) находится в европейской части страны, 40 % — в азиатской; 72 % (по количеству) рассмотренных ВЛ эксплуатируется более 6 лет, 28 % —в течение 4—6 лет. Выполненный анализ показывает, что средневзвешенная плотность тока по ВЛ 110 кВ в европейской части СССР составляет примерно 0,8 А/мм2, а в азиатской части — 0,7 А/мм2 при нормированной для разных ОЭС плотности от 1,1 до 1,4 А/мм2. Это является следствием неопределенности исходной информации при проектировании. Указанную неопределенность следует считать объективной реальностью, так как рассмотрены достаточно представительные данные.
Анализ загрузки ВЛ 220—330 кВ указывает на ее незначительный рост (в «средний» год X пятилетки по сравнению со «средним» годом IX пятилетки): от 1,06 до 1,08 А/мм2 по ВЛ 220 кВ и от 0,87 до 0,91 А/мм2 по ВЛ 330 кВ. С плотностью тока менее 1 А/мм2 работало примерно 70 % ВЛ 220 кВ и 80 % ВЛ 330 кВ. Наибольшие средневзвешенные плотности тока отмечаются в тех ОЭС, где ВЛ соответствующего напряжения эксплуатируются длительный период: для 220 кВ — в ОЭС Центра, для 330 кВ — в ОЭС Юга.
