Унификация элементов сети - Назначение электрических сетей класса 110-400 кВ за рубежом

Глава третья. ПРАКТИКА ПОСТРОЕНИЯ СХЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ 110—400 кВ ЗА РУБЕЖОМ
5. НАЗНАЧЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ КЛАССА 110—400 кВ
Рост потребления электроэнергии и мощности энергосистем, концентрация мощности на отдельных электростанциях и повышение номинального напряжения электросетей, усиление электрических связей между отдельными странами — процессы, происходящие во всем мире, — вызвали интенсивное строительство электрических сетей в большинстве стран мира. Ежегодно в мире строится примерно 60 тыс. км ВЛ напряжением 110—750 кВ, на что расходуется около 30 % капиталовложений, выделяемых на электроэнергетику.
В настоящее время высшим напряжением электрических сетей в трех зарубежных странах является 735—765 кВ, в семи — 500 кВ. В Европе (кроме Венгрии), а также в ряде стран Азии, Африки и Латинской Америки высшим напряжением является 380—400 кВ. Следует отметить, что 380 и 400 кВ — это тот же уровень напряжения, так как в обоих случаях наибольшим рабочим является 420 кВ. Рассмотрение тенденций и практики развития электрических сетей класса 110—400 кВ представляет интерес, так как они выполняют такие же функции, как и сети 110— 330 кВ в СССР.
Интенсивное развитие электрических сетей в последние два десятилетия, принадлежность большей части энергетических установок в капиталистических странах частным компаниям, отсутствие единой технической политики привели к большому числу номинальных напряжений в электрических сетях, в том числе в диапазоне 110—400 кВ. Во многих развитых странах отсутствует четкая, технически и экономически обоснованная система напряжений электрических сетей, а предпринимаемые в последние годы в ряде стран попытки ее введения наталкиваются на трудности, связанные с большой инерционностью развития энергетики. Аналогичное положение сложилось в ряде развивающихся стран, где электрификация осуществлялась фирмами многих стран, вводившими свои стандарты.
Международная электротехническая комиссия (МЭК) рекомендует для систем с частотой 50 Гц в зоне 110— 400 кВ следующие напряжения:

Данные о протяженности электрических сетей класса 110—400 кВ в странах Европы, а также в некоторых странах Америки и в Японии приведены в табл. 9 (по состоянию на начало 1981 г.).
В Восточной Европе сформировалась Объединенная энергосистема «Мир», в состав которой входят энергосистемы стран — членов СЭВ (НРБ, ВНР, ГДР, ПНР, СССР и ЧССР). Энергосистемы работают параллельно под оперативным управлением Центрального диспетчерского управления (г. Прага).
Энергосистемы стран Западной Европы электрически связаны между собой, однако общего диспетчерского центра нет и управление совместной работой носит характер координации. Существует несколько объединений (союзов), зоны действия которых перекрываются (некоторые страны входят в ряд союзов): СКППЭ — Австрия, Бельгия, Италия, Люксембург, Нидерланды, Франция, ФРГ, Швейцария; ЮФИПТЭ — Испания, Португалия, Франция; СЮДЕЛЬ — Австрия, Греция, Италия, СФРЮ; НОРДЕЛЬ — Дания, Исландия, Норвегия, Финляндия, Швеция.

Таблица 9

В странах — членах СЭВ, объединенных в ОЭС, принята система напряжений 110/220/400 кВ. В качестве следующей ступени принято 750 кВ. По линиям этого напряжения намечается усиление связей с ЕЭС СССР. Первая ВЛ СССР — Венгрия введена в эксплуатацию в 1979 г. Ведется строительство ВЛ из СССР в Польшу, Румынию и Болгарию. В Румынии для обеспечения пропускной способности сети к концу века до 2500 МВт оптимальным признан вариант сооружения двухцепных ВЛ 400 кВ с возможностью их перевода на 750 кВ,

В странах Западной Европы в настоящее время развиты сети 110—150, 220—275 и 400 кВ. Наибольшее разнообразие номинальных напряжений — в зоне 110—150 кВ. В ряде стран в этом диапазоне имеются сети 110, 132 и 150 кВ (Дания, Испания, Португалия, Швейцария), в других — 132 и 150 кВ (Норвегия, Италия), в ФРГ, Австрии и Финляндии принято 110 кВ, а во Франции, Бельгии, Нидерландах, Греции и Турции— 150 кВ. Необходимо отметить особенность сетей этого класса во Франции. Как видно из табл. 9, протяженность сетей 150 кВ здесь сравнительно невелика. Это объясняется тем, что во Франции в отличие от других европейских стран широко развиты распределительные сети напряжением 90 кВ, протяженность которых превышает 30 тыс. км. С 1959 г. сети 150 кВ не строятся, а существующие ВЛ переводятся на напряжения 225 или 90 кВ. За 10 лет (1969—1979 гг.) протяженность ВЛ 150 кВ снизилась на 20 % ·
В зоне 200—300 кВ во всех странах, кроме Великобритании, принято номинальное напряжение 220 кВ, в Великобритании— 275 кВ. Напряжение 400 кВ является высшим в Западной Европе. Сети этого класса особенно бурно развивались в последнее десятилетие: если к началу 70-х годов протяженность ВЛ 400 кВ составляла около 20 тыс. км, то в 1980 г. она возросла до 78 тыс. км.
Во всех развитых странах Европы ведутся исследования для определения целесообразного уровня следующей ступени напряжения (765 или 1000—1100 кВ) и сроков его введения. В Великобритании, ФРГ и Франции считают, что до конца века напряжение 400 кВ окажется достаточным. В ФРГ и Великобритании сооружаются четырехцепные ВЛ 400 кВ с четырьмя проводами в фазе, которые обеспечивают большую пропускную способность на 1 м полосы отчуждения, чем одноцепные ВЛ 765 кВ. На большую экономичность развития сети 400 кВ по сравнению с наложением сети более высокого напряжения указывают исследования, выполненные во Франции для четырехкратного роста уровня достигнутых нагрузок. До 2000 г. намечается увеличить протяженность ВЛ 400 кВ на 30%, а количество подстанций 400 кВ — в 4 раза. При этом для лучшего использования трасс новые ВЛ 400 кВ решено сооружать двухцепными с возможностью их реконструкции при необходимости в одноцепные ВЛ 765 кВ.
В странах, где сооружение новых электростанций вблизи центров потребления становится затруднительным, применение более высокого напряжения электрической сети  намечается в ближайшей перспективе. В Швеции разработан проект сети 765 кВ, реализацию которого намечается начать в 80-е годы с окончанием к концу столетия. Выбранный уровень следующей ступени напряжения согласован с участниками объединения НОРДЕЛЬ. В Италии исследуется вопрос о введении к 1990 г. напряжения 1000— 1050 кВ.
Из приведенных данных видно, что шаг шкалы номинальных напряжений сетей во всех европейских странах составляет в настоящее время 1,7—2. Рост плотности электрических нагрузок и связанное с этим развитие сетей, ограниченность территории и рост стоимости полос отчуждения для сооружения новых линий, стремление к снижению потерь электроэнергии, стоимость которых выросла в связи с энергетическим кризисом, вызвали тенденции к увеличению шага шкалы и ликвидации промежуточных трансформаций.
В диапазоне напряжений 110—150/220/400 кВ это выражается в стремлении ограничить развитие сетей напряжением 220 кВ. Во Франции принято решение заменить сети 225 кВ сетями 400 кВ (кроме района Парижа, где сети 225 кВ используются для глубоких вводов). В соответствии с этим двухцепные ВЛ 225 кВ демонтируются и по их трассам строятся ВЛ 400 кВ; сооружаются подстанции 400 кВ с непосредственной трансформацией на 90, а также на 63 кВ.
В Швеции распределительные сети 220 кВ в перспективе предполагается сохранить только в районе Стокгольма, в остальных районах эти функции будут выполнять сети 132 кВ. В Великобритании принято решение об ограничении развития сети 275 кВ и переходе на систему 400/132 кВ (при создании в 50-х годах системы 275 кВ большинство линий проектировалось с возможностью их перевода на 400 кВ). В Австралии ВЛ 220 кВ сооружаются двухцепными с учетом возможности перевода их в будущем на напряжение 400 кВ. На конференции по планированию электросетей в ФРГ (1975 г.) было признано, что система 400/110 кВ более эффективна, чем 400/220/110 кВ; однако ввиду значительного развития сетей 220 кВ их ликвидация пока не предполагается. На ограничение развития сетей 220 кВ ориентируются энергосистемы Болгарии, Польши, Чехословакии.
Отмеченная тенденция характеризуется данными о развитии электрических сетей 220 и 400 кВ за последние годы в ряде европейских стран (табл. 10).

* Рост за счет перевода на 226 кВ ряда ВЛ 160 кВ, а также за счет сооружения КЛ 225 кВ в районе Парижа.

Таким образом, в ряде европейских стран для диапазона напряжений 110—400 кВ шаг шкалы со значения 1,7—2 растет до 3—4, а в отдельных случаях — до 6,3 (Франция — 400/63 кВ).
Сети 110—275 кВ в большинстве европейских стран являются распределительными. Сети 400 кВ выполняют системообразующие функции и в значительной степени являются распределительными, что выражается в широком использовании трансформации 400/110 кВ, применении сетей 400 кВ для систем электроснабжения крупных городов, увеличении количества подстанций 400 кВ и сокращении длины ВЛ.
В США в наибольшей степени проявилось отсутствие единой технической политики, что затрудняет выявление общих тенденций и принципов в развитии электрических сетей. В США имеется множество энергосистем, принадлежащих различным владельцам. Основную роль в энергетике играют 200 крупнейших частных энергетических компаний, которым принадлежит около 80 % общей генераторной мощности (на начало 70-х годов). Объединение энергосистем осуществляется в различных формах: от поглощения мелких систем более крупными до договоров о сотрудничестве и координации.
Соответственно в области номинальных напряжений электрических сетей наблюдается большое разнообразие: здесь имеются практически все напряжения, предусмотренные шкалой МЭК. В диапазоне 100—200 кВ используются напряжения 110—115, 132—138 и 154—161 кВ, в диапазоне 200—300 кВ — 220—230 и (реже) 287 кВ. В пятидесятых годах освоены электросети 345 кВ, в 1965 г. включена первая ВЛ 400 кВ (1980 г. — 29 тыс. км), с 1969 г. началось освоение напряжения 765 кВ (1980 г. — 2,6 тыс. км).
С определенной степенью условности можно выделить в энергосистемах США две шкалы напряжений: 138/345/765 кВ и 115/230/500 кВ. Первая распространена на северо-востоке, среднем западе и юго-западе, вторая — в центральной части Атлантического побережья и примыкающих к ней районах, а также на Тихоокеанском побережье. В ряде энергосистем параллельно работают сети 230, 345 и 500 кВ (например, энергосистема штата Аризона). Шаг номинальных напряжений для приведенных шкал составляет от 2,2 до 3,3. Однако во множестве «стыковых» точек (230/345, 344/500, 500/765) он снижается до 1,5.
Аналогичное положение в электрических сетях Канады. Здесь, однако, отмечается превалирующее развитие сетей 735 кВ по сравнению с сетями 500 кВ (соответственно 7,2 и 5,5 тыс. км в 1980 г.).
С развитием в США и Канаде сетей 500—765 кВ сети 230—345 кВ превратились в распределительные, что, в частности, характеризуется существенным сокращением длины вновь сооружаемых линий (например, в США в 1974 г. средняя длина введенной ВЛ 220 кВ составила 20 км, ВЛ 345 кВ — 32 км).