Электромагнитные процессы в линии во многом определяются такими параметрами, как ее индуктивность и емкость. Для протяженной линии, учитывая распределенность ее параметров по длине, на эти процессы будут оказывать влияние индуктивность и емкость каждого из элементарных участков линии. Для синусоидальных трехфазных систем напряжений и токов они определяются удельными погонными индуктивными сопротивлениями и емкостной проводимостью каждой фазы.
В свою очередь, индуктивность и емкость элементарного участка зависят от конструктивных особенностей линии, т.е. от высоты подвески проводов над землей, взаимного расположения фаз, междуфазных расстояний и конструкции фазы (при использовании расщепленных проводов).
Номинальное или рабочее напряжение и емкость линии (конструкция фазы) определяют напряженность электрического поля на поверхности каждого провода и возможность возникновения общего коронирования проводов.
Не вдаваясь в детальное рассмотрение конструкций линий СВН, отметим их основные конструктивные особенности, оказывающие влияние на электрические параметры линии.
Линии СВН сооружаются с применением унифицированных металлических или железобетонных опор, стоящих свободно или с оттяжками. Для линий 500 и 750 кВ применяются только одноцепные опоры с горизонтальным расположением фаз. В России есть только одна линия 500 кВ длиной 40 км на двухцепных опорах (Балаковская АЭС — Саратов). Линии 330 кВ могут сооружаться как на одноцепных, так и на двухцепных опорах. При этом железобетонные опоры для этих линий только одноцепные, стальные могут быть как одноцепные, так и двухцепные.
На линиях 330 кВ применяется как горизонтальная, так и негоризонтальная подвеска фаз в зависимости от материала опор. На стальных одноцепных опорах 330 кВ применяется подвеска по схеме треугольника, на двухцепных — по схеме бочки. На железобетонных опорах применяется только горизонтальная подвеска. На линиях 500, 750 и 1150 кВ вне зависимости от материала опор используется только горизонтальная подвеска фаз. Типовые конструкции опор линий СВН представлены на рис. 1.
К основным конструктивным особенностям линий СВН, оказывающим влияние на их электрические и экономические характеристики, можно отнести:
большие размеры (габариты) опор, что объясняется необходимостью обеспечить требуемые изоляционные расстояния между фазами, а также изоляционные расстояния от проводов до земли и до частей опор;
большие токи фаз, что предопределяет большие сечения проводов фазы, значительно превышающие сечения одиночных проводов, выпускаемых промышленностью;
повышенная напряженность электрического поля на поверхности проводов, а также на земле под проводами линии;
применение расщепленных проводов для снижения потерь энергии на корону, ограничения радиопомех и акустических шумов от разрядов при коронировании;
повышенные требования к конструктивной надежности всех элементов линии.
Высота подвеса провода зависит от местности прохождения трассы линии. Местность может быть населенной, ненаселенной и труднодоступной (горные условия, болота и др.). Во всех этих случаях высота подвеса провода и соответственно высота опор будет различна. Кроме того, высота подвеса провода определяется условием обеспечения электрической прочности воздушного промежутка между проводом и землей при заезде под линию транспортного средства высотой 5 м.
Рис. 1. Типовые конструкции опор линий СВН:
а — стальная промежуточная одноцепная опора ВЛ 330 кВ; б — стальная промежуточная двухцепная опора ВЛ 330 кВ; в — стальная промежуточная одноцепная опора на оттяжках ВЛ 500 кВ; г — стальная промежуточная одноцепная опора на оттяжках ВЛ 750 кВ; д — стальная промежуточная одноцепная опора на оттяжках ВЛ 1150 кВ
Определение удельных погонных параметров линии производится, как известно, методом зеркальных отображений, при котором учитываются высота подвеса провода и междуфазные расстояния. Однако с учетом глубины протекания обратного тока в земле собственная индуктивность петли провод—земля оказывается много меньше взаимной индуктивности, определяемой междуфазными расстояниями. То же самое можно сказать о емкости. Поэтому высота подвеса провода мало влияет на индуктивное сопротивление и емкостную проводимость линии. Главное значение имеют междуфазные расстояния. Именно они входят в расчетные выражения для определения удельных погонных параметров линии.
Расстояния между фазами в пролете, а также между стойкой опоры и проводом определяются исходя из необходимости соблюдения требуемой электрической прочности этих воздушных промежутков при рабочем напряжении и грозовых или коммутационных перенапряжениях с учетом отклонения проводов от нормального положения под воздействием ветра. Кроме того, существенное влияние на междуфазные расстояния оказывают условия безопасного подъема на опору при ремонте и осмотрах линии.
Междуфазные расстояния для традиционных конструкций опор различных классов напряжения составляют:
Примечание. Меньшие значения для линий 500 и 750 кВ относятся к железобетонным опорам, большие — к металлическим; для одноцепных линий 330 кВ на железобетонных опорах эти расстояния составляют 8,2—8,4 м.
Именно эти расстояния определяют рабочую емкость линии и при указанных номинальных напряжениях высокие напряженности электрического поля на поверхности проводов фаз. Эти напряженности при определенных условиях могут превосходить начальную напряженность возникновения короны и привести к общему коронированию проводов, что недопустимо.
