Однопроводные ЛЭП: дорога в никуда или будущее энергетики?

Изучить видовой состав и локализацию птиц в просеках, по которым проходят воздушные линии электропередачи.

Система SWER

В простейшем варианте однопроводные линии электропередач работают на тех же принципах, что и двухпроводные, но в качестве одного из проводов используется земля. Называется такая система SWER (Single Wire Earth Return — однопроводная с землей в качестве обратного провода).

Схема передачи электроэнергии по системе SWER показана на рис. 2. Используется заземление с сопротивлением 5-10 Ом. Поскольку сопротивление нашей планеты составляет менее 1 Ом, характеристики системы будут определяться главным образом сопротивлением заземления. Сила тока в заземлении не должна превышать 8 А, что ограничивает передаваемую мощность. Напряжение между проводом или землей составляет 12,7 или 19,1 кВ. Провод, по которому осуществляется передача энергии — стальной оцинкованный диаметром 3,26 мм, в последнее время вместо оцинкованных используют стальные провода, покрытые тонким слоем алюминия.

Объекты альтернативной энергетики, такие, как массивы солнечных батарей или ветряки, обычно располагаются вдали от крупных городов, зачастую в труднодоступных местах. Для доставки электроэнергии от них к потребителю разработана система SWER нового поколения, работающая на постоянном токе. Проблемы с безопасностью решаются с помощью усовершенствованных защитных устройств.

Система SWER

Основной проблемой для системы SWER является обеспечение безопасности. Система рассчитывается таким образом, чтобы шаговое напряжение в почве не превышало 20 В/м. То есть шаговое напряжение не опасно для человека. Хотя некоторые экологи считают, что протекание электрического тока через землю негативно сказывается на природе. К тому же, SWER нельзя использовать в крупных агломерациях, так как там она будет вызывать электрическую коррозию объектов городской инфраструктуры вблизи питающих подстанций. Поэтому SWER используется только для электрификации удаленных населенных пунктов.

В случае, если провод упал на землю или на дерево, но при этом сила тока оказалась в допустимых пределах, соответствующих нормальной нагрузке, это обстоятельство не может быть сразу определено на передающей стороне без получения информации, что к потребителю энергия не поступает. Соответственно, нет возможности сразу отключить подачу электроэнергии в подобных аварийных ситуациях. Это уже приводило к возникновению лесных пожаров.

Впервые система SWER была использована еще в 1925 году при строительстве ЛЭП в Новой Зеландии. С тех пор SWER получила большое распространение в этой стране, а также в соседней Австралии. Причина того, что именно в этих странах SWER завоевала популярность, связана с низкой плотностью населения там. В Австралии есть дополнительное преимущество для данной системы — значительная часть территории страны покрыта пустынями, где система SWER не создает практически никаких проблем. По данным на 2008 г., в Австралии эксплуатировалось более 150 тыс. км. линий SWER.

Помимо Австралии и Новой Зеландии, система SWER использовалась в Бразилии, Канаде, а также в ряде африканских стран. Существует опытная ЛЭП и в США на Аляске. Также системы, аналогичные SWER, используются на некоторых подводных ЛЭП, обратным проводом в них является морская вода. Как правило, подводные однопроводные системы работают на постоянном токе.

Читайте также:  Дают ли инвалидность при истинной полицитемии

Следует отметить, что в большинстве стран мира национальные нормы требуют использования металлического обратного провода, но в ряде случаев эксплуатация систем SWER, тем не менее, допускается на основе разрешения, выданного в индивидуальном порядке. В СССР и в современной России SWER и аналогичные ей системы никогда не использовались, даже не рассматривалась официально возможность строительства таких ЛЭП. Для нашей страны с большими лесными массивами и множеством факторов, способствующим обрыву проводов ЛЭП, имеющиеся в системе SWER проблемы с безопасностью оказываются совершенно неприемлемыми.

Система SWER

За рубежом интерес к развитию системы SWER к середине 80-х годов постепенно угас, но в конце 2000-х годов возродился вновь. В условиях глобального экономического кризиса инвесторы обратили свои взоры на Африку, так как экономики многих стран этого континента демонстрируют впечатляющий рост. Но именно там существуют проблемы с энергоснабжением. Система SWER способна решить их с небольшими затратами, при этом условия на континенте (малая плотность населения, значительную часть площади занимают пустыни) оптимальны для данной системы.

Высоковольтная линия постоянного тока пропускной способностью МВт – Энергообъединение Восток-Запад

Компания ABB ввела в эксплуатацию высоковольтную линию постоянного тока пропускной способностью 500 МВт, которая объединила электрические сети Ирландии и Великобритании. Эта ЛЭП обеспечивает передачу электроэнергии между двумя государствами, а также повышает надёжность и безопасность электроснабжения.

Энергообъединение Восток-Запад состоит из кабеля высокого напряжения длиной 262 км, из которых 186 км проходит по дну моря.

В результате передачи электроэнергии на переменном токе возникает зарядный ток ёмкости кабеля, вызывающий дополнительные потери мощности, тогда как этот факт играет минимальную роль при передаче электроэнергии на постоянном токе.  Кроме того, мощность переменного тока расходуется на диэлектрические потери.

Высоковольтные линии постоянного тока могут передавать большую мощность по проводнику, т.к. при заданной номинальной мощности постоянное напряжение в линии постоянного тока ниже, чем амплитудное напряжение в линии переменного тока.

Поскольку величина напряжения определяет толщину изоляции и расстояние между проводниками, то расходы на высоковольтные передачи постоянного тока меньше по сравнению с аналогичными передачами переменного тока.

Линии постоянного тока не порождают электромагнитное поле сверхнизких частот (СНЧ), как это характерно для линий переменного тока. Хотя в прошлом высказывались некоторые опасения относительно вреда для здоровья, оказываемого такими полями, в том числе подозрения на рост уровня лейкемии, современное научное сообщество не рассматривает источники СНЧ, и связанные с ними поля, как вредные для здоровья.

Применение оборудования высоковольтных линий постоянного тока не исключает возникновение электрических полей, потому что всё равно существует градиент напряжения между проводником и землей. Но подобные электрические поля не оказывают влияние на здоровье.

Поскольку высоковольтная передача постоянного тока допускает передачу энергии между не синхронизированными системами переменного тока, то это позволяет увеличить устойчивость системы. Этот факт препятствует каскадному распространению аварии из одной части энергосистемы в другую, при этом электроэнергия продолжает поступать в систему и из нее в случае незначительных аварий.

Наличие указанных свойств послужило толчком к более широкому применению технологии высоковольтных передач постоянного тока. Перетоки мощности через линию передачи постоянного тока регулируются за счет использования систем управления или преобразовательных подстанций. Перетоки мощности не зависят от режима работы подключенных энергетических систем.

Читайте также:  Лейкозы у детей: симптомы, диагностика, лечение

Таким образом, в отличие от линий переменного тока, связывающих две энергосистемы, межсистемные связи линий постоянного тока могут иметь сколь угодно низкую пропускную способность, исключая проблему слабых связей, и сами линии могут проектироваться с учетом оптимальных перетоков мощности.

Помимо этого, исключены проблемы синхронизации различных систем оперативного управления в разных энергетических системах. Высокоскоростные системы аварийного управления на высоковольтных линиях постоянного тока еще больше увеличивают устойчивость и надежность всей энергосистемы. Более того, регулирование перетоков мощности может быть использовано для устранения колебаний в энергосистемах или на высоковольтных линиях переменного тока, работающих параллельно.

Вышеупомянутые преимущества способствуют применению вставок постоянного тока для разбиения больших энергосистем на несколько несинхронизированых частей.

Например, быстро растущая энергосистема Индии построена в виде нескольких региональных систем, соединенных друг с другом высоковольтными линиями постоянного тока, компенсационными преобразователями с центральным управлением всеми элементами высоковольтной линии постоянного тока.

В Китае высоковольтные линии постоянного тока (800 кВ) так же станут основным средством для передачи больших мощностей на протяжённые расстояния от крупных ГЭС и термальных ЭС.

Похожие записи

  • Октябрьские учеты птиц: дроздов-рябинников, обыкновенных канюков, овсянок и грачей на территории биотопа Ветеринарно — Орнитологической базы.
  • Первая песня зяблика
  • Эпизоотия луговых луней, вызванная грам-положительными кокками и результаты микробиологических исследований других пернатых хищников
  • ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ПОПУЛЯЦИИ БЕЛОПЛЕЧЕГО ОРЛАНА (Haliaeetus pelagicus) НА В 2005 ГОДУ
  • Влияние Haemosporida на свободноживущую популяцию белоплечего орлана Haliaeetus pelagicus Pall
  • Диспансеризация природной популяции зимородков в бассейне р Пры Окского заповедника в 2003 году
  • К ПРОБЛЕМЕ ОЦЕНКИ РЕДКОСТИ ВИДОВ ПТИЦ
  • Экологическая обстановка в городе Москве как один из факторов возникновения спонтанных опухолей птиц
  • ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ОРНИТОФАУНУ ПРОСЕК ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ (продолжение)
  • Диспансеризация журавлей

Влияние ЛЭП на здоровье человека

Электромагнитные поля ЛЭП являются очень сильными факторами влияния на состояние всех биологических объектов, попадающих в зону их воздействия. Например, в зоне наибольшего действия электрического поля, вблизи высоковольтных опор ЛЭП и траверс ЛЭП у насекомых проявляются изменения в поведении: так у пчел фиксируется повышенная агрессивность, беспокойство, снижение работоспособности и продуктивности, склонность к потере маток; у жуков, комаров, бабочек и других летающих насекомых наблюдается изменение поведенческих реакций, в том числе изменение направления движения в сторону с меньшим уровнем поля. У растений часто встречаются аномалии развития — меняются формы и размеры цветков, листьев, стеблей, появляются лишние лепестки.

Специфическая особенность эксплуатации ЛЭП связаны с действием на окружающую среду комплексом биологических факторов электромагнитной природы включающей в себя:

Переменных электромагнитный потенциал на проводе;

Электрические токи утечки;

Электрические токи заземления в почве;

Коронный разряд;

Ионизирующее излучение;

Под линией электропередачи, которые распространяются на многие сотни километров, отводится большая земля, называемая «полосой отчуждения».

Влияние электромагнитного поля на организм человека

На организм человека влияет длительное пребывания в зоне ЛЭП. Кратковременное облучение в течение нескольких минут способно повлиять только на гиперчувствительных людей или у больных некоторыми видами аллергии. Например, хорошо известны работы английских ученых в начале 90-х годов показавших, что у ряда аллергиков по действием электромагнитного поля ЛЭП развивается реакция организма по типу эпилептической. При продолжительном пребывании (месяцы — годы) человека в электромагнитном поле ЛЭП могут развиваться заболевания преимущественно сердечно-сосудистой и нервной систем организма человека. В последние годы в числе отдаленных последствий часто называются онкологические заболевания людей.

Читайте также:  Миеломная болезнь: симптомы множественной миеломы

Наибольшее влияние электрическое поле ЛЭП оказывает на человека в обуви, изолирующей его от земли. В этом случае на изолированном от земли проводящем теле человека наводится потенциал, зависящий от соотношения емкости тела на землю и на провода ЛЭП. Чем меньше емкость на землю (чем толще, например, подошва обуви), тем больше наведенный потенциал, который может составлять несколько киловольт и даже достигать 10 кВ.

Исходя из конструктивных особенностей линии электропередачи (провисания провода) наибольшее влияние электромагнитного поля на человека проявляется в середине пролета, где напряженность для линий сверх — и ультравысокого напряжения на уровне человеческого роста составляет 5 — 20 кВ/м и выше в зависимости от класса напряжения и конструкции линии.

У опор ЛЭП, где высота подвеса проводов наибольшая и сказывается экранирующее влияние опор, напряженность поля наименьшая. Так как под проводами ЛЭП могут находиться люди, животные, транспорт, то возникает необходимость оценки возможных последствий длительного и кратковременного пребывания людей в зоне ЛЭП, в электрическом поле различной напряженности.

В опытах, проведенных многими исследователями, обнаружено четкое пороговое значение напряженности электромагнитного поля ЛЭП, при котором наступает разительное изменение реакции организма человека. Значение определено равным 160 кВ/м, меньшая напряженность электромагнитного поля сколько-нибудь заметного вреда человеку не наносит.

Напряженность электромагнитного поля в зонах опор ЛЭП 750 кВ на высоте человеческого роста примерно в 5-6 раз меньше опасных значений. Выявлено неблагоприятное воздействие электрического поля промышленной частоты на организм людей, обслуживающий опоры ЛЭП и подстанции ОРУ напряжением 500 кВ и выше; при напряжении 380 и 220 кВ это действие выражено слабо. Но при всех напряжениях действие поля высокой частоты на организм человека зависит от продолжительности нахождения в нем.

На основании проведенных исследований разработаны санитарные нормы и правила, где указываются минимально допустимые расстояния расположения жилых построек от стационарных излучающих объектов, как, например, опоры линий электропередач . Эти нормы предусматривают также и максимально допустимые (предельные) уровни электромагнитного излучения для других энергоопасных объектов. В ряде случаев, для защиты человека применяются громоздкие металлические экраны, в виде листов, сеток и других приспособлений.

Высоковольтная линия электропередач на здоровье не влияет

В нашей же стране максимум, на что были потрачены деньги, это на разработку норм, по которым устанавливаются высоковольтные линии. Жилые здания должны располагаться не ближе 10 метров для линии в 35 киловольт, 50 метров для 110-220 киловольт и 100 метров для 330 киловольт и выше. Расстояние считается от крайнего провода до стены жилого здания.

Высоковольтная линия электропередач на здоровье не влияет
Высоковольтная линия электропередач на здоровье не влияет
Высоковольтная линия электропередач на здоровье не влияет

Инфо

Высоковольтная линия электропередач на здоровье не влияет
Высоковольтная линия электропередач на здоровье не влияет
Высоковольтная линия электропередач на здоровье не влияет

Еще один интересный факт, живя по соседству в одном доме два человека одного возраста могут испытывать различное воздействие от проходящей рядом ЛЭП. На одного она будет действовать угнетающе, другой же будет наоборот чувствовать прилив бодрости и сил. Выходит, что действительно высоковольтные линии электропередач по-разному воздействуют на людей.

Высоковольтная линия электропередач на здоровье не влияет
Высоковольтная линия электропередач на здоровье не влияет
Высоковольтная линия электропередач на здоровье не влияет