Воздушная линия электропередачи - Overhead power line

330 и 150 кВ в Днепре

Воздушных линий электропередач представляет собой структуру , используемую в передаче электрической и мощности распределения для передачи электрической энергии на большие расстояния. Он состоит из одного или нескольких неизолированных электрических кабелей (обычно кратны трех для трехфазной мощности ) , взвешенных с помощью башен или опора .

Поскольку большая часть изоляции обеспечивается окружающим воздухом, воздушные линии электропередач, как правило, являются наименее затратным методом передачи энергии для больших количеств электроэнергии.

Строительство

Воздушная линия электропередачи через Днепр , Украина

Башни для поддержки линий изготавливаются из дерева или ламината, стали или алюминия (решетчатые конструкции или трубчатые опоры), бетона и иногда армированного пластика. Жилы неизолированных проводов на линии обычно изготавливаются из алюминия (гладкого или армированного сталью или композитными материалами, такими как углерод и стекловолокно), хотя некоторые медные провода используются в распределительных сетях среднего напряжения и низковольтных соединениях с помещениями клиентов. Основная цель проектирования воздушной линии электропередачи - поддерживать достаточный зазор между проводниками под напряжением и землей, чтобы предотвратить опасный контакт с линией и обеспечить надежную опору для проводов, устойчивость к штормам, ледовым нагрузкам, землетрясениям и другим потенциальным повреждениям. причины. Сегодня воздушные линии обычно работают при напряжении между жилами, превышающем 765 000 вольт.

Классификация линий электропередачи

Мужчина работает с линиями электропередач в Науру (2007 г.)

По рабочему напряжению

Воздушные линии электропередачи в электроэнергетике классифицируются по диапазону напряжений:

Низкое напряжение (LV) - менее 1000 вольт, используется для подключения бытового или небольшого коммерческого потребителя к коммунальному предприятию.
Среднее напряжение (MV; распределение) - от 1000 вольт (1 кВ) до 69 кВ, используется для распределения в городских и сельских районах.
Высокое напряжение (ВН; субпередача менее 100 кВ; субпередача или передача при таких напряжениях, как 115 кВ и 138 кВ), используемое для суб-передачи и передачи больших объемов электроэнергии и подключения к очень крупным потребителям.
Сверхвысокое напряжение (сверхвысокое напряжение; передача) - от 345 кВ до примерно 800 кВ, используется для передачи очень большой мощности на большие расстояния.
Сверхвысокое напряжение (СВН) часто ассоциируется с ≥ ± 800 кВ постоянного тока и ≥ 1000 кВ переменного тока; а в Китае установлено больше ультравысоких кондиционеров, чем в любой другой стране.

По длине линии

Воздушные линии электропередачи обычно подразделяются на три класса в зависимости от длины линии:

Линии передачи длиной менее 50 км обычно называют короткими линиями передачи.
Линия передачи, имеющая эффективную длину более 50 км, но менее 150 км, обычно называется линией передачи среднего размера.
Линия электропередачи протяженностью более 150 км считается длинной линией электропередачи.

Эта категоризация в основном сделана инженерами-энергетиками для упрощения анализа характеристик линий электропередачи.

Структуры

Конструкции для воздушных линий могут принимать различные формы в зависимости от типа линии. Конструкции могут быть такими простыми, как деревянные опоры, непосредственно установленные в земле, несущие одну или несколько поперечных балок для поддержки проводников, или конструкция «без рукавов» с проводниками, опирающимися на изоляторы, прикрепленные к боковой стороне опоры. Стальные трубчатые опоры обычно используются в городских районах. Линии высокого напряжения часто проводят на стальных решетчатых опорах или пилонах. В отдаленных районах алюминиевые башни могут быть размещены с помощью вертолетов . Также использовались бетонные столбы. Также доступны опоры из армированного пластика, но их высокая стоимость ограничивает применение.

Каждая конструкция должна быть рассчитана на нагрузки, оказываемые на нее проводниками. Должен поддерживаться вес проводника, а также динамические нагрузки, возникающие из-за накопления льда и ветра, а также воздействия вибрации. Если проводники проложены по прямой линии, башням нужно только противостоять весу, поскольку натяжение проводников приблизительно уравновешивается без результирующей силы на конструкцию. Гибкие проводники, поддерживаемые на концах, по форме напоминают контактную сеть , и большая часть анализа строительства линий передачи опирается на свойства этой формы.

Проект большой линии электропередачи может иметь несколько типов опор, с «касательными» («подвесные» или «линейные» башни, Великобритания), предназначенными для большинства позиций, и более мощными опорами, используемыми для поворота линии под углом, тупикового конца. (завершение) линии или для важных пересечений рек или дорог. В зависимости от критериев проектирования для конкретной линии, конструкции полугибкого типа могут зависеть от веса проводников, которые необходимо уравновесить с обеих сторон каждой опоры. Более жесткие конструкции могут оставаться стоять даже в случае поломки одного или нескольких проводников. Такие конструкции могут быть установлены через определенные промежутки времени на линиях электропередач, чтобы ограничить масштаб отказов каскадных опор.

Фундаменты для башенных конструкций могут быть большими и дорогостоящими, особенно если грунтовые условия плохие, например, на заболоченных территориях. Каждая конструкция может быть значительно стабилизирована за счет использования растяжек для противодействия некоторым силам, прилагаемым проводниками.

Низкопрофильные ЛЭП возле аэродрома

Линии электропередач и опорные конструкции могут быть формой визуального загрязнения . В некоторых случаях, чтобы избежать этого, линии прокладываются под землей , но такое « подземное » более дорогое и поэтому нечасто.

Для одного дерева полюса полезности структуры, полюс помещается в землю, а затем три траверсы проходят от этого, либо в шахматном порядке или все в одну сторону. Изоляторы крепятся к траверсам. Для конструкции деревянных столбов H-типа два столба помещаются в землю, а затем поверх них помещается перекладина, проходящая в обе стороны. Изоляторы прикреплены на концах и посередине. Решетчатые башенные конструкции имеют две общие формы. У одного есть пирамидальное основание, затем вертикальное сечение, в котором выступают три поперечины, как правило, в шахматном порядке. К траверсам прикреплены изоляторы деформации . Другой имеет пирамидальное основание, доходящее до четырех точек опоры. Сверху размещается горизонтальная ферменная конструкция.

Иногда на верхушках башен натягивают заземленный провод для защиты от молний. Оптический провод заземления является более продвинутой версией со встроенными оптическими волокнами для связи. Маркеры проводов могут быть установлены на проводе заземления в соответствии с рекомендациями Международной организации гражданской авиации . Некоторые маркеры включают мигающие лампы для ночного предупреждения.

Схемы

Линии передачи с одной цепи несут проводники только за один контур. Для трехфазной системы это означает, что каждая опора поддерживает три проводника.

Линии передачи двухконтурной имеют два контура. В трехфазных системах каждая опора поддерживает и изолирует шесть проводников. Однофазные силовые линии переменного тока, используемые для тягового тока, имеют четыре проводника для двух цепей. Обычно обе цепи работают при одинаковом напряжении.

В системах HVDC обычно два проводника проходят на каждую линию, но в редких случаях только один полюс системы проводится на нескольких опорах.

В некоторых странах, таких как Германия, большинство линий электропередач с напряжением выше 100 кВ реализованы как двойные, учетверенные или, в редких случаях, даже как шестикратные линии электропередач, поскольку полосы отвода редки. Иногда все кондукторы устанавливаются при возведении пилонов; часто некоторые схемы устанавливаются позже. Недостатком двухцепных линий передачи является то, что их обслуживание может быть затруднено, поскольку требуется либо работа в непосредственной близости от высокого напряжения, либо отключение двух цепей. В случае отказа могут быть затронуты обе системы.

Самая крупная двухконтурная линия передачи - ЛЭП Кита-Иваки .

Изоляторы

Линии электропередач среднего напряжения с керамическими изоляторами в Калифорнии

Модульные подвесные изоляторы используются для высоковольтных линий. Объекты, прикрепленные к проводникам около нижней части изолятора, являются амортизаторами Стокбриджа .

Изоляторы должны поддерживать проводники и выдерживать как нормальное рабочее напряжение, так и скачки напряжения из-за коммутации и молнии . Изоляторы широко классифицируются как штыревые, которые поддерживают проводник над конструкцией, или как подвесные, когда проводник висит под конструкцией. Изобретение деформационного изолятора было решающим фактором, позволившим использовать более высокие напряжения.

В конце XIX века ограниченная электрическая прочность штыревых изоляторов телеграфного типа ограничивала напряжение до 69000 вольт . До 33 кВ (69 кВ в Северной Америке) обычно используются оба типа. При более высоких напряжениях для воздушных проводов характерны только изоляторы подвесного типа.

Изоляторы обычно изготавливаются из фарфора, полученного мокрой технологией, или закаленного стекла , при этом все чаще используются полимерные изоляторы, армированные стекловолокном. Однако с повышением уровня напряжения все чаще используются полимерные изоляторы (на основе силиконовой резины ). Китай уже разработал полимерные изоляторы с максимальным системным напряжением 1100 кВ, а Индия в настоящее время разрабатывает линию 1200 кВ (максимальное напряжение системы), которая первоначально будет заряжаться напряжением 400 кВ, а затем будет модернизирована до линии на 1200 кВ.

Подвесные изоляторы состоят из составных частей, причем количество дисков единичных изоляторов увеличивается при повышении напряжения. Количество дисков выбирается в зависимости от сетевого напряжения, требований к устойчивости к ударам молнии, высоты над уровнем моря и факторов окружающей среды, таких как туман, загрязнение или солевой туман. В случаях, когда эти условия не оптимальны, необходимо использовать более длинные изоляторы. В этих случаях требуются более длинные изоляторы с большей длиной пути утечки для тока утечки. Изоляторы деформации должны быть достаточно прочными с механической точки зрения, чтобы выдерживать полный вес пролета проводника, а также нагрузки из-за скопления льда и ветра.

Фарфоровые изоляторы могут иметь покрытие из полупроводящей глазури, так что через изолятор проходит небольшой ток (несколько миллиампер). Это немного нагревает поверхность и снижает эффект скопления тумана и грязи. Полупроводниковая глазурь также обеспечивает более равномерное распределение напряжения по длине цепочки изоляторов.

Полимерные изоляторы по своей природе обладают гидрофобными характеристиками, обеспечивающими улучшенные характеристики на мокрой дороге. Кроме того, исследования показали, что удельная длина пути утечки, необходимая для полимерных изоляторов, намного меньше, чем требуется для фарфора или стекла. Кроме того, масса полимерных изоляторов (особенно при более высоких напряжениях) примерно на 50-30% меньше, чем у сравнительной фарфоровой или стеклянной гирлянды. Лучшее загрязнение и влажные свойства приводят к более широкому использованию таких изоляторов.

Изоляторы для очень высоких напряжений, превышающих 200 кВ, могут иметь на выводах ступенчатые кольца . Это улучшает распределение электрического поля вокруг изолятора и делает его более устойчивым к пробоям во время скачков напряжения.

Дирижеры

Пример поперечного сечения ЛЭП ACSR

Наиболее распространенным проводником, используемым сегодня для передачи, является алюминиевый проводник, армированный сталью (ACSR). Также широко используются проводники из алюминиевого сплава (AAAC). Алюминий используется потому, что он имеет примерно половину веса и более низкую стоимость по сравнению с медным кабелем с сопоставимым сопротивлением. Однако он требует большего диаметра, чем медь, из-за более низкой удельной проводимости . Медь была более популярна в прошлом и до сих пор используется, особенно при более низких напряжениях и для заземления.

Хотя более крупные проводники теряют меньше энергии из-за их более низкого электрического сопротивления , они стоят больше, чем проводники меньшего размера. Правило оптимизации, называемое законом Кельвина, гласит, что оптимальный размер проводника для линии находится, когда стоимость энергии, потраченной впустую в меньшем проводе, равна годовому проценту, уплачиваемому с этой дополнительной стоимости строительства линии для большего проводника. Проблема оптимизации усложняется дополнительными факторами, такими как изменяющаяся годовая нагрузка, меняющаяся стоимость установки и отдельные размеры обычно производимых кабелей.

Поскольку проводник представляет собой гибкий объект с одинаковым весом на единицу длины, форма проводника, висящего между двумя башнями, приближается к форме контактной сети . Провисание проводника (расстояние по вертикали между самой высокой и самой низкой точкой кривой) варьируется в зависимости от температуры и дополнительной нагрузки, такой как ледяной покров. В целях безопасности необходимо поддерживать минимальное пространство над головой. Поскольку длина проводника увеличивается с увеличением тепла, выделяемого током, проходящим через него, иногда можно увеличить пропускную способность (uprate) мощности, заменив проводники на тип с более низким коэффициентом теплового расширения или более высокой допустимой рабочей температурой. .

Обычные проводники ACSR (слева) и современные углеродные жилы (справа)

Два таких проводника, которые обеспечивают уменьшенное тепловое провисание, известны как проводники с композитным сердечником (провод ACCR и провод ACCC ). Вместо стальных жил сердечника, которые часто используются для увеличения общей прочности проводника, в проводнике ACCC используется сердечник из углеродного волокна и стекловолокна, который обеспечивает коэффициент теплового расширения примерно 1/10 от коэффициента теплового расширения стали. Несмотря на то, что композитный сердечник не проводит ток, он значительно легче и прочнее стали, что позволяет включать на 28% больше алюминия (с использованием компактных жил трапециевидной формы) без каких-либо потерь в диаметре или весе. Дополнительное содержание алюминия помогает снизить потери в линии на 25-40% по сравнению с другими проводниками того же диаметра и веса, в зависимости от электрического тока. Уменьшение теплового прогиба проводника с углеродным сердечником позволяет ему выдерживать в два раза больший ток («допустимая нагрузка») по сравнению с полностью алюминиевым проводником (AAC) или ACSR.

Линии электропередачи и их окружение должны поддерживаться с помощью электромонтажников , иногда помогают вертолеты с АВД или дисковыми пилами , которые могут работать в три раза быстрее. Однако эта работа часто происходит в опасных зонах диаграммы высота – скорость вертолета , и пилот должен иметь квалификацию для этого метода « внешнего груза человека ».

Связка проводников

Жгут проводник

Для передачи энергии на большие расстояния используется передача высокого напряжения. Передача выше 132 кВ создает проблему коронного разряда , который вызывает значительные потери мощности и помехи в цепях связи. Чтобы уменьшить этот эффект коронного разряда, предпочтительно использовать более одного проводника на фазу или жгуты проводов. В дополнение к уменьшению коронного разряда, звукового и радиошума (и связанных с ними электрических потерь) связанные проводники также увеличивают величину тока, который может переноситься по сравнению с одним проводником с таким же содержанием алюминия, из-за скин-эффекта (для линий переменного тока).

Жилы жгута состоят из нескольких параллельных кабелей, соединенных через промежутки прокладками, часто в цилиндрической конфигурации. Оптимальное количество проводников зависит от номинального тока, но обычно линии с более высоким напряжением также имеют более высокий ток. American Electric Power строит линии 765 кВ с использованием шести проводов на фазу в пучке. Прокладки должны противостоять силам ветра и магнитным силам во время короткого замыкания.

Распорная заслонка для четырехжильных жгутов

Крепление жгута проводов

Связанные в жгут проводники уменьшают градиент напряжения вблизи линии. Это снижает вероятность коронного разряда. При дополнительном высоком напряжении , электрическое поле градиент на поверхности одиночного проводника достаточно высоко , чтобы ионизировать воздух, который отходы мощности, генерирует нежелательный акустический шум и мешает с системами связи . Поле, окружающее пучок проводников, похоже на поле, которое окружает один очень большой проводник - это создает более низкие градиенты, что смягчает проблемы, связанные с высокой напряженностью поля. Эффективность передачи повышается за счет противодействия потерям из-за эффекта коронного разряда.

Связанные проводники охлаждают сами себя более эффективно из-за увеличенной площади поверхности проводников, что еще больше снижает потери в линии. При передаче переменного тока жгуты проводов также позволяют избежать снижения допустимой нагрузки одного большого проводника из-за скин-эффекта. Жгут проводов также имеет более низкое реактивное сопротивление по сравнению с одиночным проводником.

В то время как сопротивление ветра выше, колебания, вызванные ветром, могут подавляться проставками пучка. Обледенение и ветровая нагрузка на жгуты проводов будут больше, чем у одиночного проводника того же полного поперечного сечения, а связанные проводники сложнее установить, чем одиночные проводники. Эоловые колебания обычно менее выражены на связанных проводниках из-за эффекта распорок и распорных демпферов, установленных на относительно близких интервалах вдоль линии.

Провода заземления

Алюминиевый провод с изоляцией из сшитого полиэтилена. Применяется для линий электропередачи 6600 В.

Воздушные линии электропередачи часто снабжены заземляющим проводом (экранированный провод, статический провод или провод заземления). Заземляющий провод обычно заземляется в верхней части несущей конструкции, чтобы свести к минимуму вероятность прямого удара молнии по фазным проводам. В цепях с заземленной нейтралью он также служит параллельным путем с землей для токов короткого замыкания. Линии передачи очень высокого напряжения могут иметь два заземляющих провода. Они находятся либо на крайних концах самой высокой поперечной балки, либо на двух V-образных точках мачты, либо на отдельной поперечине. Старые линии могут использовать ограничители перенапряжения через каждые несколько пролетов вместо экранированного провода; эта конфигурация обычно встречается в более сельских районах Соединенных Штатов. Благодаря защите линии от молнии конструкция аппаратов на подстанциях упрощается из-за более низкой нагрузки на изоляцию. Экранированные провода на линиях передачи могут включать оптические волокна ( оптические заземляющие провода / OPGW), используемые для связи и управления энергосистемой.

HVDC Fenno-Skan с заземляющими проводами, используемыми в качестве электродной линии

На некоторых преобразовательных подстанциях HVDC заземляющий провод также используется в качестве электродной линии для подключения к удаленному заземляющему электроду. Это позволяет системе HVDC использовать землю как один провод. Заземляющий провод монтируется на небольших изоляторах, замыкаемых разрядниками над фазными проводниками. Изоляция предотвращает электрохимическую коррозию пилона.

В распределительных линиях среднего напряжения также можно использовать один или два экранированных провода или заземленный провод, проложенный ниже фазных проводов, чтобы обеспечить некоторую степень защиты от высоких транспортных средств или оборудования, соприкасающихся с линией под напряжением, а также для обеспечения нейтральной линии в Системы с проводной звездой.

На некоторых линиях электропередач с очень высоким напряжением в бывшем Советском Союзе заземляющий провод используется для систем PLC-Radio и устанавливается на изоляторах на опорах.

Изолированные жилы и кабель

Воздушные изолированные кабели используются редко, обычно на короткие расстояния (менее километра). Изолированные кабели можно крепить непосредственно к конструкциям без изолирующих опор. Воздушная линия с неизолированными проводниками с воздушной изоляцией обычно дешевле, чем кабель с изолированными проводниками.

Более распространенный подход - это «закрытый» линейный провод. С ним обращаются как с оголенным кабелем, но часто он более безопасен для дикой природы, поскольку изоляция кабелей увеличивает вероятность того, что хищник с большим размахом крыла выживет при столкновении с линиями, и немного снижает общую опасность, связанную с линиями. Эти типы линий часто можно увидеть на востоке Соединенных Штатов и в густо лесистых районах, где вероятен контакт с линией деревьев. Единственная проблема - это стоимость, поскольку изолированный провод зачастую дороже, чем его чистый аналог. Многие коммунальные предприятия применяют закрытые линейные провода в качестве материала для перемычек там, где провода часто расположены ближе друг к другу на опоре, например, в подземных стояках / крышках , а также на устройствах повторного включения, вырезах и т.п.

Демпферы

Амортизатор Стокбриджа

Поскольку линии электропередачи могут страдать от аэроупругих колебаний и "скачущих" колебаний, вызываемых ветром, к линии часто прикрепляют настроенные демпферы массы , чтобы изменить характеристики физических колебаний линии. Распространенным типом является демпфер Стокбриджа .

Компактные линии передачи

Компактная воздушная линия среднего напряжения, установленная на бетонном столбе в Таиланде. Внешний вид похож на жгут проводов, но эта линия состоит из трех проводов, которые прикреплены к одному крестообразному изолятору из фарфора.

Компактная воздушная линия электропередачи требует меньшей полосы отвода, чем стандартная воздушная линия электропередачи. Проводники не должны приближаться друг к другу. Это может быть достигнуто либо короткими длинами пролета и изоляционными перемычками, либо разделением проводников в пролете изоляторами. Первый тип легче построить, поскольку он не требует изоляторов в пролете, которые могут быть трудными в установке и обслуживании.

Примеры компактных линий:

Компактные линии передачи могут быть спроектированы для повышения напряжения существующих линий с целью увеличения мощности, которая может передаваться по существующей полосе отвода.

Низкое напряжение

Антенна в комплекте с кабелем в Старом Колсдоне , Суррей

Воздушные линии низкого напряжения могут использовать либо неизолированные проводники на стеклянных или керамических изоляторах, либо систему антенных жгутов . Количество проводников может быть от двух (скорее всего, фаза и нейтраль) до шести (три фазных провода, отдельные нейтраль и земля плюс уличное освещение, питаемое от общего выключателя); общий случай - четыре (три фазы и нейтраль, где нейтраль также может служить проводником защитного заземления).

Мощность поезда

Воздушные линии или воздушные провода используются для передачи электроэнергии трамваям, троллейбусам и поездам. Воздушные линии проектируются по принципу одного или нескольких воздушных проводов, расположенных над рельсовыми путями. Питающие станции через равные промежутки времени по ВЛ обеспечивают питание от высоковольтной сети. В некоторых случаях используется низкочастотный переменный ток, который распределяется по специальной сети тягового тока .

Дальнейшие приложения

Воздушные линии также иногда используются для питания передающих антенн, особенно для эффективной передачи длинных, средних и коротких волн. Для этого часто используется шахматная строка массива. Вдоль шахматной линии решетки токопроводящие кабели для питания заземляющей сети передающей антенны прикреплены к внешней стороне кольца, а провод внутри кольца прикреплен к изоляторам, ведущим к высоковольтному фидеру антенны. .

Использование площади под воздушными линиями электропередач

Использование области под воздушной линией ограничено, потому что предметы не должны приближаться слишком близко к проводам под напряжением. Воздушные линии и конструкции могут проливать лед, создавая опасность. Радиоприем под линией электропередачи может ухудшаться как из-за экранирования антенны приемника воздушными проводниками, так и из-за частичного разряда на изоляторах и острых концах проводов, что создает радиопомехи.

В районе, прилегающем к воздушным линиям, существует опасность возникновения помех, например, запуск воздушных змеев или воздушных шаров, использование лестниц или работающее оборудование.

Воздушные линии распределения и передачи возле аэродромов часто отмечаются на картах, а сами линии отмечаются заметными пластиковыми отражателями, чтобы предупредить пилотов о присутствии проводников.

Строительство воздушных линий электропередач, особенно в пустынных районах , может иметь значительные экологические последствия . Экологические исследования для таких проектов могут учитывать влияние расчистки кустов , изменение маршрутов миграции мигрирующих животных, возможный доступ хищников и людей по коридорам передачи, нарушение среды обитания рыб на переходах через ручьи и другие эффекты.

Линейные парки обычно занимают территорию под воздушными линиями электропередач, чтобы обеспечить легкий доступ и предотвратить препятствия.

Авиационные происшествия

Маркер авиационного препятствия на высоковольтной линии электропередачи напоминает пилотам о наличии воздушной линии. Некоторые маркеры горят ночью или имеют стробоскопы.

Линия высокого напряжения Экибастуз-Кокчетав в Казахстане . Это была первая коммерчески используемая линия электропередачи, которая работала при 1150 кВ, самом высоком напряжении в линии электропередачи в мире.

Авиация общего назначения, дельтапланеризм, парапланеризм, прыжки с парашютом, полет на воздушном шаре и воздушном змее должны избегать случайного контакта с линиями электропередачи. Почти каждый воздушный змей предупреждает пользователей, чтобы они не приближались к линиям электропередач. Смерть наступает при столкновении самолета с линиями электропередачи. На некоторых линиях электропередач есть знаки препятствий, особенно возле взлетно-посадочных полос или над водными путями, которые могут поддерживать работу гидросамолетов. Размещение линий электропередач иногда занимает места, которые в противном случае использовались бы для дельтапланов.

История

Первую передачу электрических импульсов на большое расстояние продемонстрировал 14 июля 1729 года физик Стивен Грей . В демонстрации использовались влажные шнуры из пеньки, подвешенные на шелковых нитях (низкое сопротивление металлических проводников в то время не принималось во внимание).

Однако первое практическое использование воздушных линий связи было в контексте телеграфии . К 1837 году экспериментальные коммерческие телеграфные системы простирались на расстояние 20 км (13 миль). Передача электроэнергии была осуществлена в 1882 году с первой высоковольтной передачей между Мюнхеном и Мисбахом (60 км). В 1891 году по случаю Международной выставки электроэнергии во Франкфурте , между Лауффеном и Франкфуртом, была построена первая трехфазная воздушная линия переменного тока .

В 1912 году была введена в эксплуатацию первая воздушная линия электропередачи 110 кВ, а в 1923 году - первая воздушная линия электропередачи 220 кВ. В 1920-х годах RWE AG построила первую воздушную линию для этого напряжения, а в 1926 году построила переход через Рейн с опорами Voerde. , две мачты высотой 138 метров.

В 1953 году первая линия 345 кВ была введена в эксплуатацию компанией American Electric Power в США . В Германии в 1957 году была введена в эксплуатацию первая воздушная линия электропередачи 380 кВ (ТП - Роммерскирхен). В том же году воздушная линия, пересекающая Мессинский пролив, была введена в эксплуатацию в Италии, пилоны которой обслуживали пересечение Эльбы 1. Это было использовано в качестве модели для строительства пересечения Эльбы 2 во второй половине 1970-х гг. строительство самых высоких в мире опор ВЛ. Ранее, в 1952 году, первая линия 380 кВ была введена в эксплуатацию в Швеции на расстоянии 1000 км (625 миль) между более густонаселенными районами на юге и крупнейшими гидроэлектростанциями на севере. С 1967 года в России, а также в США и Канаде были построены воздушные линии на напряжение 765 кВ. В 1982 году в Советском Союзе были построены воздушные линии электропередачи между Электросталью и Экибастузской электростанцией , это была трехфазная линия переменного тока на 1150 кВ (ЛЭП Экибастуз-Кокшетау ). В 1999 году в Японии была построена первая линия электропередачи на 1000 кВ с двумя цепями - Kita-Iwaki Powerline . В 2003 году началось строительство самой высокой воздушной линии в Китае - перехода через реку Янцзы .

Математический анализ

Воздушная линия электропередачи является одним из примеров линии передачи . Что касается частот энергосистемы, можно сделать много полезных упрощений для линий типичной длины. Для анализа энергосистем распределенное сопротивление, последовательную индуктивность, сопротивление утечки шунта и шунтирующую емкость можно заменить подходящими сосредоточенными значениями или упрощенными схемами.

Модель короткой и средней линии

Короткая длина линии электропередачи (менее 80 км) может быть аппроксимирована последовательным сопротивлением индуктивности без учета проводимых сопротивлений шунта. Это значение не является полным сопротивлением линии, а скорее последовательным сопротивлением на единицу длины линии. Для большей протяженности линии (80–250 км) в модель добавляется шунтирующая емкость. В этом случае принято распределять половину общей емкости на каждую сторону линии. В результате линия электропередачи может быть представлена как двухпортовая сеть , например, с параметрами ABCD.

Схема может быть охарактеризована как

{\ Displaystyle Z = ZL = (R + J \ Omega L) l}

куда

Z - полное последовательное сопротивление линии.
z - последовательное сопротивление на единицу длины
l длина линии
${\ displaystyle \ omega \}$ это синусоидальная угловая частота

Средняя линия имеет дополнительный вход шунта.

{\ displaystyle Y = yl = j \ omega Cl}