Особливості проєктування високовольтних повітряних ліній електропередавання в підземному колекторі

Abstract

Захист високовольтних повітряних ліній електропередавання (ПЛ) від зовнішніх атмосферних та військових впливів, та зменшення їх небезпечного електромагнітного випромінювання можливо при їх виконанні у компактному вигляді і розміщенні у підземному колекторі. Але для забезпечення високої пропускної спроможності та надійної роботи таких компактних повітряних ПЛ необхідно удосконалення існуючих конструкцій їх струмопровідних елементів. Метою роботи є визначення перспективних конструктивних параметрів струмопроводів компактних високовольтних повітряних ліній електропередавання, які прокладені у підземному колекторі (ПЛПК). Методика розрахунку допустимих тривалих струмів ПЛПК заснована на запропонованій авторами аналітичній моделі опису процесів масотеплоперенесення в повітрі підземного колектору. Наукова новизна. Вперше обґрунтовано можливість ефективного використання ПЛ в умовах підземного колектору та визначено умови надійної передачі ними електроенергії з підвищеною пропускною спроможністю. Це досягнуто завдяки застосуванню прямокутних плоских вертикальних струмопровідних шин, які мають збільшену площу поверхні та забезпечують кращий конвекційний теплооб мін порівняно з традиційним круглим проводом, а також за рахунок визначення допустимого тривалого струму для таких ПЛ при зменшеній температури зовнішнього середовища (15 С), що характерна для умов експлуатації в підземних колекторах і суттєво нижча за стандартну температуру (25 С), прийняту для ПЛ, розміщених на відкритому повітрі. Практична значи мість. Використання запропонованої ПЛПК має забезпечити надійне передавання електричної енергії, достатню пропускну спроможність і підвищену захищеність від зовнішніх факторів при зменшенні електромагнітного впливу на оточуюче середовище (за рахунок істотного зменшення міжфазної відстані з 3–4 м до 0,3–0,6 м для ПЛ 110 кВ), і має переваги над відомими підземними електромережами (лініями електропередавання з елегазовою ізоляцією та кабельними лініями, що характеризуються підвищеною вартістю ізоляції). Protection of HV overhead power lines (OPL) from external atmospheric and military influences and reduction of their hazardous electromagnetic radiation is possible if they are made in a compact form and placed in an underground collector. But to ensure high capacity and reliable operation of such compact HV OPL, it is necessary to improve the existing designs of their current-carrying elements. The goal of the work is to determine promising design parameters of busbars of compact high-voltage overhead power lines laid in an underground collector. The methodology for calculating permissible long-term currents of HV OPL laid in an underground collector is based on the analytical model proposed by the authors for describing the processes of mass and heat transfer in the air of an underground collector. Scientific novelty. For the first time, the possibility of efficient use of HV OPL in an underground collector conditions is substantiated and the conditions for their reliable transmission of electric energy with increased capacity are determined. This is achieved through the use of rectangular flat vertical conductive busbars with an increased surface area and providing better convective heat exchange compared to traditional round wire, as well as by determining the rated current for such overhead lines at a reduced ambient temperature (15 °C), which is typical for operating conditions in underground collectors (25 °C) adopted for overhead lines located outdoors. Practical value. The use of the proposed HV OPL laid in an underground collector should ensure reliable transmission of electrical energy, sufficient throughput and increased protection from external factors while reducing the electromagnetic impact on the environment (due to a significant reduction in the interphase distance from 3–4 m to 0.3–0.6 m for 110 kV HV OPL), and has advantages over SF6-insulated cable lines and cable lines characterized by an increased insulation cost).