Что такое ЛЭП — виды линий электропередач, конструкции

Типы и виды

ЛЭП можно разделить на две большие группы — воздушные и подземные. Они классифицируются по множеству признаков, начиная от предназначения и заканчивая параметрами тока. Различные типы устройств используются для разных целей. Они проводят электроэнергию к жилым домам, предприятиям, фонарям, магазинам, рекламным щитам и прочим сооружениям.

Какие бывают ЛЭП?

Полезно знать, какое напряжение передаётся по ЛЭП , так как для каждого напряжения существует своя безопасная зона от проводов. Приведу пример зависимости напряжения и безопасного расстояния до него:

• Для ЛЭП 0,4 кВ – 2 метра
• ЛЭП 1 — 20 кВ – 10 метров
• ЛЭП 35 кВ – 15 метров
• ЛЭП 110 кВ – 20 метров
• ЛЭП 150 — 220 кВ – 25 метров
• ЛЭП 220 — 500 кВ – 30 метров
• ЛЭП 750 кВ – 40 метров
• ЛЭП 1150 кВ – 55 метров

Зная безопасное расстояние до ЛЭП необходимо научиться определять визуально напряжение.

Опоры ЛЭП и другие заметные элементы

Для того чтобы провод надежно удерживался, применяются опоры. В простейшем случае это деревянные столбы. Но такая конструкция применима лишь к линиям до 35 кВ. А с увеличением ценности древесины в этом классе напряжений все больше используются опоры из железобетона. По мере увеличения напряжения провода необходимо поднимать выше, а расстояние между фазами делать больше. В сравнении опоры выглядят так:

Опоры ЛЭП

В общем, опоры – это отдельная тема, которая довольно-таки обширна. По этой причине в детали темы опор линий электропередачи здесь углубляться не будем. Но чтобы кратко и емко показать читателю ее основу, продемонстрируем изображение:

Атрибуты опор

В заключение информации о воздушных ЛЭП упомянем те дополнительные элементы, которые встречаются на опорах и хорошо заметны. Это

• системы защиты от молнии,
• а также реакторы.

Первые содержат специальный трос, который расположен выше проводов, и штыревые молниеотводы. Вторые предназначены для ограничения скорости нарастания тока при коротком замыкании. Реактор, по сути, – это дроссель.

Реакторы на опоре ЛЭП

Кроме перечисленных элементов, в линиях электропередачи применяется еще несколько. Но оставим их за рамками статьи и перейдем к кабелям.

Виды

ЛЭП используются для перемещения и распространения электроэнергии. Виды линий можно поделить:

• по виду расположения кабелей — воздушные (находятся на открытом воздухе) и закрытые (в кабель-каналах);
• по функциям — сверхдальние, для магистралей, распределительные.

Воздушные ЛЭП также можно разделить на подвиды, который зависят от проводников, типа тока, мощности, применяемого сырья. Ниже подробно описаны эти классификации.

Переменного тока

По типу тока ЛЭП можно подразделить на две группы. Первая из них — это линии электропередач постоянного тока. Такие установки помогают свести к минимуму потери при перемещении энергии, потому используются для передачи тока на дальние расстояния. Этот вид ЛЭП достаточно популярен в европейских государствах, но в России такие линии электропередач можно пересчитать по пальцам. Многие железные дороги работают на переменном токе.

Схема передачи энергии

Постоянного тока

Вторая группа — это линии электропередач постоянного тока, в которых энергия всегда одинакова независимо от направления и сопротивления. Почти все установки в России питаются постоянным током. Их проще произвести и эксплуатировать, но потери при перемещении тока очень часто достигают 10 кВт/км за полгода на ЛЭП с напряжением 450 кВ.

Классификация

Передача электрической энергии осуществляется по металлическим проводам, где проводником выступает медь или алюминий. Различается способ прокладки проводов:

• По воздуху – воздушными линями;
• В грунте (воде) – кабельными линиями;
• Газоизолированными линиями.

Перечисленные виды ЛЭП являются основными. Проводятся эксперименты по беспроводной передаче энергии, но в настоящее время такой способ не нашел распространение на практике, за исключением маломощных устройств.

Беспроводное зарядное устройство

По роду тока

Большинство существующих ЛЭП предназначено для работы с переменным током, что связано с простотой преобразования напряжения по величине.

Отдельные типы линий работают с постоянным током. Они предназначены для некоторых областей применения (питание контактной сети, мощных потребителей постоянного тока), но общая протяженность невелика, несмотря на меньшие потери на емкостной и индуктивной составляющих.

По режиму работы нейтралей в электроустановках

• Сети с глухозаземленной нейтралью;
• Сети с изолированной нейтралью;
• С резонансно-заземленной нейтралью;
• С эффективно-заземленной нейтралью.

По режиму работы в зависимости от механического состояния

Основной режим работы ВЛ – нормальный, когда все провода и тросы находятся в исправном состоянии. Могут бывать случаи, когда часть проводов отсутствует, но ЛЭП эксплуатируется:

• При полном или частичном обрыве – аварийный режим;
• Во время монтажа проводов, опор – монтажный режим.

По назначению

• Межсистемные (дальние) – для объединения нескольких энергетических систем. Сюда относятся ВЛ 500 кВ и выше;
• Магистральные – для объединения электростанций в сеть в пределах одной энергосистемы и подачи электроэнергии на узловые подстанции;
• Распределительные – для связи крупных предприятий и населенных пунктов с узловыми подстанциями;
• ВЛ сельскохозяйственных потребителей;
• Городская и сельская распределительная сеть.

Способ монтажа

Основным критерием, по которому классифицируют линии электропередачи, является конструктивный способ передачи энергии. Линии делят на следующие типы:

• воздушные — передача электрического тока ведется по проводам, подвешенным на специальных опорах;
• кабельные — передача электрического тока производится посредством силовых кабелей, прокладываемых в грунте, кабельной канализации или по инженерным конструкциям другого рода.

Состав линий электропередачи

Состав кабельной и воздушной линий различны. Для дифференциации рассмотрим каждый вид ЛЭП отдельно.

Составляющие воздушной линии электропередачи

ВЛ в своем составе имеют множество устройств и конструкций. Перечислим основные из них:

1. опоры;
2. арматура и изоляторы;
3. устройства заземления;
4. провода и тросы;
5. разрядные устройства;
6. маркеры для обозначения проводов;
7. подстанции.

Помимо прямого назначения воздушные линии используются в качестве инженерных конструкций для подвеса волоконно-оптического кабеля связи. В связи с этим на некоторых линиях количество составляющих элементов постоянно растет.

Составляющие кабельной линии электропередачи

Кабельные линии применяются для передачи электрической энергии в местах, недоступных для подвеса по опорам ВЛ. В состав входит силовой кабель и узлы ввода на подстанции и к конечным потребителям.

Обоснование высокого напряжения

Потребителям принято доставлять электрический ток напряжением 220 и 380 вольт. Однако в условиях протяженных линий это не выгодно, так как потери на участках длиной более 2 км могут быть несопоставимы с необходимой потребляемой мощностью.

В целях снижения потерь на больших расстояниях повышают мощность и передают ток высокого напряжения.  Для этого перед передачей используют повышающие подстанции, а перед потребителем ставят понижающие трансформаторы. Таким образом, линия передачи выглядит следующим образом:

Структурная схема ЛЭП

Предназначение ВЛ электропередач

Такими ВЛ называются установки, которые используются для перемещения и рас­пределения электрической энергии по кабелям, находящимся на открытом воздухе и удерживающимися, при помощи специальных стоек. ВЛ устанавливаются и используются в самых различных погодных условиях и гео­графической местности, склонны к атмосферному влиянию (осадки, перепады температур, ветры).

Поэтому воздушные линии необходимо устанавливать с учетом погодных факторов, загрязнения атмосферы, требований прокладки (для города, поля, деревни) и прочее. Установка должна соответствовать ряду правил и нормативам:

• экономически выгодная стоимость;
• ­высокой электропроводностью, прочностью используемых канатов и стоек;
• устойчивость к механическим повреждениям, коррозии;
• быть безопасной для природы ичеловека, не занимать много свободной территории.

Как выглядят изоляторы

Защитные приспособления

В качестве защиты используются грозозащитные проводники, разрядники и устройства заземления. Заземление металлических опор производится путем механического крепления несущей конструкции к заземляющему контуру. Особенно важно заземление железобетонных опор, поскольку при утечках тока он начинает протекать через арматуру бетона, оказывая разрушающее влияние. Вред, нанесенный опоре, визуально виден не будет.

Важно! Для наилучшей защиты охранный провод размещается выше всех остальных.

Определение напряжения ЛЭП

Разумеется, что кабельные линии электропередач в большинстве своем скрыты, да и находящиеся на открытом воздухе далеко не всегда можно различить визуально.

А вот воздушные линии можно определить по:

• Типу применяемых в ЛЭП опор;
• Внешнему виду и числу изоляторов;
• Проводам;
• Размеру охранной зоны;
• Буквенной маркировке на опорах (Т – 35кВ, С – 110кВ, Д – 220кВ).

Буквенная маркировка на опоре

Поэтому далее рассмотрим систему определения величины напряжения ЛЭП по основным визуальным критериям.

Влияние на здоровье человека

Благодаря исследованиям ученых, было установлено, что воздействие электромагнитных полей сказывается негативно на здоровье человека. В его теле образуются токи. Это объясняется проводимостью органов и тканей, по которым циркулирует кровь и лимфа.

Анализ проведенных исследований показал, что жители домов находящихся рядом с ЛЭП или с подстанциями, заболевали раком в два раза чаще, чем жители других районов. На здоровье ребенка поле воздействовало еще сильней. Дети заболевали лейкозом в 4 раза чаще.

Зафиксировано отрицательное влияние высоковольтных линий на следующие системы организма:

• сердечно-сосудистую,
• гематологическую,
• нервную,
• половую,
• эндокринную,
• иммунную.

Установлено, что здоровье людей, живущих вблизи линии электропередач с течением времени постепенно ухудшается. У них чаще возникают головные боли, проблемы с памятью, боли в мышцах, головокружения. Возрастает количество инсультов и инфарктов. Беспокоит бессонница и слабость. У женщин появляются проблемы с вынашиванием и рождением детей. Здоровье новорожденных ослаблено.

Вред, получаемый человеком при воздействии на него электрического поля, зависит от напряженности и от длительности действия на организм.

Допустимые значения:

• в населенных пунктах – 5 кВ/м;
• при пересечении с дорогами – 10 кВ/м;
• вне населенных пунктов – 15 кВ/м;
• в труднодоступных местах – 20 кВ/м.

На человека может длительно воздействовать электрическое поле напряженностью 0,5 кВ/м, при этом негативного влияния на здоровье не происходит.

Если же требуется пребывание человека в местах высокой напряженности, нужно руководствоваться следующими нормативами, по которым время пребывания в зоне:

• не ограничивается при 5 кВ/м;
• не более 180 минут при 10 кВ/м;
• 90 минут при 15 кВ/м;
• 10 минут при 20 кВ/м;
• 5 минут при 25 кВ/м.

При соблюдении этих условий, в течение суток здоровье человека восстанавливается.

Если невозможно ограничить время пребывания работающего персонала на опасных объектах, применяется экранирование рабочих мест металлическими листами, сетками и другими приспособлениями. Хороший эффект дают кустарники высотой от 3-х метров и 6-ти метровые деревья, посаженные под ВЛ.

При воздействии электромагнитных полей на жилые дома, важно сохранить здоровье, проживающих там людей. Для этого разработаны санитарные нормы (СанПиН 2971-84), регламентирующие минимальное безопасное расстояние, защитную зону, от линии электропередач до ближайших зданий.

Повышенные требования предъявляются к расположению трасс ультравысоких напряжений. Расстояние от ВЛ до населённого пункта должно быть:

• при 750 кВ не меньше 250 м,
• при 1150 кВ не менее 300 м.

Влияние на окружающую среду и экологию

Электромагнитные поля оказывают сильное влияние на все биологические объекты, находящиеся вблизи воздушных трасс: на насекомых, на растения, на животных.

Соседство с высоковольтными линиями на пчелах отражается пагубно. Насекомые становятся агрессивными, беспокойными, теряют работоспособность, лётную активность. Появляется угроза гибели маток и семей.

Летающие насекомые – жуки, комары, бабочки стремятся в зону с более низким уровнем напряженности.

Растения меняют форму листьев, стеблей, цветков, появляются лишние лепестки и другие аномалии развития. По некоторым данным, электромагнитное поле влияет положительно на урожай сельскохозяйственных культур, на плодоношение ягод и овощей. Опыты показали, что после воздействия поля высокой напряженности, семена стали давать больший процент всхожести и быстрое прорастание.

Влияние ВЛЭП на животных так же негативно, как и на людей. Наиболее чувствительны парнокопытные. Если пастбище расположено на участке, прилегающем к ВЛ, в теле животного, изолированного от земли копытами, может наводиться потенциал 10 кВ. При прикосновении к заземленным предметам (траве, веткам кустарника), возникает импульс тока 100 — 200 мкА. Это величина не опасна для жизни. Здоровье парнокопытного не ухудшится, но неприятные ощущения ему обеспечены. Если деревянные опоры ВЛ обрабатывают креозотом, то контакт с этим веществом может иметь неблагоприятные последствия для животного.

Птицы становятся жертвами электрических разрядов при прямом контакте с токоведущими частями и при прикосновении к изолирующим частям подвески провода.

Что бы минимизировать вред, приносимый окружающей среде объектами повышенной опасности, необходимо применять специальные защитные устройства.

Линии электропередач высокого класса напряжения способны локально действовать даже на погоду. Было зафиксировано, как влияет ЛЭП на воздушные потоки. Холодный воздух, дойдя до высоковольтной трассы (800 кВ), стал её обтекать.

В своих работах по теории атмосферного электричества, российский ученый Лев Александрович Похмельных выдвинул гипотезу о том, что высоковольтные линии электропередач оказывают неблагоприятное влияние на экологию. По мнению учёного, глобальное потепление и формирование засушливого климата происходит из-за ионизации атмосферы ЛЭП, поэтому парниковый эффект тут не при чем.

Вред технике и средствам коммуникации

Увеличение на территории страны протяженности передающих электричество трасс привело к тому, что электромагнитное поле ЛЭП стало оказывать влияние на приём телесигналов и на радиосвязь.

Какие бывают причины возникновения радиопомех от ВЛ, почему они оказывают влияние на прием ТВ? В результате коронного разряда в пространстве у проводов возникают электромагнитные возмущения, они и являются причиной помех для радиоприемных устройств.

А как влияет погода на радиопомехи? В зависимости от метеорологических условий, помехи могут уменьшаться, возрастать или исчезнуть на время. Например, когда дождями смываются загрязнения с проводов, снижается и уровень помех на радиоканалах и на линиях связи. Они не возрастают и при тумане или росе. А вот в дождливую погоду рост помех на эфирном телевидении происходит пропорционально интенсивности дождя.

При использовании опор ВЛ для монтажа волоконно-оптических линий связи, необходимо учитывать, что на ВОЛС будет действовать электромагнитное поле. Наводящийся при этом потенциал послужит причиной преждевременного выхода её из строя. Во избежание этого момента, нужно найти точку нулевого потенциала и крепить оптический кабель в ней.

Высоковольтная ЛЭП оказывает небезопасное влияние на стальные магистральные трубопроводы, в том числе и на газопроводы в случаях:

• параллельного следования трубопровода и ЛЭП;
• в местах их пересечения;
• в местах сближения и удаления друг от друга.

Опасность заключается в том, что создаваемое воздушной электрической линией переменное электромагнитное поле воздействует на трубопровод, находящийся в земле. Появляющаяся при этом индукция приводит к образованию в трубопроводе продольной ЭДС. Здоровье и жизнь обслуживающего персонала оказывается под угрозой.

Как влияет этот процесс на сам трубопровод? Из-за переменного тока происходит электролитическая коррозия металла. Могут выйти из строя электрические устройства, связанные с трубопроводом. Помимо этого, если произойдет обрыв ЛЭП, трубопровод может оказаться под высоким напряжением.

Для обеспечения безопасности, используют устройства защиты трубопровода (УЗТ):

Оказывает ли влияние магнитное поле ВЛ на мобильную связь, на телефоны? Многое зависит от оператора, от технических возможностей телефона, от расстояния до ЛЭП. При повышенной влажности, когда отчетливо слышны коронирующие разряды, связь у опоры может быть слабой или, вообще, отсутствовать. Но, в целом, воздушные линии не оказывают значительного влияния на сотовую связь.

Тоже можно сказать о действии ВЛ на дроны и другие радиоуправляемые модели. Помехи, возникающие в ЛЭП, могут мешать управлению этими устройствами. Но, в основном, движению квадрокоптеров ничто не мешает. Их даже планируют использовать при технологических осмотрах воздушных электрических трасс.

Заключение

Магнитное поле наносит большее негативное влияние на здоровье человека, чем электрическое. Несмотря на это, его предельно допустимая величина в России пока не нормировалась. Часть ранее спроектированных ЛЭП, построена без учета этой опасности. По евростандартам напряженность магнитного поля должна быть в десятки раз ниже, существующей у нас в настоящее время.

Увеличение санитарной зоны в 10 раз считается достаточным для обеспечения безопасности населения. Если же высоковольтная линия находится близко от вашего жилища, что бы определить, насколько опасно её функционирование, стоит пригласить специалиста.