линии электропередач

.
...

.

Hochspannungsleitung
Definition: Leitungen zur Fernübertragung von elektrischer Energie mit hoher elektrischer Spannung
Hochspannungsleitungen werden zur Übertragung elektrischer Energie über große Entfernungen im Verbundnetz eingesetzt. Sie werden mit besonders hohen elektrischen Spannungen von mindestens 60 kV (Kilovolt) bis hin zu Höchstspannungen von etwa 1 MV 1000 kV betrieben. (Ab ca. 1 kV spricht man von Hochspannung, ab 300 kV von Höchstspannung.) So kann eine hohe elektrische Leistung trotz moderater Stromstärke übertragen werden, und dies wiederum erlaubt die Verwendung dünnerer Kabel bei trotzdem nicht allzu hohen Energieverlusten. Tendenziell wird die Spannung umso höher gewählt, je höher die übertragene Leistung und die länger die Leitung ist.
Die meisten Hochspannungsleitung en sind Freileitungen mit an hohen Masten aufgehängten Leitern. Es gibt aber auch Hochspannungs-Erdkabel, die im Boden verlegt werden, sowie Seekabel für den Einsatz am Meeresboden.
Stromleitungen, die auf niedrigeren Spannungsniveaus betrieben werden, werden als Mittelspannungs- oder Niederspannungsleitungen bezeichnet.

Hochspannungsleitungen
Freileitungen
Hochspannungs-Freileitungen enthalten in der Regel mehrere (mindestens drei) dicke und mit hohen Stromstärken (bis zu ca. 2 kA) belastbare Leiterseile. Meist werden nicht einfache Leiterseile, sondern Bündelleiter bestehend aus z. B. vier Leitern verwendet, weil sich so die Tendenz zu Glimmentladungen reduzieren lässt, was eine höhere Betriebsspannung möglich macht. Die Leiterseile werden an hohen Masten aufgehängt, so dass ein Sicherheitsabstand von etlichen Metern nicht nur vom Boden, sondern auch von Gebäuden, Bäumen etc. unter allen Umständen eingehalten wird. Wegen der hohen Spannungen ist eine elektrische Isolation mit Kunststoffbeschichtungen zwar möglich (wie bei Niederspannungs-Kabeln), würde aber eine sehr hohe Dicke der Isolationsschicht erfordern. Deswegen verwendet man zur Isolation einfach Luftstrecken, d. h. einen ausreichenden Abstand. Die Leiterseile müssen so angebracht sein, dass sie auch bei starkem Wind nie zusammenschlagen oder sich zu nahe kommen können, da dies sonst zu einem Kurzschluss oder zu einem Lichtbogen führen könnte.
Die Spitzen der Masten sind meist durch ein Erdseil verbunden, das auf Erdpotenzial ist (durch Verbindung über Erder). Es führt normalerweise kaum Strom, aber es nimmt die meisten Blitzeinschläge auf, die sonst die Leiter treffen und so Schaden anrichten könnten.
Wie viel Leistung kann eine Drehstrom-Hochspannungsleitung übertragen?
Als Beispiel betrachte man eine 400-kV-Drehstromleitung mit drei Leiterseilen, die je 2 kA führen. Die übertragene Gesamtleistung ist dann 3 • 230 kV • 2 kA 1,4 GW. (Man beachte, dass hier die Spannung gegen Erde und nicht die Spannung zwischen den Leitern relevant ist, also 230 kV und nicht 400 kV.) Dies entspricht der Leistung eines Großkraftwerks und ist die in Deutschland heute übliche Leistung im Höchstspannungsnetz. Die Wirkleistung kann etwas geringer sein, wenn ein Blindstromanteil auftritt. Höhere Leistungen sind möglich durch Verwendung zusätzlicher Leiterseile.
Durch die hohen Stromstärken und den (wenn auch geringen) elektrischen Widerstand der Kabel werden die Leitungen bei Volllast recht heiß (z. B. 80 C, bei Hochtemperaturseilen auch 150 C). Die maximale Verlustleistung beträgt typischerweise einige hundert Watt pro Meter Übertragungslänge. Die Leiterseile werden durch die Umgebungsluft gekühlt. Die Erwärmung führt zu einer Ausdehnung des Materials und somit zu stärkerem Durchhängen der Leitung. Der erforderliche Mindestabstand zum Boden kann die übertragbare Leistung begrenzen. Im Rahmen des Freileitungsmonitorings (FLM) wird die maximale Belastung von Leitungen der Umgebungstemperatur und den Windverhältnissen angepasst, um die vorhandenen Transportkapazitäten maximal ausnutzen zu können. Die erzeugte Heizleistung bedeutet natürlich verlorene elektrische Leistung; die Energieeffizienz wäre bei geringerer Auslastung der Leitungen (also auch bei stärkerer Auslegung der Kapazitäten) höher.
Высоковольтная линия электропередачи
Определение: линии для передачи электрической энергии при высоком напряжении на большие расстояния
Высоковольтные линии помещаются в объединённую электросеть для передачи электрической энергии на большие расстояния. Они работают под особенно высоким электрическим напряжением, которое минимально составляет 60 кВ (киловольт) и доходит максимально до около 1 MV (мегавольт) 1000 кВ. (Начиная приблизительно от 1 кВ напряжение считается высоким, а от 300 кВ – предельным или сверхвысоким.) Таким образом, можно передавать электричество с большой мощностью, несмотря на умеренную силу тока, а это, в свою очередь, позволяет использовать более тонкий кабель без больших энергетических потерь. Уровень напряжения выбирается настолько выше, насколько больше передаваемая мощность и длиннее линия электропередач.
Большинство высоковольтных линий представляют собой воздушные линии электропередачи, где к высоковольтным вышкам (мачтам) прикреплены провода. Также существуют высоковольтные подземные кабели, которые закладываются под землей, а также высоковольтные подводные кабели, которые функционируют на морском дне.
Линии электропередач, которые работают при более низких уровнях напряжения, называются линиями среднего напряжения и низковольтными линиями.
Высоковольтные линии
- Воздушные линии

Высоковольтные воздушные линии электропередач, как правило, имеют несколько (не менее трех) прочных и достаточно толстых многопроволочных проводов, которые выдерживают большую силу тока (примерно до 2 кА). Чаще всего вместо отдельных проводов используют пучки проводов, в которых, к примеру, четыре провода, так как это снижает риск тлеющего разряда и дает возможность более высокого рабочего напряжения. Провода крепятся на вышки, что обеспечивает безопасное расстояние до нескольких метров до земли, а также зданий, деревьев и т.д. независимо от ситуации. Из-за высокого напряжения электроизоляция с использованием синтетических покрытий (как в случае с низковольтным напряжением), конечно, возможна, но требует очень высокой толщины изоляционного слоя. Поэтому для изоляции просто используют воздушные зазоры, то есть достаточное расстояние между проводами. Провода должны быть расположены таким образом, чтобы даже при сильном ветре они не бились друг об друга и не приближались слишком близко, так как в противном случае это может привести к короткому замыканию или образованию электрической дуги.
Вышки соединяются друг с другом чаще всего с помощью заземляющего троса или провода, который зависит от потенциала земли (засчет соединения через заземление). На заземление обычно уходит очень мало энергии, но оно принимает на себя большинство ударов молний, которые в противном случае могут повредить провода и нанести таким образом ущерб.

Сколько энергии может передавать трехфазная ЛЭП?
В качестве примера, рассмотрим трехфазную линию с напряжением 400 кВ с тремя проводами, каждый из которых проводит 2 кА. Суммарная мощность передачи тогда будет 3 х 230 кВ • 2 кА 1,4 ГВт. (Обратите внимание, что здесь важно напряжение относительно земли, а не напряжение между проводами, то есть 230 кВ, а не 400 кВ). Это соответствует мощности крупной электростанции и является обычной для сегодняшней Германии мощностью для сети сверхвысокого напряжения. Активная мощность может немного снижаться, когда возникает реактивная составляющая тока. Более высокие мощности достижимы при использовании дополнительных проводов.
За счет большой силы тока и (пусть и небольшого) электрического сопротивления кабелей, при полной нагрузке провода довольно сильно нагреваются (к примеру, 80 C, а при высоких температурах и 150 C). Максимальная рассеиваемая мощность обычно составляет несколько сотен ватт на метр расстояния передачи. Провода охлаждается воздухом. При нагревании провода растягиваются и сильнее провисают. Необходимое минимальное расстояние до земли может ограничить объем передаваемой энергии. В рамках Системы мониторинга воздушных линий электропередач (FLM), максимальная нагрузка на провода корректируется в зависимости от температуры воздуха и скорости и направления ветра, чтобы максимально использовать имеющуюся пропускную способность. Естественно, за счет мощности нагрева происходит потеря электроэнергии; энергетическая эффективность повышается при менее интенсивной нагрузке на провода (даже при усиленном расчете электрической емкости).
Потери энергии в линиях передачи происходит по различным причинам:
Как происходят потери энергии в высоковольтных линиях электропередач?

Электрическое сопротивление кабеля приводит к нагреву проводов и, соответстветственно, падению передаваемого напряжения (омические потери). Повышение уровня потраченной энергии пропорционально квадрату переданной энергии, что ограничивает максимальное количество переданной энергии из-за нагрева кабеля. В холодную, ветреную погоду кабели воздушных линий лучше охлаждаются, так что объем переданной электроэнергии может, в случае необходимости, быть выбран намного выше, учитывая относительные потери электроэнергии в процессе.
Индукция вихревых токов в проводах происходит только при наличии переменного тока,а поверхностный эффект (скин-эффект) как правило вытесняет ток наружу, так, чтобы он проходил неравномерно. И то и другое приводит к дополнительным активным (омическим) потерям.
Кроме того, высокое напряжение приводит к коронному разряду, который также отвечает за часто слышимые шумы (гул и треск). Эта часть потерь происходит независимо от текущей нагрузки, однако зависит от погодных условий. В связи с такой разрядкой, происходит частичная ионизация воздуха, что приводит к образованию озона.
Реактивная мощность, необходимая для кабеля, может привести к косвенным последствиям в виде дополнительных затрат электроэнергии в других частях энергосистемы, к примеру, В устройствах для компенсации реактивного тока. Эта проблема, однако, происходит только в сети переменного тока или трехфазных линий, а не при передаче постоянного тока.
Аналогичным образом в трансформаторах происходят определенные энергозатраты, которые используются для трансформации напряжения (то есть его повышения и понижения). Во время высоковольтной передачи постоянного тока энергия тратится на преобразователи тока, эти затрыты выше, чем в трансформаторах.
Суммарные потери энергии часто составляют несколько процентов на 100 км. Тем не менее, в современных проектах с высоковольтной передачей постоянного тока также возможно снизить объем затрат до нескольких процентов на 1000 км.

- подземный кабель

Подземный кабель – это толстый провод, защищенный плотным слоем электроизоляции. Кабель закапывают глубоко в землю и часто окружают защитным слоем из песка. Изолирующий слой обычно изготавливается из синтетических материалов.

По сравнению с воздушными линиями электропередач у подземного кабеля есть ряд преимуществ:

У подземных кабелей в отличие от воздушных линий электропередач множество преимуществ – даже меньшие энергозатраты.
Ландшафтный вид практически не меняется и не портится.
Появляется возможность избежать опасности такого рода, как низколетящие самолеты и вертолеты.
Получается в значительной степени избежать такие виды ущерба, как удары молнии, град и штормовая погода. Таким образом значительно снижается интенсивность сбоев. Однако, например, экскаваторные работы иногда приводят к поломкам, ремонт которых обходится гораздо дороже и дольше по времени, чем ремонт воздушных линий электропередачи.

Потери энергии в данном случае ниже, поскольку выделяется меньшее количество тепла, и, следовательно, используется провод с большим поперечным сечением ( тое сть больший в толщину).
В разы снижается воздействие так называемого Электросмога (см ниже) (за исключением территории в непосредственной близости от кабеля), а также предотвращается процесс ионизации воздуха, который приводит к образованию озона.


Anwohner befürchten aber, dass dickere Kabel mit höherer Strahlenbelastung montiert werden.Eine Interessengruppe möchte, dass die Stromleitungen in die Erde verlegt werden.Der Streit ist seit zehn Jahren im Gang und er wird weitergehen. Zwar wird keine Hochspannungsleitung mit 220 Kilovolt Spannung zwischen Wattenwil und Mühleberg gebaut: Die nationale Netzwerkgesellschaft Swissgrid hat gemäss ihrer gestrigen Mitteilung das Projekt aus ihrer Planung für das Jahr 2025 gestrichen.Weil das alte Atomkraftwerk in Mühleberg 2019 abgeschaltet und kein neues gebaut wird, ist der Neubau offensichtlich nicht nötig. Für die Stromversorgung in der Region bleibt aber die alte, 1949 gebaute 132-Kilovolt-Leitung der BKW in Betrieb. Die BKW prüft, inwieweit diese saniert werden muss.«Unsere Mitarbeitermarschieren jeden Meter entlang der Leitung ab und prüfen deren Zustand», sagte BKW-Sprecherin Murielle Clerc. «Die BKW nimmt die Anliegen der Bevölkerung ernst und informiert in regelmässigen Abständen über den Stand des Projekts», sagte Clerc.Vom Ersatz einzelner Masten über eine umfassende Sanierung der Freileitung bis zur Erdverlegung werden laut Clerc alle Varianten geprüft. Die Erdverlegung wäre 1,5- bis 3,5-mal so teuer wie die Erneuerung der Freileitung auf dem bestehenden Trassee. Bei einer grösseren Sanierung und bei einer Erdverlegung wäre ein lange dauerndes Plan­genehmigungs­verfahren nötig.Angst vor StrahlenverordnungFritz Ohnewein, Präsident der Interessengemeinschaft für eine umweltfreundliche Hochspannungsleitung, zeigte sich am Donnerstag erfreut, dass Swissgrid auf den Bau einer 220-Kilotvolt-Leitung verzichtet. «Ohne unseren Kampf hätte die BKW die Leitung längst gebaut», sagte er. Die IG sei ans Bundesgericht gelangt, und dieses habe vor zwei Jahren entschieden, die Erdverlegung müsse geprüft werden.Das habe Swissgrid nun offenbar bewogen, das Neubauprojekt zu streichen. Für eine Entwarnung sei es aber noch zu früh: Die BKW werde vermutlich bei der Sanierung der bestehenden 132-Kilovolt-Leitung dickere Kabel montieren. Dadurch könne bildlich gesprochen mehr Strom durchfliessen, was eine höhere Strombelastung zur Folge hätte.Die Strahlung übersteige den Grenzwert schon heute an verschiedenen Stellen. Deshalb poche die IG auf die Verlegung der bestehenden Leitung in die Erde, sagt ihr technischer Berater, Hans­ueli Jakob. Wenn die Freileitung auf dem bestehenden Trassee saniert werde, müsse sie zumindest einen grösseren Bogen um die zwölf heute am stärksten belasteten Häuser machen.Sorgen bereite der Interessengemeinschaft die vom Bundesrat geplante Revision der Verordnung über nichtionisierende Strahlung (NISV), sagt Jakob weiter. Die Mobilfunkunternehmen monieren seit Jahren, die Grenzwerte in der Schweiz seien viel tiefer als im Ausland. Das verteuere die Mobiltelefonie. Der Bundesrat will deshalb die Verordnung anpassen und die Grenzwerte erhöhen.Aber nicht nur die ­Mobilfunkantennen dürften gemäss der neuen NISV künftig mehr strahlen, sondern auch die Stromleitungen. Die bereits heute bestehenden Überschreitungen würden legalisiert, und es wären stärkere Leitungen möglich, sagt Jakob.«Wir werden bei National- und Ständeräten lobbyieren, um die Lockerung der NISV zu verhindern», sagt IG-Präsident Ohnewein. Er wehre sich nicht gegen die Sanierung der Leitung Wattenwil–Mühleberg, denn die Region brauche Strom, sagt er. Aber die Gesundheit der Bevölkerung dürfe nicht gefährdet werden. Deshalb komme letztlich nur die Erdverlegung auf einem neuen Trassee infrage.UVP für 110 kV-Hochspannungsleitung der ÖBB Graz-Werndorf notwendigDer ÖBB-Infrastruktur Bau AG wurde mit Bescheid des BMVIT vom 26. 4. 2007 für die Errichtung einer Bahnstrom-Übertragungsanlage, 110 kV-Hochspannungsleitung, von Graz nach Werndorf (Kabel und Freileitung) die eisenbahnrechtliche Baugenehmigung erteilt. Die Eigentümerin einer betroffenen Liegenschaft machte in ihrer Beschwerde vor dem VwGH geltend, dass die Durchführung einer Umweltverträglichkeitsprüfung unterblieben ist. Der VwGH hat mit Erk vom 23. 6. 2010, 2007/03/0160 ausgesprochen, dass für den Ausbau der 110 kV-Hochspannungsleitung der ÖBB Graz-Werndorf eine UVP durchzuführen sei.In der Begründung führte der GH aus, dass es sich beim zweigleisigen Ausbau einer Fernverkehrsstrecke sich um ein Vorhaben handelt, das gem § 23b Abs 1 Z 1 UVP-G einer UVP zu unterziehen ist. Der weite Vorhabensbegriff des § 2 Abs 2 UVP-G 2000 erfordert es, ein oder mehrere Projekte in ihrer Gesamtheit zu beurteilen und auch unter Einbeziehung jener Anlagen und Anlagenteile, die für sich nicht UVP-pflichtig wären. Das unter den in § 3 UVP-G 2000 genannten Voraussetzungen einer UVP unterliegende Vorhaben ist also nicht auf die jeweilige “technische Anlage” beschränkt, sondern umfasst auch alle in einem räumlichen und sachlichen mit dieser in Zusammenhang stehenden Maßnahmen. Räumlich zusammenhängende Projekte sind als Einheit und somit als “ein Vorhaben” dann anzusehen, wenn sie in einem engen funktionellen Zusammenhang stehen, sei es, dass durch ihre kumulative Wirkung Schwellenwerte erreicht oder Kriterien von Vorhaben des Anhanges 1 des UVP-G 2000 erfüllt werden, sei es, dass die Verwirklichung des einen Vorhabensteils die Verwirklichung des anderen erfordert.Die Errichtung der Bahnstrom-Übertragungsanlage, 110 kV-Hochspannungsleitung, von Graz nach Werndorf (Kabel und Freileitung) ist daher UVP-pflichtig, weil diese Errichtung in einem funktionellen Zusammenhang mit dem jedenfalls UVP-pflichtigen zweigleisigem Ausbau der Südbahn steht. Der VwGH konnte auf Basis der Projektunterlagen des Beschwerdeverfahrens davon ausgehen, dass das Vorhaben mit dem zweigleisigen Ausbau der Südbahn eine funktionelle Einheit bildet, weil dieser – in einem Teilbereich bereits umgesetzte, in einem Teilbereich geplante – Ausbau eine zusätzliche Energieeinspeisung durch das Unterwerk Werndorf erfordert. Dieser zweigleisige Ausbau erfordert eine zusätzliche, mit dem gegenständlichen Stromleitungsvorhaben sichergestellte Bahnstromversorgung; für die UVP-pflicht kommt es nicht darauf an, ob schon der derzeitige Bestand der Südbahn das Stromleitungsvorhaben erfordert: Die UVP-Pflicht wird schon ausgelöst durch den funktionellen Zusammenhang mit dem jedenfalls UVP-pflichtigen Ausbau. Das Vorhaben ist – unabhängig von einem Zusammenhang mit der Koralmbahn – schon wegen des funktionellen Zusammenhangs mit dem zweigleisigen Ausbau der Südbahn UVP-pflichtig.Dies hat die belangte Behörde im Anlassfall verkannt, weshalb die erteilte Baubewilligung daher wegen Rechtswidrigkeit ihres Inhaltes aufzuheben war.Der Ersatz bleibt eine FreileitungSBB erneuern die «Alte Mittellandleitung» Kerzers-Rupperswil, gehen aber nicht in den Boden. Es gibt also keine Erdverlegung.Vor 90 Jahren und früher wurde die Hochspannungsleitung vom bernischen Kerzers ins aargauische Rupperswil gebaut. Die sogenannte «Alte Mittellandleitung» führt auch über den Kanton Solothurn und versorgt die SBB mit Strom.Nun soll diese Hochspannungsleitung ersetzt werden. Der kontinuierliche Ausbau des SBB-Netzes führe zu einem stetigen Anstieg des Bahnstrombedarfes. Die veraltete Leitung genüge den heutigen Anforderungen nicht mehr, so die SBB in einer Gemeindeinfo.Die Leitseile werden nicht an 50 Meter hohen Gittermasten, sondern an 20 bis 25 Meter hohen Betonmasten hängen, die seit den 1960er-Jahren verwendet werden und die weniger Land beanspruchen. Als die Leitung 1927 gebaut wurde, verlief sie über unbesiedeltem Land. In der Zwischenzeit sind da und dort Siedlungen in der Nähe oder gar rund um die Leitung entstanden.Die neue Leitung soll grösstenteils dem bisherigen Verlauf folgen, mit Ausnahmen. «Im Bereich Gerlafingen und Subingen werden wir den neuen Leitungsverlauf entlang der Autobahn planen», erklärt Benedikt Aeberhardt, SBB AG. «Damit bündeln wir Infrastrukturen und halten den Landanspruch klein.»Grundeigentümer informierenAktuell kommen die Pläne für die neue Linienführung zur Vernehmlassung in die Gemeinderäte. Nun ist es Sache der Gemeindebehörden die genaue Linienführung zu beeinflussen. Dieser Bereich des aktuellen Verfahrens ist aber noch nicht öffentlich. Müssen doch bei einer Festlegung der Linienführung die Grundeigentümer zuerst informiert werden. Aber von Seiten der Bauherrschaft wird kommuniziert, dass man grundsätzlich bemüht ist, die Siedlungsgebiete zu umgehen und die Leitung meistens über Landwirtschaftsland zu führen.Die entsprechenden Gebiete im Wasseramt, wo die Leitung heute Siedlungen schneidet, liegen in Gerlafingen, Kriegstetten, Subingen und Deitingen. In Gerlafingen soll die Leitung ausserhalb der Siedlung verlegt werden. Dies geht aus den Obergerlafinger Gemeinderatsunterlagen hervor.In Kriegstetten weist Gemeindepräsident Manfred Küng auf den Maulkorb für die Pläne hin. Er verhehlt aber nicht, dass der vorgeschlagene neue Linienverlauf der Leitung für Kriegstetten sehr gut wäre. Aktuell schneidet die Linie Wohnquartiere im Norden der Gemeinde. Gut möglich also, das Strahlungsgeplagte in diesen Gebieten in einigen Jahren von den Hochspannungsleitungen über ihrem Grundstück befreit sind.Keine ErdverlegungLaut Gemeindeinfo kann die Leitung aus technischen Gründen nicht unterirdisch geführt oder verkabelt werden. «Die Möglichkeit zur Erdverlegung der SBB-Leitungen ist heute bereits ausgeschöpft», begründet Aeberhardt. Der Einsatz von Kabeln bringe das Schweizer Bahnstromnetz an physikalische Grenzen. Aus diesem Grund werden die vorliegenden Abschnitte als Freileitung und nicht als Kabelleitung geplant. Dadurch entstünden auf den gut 90 Leitungskilometern «einige wenige Konflikte mit Siedlungen oder geschützten Landschaften».In der Frage der Entschädigung besteht eine Vereinbarung des Schweizerischen Bauernverbandes mit den Elektrizitätsunternehmen. Der Bauer erhält eine doppelte Entschädigung. Einerseits für die Fläche, die der Mast beansprucht. Andererseits werden diejenigen entschädigt, über deren Land die Leitseile gehen. Die Entschädigung gilt für 25 Jahre und wird anschliessend neu verhandelt.Ab Januar 2017 wird das Projekt den Grundeigentümern vorgestellt. Die Arbeiten starten 2019 auf der Strecke von Kallnach bis Kräiligen, wenn das Verfahren nicht mit Einsprachen verzögert wird. Abgeschlossen würden die Arbeiten 2025.Высоковольтная линия электропередачиОпределение: линии для передачи электрической энергии при высоком напряжении на большие расстоянияВысоковольтные линии помещаются в объединённую электросеть для передачи электрической энергии на большие расстояния. Они работают под особенно высоким электрическим напряжением, которое минимально составляет 60 кВ (киловольт) и доходит максимально до около 1 MV (мегавольт) = 1000 кВ. (Начиная приблизительно от 1 кВ напряжение считается высоким, а от 300 кВ – предельным или сверхвысоким.) Таким образом, можно передавать электричество с большой мощностью, несмотря на умеренную силу тока, а это, в свою очередь, позволяет использовать более тонкий кабель без больших энергетических потерь. Уровень напряжения выбирается настолько выше, насколько больше передаваемая мощность и длиннее линия электропередач.Большинство высоковольтных линий представляют собой воздушные линии электропередачи, где к высоковольтным вышкам (мачтам) прикреплены провода. Также существуют высоковольтные подземные кабели, которые закладываются под землей, а также высоковольтные подводные кабели, которые функционируют на морском дне.Линии электропередач, которые работают при более низких уровнях напряжения, называются линиями среднего напряжения и низковольтными линиями.Высоковольтные линии- Воздушные линииВысоковольтные воздушные линии электропередач, как правило, имеют несколько (не менее трех) прочных и достаточно толстых многопроволочных проводов, которые выдерживают большую силу тока (примерно до 2 кА). Чаще всего вместо отдельных проводов используют пучки проводов, в которых, к примеру, четыре провода, так как это снижает риск тлеющего разряда и дает возможность более высокого рабочего напряжения. Провода крепятся на вышки, что обеспечивает безопасное расстояние до нескольких метров до земли, а также зданий, деревьев и т.д. независимо от ситуации. Из-за высокого напряжения электроизоляция с использованием синтетических покрытий (как в случае с низковольтным напряжением), конечно, возможна, но требует очень высокой толщины изоляционного слоя. Поэтому для изоляции просто используют воздушные зазоры, то есть достаточное расстояние между проводами. Провода должны быть расположены таким образом, чтобы даже при сильном ветре они не бились друг об друга и не приближались слишком близко, так как в противном случае это может привести к короткому замыканию или образованию электрической дуги.Вышки соединяются друг с другом чаще всего с помощью заземляющего троса или провода, который зависит от потенциала земли (засчет соединения через заземление). На заземление обычно уходит очень мало энергии, но оно принимает на себя большинство ударов молний, которые в противном случае могут повредить провода и нанести таким образом ущерб.Сколько энергии может передавать трехфазная ЛЭП?В качестве примера, рассмотрим трехфазную линию с напряжением 400 кВ с тремя проводами, каждый из которых проводит 2 кА. Суммарная мощность передачи тогда будет 3 х 230 кВ · 2 кА = 1,4 ГВт. (Обратите внимание, что здесь важно напряжение относительно земли, а не напряжение между проводами, то есть 230 кВ, а не 400 кВ). Это соответствует мощности крупной электростанции и является обычной для сегодняшней Германии мощностью для сети сверхвысокого напряжения. Активная мощность может немного снижаться, когда возникает реактивная составляющая тока. Более высокие мощности достижимы при использовании дополнительных проводов.За счет большой силы тока и (пусть и небольшого) электрического сопротивления кабелей, при полной нагрузке провода довольно сильно нагреваются (к примеру, 80 ° C, а при высоких температурах и 150 ° C). Максимальная рассеиваемая мощность обычно составляет несколько сотен ватт на метр расстояния передачи. Провода охлаждается воздухом. При нагревании провода растягиваются и сильнее провисают. Необходимое минимальное расстояние до земли может ограничить объем передаваемой энергии. В рамках Системы мониторинга воздушных линий электропередач (FLM), максимальная нагрузка на провода корректируется в зависимости от температуры воздуха и скорости и направления ветра, чтобы максимально использовать имеющуюся пропускную способность. Естественно, за счет мощности нагрева происходит потеря электроэнергии; энергетическая эффективность повышается при менее интенсивной нагрузке на провода (даже при усиленном расчете электрической емкости).Потери энергии в линиях передачи происходит по различным причинам:Как происходят потери энергии в высоковольтных линиях электропередач?Электрическое сопротивление кабеля приводит к нагреву проводов и, соответстветственно, падению передаваемого напряжения (омические потери). Повышение уровня потраченной энергии пропорционально квадрату переданной энергии, что ограничивает максимальное количество переданной энергии из-за нагрева кабеля. В холодную, ветреную погоду кабели воздушных линий лучше охлаждаются, так что объем переданной электроэнергии может, в случае необходимости, быть выбран намного выше, учитывая относительные потери электроэнергии в процессе. Индукция вихревых токов в проводах происходит только при наличии переменного тока,а поверхностный эффект (скин-эффект) как правило вытесняет ток наружу, так, чтобы он проходил неравномерно. И то и другое приводит к дополнительным активным (омическим) потерям.Кроме того, высокое напряжение приводит к коронному разряду, который также отвечает за часто слышимые шумы (гул и треск). Эта часть потерь происходит независимо от текущей нагрузки, однако зависит от погодных условий. В связи с такой разрядкой, происходит частичная ионизация воздуха, что приводит к образованию озона.Реактивная мощность, необходимая для кабеля, может привести к косвенным последствиям в виде дополнительных затрат электроэнергии в других частях энергосистемы, к примеру, В устройствах для компенсации реактивного тока. Эта проблема, однако, происходит только в сети переменного тока или трехфазных линий, а не при передаче постоянного тока.Аналогичным образом в трансформаторах происходят определенные энергозатраты, которые используются для трансформации напряжения (то есть его повышения и понижения). Во время высоковольтной передачи постоянного тока энергия тратится на преобразователи тока, эти затрыты выше, чем в трансформаторах.Суммарные потери энергии часто составляют несколько процентов на 100 км. Тем не менее, в современных проектах с высоковольтной передачей постоянного тока также возможно снизить объем затрат до нескольких процентов на 1000 км.- подземный кабельПодземный кабель – это толстый провод, защищенный плотным слоем электроизоляции. Кабель закапывают глубоко в землю и часто окружают защитным слоем из песка. Изолирующий слой обычно изготавливается из синтетических материалов.По сравнению с воздушными линиями электропередач у подземного кабеля есть ряд преимуществ:У подземных кабелей в отличие от воздушных линий электропередач множество преимуществ – даже меньшие энергозатраты.Ландшафтный вид практически не меняется и не портится.Появляется возможность избежать опасности такого рода, как низколетящие самолеты и вертолеты.Получается в значительной степени избежать такие виды ущерба, как удары молнии, град и штормовая погода. Таким образом значительно снижается интенсивность сбоев. Однако, например, экскаваторные работы иногда приводят к поломкам, ремонт которых обходится гораздо дороже и дольше по времени, чем ремонт воздушных линий электропередачи.Потери энергии в данном случае ниже, поскольку выделяется меньшее количество тепла, и, следовательно, используется провод с большим поперечным сечением ( тое сть больший в толщину).В разы снижается воздействие так называемого Электросмога (см ниже) (за исключением территории в непосредственной близости от кабеля), а также предотвращается процесс ионизации воздуха, который приводит к образованию озона.Почему подземные кабели используются не повсеместно?При рассмотрении вопроса с другой стороны, прокладывание подземного кабеля обычно обходится в несколько раз дороже, чем установка воздушных линий, что ограничивает их использование на особо нестабильных экономически территориях. Кроме того, прокладка подземных кабелей все-таки влияет на состояние ландшафта; в частности, происходит серьезное вмешательство в структуру почвы, а также необходимо наличие дополнительных соединительных конструкций.- Элегазовые линии электропередачи (ГИЛ)Технология элегазовых линий электропередачи является альтернативой воздушным линиям, а также традиционным подземным кабелям. В данном случае энергия передается по тонкой трубе, которая помещена в более толстую трубу. Обе трубы изолированы друг от друга: внутренняя труба закреплена изолирующей смесью, а полость заполнена достаточно плотным газом, который, таким образом, обеспечивая очень высокое электрическое напряжение между трубами (сотни киловольт). Внешняя труба устанавливается в траншею, так чтобы устранить опасность при прикосновении извне. Внутренняя труба проводит энергию под высоким напряжением.В качестве изолирующей газовой смеси используется смесь азота и элегаз ( гексафторид серы (SF6)). Его давление может достигать 5 бар, что соответствует пятикратному уровню атмосферного давления, так как это увеличивает диэлектрическую прочность и, следовательно, повышает уровень возможного напряжения. Гексафторид серы является мощным парниковым газом, так что его утечка была бы очень разрушительной для климата. На практике подобную утечку газа вряд ли можно ожидать.Закладывать элегазовую линию можно непосредственно в землю или в туннель. Так как энергозатраты таких линий очень низки, активной системы охлаждения не требуется.