Как передается электроэнергия: популярные способы и альтернативные варианты

популярные способы и альтернативные варианты

Электричество не относится к накопительным ресурсам. На сегодняшний день нет эффективных технологий, позволяющих аккумулировать энергию, выработанную генераторами, поэтому передача электроэнергии потребителям относится к актуальным задачам. В стоимость ресурса входят затраты на его производство, потери при транспортировке и расходы на монтаж и обслуживание ЛЭП. При этом от схемы передачи напрямую зависит эффективность системы электроснабжения.

Высокое напряжение, как способ уменьшения потерь

Несмотря на то, что во внутренних сетях большинства потребителей, как правило, 220/380 В, электроэнергия передается к ним по высоковольтным магистралям и понижается на трансформаторных подстанциях. Для такой схемы работы есть весомые основания, дело в том, что наибольшая доля потерь приходится на нагрев проводов.

Мощность потерь описывает следующая формула: Q = I² * R_л ,

где I – сила тока, проходящего через магистраль, R_Л – ее сопротивление.

Исходя из приведенной формулы можно заключить, что снизить затраты можно путем уменьшения сопротивления в ЛЭП или понизив силу тока. В первом случае потребуется увеличивать сечения провода, это недопустимо, поскольку приведет к существенному удорожанию электропередающих магистралей. Выбрав второй вариант, понадобится увеличить напряжение, то есть, внедрение высоковольтных ЛЭП приводит к снижению потерь мощности.

Классификация линий электропередач

В энергетике принято разделять ЛЭП на виды в зависимости от следующих показателей:

1. Конструктивные особенности линий, осуществляющих передачу электроэнергии. В зависимости от исполнения они могут быть двух видов:

• Воздушными. Передача электричества осуществляется с использованием проводов, которые подвешиваются на опоры. Воздушные линии электропередач
• Кабельными. Такой способ монтажа подразумевает укладку кабельных линий непосредственно в грунт или в специально предназначенные для этой цели инженерные системы. Обустройство блочной кабельной канализации

2. Вольтаж. В зависимости от величины напряжения ЛЭП принято классифицировать на следующие виды:

• Низковольтные, к таковым относятся все ВЛ с напряжением не более 1-го кВ.
• Средние – от 1-го до 35-ти кВ.
• Высоковольтные – 110,0-220,0 кВ.
• Сверхвысоковольтные – 330,0-750,0 кВ.
• Ультравысоковольтные – более 750-ти кВ. Ультравысоковольтная ЛЭП Экибастуз-Кокчетав 1150 кВ

3. Разделение по типу тока при передаче электричества, он может быть переменным и постоянным. Первый вариант более распространен, поскольку электростанции, как правило, оборудованы генераторами переменного тока. Но для уменьшения нагрузочных потерь энергии, особенно на большой дальности передачи, более эффективен второй вариант. Как организованы схемы передачи электричества в обоих случаях, а также преимущества каждого из них, будет рассказано ниже.
4. Классификация в зависимости от назначения. Для этой цели приняты следующие категории:

• Линии от 500,0 кВ для сверхдальних расстояний. Такие ВЛ связывают между собой отдельные энергетические системы.
• ЛЭП магистрального назначения (220,0-330,0 кВ). При помощи таких линий осуществляется передача электричества, вырабатываемого на мощных ГЭС, тепловых и атомных электростанциях, а также их объединения в единую энергосистему.
• ЛЭП 35-150 кВ относятся к распределительным. Они служат для снабжения электроэнергией крупных промышленных площадок, подключения районных распределительных пунктов и т.д.
• ЛЭП с напряжением до 20,0 кВ, служат для подключения групп потребителей к электрической сети.

Способы передачи электроэнергии

Осуществить передачу электроэнергии можно двумя способами:

• Методом прямой передачи.
• Преобразуя электричество в другой вид энергии.

В первом случае электроэнергия передается по проводникам, в качестве которых выступает провод или токопроводящая среда.

В воздушных и кабельных ЛЭП применяется именно этот метод передачи. Преобразование электричества в другой вид энергии открывает перспективы беспроводного снабжения потребителей. Это позволит отказаться от линий электропередач и, соответственно, от расходов, связанных с их монтажом и обслуживанием. Ниже представлены перспективные беспроводные технологии, над совершенствованием которых ведутся работы.

Технологии беспроводной передачи электричества

К сожалению, на текущий момент возможности транспортировки электричества беспроводным способом сильно ограничены, поэтому об эффективной альтернативе методу прямой передачи говорить пока рано. Исследовательские работы в этом направлении позволяют надеяться, что в ближайшее время решение будет найдено.

Схема передачи электроэнергии от электростанции до потребителя

Ниже на рисунке представлены типовые схемы, из которых первые две относятся к разомкнутому виду, остальные – к замкнутому. Разница между ними заключается в том, что разомкнутые конфигурации не являются резервированными, то есть, не имеют резервных линий, которые можно задействовать при критическом увеличении электрической нагрузки.

Пример наиболее распространенных конфигураций ЛЭП

Обозначения:

1. Радиальная схема, на одном конце линии находится электростанция производящая энергию, на втором – потребитель или распределительное устройство.
2. Магистральный вариант радиальной схемы, отличие от предыдущего варианта заключается в наличии отводов между начальным и конечным пунктами передачи.
3. Магистральная схема с питанием на обоих концах ЛЭП.
4. Кольцевой тип конфигурации.
5. Магистраль с резервной линией (двойная магистраль).
6. Сложнозамкнутый вариант конфигурации. Подобные схемы применяются при подключении ответственных потребителей.

Теперь рассмотрим более подробно радиальную схему для передачи вырабатываемой электроэнергии по ЛЕП переменного и постоянного тока.

Рис. 6. Схемы передачи электроэнергии к потребителям при использовании ЛЭП с переменным (А) и постоянным (В) током

Обозначения:

1. Генератор, где вырабатывается я электроэнергия с синусоидальной характеристикой.
2. Подстанция с повышающим трехфазным трансформатором.
3. Подстанция с трансформатором, понижающим напряжение трехфазного переменного тока.
4. Отвод для передачи электироэнергии распределительному устройству.
5. Выпрямитель, то есть устройство преобразующее трехфазный переменный ток в постоянный.
6. Инверторный блок, его задача сформировать из постоянного напряжение синусоидальное.

Как видно из схемы (А), с источника энергии электричество подается на повышающий трансформатор, затем при помощи воздушных линий электропередач производится транспортировка электроэнергии на значительные расстояния. В конечной точке линия подключается к понижающему трансформатору и от него идет к распределителю.

Метод передачи электроэнергии в виде постоянного тока ( В на рис.6) от предыдущей схемы отличается наличием двух преобразовательных блоков (5 и 6).

Закрывая тему раздела, для наглядности приведем упрощенный вариант схемы городской сети.

Наглядный пример структурной схемы электроснабжения

Обозначения:

1. Электростанция, где электроэнергия производится.
2. Подстанция, повышающая напряжение, чтобы обеспечить высокую эффективность передачи электроэнергии на значительные расстояния.
3. ЛЭП с высоким напряжением (35,0-750,0 кВ).
4. Подстанция с понижающими функциями (на выходе 6,0-10,0 кВ).
5. Пункт распределения электроэнергии.
6. Питающие кабельные линии.
7. Центральная подстанция на промышленном объекте, служит для понижения напряжения до 0,40 кВ.
8. Радиальные или магистральные кабельные линии.
9. Вводный щит в цеховом помещении.
10. Районная распределительная подстанция.
11. Кабельная радиальная или магистральная линия.
12. Подстанция, понижающая напряжение до 0,40 кВ.
13. Вводный щит жилого дома, для подключения внутренней электрической сети.

Передача электроэнергии на дальние расстояния

Основная проблема, связанная с такой задачей – рост потерь с увеличением протяженности ЛЭП. Как уже упоминалось выше, для снижения энергозатрат на передачу электричества уменьшают силу тока путем увеличения напряжения. К сожалению, такой вариант решения порождает новые проблемы, одна из которых коронные разряды.

С точки зрения экономической целесообразности потери в ВЛ не должны превышать 10%. Ниже представлена таблица, в которой приводится максимальная протяженность линий, отвечающих условиям рентабельности.

Таблица 1. Максимальная протяженность ЛЭП с учетом рентабельности (не более 10% потерь)

Напряжение ВЛ (кВ)	Протяженность (км)
0,40	1,0
10,0	25,0
35,0	100,0
110,0	300,0
220,0	700,0
500,0	2300,0
1150,0*	4500,0*

* – на текущий момент ультравысоковольтная ВЛ переведена на работу с напряжением в половину от номинального (500,0 кВ).

Постоянный ток в качестве альтернативы

В качестве альтернативы электропередачи переменного тока на большое расстояние можно рассматривать ВЛ с постоянным напряжением. Такие ЛЭП обладают следующими преимуществами:

• Протяженность ВЛ не влияет на мощность, при этом ее максимальное значение существенно выше, чем у ЛЭП с переменным напряжением. То есть при увеличении потребления электроэнергии (до определенного предела) можно обойтись без модернизации.
• Статическую устойчивость можно не принимать во внимание.
• Нет необходимости синхронизировать по частоте связанные энергосистемы.
• Можно организовать передачу электроэнергии по двухпроводной или однопроводной линии, что существенно упрощает конструкцию.
• Меньшее влияние электромагнитных волн на средства связи.
• Практически отсутствует генерация реактивной мощности.

Несмотря на перечисленные способности ЛЭП постоянного тока, такие линии не получили широкого распространения.

В первую очередь это связано с высокой стоимостью оборудования, необходимого для преобразования синусоидального напряжения в постоянное. Генераторы постоянного тока практически не применяются, за исключением электростанций на солнечных батареях.

С инверсией (процесс  полностью противоположный выпрямлению) также не все просто, необходимо допиться качественных синусоидальных характеристик, что существенно увеличивает стоимость оборудования. Помимо этого следует учитывать проблемы с организацией отбора мощности и низкую рентабельность при протяженности ВЛ менее 1000-1500 км.

Кратко о свехпроводимости.

Сопротивление проводов можно существенно снизить, охладив их до сверхнизких температур. Это позволило бы вывести эффективность передачи электроэнергии на качественно новый уровень и увеличить протяженность линий для использования электроэнергии на большом удалении от места ее производства. К сожалению, доступные на сегодняшний день технологии не могут позволить использования сверхпроводимости для этих целей ввиду экономической нецелесообразности.

Список использованной литературы

• Герасименко А.А. Федин И.Т. «Передача и распределение электрической энергии» 2008
• Веникова В.А. «Электрические системы. Режимы работы электрических систем и сетей» 1998
• Дубинский, Г. Н. «Наладка устройств электроснабжения напряжением выше 1000В»  2014
• А. Куско, М. Томпсон «Сети электроснабжения. Методы и средства обеспечения качества энергии» 2012

Как передается электроэнергия на расстоянии к потребителям

• Статья
• Видео

Ни для кого не секрет, что электричество в наш дом попадает от электростанций, являющихся основными источниками электроэнергии. Однако между нами (потребителями) и станцией может быть сотни километров и через все это дальнее расстояние ток должен каким-то образом передаваться с максимальным КПД. В этой статье мы, собственно, и рассмотрим, как передается электроэнергия на расстоянии к потребителям.

• Маршрут транспортировки электричества
• Что еще важно знать

Маршрут транспортировки электричества

Итак, как мы уже сказали, начальной точкой является электрическая станция, которая, собственно, и генерирует электроэнергию. На сегодняшний день основными видами электростанций являются гидро- (ГЭС), тепло- (ТЭС) и атомные (АЭС). Помимо этого бывают солнечные, ветровые и геотермальные эл. станции.

Далее от источника электричество передается к потребителям, которые могут находиться на дальних расстояниях. Чтобы осуществить передачу электроэнергии, нужно повысить напряжение с помощью повышающих трансформаторов (напряжение могут повысить вплоть до 1150 кВ, в зависимости от расстояния).

Почему электроэнергия передается при повышенном напряжении? Все очень просто. Вспомним формулу электрической мощности — P=UI, тогда если передавать энергию к потребителю, то чем выше напряжение на линии электропередач — тем меньше ток в проводах, при той же потребляемой мощности. Благодаря этому можно строить ЛЭП с большим напряжением, уменьшив сечение проводов, по сравнению с ЛЭП с низшим напряжением. Значит и сократятся расходы на строительство — чем тоньше провода, тем они дешевле.

Соответственно от станции электричество передается на повышающий трансформатор (при необходимости), а после этого с помощью ЛЭП осуществляется передача электроэнергии на ЦРП (центрально распределительные подстанции). Последние, в свою очередь, находятся в городах или в близком расстоянии от них. На ЦРП происходит понижение напряжения до 220 или же 110 кВ, откуда электроэнергия передается к подстанциям.

Далее напряжение еще раз понижают (уже до 6-10 кВ) и происходит распределение электрической энергии по трансформаторным пунктам, именуемым также ТП. К трансформаторным пунктам электричество может передаваться не по ЛЭП, а подземной кабельной линией, т.к. в городских условиях это будет более целесообразно. Дело в том, что стоимость полосы отчуждения в городах достаточно высокая и более выгодно будет прокопать траншею и заложить кабель в ней, нежели занимать место на поверхности.

От трансформаторных пунктов электроэнергия передается к многоэтажным домам, постройкам частного сектора, гаражному кооперативу и т.д. Обращаем ваше внимание на то, что на ТП напряжение еще раз понижается, уже до привычных нам 0,4 кВ (сеть 380 вольт).

Если кратко рассмотреть маршрут передачи электроэнергии от источника к потребителям, то он выглядит следующим образом: электростанция (к примеру, 10 кВ) – повышающая трансформаторная подстанция (от 110 до 1150 кв) – ЛЭП – понижающая трансформаторная подстанция – ТП (10-0,4 кВ) – жилые дома.

Вот таким способом электричество передается по проводам в наш дом. Как вы видите, схема передачи и распределения электроэнергии к потребителям не слишком сложная, все зависит от того, насколько большое расстояние.

Наглядно увидеть, как электрическая энергия поступает в города и доходит до жилого сектора, вы можете на картинке ниже:

Более подробно об этом вопросе рассказывают эксперты:

Как электричество поступает от источника к потребителю

Что еще важно знать

Также хотелось пару слов сказать о моментах, которые пересекаются с этим вопросом. Во-первых, уже достаточно долго проводятся исследования на тему того, как осуществить передачу электроэнергии без проводов. Существует множество идей, но самым перспективным на сегодняшний день решением является использование беспроводной технологии WI-Fi. Учёные из Вашингтонского университета выяснили, что этот способ вполне реален и приступили к более подробному исследованию вопроса.

Во-вторых, на сегодняшний день по ЛЭП передается переменный ток, а не постоянный. Это связано с тем, что преобразовательные устройства, которые сначала выпрямляют ток на входе, а потом снова делают его переменным на выходе, имеют достаточно высокую стоимость, что экономически не целесообразно. Однако все же пропускная способность линий электропередач постоянного тока в 2 раза выше, что также заставляет думать над тем, как ее более выгодно осуществить.

Вот мы и рассмотрели схему передачи электричества от источника к дому. Надеемся, вам стало понятно, как передается электроэнергия на расстоянии к потребителям и почему для этого используют высокое напряжение.

Будет интересно прочитать:

• Отключили свет за неуплату — что делать
• Что опаснее – переменный ток или постоянный
• Как подключить земельный участок к электросети

Как электричество поступает от источника к потребителю

Передача электроэнергии

Передача электрической энергии – один из основных видов деятельности ПАО «Россети Ленэнерго».

Услуги по передаче электрической энергии – комплекс организационно и технологически связанных действий, в том числе по оперативно-технологическому управлению, которые обеспечивают передачу электрической энергии через технические устройства электрических сетей в соответствии с обязательными требованиями.

Правовые основы экономических отношений в сфере электроэнергетики установлены Федеральным законом от 26.03.2003 № 35-ФЗ «Об электроэнергетике». Он определяет полномочия органов государственной власти на регулирование этих отношений, основные права и обязанности субъектов электроэнергетики при осуществлении деятельности в сфере электроэнергетики (в том числе производства в режиме комбинированной выработки электрической и тепловой энергии) и потребителей электрической энергии.

Общие принципы и порядок обеспечения недискриминационного доступа к услугам по передаче электроэнергии, а также принципы и порядок оказания этих услуг определены в Правилах недискриминационного доступа к услугам по передаче электрической энергии и оказания этих услуг, утвержденных Постановлением Правительства Российской Федерации от 27. 12.2004 № 861.

Недискриминационный доступ к услугам по передаче электрической энергии предусматривает обеспечение равных условий предоставления указанных услуг их потребителям независимо от организационно-правовой формы и правовых отношений с лицом, оказывающим эти услуги.

Потребителями услуг по передаче электрической энергии являются лица, владеющие на праве собственности или на ином законном основании энергопринимающими устройствами и (или) объектами электроэнергетики, технологически присоединенные в установленном порядке к электрической сети (в том числе опосредованно) субъекты оптового рынка электрической энергии, осуществляющие экспорт (импорт) электрической энергии, а также энергосбытовые организации и гарантирующие поставщики в интересах обслуживаемых ими потребителей электрической энергии

Услуги по передаче электрической энергии предоставляются сетевой организацией на основании договора о возмездном оказании услуг по передаче электрической энергии.

Договор оказания услуг по передаче электроэнергии с энергосбытовой организацией

Договор услуг с энергосбытовой организацией 

Приложения к договору услуг с энергосбытовой организацией

Договор оказания услуг по передаче электроэнергии с потребителем

Договор услуг с потребителем

Приложения к договору услуг с потребителем

Договор оказания услуг по передаче электроэнергии и мощности со смежной сетевой организацией

Договор услуг со смежной сетевой организацией

Приложения к договору услуг со смежной сетевой организацией

Основные принципы и методы регулирования цен (тарифов) в электроэнергетике, а также основания и порядок установления (пересмотра, применения) цен (тарифов) в электроэнергетике утверждены Постановлением Правительства Российской Федерации от 29.12.2011 № 1178 «О ценообразовании в области регулируемых цен (тарифов) в электроэнергетике».

Правовые основы функционирования розничных рынков электрической энергии установлены Основными положениями функционирования розничных рынков, утвержденных Постановлением Правительства Российской Федерации от 04.05.2012 № 442. Этим же документом установлены Правила организации учета электрической энергии на розничных рынках (раздел X). 

Основы регулирования отношений, связанных с введением полного или частичного ограничения режима потребления электрической энергии потребителям электрической энергии (мощности) — участникам оптового и розничных рынков электрической энергии, установлены Правилами полного и (или) частичного ограничения режима потребления электрической энергии, утвержденными Постановлением Правительства Российской Федерации от 04.05.2012 № 442.

В соответствии с «Основными положениями функционирования розничных рынков электрической энергии», утвержденными Постановлением Правительства РФ от 4 мая 2012г. №442, субъектами розничных рынков, обеспечивающими поставки электрической энергии потребителям электрической энергии, являются:

— исполнители коммунальной услуги;

— гарантирующие поставщики;

— энергосбытовые, энергоснабжающие организации;

— производители электрической энергии (мощности) на розничных рынках;

— сетевые организации;

— субъекты оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике, осуществляющие оперативно-диспетчерское управление на розничных рынках (системный оператор).

Данные субъекты электроэнергетики, в пределах своей ответственности, отвечают перед потребителями электрической энергии, приобретающими электрическую энергию (мощность) для собственных бытовых и (или) производственных нужд.

Потребители (юридические лица) заключают договоры электроснабжения с энергосбытовыми организациями (физические лица с исполнителем коммунальной услуги), в которых эти организации берут на себя ответственность за надежность обеспечения их электроэнергией и ее качество в соответствии с требованиями соответствующих технических регламентов и иными обязательными требованиями.

Таким образом, какие услуги по договору Вам оказывает одна из вышеперечисленных организаций — к такому субъекту энергетики необходимо обращаться по всем вопросам электроснабжения.

Для выполнения этих функций энергосбытовые организации заключают договоры оказания услуг по передаче электроэнергии с сетевыми организациями.

В частности, ПАО «Россети Ленэнерго» (как сетевая организация) оказывает услуги по передаче электрической энергии и осуществляет право заключения договоров оказания услуг по передаче электрической энергии с использованием объектов электросетевого хозяйства, принадлежащих другим собственникам и несет ответственность перед потребителями услуг по передаче электрической энергии согласно заключенному договору на оказание этих услуг.

Компания ПАО «Россети Ленэнерго» постоянно проводит работу по улучшению качества оказания услуг по передаче электроэнергии, в части повышения надежности электроснабжения и улучшения электромагнитной совместимости электрических сетей электроснабжения общего назначения ПАО «Россети Ленэнерго» с электрическими сетями потребителей электрической энергии. Это подтверждается соответствующими сертификатами на соответствие стандарту показателей и норм качества электрической энергии (КЭ) в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного трехфазного и однофазного тока частотой 50 Гц в точках, к которым присоединяются электрические сети, находящиеся в собственности различных потребителей электрической энергии, или приемники электрической энергии (точки общего присоединения). ПАО «Россети Ленэнерго» работает в соответствии с «Методическими указаниями по расчету уровня надежности и качества поставляемых товаров и оказываемых услуг для организации по управлению единой национальной (общероссийской) электрической сетью и территориальных сетевых организаций», утвержденными Приказом Минэнерго России от 29.11.2016 № 1256.

Для улучшения проводимой ПАО «Россети Ленэнерго» работы, в соответствии с действующим законодательством, а также в целях повышения качества оказываемых услуг по передаче электроэнергии, просим вас обращаться в адрес организации, с которой у вас заключен договор электроснабжения, т.е. в энергосбытовую организацию (гарантирующему поставщику).

При обращениях в адрес нашей компании энергосбытовых организаций, с которыми у ПАО «Россети Ленэнерго» заключен договор оказания услуг по передаче электроэнергии, необходимо предоставлять следующие сведения, которые должны иметь также и потребители:

1. Копии документов о технологическом присоединении, составляемые в процессе технологического присоединения энергопринимающих устройств к объектам электросетевого хозяйства, акт об осуществлении технологического присоединения, акт разграничения балансовой принадлежности электросетей, акт разграничения эксплуатационной ответственности сторон и, при необходимости, акт согласования технологической и аварийной брони электроснабжения потребителя электрической энергии (мощности).

2. Данные по компенсации реактивной мощности, релейной защите, управлению, автоматизации и диспетчеризации системы электроснабжения.

3. Описание дополнительных и резервных источников электроэнергии.

4. Фактическую нагрузку.

Отсутствие вышеуказанной информации значительно затрудняет работу ПАО «Россети Ленэнерго» по дальнейшему повышению качества оказываемых услуг по передаче электроэнергии, а также не позволяет проводить работы по уменьшению допустимого числа часов отключения в год, не связанного с неисполнением потребителем обязательств по соответствующим договорам и их расторжением, а также с обстоятельствами непреодолимой силы и иными основаниями, исключающими ответственность гарантирующих поставщиков, энергоснабжающих, энергосбытовых и сетевых организаций и иных субъектов электроэнергетики перед потребителем в соответствии с законодательством Российской Федерации и условиями договоров.

Обращаем ваше внимание, что согласно «Правилам полного и (или) частичного ограничения режима потребления электрической энергии», утвержденным постановлением Правительства Российской Федерации от 4 мая 2012г. №442, невыполнение потребителем электроэнергии условий договора, касающихся обеспечения функционирования устройств релейной защиты, противоаварийной и режимной автоматики, устройств компенсации реактивной мощности или подключение потребителем, к принадлежащим ему энергопринимающим устройствам, электропотребляющего оборудования, повлекшего нарушение характеристик технологического присоединения, указанных в документах о технологическом присоединении, являются обстоятельствами, при наступлении которых вводится режим ограничения потребления электрической энергии.

Электропередача и средства передачи

Передача электроэнергии – это процесс, посредством которого электроэнергия транспортируется на большие расстояния к потребителям. Для некоторых новых солнечных электростанций могут потребоваться новые объекты электропередачи. Электротрансмиссия Передача электроэнергии — это процесс, посредством которого большое количество электроэнергии, произведенной на электростанциях, таких как промышленные солнечные установки, транспортируется на большие расстояния для конечного использования потребителями. В Северной Америке электроэнергия отправляется с электростанций на Сеть электропередач Северной Америки , обширная сеть линий электропередач и связанных с ними объектов в США, Канаде и Мексике. Из-за большого количества потребляемой мощности и свойств электричества передача обычно происходит при высоком напряжении (69 кВ или выше). Электроэнергия обычно поставляется на подстанцию ​​ вблизи населенного пункта. На подстанции электроэнергия высокого напряжения преобразуется в более низкое напряжение, пригодное для использования потребителями, а затем доставляется конечным пользователям по (относительно) низковольтным распределительным линиям. Для недавно построенных солнечных электростанций , если бы не было существующих подходящих средств передачи, потребуются новые линии передачи и связанные с ними средства. Строительство, эксплуатация и вывод из эксплуатации высоковольтных линий электропередачи и связанных с ними объектов создадут ряд воздействий на окружающую среду. Тип и величина воздействия, связанного со строительством, эксплуатацией и выводом из эксплуатации линии электропередачи, будут варьироваться в зависимости от типа и размера линии, а также длины линии электропередачи и ряда других факторов, характерных для конкретной площадки. К основным компонентам высоковольтных линий электропередачи и связанных с ними объектов относятся: Передающие опоры Опоры ЛЭП являются наиболее заметным компонентом системы электропередачи. Их функция состоит в том, чтобы держать высоковольтные проводники (линии электропередач) отделенными от их окружения и друг от друга. Существует множество конструкций башен, в которых обычно используется открытая решетчатая конструкция или монополь, но, как правило, они очень высокие (башня на 500 кВ может иметь высоту 150 футов с траверсами шириной до 100 футов), металлические конструкции.     Опоры ЛЭП Нажмите, чтобы увеличить Проводники (линии электропередач) Проводники — это линии электропередач , которые передают электричество в сеть и через сеть к потребителям. Как правило, для каждой электрической цепи на опору нанизывают несколько проводников. Проводники состоят в основном из скрученных металлических нитей, но новые проводники могут включать керамические волокна в алюминиевой матрице для дополнительной прочности при меньшем весе. Подстанции Очень высокое напряжение, используемое для передачи электроэнергии, преобразуется в более низкое напряжение для потребительского использования на подстанциях . Подстанции различаются по размеру и конфигурации, но могут занимать несколько акров; они очищены от растительности и обычно покрыты гравием. Обычно они огорожены, и к ним ведет постоянная подъездная дорога. Как правило, подстанции включают в себя различные конструкции, проводники, ограждения, освещение и другие элементы, которые придают им «промышленный» вид.     Подстанция Нажмите, чтобы увеличить Нажмите на фото ниже, чтобы просмотреть интерактивную панораму. Подстанция фотоэлектрической установки — Интерактивная панорама. Источник: Аргоннская национальная лаборатория Полоса отчуждения (ПО) Полоса отвода для коридора электропередачи включает земельный участок, отведенный для линии электропередачи и связанных с ней объектов, необходимых для облегчения технического обслуживания и предотвращения риска пожаров и других аварий. Он обеспечивает запас прочности между высоковольтными линиями и окружающими конструкциями и растительностью. Некоторые расчистка растительности может потребоваться по соображениям безопасности и/или доступа. Полоса отвода обычно состоит из местной растительности или растений, выбранных для благоприятного роста (медленный рост и небольшая высота взрослого человека). Однако в некоторых случаях подъездные дороги составляют часть полосы землеотвода и обеспечивают более удобный доступ для ремонтных и инспекционных транспортных средств. Ширина полосы отвода варьируется в зависимости от номинального напряжения линии от 50 футов до примерно 175 футов или более для линий 500 кВ.     Трансмиссия РЯД Нажмите, чтобы увеличить Подъездные пути Подъездные пути к конструкциям линий электропередачи как для строительства, так и для обслуживания линий, как правило, требуются и могут быть вымощены или покрыты гравием. Для строительства подъездной дороги может потребоваться расчистка растительности и/или изменение контура земли. Дополнительные временных дорог также могут понадобиться на этапах строительства и вывода из эксплуатации линии электропередачи. Для получения дополнительной информации Более подробная информация об электропередаче и подробное описание компонентов системы передачи доступны в следующем техническом отчете. Проектирование, строительство и эксплуатация технологий передачи электроэнергии высокого напряжения на большие расстояния Отдел экологических наук, Аргоннская национальная лаборатория, Технический меморандум ANL/EVS/TM/08-4 (1,4 МБ)

Все, что вы хотели знать о опорах электропередач

1. Принцип работы опор электропередач — это нечто большее, чем кажется на первый взгляд.

Пилоны используются для поддержки электрических кабелей, которые передают электричество высокого напряжения от места его выработки, например, электростанции или ветряной электростанции , через энергосистему к нашим домам и предприятиям.

Электроэнергия поступает от электростанции с низким напряжением, около 10-30 киловольт. Затем он проходит через «повышающий» трансформатор на передающей подстанции для выработки электроэнергии высокого напряжения — до 400 000 вольт, — которая проходит по электрической сети National Grid. Увеличение напряжения позволяет повысить эффективность с меньшими потерями энергии. «Конечные» опоры расположены на каждом конце маршрута, а натяжные или угловые опоры позволяют при необходимости перестроить маршрут.

Изоляторы из фарфора или закаленного стекла поддерживают воздушные высоковольтные кабели и защищают их от незаземленных опор.
 

Знаете ли вы? В то время как люди называют их пилонами в Великобритании, их правильнее называть подвесными, натяжными или передающими опорами. Чтобы усложнить ситуацию, в США «пилоны» — это дорожные конусы.

 

Напряжение электричества в кабелях (линиях) передачи слишком велико для использования в бытовых приборах, поэтому на подстанции используется «понижающий» трансформатор, чтобы понизить напряжение и довести его до приемлемого уровня. .

Операторы распределительных сетей транспортируют низковольтную электроэнергию по собственной сети линий электропередач и подземных кабелей для снабжения наших домов и предприятий.

 

2. Слово пилон происходит от греческого слова pyle, означающего «ворота».

В Древнем Египте пилонами были впечатляющие башни в форме обелисков по обе стороны от дверей храмов. Египтология была в моде в двадцатые годы, после открытия гробницы Тутанхамона и мумии мальчика-царя в 1922. И это было десятилетие, когда были возведены первые стальные опоры, которые со временем стали доступом к электричеству для всех.
 

3. Первая опора электропередач в Великобритании была построена в Боннифилде, недалеко от Фолкерка в Шотландии, в 1928 году. ряд региональных сеток. Сеть стала по-настоящему национальной системой в 1938 году, спустя целых 10 лет после возведения первой опоры.

 

4. Проект пилонов стал победителем конкурса, проведенного Центральным управлением по электричеству в 1927 году.

Ведущий архитектор сэр Реджинальд Бломфилд часто получает признание за «решетчатый» дизайн, который должен был быть более изящным. чем бруталистские структуры, используемые в Европе и Соединенных Штатах. Но победивший проект, который до сих пор шагает по нашему ландшафту, был представлен на конкурс инженерной компанией Milliken Brothers, базирующейся в США, и выбран Бломфилдом, проектировщиком лондонского Ламбетского моста.

Базовая решетчатая конструкция А-образной рамы остается неизменной уже более 100 лет, с адаптацией для более высоких напряжений, требующих более длинных изоляционных цепочек и требований к ландшафту, таких как меньшая высота возле аэродромов или огромные башни для пересечения рек. (Самые высокие пилоны в мире см. ниже под номером 10.)

 

5. Т-образные пилоны, первая новая конструкция для британских пилонов за более чем 100 лет, находятся в стадии строительства.

Эта новая более короткая и изящная конструкция пилона была выбрана из 250 участников международного конкурса, организованного National Grid, правительством Великобритании и Королевским институтом британских архитекторов в 2011 году.

Т-образный пилон-победитель изготовлен датской фирмой Bystrup и имеет высоту 114 футов (35 метров). Он примерно на 50 футов короче, чем традиционная стальная решетчатая конструкция, но все же может передавать 400 000 вольт.

Первые действующие Т-образные опоры будут доставлять низкоуглеродную энергию по 35-мильному маршруту от электростанции Hinkley Point C до шести миллионов британских домов и предприятий на юго-западе.
 

6. Количество пилонов в Великобритании более 90,000.

В Англии и Уэльсе проложено более 7000 километров (или более 4300 миль) воздушных линий высокого напряжения.
 

7. Опоры высокие, потому что для передачи электроэнергии под высоким напряжением в целях безопасности требуется большой зазор.

Кроме того, благодаря высоким опорам провода могут легко пересекать дороги, реки и железнодорожные пути. Как правило, опоры National Grid имеют минимальную высоту 118 футов (36 м).

Поскольку воздушные линии обычно неизолированные (неизолированные), важно сделать их как можно выше, чтобы ничто не подходило к ним слишком близко. Вы никогда не должны взбираться или пытаться приблизиться к воздушным линиям, так как это может привести к сильным ударам током, ожогам или даже смерти.
 

8. Почему птицы могут сидеть на ЛЭП между опорами?

Вы, возможно, задавались этим вопросом, когда замечали птиц, стоящих вдоль линий электропередач без какого-либо видимого эффекта — почему их не бьет током?

Птиц не бьет током на линиях электропередач, потому что электричество не проходит через их тела. Когда птица сидит обеими ногами на электрическом проводе, ее ноги имеют одинаковый электрический потенциал, поэтому электричество не проходит через ее тело. Птица не касается земли или чего-либо, соприкасающегося с землей, поэтому электричество остается в линии электропередач.
 

9. Самые высокие опоры электропередач в Великобритании находятся по обе стороны Темзы.

Две башни, построенные в 1965 году, имеют высоту 623 фута (190 метров) — выше башни BT — и расположены на Ботанических болотах в Суонскомбе, графство Кент, и Вест-Туррок в Эссексе.
 

10. Самый высокий в мире пилон имеет высоту 1246 футов (380 метров) — в четыре раза больше высоты лондонского Биг-Бена.

Эта гигантская опора несет высоковольтные силовые кабели между островами Цзиньтан и Чези в восточной провинции Чжэцзян, Китай. Строительство было завершено в 2019 году..
 

11. Пилоны должны исчезнуть в некоторых районах с природной красотой, так как электричество передается по подземным туннелям.

Когда национальная сеть электроснабжения Великобритании расширилась в 1950-х и 1960-х годах, чтобы удовлетворить послевоенный спрос, приоритетом было как можно быстрее и с минимальными затратами добиться общенациональной электрификации. Сейчас National Grid работает над устранением влияния опор и воздушных линий на некоторые из самых красивых ландшафтов страны, строя электрические туннели под землей через Схемы обеспечения визуального воздействия . Работая в тесном сотрудничестве с местными экологическими организациями и советами, чтобы обеспечить минимальное воздействие на окружающую среду, строительство началось в Дорсете, а в Пик-Дистрикт и Сноудония теперь есть полное одобрение планирования.
 

12. С момента их первой постройки мнения о размере и количестве пилонов разделились.

Писатели Редьярд Киплинг, автор Книги джунглей , и Джон Мейнард Кейнс написали в The Times , жалующийся на «постоянное искажение» нашего ландшафта. Но группа поэтов во главе с Стивеном Спендером была настолько вдохновлена ​​маршем металлических пилонов, что назвала себя Поэтами пилонов.

Это может звучать как запись в У меня есть новости для вас?, , но сегодня веб-сайт Пилон месяца является обязательным для посещения любителями пилонов, как и Общество признательности пилонов .
 

Как работает электрическая сеть

Электрическая сеть нашей страны состоит из четырех основных компонентов, каждый из которых подробно описан ниже.

Индивидуальные генераторы

Электроэнергию вырабатывают различные объекты, в том числе электростанции, работающие на угле и природном газе, гидроэлектростанции, атомные электростанции, ветряные турбины и солнечные панели. Расположение этих генераторов электроэнергии и их расстояние от конечных потребителей сильно различаются.

Эти технологии также физически различны, и в результате они по-разному используются и управляются в энергосистеме. Например, некоторые типы электростанций, такие как угольные и атомные электростанции, не обладают краткосрочной гибкостью в корректировке выработки электроэнергии; требуется много времени, чтобы увеличить или уменьшить их выход электроэнергии [1].

Другие электростанции, такие как электростанции, работающие на природном газе, могут быть запущены очень быстро и часто используются для удовлетворения пикового спроса. Более вариативные технологии, такие как ветровая и солнечная фотоэлектричество, обычно используются всякий раз, когда они доступны, в значительной степени потому, что их топливо — солнечный свет и ветер — бесплатны.

В любой момент времени также всегда существует «резервный запас», определенный объем резервных мощностей по выработке электроэнергии, доступный для компенсации возможных ошибок прогнозирования или непредвиденных отключений электростанции. Спрос на электроэнергию, предложение, резервы и сочетание технологий производства электроэнергии постоянно контролируются и управляются сетевыми операторами, чтобы обеспечить бесперебойную работу.

Генераторы электроэнергии принадлежат электрическим компаниям или коммунальным предприятиям, которые, в свою очередь, регулируются Комиссией штата по коммунальным предприятиям (PUC) или Комиссией по коммунальным услугам (PSC). PUC и PSC являются независимыми регулирующими органами, назначаемыми законодательным собранием штата. Генераторы могут быть построены только с одобрения PUC или PSC, и эти агентства устанавливают соответствующие тарифы на электроэнергию в пределах своего штата, которые коммунальные предприятия должны соблюдать [2].

Линии электропередач

Линии электропередачи необходимы для передачи электроэнергии высокого напряжения на большие расстояния и соединения генераторов электроэнергии с потребителями электроэнергии.

Линии электропередач — это либо воздушные линии электропередач, либо подземные силовые кабели. Воздушные кабели не имеют изоляции и уязвимы для погодных условий, но их установка может быть дешевле, чем подземные силовые кабели. Воздушные и подземные линии электропередач выполнены из алюминиевого сплава и армированы сталью; подземные линии обычно изолированы [3].

Линии электропередач проходят под высоким напряжением, потому что это снижает долю электроэнергии, которая теряется при передаче – в среднем около 6% в США [4]. Когда электричество течет по проводам, часть его рассеивается в виде тепла за счет процесса, называемого сопротивлением. Чем выше напряжение на линии электропередачи, тем меньше электроэнергии она теряет. (Большая часть электрического тока протекает близко к поверхности линии передачи; использование более толстых проводов окажет минимальное влияние на потери при передаче.)

Напряжения на уровне передачи обычно составляют 110 000 вольт или 110 кВ или выше, при этом на некоторых линиях передачи напряжение достигает 765 кВ [5]. Однако генераторы электроэнергии производят электричество при низком напряжении. Чтобы сделать возможным транспортировку высоковольтной электроэнергии, электричество должно быть сначала преобразовано в более высокое напряжение с помощью трансформатора.

Эти высокие напряжения также значительно выше, чем то, что вам нужно в вашем доме, поэтому, как только электричество приближается к конечным потребителям, другой трансформатор преобразует его обратно в более низкое напряжение, прежде чем оно попадет в распределительную сеть.

Линии электропередач сильно взаимосвязаны для резервирования и повышения надежности электроснабжения, как показано на этой карте линий электропередач США. В Соединенных Штатах есть три основные сети передачи: Западная межсистемная связь, Восточная межсистемная связь и Техасский совет по надежности электроснабжения (ERCOT).

Как и генераторы электроэнергии, перед строительством линии электропередачи должны быть одобрены государством (PUC или PSC). Однако оптовые сделки с электроэнергией, которые осуществляются между региональными сетевыми операторами, регулируются национальным агентством, называемым Федеральной комиссией по регулированию энергетики (FERC) [6].

FERC регулирует электроэнергетическую сеть в более широком масштабе, чем PUC, и может разрешать споры между различными участниками рынка в сети. Сети передачи иногда управляются коммунальными предприятиями, но некоторые сети управляются отдельными организациями, известными как независимые системные операторы (ISO) или региональные организации передачи (RTO). Эти компании способствуют конкуренции между поставщиками электроэнергии и обеспечивают доступ к передаче, планируя и контролируя использование линий электропередачи.

Распределение

Распределительная сеть — это просто система проводов, которая начинается там, где заканчиваются линии передачи. Эти сети начинаются с трансформаторов и заканчиваются домами, школами и предприятиями.