Схеми виконання ліній електропередач надвищої напруги (СВН)
Лінії електропередачі надвисокої напруги (СВН) можуть бути одноланцюгові, дволанцюгові або багатоцінними. Число ланцюгів визначається насамперед роллю даної лінії електропередачі в енергосистемі, а також її номінальною напругою та максимальною потужністю, яку потрібно передати. Оскільки капітальні витрати на спорудження лінії електропередачі СВН досить значні, виходячи з економії коштів на першому етапі будівництва доцільно споруджувати одноланцюгові лінії надвисокої напруги. Однак при цьому знижується надійність роботи електропередачі, оскільки відключення одноланцюгової лінії може призвести до дефіциту потужності приймальної енергосистеми. Тому при виборі числа ланцюгів лінії слід мати на увазі такі обставини. У тих випадках, коли пропускна здатність лінії не перевищує 10% сумарної наявної потужності приймальної енергосистеми і відключення лінії не призведе до необхідності відключення частини навантаження системи, оскільки ця система має достатній резерв потужності, можна говорити про спорудження одноланцюгової лінії. Слід також враховувати, що пристрої автоматичного повторного включення (АПВ) значно підвищують надійність роботи одноланцюгових ліній. У разі виникнення дефіциту потужності в приймальній системі при відключенні одноланцюгової лінії, який не може бути заповнений наявним резервом, необхідно враховувати шкоду, що складається, що складається з двох складових. Одна з них виникає при введенні резерву за рахунок завантаження неекономічних агрегатів у даній енергосистемі, на що буде потрібне додаткове паливо. Інша пов'язана з купівлею недостатньої енергії в сусідніх енергосистемах, що призведе до додаткових перетікань потужності міжсистемними зв'язками, якими дана системапов'язана з іншими. Ця шкода має бути врахована в техніко-економічному обґрунтуванні споруди одноланцюгової лінії у порівнянні з іншими варіантами. Дволанцюгові лінії електропередачі СВН мають більшу надійність і одночасно мають велику вартість. Тому при проектуванні електропередачі необхідність спорудження дволанцюгової лінії має бути обґрунтована техніко-економічними розрахунками. При з'єднанні двох систем, порівнянних потужності. доцільно застосовувати дволанцюгові лінії. Ці два ланцюги можуть мати загальні шини по кінцях лінії електропередачі або заходити на дві різні підстанції систем, що зв'язуються. Згодом на цій електропередачі можуть бути споруджені проміжні підстанції для живлення проміжних споживачів або для зв'язку з енергосистемами, розташованими на трасі лінії.
Можливі дві принципово різні схеми спорудження дволанцюгових ліній електропередачі - блокова та пов'язана (рис. 1). У блоковій схемі одна частина генераторів станції працює на один з ланцюгів лінії, інша - на другий ланцюг. Обидва ланцюги можуть заходити як на одну й ту саму, так і на різні вузлові підстанції приймальної системи. Траси цих ланцюгів можуть збігатися або бути різними. Таким чином, лінія електропередачі поділяється на дві частини, що слабко пов'язані між собою. Такі схеми мають деяку перевагу, що полягає в економії коштів за рахунок меншої кількості комутаційної апаратури на передавальному кінці, зокрема, за рахунок застосування схеми блок генераторів-трансформаторів-лінія.
Однак така блокова схема має і ряд серйозних недоліків, внаслідок чого вона не отримала застосування у практиці проектування та будівництва електропередач надвисокої напруги. Один зНедоліків цієї схеми полягає в тому, що при виході одного ланцюга з роботи втрачається значна частина потужності відправної електростанції, інший - в тому, що при блоковій схемі значно важче забезпечити високу пропускну здатність одного ланцюга внаслідок відсутності поперечних зв'язків та секціонування передачі на проміжних пунктах. Блокова схема може бути використана тільки для зв'язку дистанційної електростанції з приймальною системою.
Такі схеми було запропоновано на першому етапі освоєння далеких електропередач СВН. Нині вони розглядаються навіть на початкових етапах проектування. Неприйнятним є застосування блокових схем і на наступних етапах розвитку мережі СВН. Розвиток електроенергетичних систем вимагає не будівництва окремих, ізольованих елементів, а створення мережі електропередач СВН, у яких великі теплові, атомні та гідравлічні станції, а також великі підстанції, що забезпечують енергією промислові райони, були б вузлами цієї мережі. Такі можливості дають зв'язані схеми, де є поперечні зв'язки між ланцюгами протягом електропередачі. Як показав досвід проектування та експлуатації таких електропередач на перших етапах їх існування, перемикальні пункти, що споруджуються через кожні 250—300 км, забезпечують при аваріях відключення лише окремих ділянок кожного ланцюга, що дозволяє лише незначно зменшувати пропускну спроможність передачі при збереженні стійкості паралельної роботи генераторів, що передає станції із приймальною системою. Крім того, вони суттєво полегшують експлуатацію та ремонти ліній такої електропередачі. Згодом ці перемикальні пункти можуть бути перетворені на проміжні підстанції, призначені для живлення навантаження, що з'явилося в їх зоні, тазрештою перетворитися на вузли мережі СВН. Тому всі протяжні лінії електропередач СВН в даний час проектуються як елементи розвиненої мережі СВН. На рис. 2 наведено спрощені схеми поетапного розвитку мережі СВН одного з енергооб'єднань. На I етапі нова лінія з'єднує кілька вузлів розвиненої мережі нижчого ступеня напруги. На ІІ етапі до підстанцій нової лінії приєднуються радіальні лінії для підключення великих електростанцій або потужних вузлів навантаження з великим річним приростом потужності. На III етані є новий рівень напруги стає сложнозамкнутой, включає у собі кілька контурів і перетворюється, сутнісно, в системообразующую. При цьому існуюча раніше мережа нижчого класу напруги поступово перетворюється на розподільну, хоча окремі її ланки, що мають велику пропускну здатність, зберігають функції системоутворюючих. Багатоцінні електропередачі СВН - три і більше ланцюгів - при проектуванні, як правило, не розглядаються. Якщо виникає потреба в багатоланцюговій передачі для забезпечення заданої пропускної спроможності даного зв'язку, це говорить про те, що номінальна напруга електропередачі обрано неправильно і слід переходити на новий, більш високий ступінь напруги.
Однак рішення про спорудження багатоланцюгової електропередачі може бути вимушеним, коли необхідний вищий клас напруги ще не освоєний, а пропускна спроможність лінії електропередач має бути досить високою. Такі рішення були ухвалені, наприклад, у Канаді та Бразилії при спорудженні лінії електропередачі вже згадуваних ГЕС на нар. Черчіл і ГЕС Ітайну, коли необхідно було передати потужність близько 6 ГВт на відстань понад 800 км. Найбільш високі щаблінапруги у цих країнах були відповідно 735 та 765 кВ. Тому було споруджено триланцюгові лінії електропередачі, тому що в тих умовах інших рішень бути не могло. Багатоланцюгові лінії електропередачі СВН можуть бути і на міжсистемних зв'язках. Причому збільшення кількості ланцюгів відбувається у міру розвитку систем, що зв'язуються, і збільшення міжсистемних перетікань потужності, коли переходити на більш високий ступінь неможливо з викладеної вище причини або просто недоцільно як з економічних, так і з інженерних міркувань. Так, наприклад, у ЄЕС України існують багатоланцюгові зв'язки між ОЕС Центру та ОЕС Середньої Волги, ОЕС Центру та ОЕС Півдня (Україна), ОЕС Сибіру та ОЕС Північного Казахстану. Як правило, ці лінії з'єднують різні вузли систем, що зв'язуються і в ряді випадків мають різну номінальну напругу, наприклад 330 і 750 кВ.
Звісно, наявність цих зв'язків враховується у розрахунках міжсистемних перетікань потужності та режимів ЄЕС України. У цих випадках прийнято говорити про пропускну спроможність не окремо взятої лінії, а про пропускну спроможність перерізу, до якого входять всі лінії, що зв'язують системи, що розглядаються.