Подземная линия электропередачи
Подземная линия электропередачи обеспечивает электроэнергию по подземным кабелям. По сравнению с воздушными линиями электропередачи подземные линии имеют меньший риск возникновения лесного пожара и снижают риск прерывания электроснабжения из-за перебоев в электроснабжении во время сильного ветра, грозы, сильного снегопада или ледяных бурь. Дополнительным преимуществом подземных сооружений является эстетическое качество ландшафта без линий электропередач. Подземка может увеличить капитальные затраты на электроэнергии передачу и распределение , но может снизить эксплуатационные расходы в течение срока службы кабелей.
История
[ редактировать ]Ранние подземные работы основывались на детонации шахтных взрывчатых веществ и подводных телеграфных кабелей. Электрические кабели использовались в России для взрыва шахтных взрывчатых веществ в 1812 году и для передачи телеграфных сигналов через Ла-Манш в 1850 году. [1]
С распространением первых электроэнергетических систем начали увеличиваться и подземные помещения. Томас Эдисон использовал подземные «уличные трубы» постоянного тока в своих первых распределения электроэнергии сетях ; сначала они были изолированы джутом в 1880 году, а в 1882 году перешли на резиновую изоляцию. [1]
Последующие разработки произошли как в технологии изоляции, так и в технологии изготовления: [1]
- 1925: На кабелях используется изоляция из герметичной бумаги.
- 1930: на кабелях используется изоляция из ПВХ.
- 1942: Впервые в кабелях используется полиэтиленовая изоляция.
- 1962: Кабели с изоляцией из этилен-пропиленовой резины становятся коммерчески доступными.
- 1963: Становятся доступными готовые кабельные аксессуары.
- 1970-е: становятся доступными термоусадочные кабельные аксессуары.
В 20 веке кабель, проложенный напрямую, стал обычным явлением.
Сравнение
[ редактировать ]Воздушные кабели, передающие высокого напряжения электричество и поддерживаемые большими опорами , обычно считаются непривлекательной особенностью сельской местности. Подземные кабели могут передавать электроэнергию через густонаселенные районы или районы, где земля является дорогостоящей, экологически или эстетически чувствительной. Подземные и подводные переходы могут стать практичной альтернативой переправам через реки.
Преимущества
[ редактировать ]- Меньше подвержен повреждениям от суровых погодных условий (в основном молний , ураганов/циклонов/тайфунов, торнадо, других ветров и заморозков)
- Снижение риска возгорания. Воздушные линии электропередачи могут потреблять высокие токи повреждения от контакта растительности с проводником, между проводником или проводником с землей, что приводит к образованию больших горячих дуг. [2]
- Уменьшен диапазон излучения электромагнитных полей (ЭМП) в окружающую среду. Однако в зависимости от глубины залегания подземного кабеля; На поверхности может наблюдаться большая ЭДС. [3] Электрический ток в жиле кабеля создает магнитное поле, но более тесная группировка подземных силовых кабелей уменьшает результирующее внешнее магнитное поле, и может быть обеспечено дополнительное магнитное экранирование. См. Электромагнитное излучение и здоровье .
- Для прокладки подземных кабелей требуется более узкая окружная полоса шириной около 1–10 метров (до 30 м для кабелей на 400 кВ во время строительства), тогда как для воздушной линии требуется окружающая полоса шириной около 20–200 метров, которая должна постоянно оставаться свободной в целях безопасности. , обслуживание и ремонт.
- Подземные кабели не представляют опасности для низколетящих самолетов и дикой природы.
- Подземные кабели имеют гораздо меньший риск повреждения, вызванного деятельностью человека, такой как кража, незаконные подключения, [4] саботаж и ущерб от несчастных случаев. [5] [6]
- Заглубление инженерных коммуникаций освобождает место для большего количества больших деревьев на тротуарах. [7] за экологические преимущества и повышение стоимости недвижимости. [8]
Недостатки
[ редактировать ]
- Прокладка под землей обходится дороже, поскольку стоимость прокладки кабелей под напряжением передачи в несколько раз превышает стоимость воздушных линий электропередачи, а стоимость жизненного цикла подземного силового кабеля в два-четыре раза превышает стоимость воздушной линии электропередачи. Стоимость надземных линий составляет около 10 долларов за 1 фут (0,30 м), а подземных линий - от 20 до 40 долларов за 1 фут (0,30 м). [9] В высокоурбанизированных районах стоимость подземной передачи может быть в 10–14 раз выше, чем наземной. [10] Однако в этих расчетах можно не учитывать стоимость перебоев в подаче электроэнергии. Разница в стоимости срока службы меньше для распределительных сетей более низкого напряжения и на 12–28% выше, чем для воздушных линий эквивалентного напряжения. [11]
- В то время как поиск и устранение разрывов проводов на воздушной линии может занять несколько часов, подземный ремонт может занять дни или недели. [12] и по этой причине запускаются избыточные линии.
- Расположение подземных кабелей не всегда очевидно, что может привести к тому, что неосторожные экскаваторы могут повредить кабели или получить удар током.
- Операции усложняются, поскольку высокая реактивная мощность подземных кабелей создает большие зарядные токи и, следовательно, затрудняет контроль напряжения. Большие зарядные токи возникают из-за более высокой емкости подземных линий электропередачи и, таким образом, ограничивают длину линии переменного тока. Чтобы избежать проблем с емкостью при прокладке под землей линий электропередачи на большие расстояния, можно использовать линии HVDC, поскольку они не страдают от той же проблемы. [13]
- В то время как мощность воздушных линий можно легко увеличить путем изменения зазоров между линиями и опор ЛЭП для передачи большей мощности, номинальные характеристики подземных кабелей повысить невозможно, и их необходимо дополнить или заменить для увеличения пропускной способности. Компании по передаче и распределению, как правило, обеспечивают перспективность подземных линий, прокладывая кабели с самым высоким рейтингом, оставаясь при этом экономически эффективными.
- Подземные кабели более подвержены повреждениям при движении грунта. Землетрясение в Крайстчерче в Новой Зеландии в 2011 году нанесло ущерб 360 километрам (220 миль) подземных кабелей высокого напряжения и впоследствии привело к отключению электроэнергии в значительной части города Крайстчерч, тогда как было повреждено лишь несколько километров воздушных линий, в основном из-за разрушения фундаментов опор. путем сжижения .
- Поскольку подземный ремонт и проверка требуют рытья улиц, это приводит к образованию заплат и выбоин, что приводит к ухабистой и небезопасной езде для автомобилей и велосипедов. Коммунальные работы также приводят к закрытию полос движения, что приводит к пробкам и увеличению стоимости работ по ремонту покрытия со стороны местных органов власти. [14] [15]
В некоторых случаях преимущества могут перевешивать недостатки, связанные с более высокими инвестиционными затратами и более дорогим обслуживанием и управлением.
Методы
[ редактировать ]
- Горизонтальное бурение . Это метод, при котором сверло используется для горизонтального бурения, начиная с одной точки на поверхности земли и создавая под землей дугу для выхода из поверхности. Этот метод используется, когда желательно минимальное повреждение поверхности.
- Подземные траншеи. Другой метод подземных линий электропередачи — это рытье траншей, прокладка линий электропередачи в траншею и закрытие их обратно. Это делается на длину линии электропередачи. [16]
- Группа воздуховодов. В третьем методе используются параллельные трубопроводы, удерживаемые проставками, заполненными песком или бетоном между трубопроводами. Методы установки: кабелепровод и распорки помещаются непосредственно в траншею, кабелепровод и распорки помещаются в бетонные формы или предварительно изготовленные секции из бетона и кабелепровода. [17]
Правила
[ редактировать ]Европа
[ редактировать ]Британский регулирующий орган по рынкам газа и электроэнергии (OFGEM) разрешает передающим компаниям компенсировать потребителям стоимость некоторого снижения цен в своих ценах. Чтобы соответствовать требованиям , подземелья должны находиться в национальных парках или зонах выдающейся природной красоты (AONB). В 2021 году начались работы над проектом по захоронению 9 километров (5,6 миль) воздушных линий электропередачи напряжением 400 кВ, идущих от недалеко от Уинтерборна Аббаса до Фрайара Уоддона ( 50 ° 40'08 "N 2 ° 30'50" W / 50,669 ° N 2,514 ° W , к северо-западу от Уэймута ) в Дорсетской AONB . Аналогичные схемы запланированы для Сноудонии , Пик-Дистрикта и Северного Уэссекса-Даунс . [18]
Из схемы исключены наиболее визуально бросающиеся в глаза воздушные кабели опорной сети электропередачи. Некоторые подземные проекты финансируются за счет доходов от национальной лотереи.
Вся электроэнергия низкого и среднего напряжения (<50 кВ) в Нидерландах теперь поставляется под землей.
В Германии 73% кабелей среднего напряжения проложены под землей, а 87% кабелей низкого напряжения. Высокий процент прокладки подземных кабелей способствует очень высокой надежности сети (SAIDI < 20). [19] Для сравнения, значение SAIDI (минут без электричества в год) в Нидерландах составляет около 30, а в Великобритании — около 70.
Калифорния
[ редактировать ]В Соединенных Штатах Правило 20 Калифорнийской комиссии по коммунальным предприятиям (CPUC) разрешает прокладку электрических силовых кабелей под землей в определенных ситуациях. Проекты по Правилу 20А оплачиваются всеми клиентами коммунальных компаний. Проекты по правилу 20B частично финансируются таким образом и покрывают расходы на эквивалентную систему накладных расходов. Проекты по правилу 20C позволяют владельцам недвижимости финансировать подземные работы.
Япония
[ редактировать ]Большая часть электроэнергии в Японии по-прежнему распределяется по воздушным кабелям. в 23 округах Токио По данным Министерства строительства и транспорта Японии, по состоянию на март 2008 года под землей было проложено всего 7,3 процента кабелей.
Варианты
[ редактировать ]Компромиссом между подземкой и использованием воздушных линий является прокладка воздушных кабелей. Воздушные кабели — это изолированные кабели, накрученные между полюсами и используемые для передачи электроэнергии или телекоммуникационных услуг. Преимущество воздушных кабелей состоит в том, что их изоляция исключает опасность поражения электрическим током (если кабели не повреждены). Еще одним преимуществом является то, что они избавляются от затрат на захоронение, особенно высоких в скалистых районах. Недостатком воздушных кабелей является то, что они имеют те же эстетические проблемы, что и стандартные воздушные линии, и что на них могут влиять штормы. Однако если изоляция не разрушается при разрушении опоры или при ударе о дерево, перерыва в работе не происходит. Опасность поражения электрическим током сведена к минимуму, а повторное подвешивание кабелей возможно без прерывания подачи электроэнергии.
См. также
[ редактировать ]- Воздушная линия электропередачи
- Кабель прямой прокладки
- Перечень высоковольтных подземных и подводных кабелей
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с «История подземных силовых кабелей - журналы и журналы IEEE». дои : 10.1109/MEI.2013.6545260 . S2CID 30589908 .
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ «Как линии электропередачи вызывают лесные пожары?» . Техасский проект по смягчению последствий лесных пожаров . 13 февраля 2014 г. Проверено 13 мая 2018 г.
- ^ «Подземные силовые кабели» .
- ^ «Чтобы пресечь кражу электроэнергии, Махараштра исследует подземную сеть электроснабжения по всему штату» . ДНК Индии . 11 мая 2015 года . Проверено 20 июля 2015 г.
- ^ «Тысячам жителей Виктории не будет вечеринки после того, как невольные воздушные шары врезались в линии электропередач» . ЦБК . Проверено 7 августа 2020 г.
- ^ «Грузовик зацепил линию электропередачи, нанеся серьезный ущерб центру города» . Новости Маунт-Эйри . 22 июля 2020 г. Проверено 7 августа 2020 г.
- ↑ Письма в редакцию The State (требуется подписка)
- ^ «Городские леса | Американские леса» . Архивировано из оригинала 18 января 2016 г. Проверено 18 января 2016 г.
- ^ «Электрический институт Эдисона — подземные и воздушные распределительные провода: вопросы, которые следует учитывать» (PDF) . Проверено 11 ноября 2023 г.
- ^ Данные сметы затрат Отдела развития систем водоснабжения и энергетики Лос-Анджелеса
- ^ Ким, Ким, Чо, Сон, Квеон, Чунг, Чхве, Джэ-Хан, Джу-Ён, Джин-Тэ, Иль-Гын, Бо-Мин, Иль-Ёп, Джун-Хо (20 марта 2014 г.). «Сравнение подземного кабеля и воздушной линии для низковольтной распределительной сети постоянного тока, обслуживающей ретранслятор связи» . Энергии . 7 (3): 1656–1672. дои : 10.3390/en7031656 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ «Должны ли линии электропередачи проходить под землей?» (PDF) . Проверено 11 ноября 2023 г.
- ^ «Подземная и воздушная передача и распределение» (PDF) . Проверено 9 мая 2019 г.
- ^ «Ремонт дороги в Бостоне» . 9 июля 2018 г.
- ^ Жители района Саут-Сити говорят, что раскопки, проводимые коммунальными службами, оставляют на дороге ухабистые участки , данные получены 19 марта 2022 г.
- ^ «Подземные линии электропередачи» . Архивировано из оригинала 21 декабря 2021 г. Проверено 9 мая 2019 г.
- ^ «НЭК 310.60» . Проверено 13 ноября 2021 г.
- ^ Бутройд, Джон (10 декабря 2021 г.). «Власть прошлого». Британская археология . № 182. Йорк. стр. 49–50. ISSN 1357-4442 .
- ^ «Расширение сети в Германии» (PDF) . kas.de (на немецком языке) . Проверено 11 ноября 2023 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Программа подземки города Сан-Диего
- Лоббистская группа США - Scenic America. Архивировано 15 февраля 2019 г. в Wayback Machine.
- Британская лоббистская группа — «REVOLT». Архивировано 17 октября 2016 г. в Wayback Machine.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
