Линии электропередач
Линии электропередачи в городских условиях. Строитьили копать?
Линииэлектропередач подразделяются на два основных вида – воздушные, провода которыхподвешены над землей или над водой, и подземные (подводные) ЛЭП, силовые кабеликоторых прокладываются непосредственно под землей или в специально созданныхдля этого тоннелях.
ЛЭП
Воздушные линии электропередачи являются одним из основных звеньев современныхэнергосистем. Напряжение в линии зависит от ее протяженности и передаваемой поней мощности. По воздушным ЛЭП электрическая энергия передается на значительныерасстояния по проводам, прикрепленным к опорам (столбам) с помощью изоляторов.
Подземная линия электропередачи состоит из одного или нескольких кабелей,стопорных, соединительных и концевых муфт (заделок) и крепежных деталей, а ЛЭП, содержащая маслонаполненный илигазонаполненный кабель, снабжается также подпитывающей системой и сигнализациейдавления масла (газа). Кабели прокладываются в земле, в траншеях на глубине0,8-1 м, в кабельных каналах, блоках или тоннелях. Наиболее экономичнаподземная прокладка кабелей – до шести кабелей в одной траншее прирасстоянии между кабелями 0,2-0,3 м. В одном тоннеле допускается прокладка неменее 20 кабелей.
Пропускная способность подземных кабельных линий ограничивается условиямипрокладки, и вследствие технических причин длина кабельных линий не превышает 1012 км. То есть, по сути подземные ЛЭП являются локальными и менеераспространены.
История
Первые кабельные линии, появившиеся в России (в конце 70-x годов XIX в.), былиименно подземными (радиус действия – 1 км, напряжение – 2 кВ). Электроэнергия,поступавшая в кабельную сеть, использовалась главным образом для освещениячастных домов.
Несмотряна то, что кабельные линии широко используются уже на протяжении половины века,только сейчас современные технологии проектирования и производства позволяютстать им эффективной альтернативой воздушных линий электропередач.
Подземные линии применяются при прокладке электрических сетей на территориигородов и промышленных предприятий. В больших городах, где прокладка воздушныхлиний электропередач представляет собой трудности (ввиду плотной застройки),основным средством передачи электрической энергии становятся подземныевысоковольтные кабельные линии на напряжение 220 кВ и выше, что делает ихосновой современной энергосистемы города. Но их стоимость в 2-3 раза вышестоимости воздушных линий электропередач.
Один из недостатков воздушных линий ЛЭП – несмотря на свою «воздушность», онизанимают много места. С точки зрения энергетического законодательствасуществует запрет на строительство в охранной зоне ЛЭП, которая обычносоставляет до 25 метров. Перекладка ЛЭП под землю сокращает охранную зону доодного метра.
Территории многих крупных городов давно вышли за рамки «разрешенных кзастройке». Поэтому власти и строительные компании мегаполисов ищут новые резервыдля строительства. И одним из таких резервов являются участки под линиямиэлектропередач. К примеру, по подсчетам московских властей, под этимисооружениями недоступными для строителей остаются сотни гектаров.
Подземные ЛЭП. Декларируемые преимущества
Отличительными возможностями высоковольтных кабельных линий являются:
- Гибкость при проектировании систем энергоснабжения.
Подземные кабели обладают уникальными свойствами по передаче энергии – ониневидимы на поверхности земли и не требуют глубокого закапывания, не излучаютэлектрических полей и могут быть спроектированы так, чтобы не излучатьмагнитные поля, имеют улучшенные характеристики по потере мощности, высокуюстойкость при аварийных нагрузках. В результате подземные кабели можно использоватьв местах плотной застройки, реках и сложных геологических условиях, местах, гдетребуется сохранение окружающей среды, ландшафтов, значимых строений,памятников искусства, местах, зарезервированных для будущего строительства, ит. п.
- Приемлемая рентабельность.
Основным сдерживающим фактором использования подземных кабелей в прошлом былаих высокая стоимость. Сегодня себестоимость их производства значительноснизилась за счет применения новых технологий и увеличения производительностиоборудования, и хотя стоимость прокладки подземных кабельных сетей по-прежнемупроигрывает затратам на возведение воздушных линий электропередач, все-такиэтот способ становится все более доступным. Ожидается, что проектировщикисистем электроснабжения все чаще будут останавливать свой выбор на подземныхкабельных сетях как на экономически выгодном и технологически эффективномсредстве создания энергетической системы города.
- Повышенная надежность.
Подземные линии ЛЭП менее восприимчивы к тяжелым погодным условиям, таким как:штормы, землетрясения. Воздушные ЛЭП более подвержены износу, чем подземные.Работа последних не будет зависеть от ураганов, снегопадов и так далее,соответственно, срок службы кабельных линий намного дольше обычных.
Современные кабельные сети используют поперечно сшитый полиэтилен (XLPE) вкачестве основного изоляцинного материала, который уже 20 летподтверждает свою высокую надежность. Кабельные линии из сшитого полиэтиленаболее надежны и удобны в эксплуатации, обладают более высокой пропускнойспособностью, максимально защищены от внешних атмосферных воздействий иохотников за цветным металлом. В будущем это даст возможность сократить затратына обслуживание и ремонт линий.
Гарантийный срок службы кабеля составляет 10 лет, что сопоставимо с опытомприменения кабельных линий за рубежом. Поскольку кабель напряжением 330 кВ идаже 220 кВ в России пока не производится, в ближайшей перспективе пристроительстве подземных кабельных ЛЭП будет применяться продукция зарубежныхкомпаний.
- Снижение потерь мощности (энергосбережение).
Подземные кабели содержат большое количество меди, наиболее токопроводящегометалла, который работает при более низких температурах, в результате чего на30% снижаются потери при высоких нагрузках по сравнению с воздушными линиямиэлектропередач, а следовательно, повышается рентабельность всей энергосистемы.Сочетание этих качеств позволяет снабжать электроэнергией потребителей смаксимальной эффективностью, что особенно важно в целях сохранения окружающейсреды и экономии энергоресурсов.
- Современные технологии монтажа.
Новые технологии сочленения участков кабеля и прокладки его в грунте позволяютреализовывать проекты создания энергетических систем в течение несколькихмесяцев при том, что раньше на это уходили годы. В тех местах, где невозможнопрокопать кабельную траншею или канал, кабели монтируются в туннелях. Внекоторых случаях использование уже существующих туннелей позволяет снизитьстоимость работ.
- Возможность мониторинга состояния кабеля.
Подземные кабельные сети не только исчезают из визуального пространства, но изначительно сокращают стоимость обслуживания по сравнению с воздушными линиями.Для сокращения времени аварийного отключения операторы энергетических системмогут измерять температуру высоковольтного кабеля по всей его длине с шагомполметра с помощью оптического волокна, вмонтированного в наружную оболочкукабеля. Такой мониторинг позволяет управлять общей нагрузкой всей сети,оптимально перераспределяя ее между линиями не допуская перегрузок. В случаеповреждения кабеля вследствие перегрузки или внешнего воздействия системамониторинга с точностью до метра определит место повреждения, что значительносократит время на устранение аварии.
Возможности и сложности
И все-таки при всех преимуществах, подземные электрические кабели имеют своинедостатки. Они довольно существенны, даже если опустить часто встречающиесяюридические сложности с оформлением земель, освобождающихся от сооруженийвоздушных ЛЭП.
Стоимость
Во-первых, такой процесс по-прежнему не дешев, как уже было сказано выше. Какстроительство новых линий, так и перенос существующих ЛЭП под землю – процедурадорогостоящая. На юго-западе Москвы недавно был реализован один из проектов попереносу ЛЭП в подземный коллектор. В рамках проекта перекладка километрапроводов стоила около 1 млн евро.
В Подмосковье это немного дешевле. Подсчет стоимости перекладки ЛЭП в Химкахпоказал, что около 600 метров проводов «упаковать» в кабель стоит 400 тыс.евро. Учитывая то, что в Москве стоимость этих затрат выше, получается, чтоодин метр ЛЭП можно перебазировать за 1 тыс. евро.
Очевидно, что далеко не каждая компания может позволить себе такие затраты,однако каждый «спрятанный» метр ЛЭП позволяет освободить под застройку 25 м²площадки. Поэтому такие планы время от времени реализуются.
Сложности ремонта и восстановления
Подземные электрокабели используются уже давно, в том числе и в России, поэтомууже существует некоторая практика их эксплуатации. В связи с их возрастомнекоторые участки имеют такую высокую степень изношенности, что не выдерживают.
В 2004 году из строя вышли электрокабели в Сочи. По улице имени Орджоникидзепроходят три подземных кабеля, которые эксплуатируются более 20 лет. Один былповрежден несколько месяцев назад, после чего вся нагрузка легла на оставшиесядва кабеля.
Иногда случаются пожары. Так, например, было в Москве в 2002, 2006 годах. Впоследнем случае под землей загорелись электрокабели, питающие Таганский,Мещанский, Басманный районы и Марьину Рощу. Без света осталось 350 домов вцентре Москвы.
Борьба с огнем может быть затруднена, если кабели не удается сразу обесточить.В настоящее время для проводки электричества используются более современныекабельные системы, снижающие риск возгорания, однако полностью исключить егонельзя.
Безопасность для людей
Также возникают вопросы безопасности. Впервые опасное воздействиеэлектромагнитных полей ЛЭП на человеческий организм было обнаружено в 60-хгодах ХХ в. В ходе исследований разрабатывались нормативы безопасногорасстояния от жилых домов до линий электропередачи (ЛЭП). Напряжениеэлектрического тока в линиях электропередач может быть разным, а поэтомуследует различать безопасное и опасное напряжение. Дальность воздействиямагнитного поля, создаваемого ЛЭП, прямо пропорциональна мощности самой линии.
Надоотметить, что результаты исследований о влиянии индуцированных ЛЭПэлектромагнитных волн разных частот на здоровье человека весьма противоречивы,но тем не менее, потенциальную опасность нельзя недооценивать. Кроме того,несмотря на то, что магнитное поле во всем мире сейчас считается наиболееопасным для здоровья, предельно допустимая величина магнитного поля длянаселения в России не нормируется. Поэтому большая часть ЛЭП в России строиласьпрактически без учета этой опасности.
Понятно, что вредное воздействие касается всех видов ЛЭП – как воздушных, так иподземных. Однако исследования проводились в большей степени для изучениявлияния воздушных ЛЭП. Что же касается влияния от высоковольтных линий,проложенных под землей, то здесь все сложнее. Электромагнитное излучениеподземных ЛЭП и его воздействие на человеческий организм изучено еще меньше.
Прокладывание линий под землей предлагается с целью использования этих земель,в том числе и под жилищную застройку. Потенциальные застройщики земель,освобождаемых от ЛЭП, а вместе с ними и московское правительство, утверждают,что современные технологии позволят полностью изолировать электромагнитноеизлучение. Для этого планируется использовать коаксиальные кабели,прокладываемые в специальных экранирующих коллекторах. Однако контролироватьвлияние электромагнитного поля в таком случае весьма затруднительно, посколькулюди лишены информации о том, что находится у них под фундаментом (воздушные линии ЛЭП хотя бы видныневооруженным взглядом).
«Застроенность» подземелья
Предполагается, что закапывать линии электропередачи под землю – значитосвобождать поверхность территории города для ее более эффективногоиспользования. Однако стоит заметить, что под городской землей находится непустое, а в некоторых случаях, даже более плотно «застроенное» пространство. Этои многочисленные подземные коммуникации, промышленные конструкции, линии связи(в том числе и спецсвязи), элементы сооружений метрополитена и т. д. и т. п.Ситуации, когда в процессе строительных работ повреждается подземнаяинфраструктура, встречаются в крупных городах сплошь и рядом.
Таким образом, плотность застройки свойственна крупным городам в полной мере, иограничение по свободному подземному пространству выступает существеннымсдерживающим фактором распространения кабельных сетей.
Перспективы
Однако подземные кабели все равно будут строить. Стимулом для строительстванового вида электроснабжения выступают не только интересы застройщиков, но игосударство. Приведем несколько примеров строительства подземных ЛЭП в рядероссийских городов.
Омск
Осенью 2008 года была проведена прокладка мощного энергетического тоннеля поддном Иртыша. Почти 8-километровая кабельная линия мощностью 110 киловольт,проложенная на глубине 11 метров под дном в трубопроводах диаметром 600 и 800мм, обеспечит энергоснабжение быстро растущих новых кварталов левобережнойчасти миллионного города. Судоходству на Иртыше обеспечивается полнаябезопасность.
Необходимоотметить, что в Омске с 2008 года компанией «Омскэнерго» начата реализацияпрограммы по замене воздушных линий электропередач кабельными, проложенными подземлей с целью освобождения территорий для строительства. Согласно этойпрограмме, до 2015 года в Омске планируется проложить под землей 80 километровкабельных ЛЭП, 40 километров из которых будут проложены заново, а остальные 40километров заменят действующие воздушные ЛЭП.
Оценочная стоимость программы составляет 6,5 миллиарда рублей. Километркабельной прокладки стоит около 43 миллионов рублей, что гораздо дороже, чемстроить воздушные ЛЭП. По окончании реализации программы будет принято решениео продолжении или непродолжении перевода воздушных ЛЭП на подземные.
Белгород
«Белгородэнерго» реконструирует 62 километра подземных кабельных ЛЭП. В 2010году энергетики планируют реконструировать такие линии электропередачи. Примодернизации ЛЭП будут применять современное оборудование и новые технологии,которые позволят улучшить пропускную способность сетей.
С этого года специалисты «Белгородэнерго» предполагают перейти к внедрениюсовременного кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена. Такой кабель посравнению с кабелем в бумажно-масляной изоляции, который использовали ранее,более надежен в эксплуатации и устойчив к воздействию агрессивных сред. Онимеет большую пропускную способность, низкий вес, коэффициент егоповреждаемости сводится к минимуму.
В регионе используются не только подземные кабельные линии, но и наземные. Вобласти кабельные линии используются более 50 лет. В настоящее время ихпротяженность составляет порядка 5 900 км. В основном кабель применяется вБелгороде и Старом Осколе, малая доля – в отдельных населенных пунктах региона.В Белгороде кабельные сети составляют примерно 70 % от общего объема ЛЭП.
Сочи
Уникальное сооружение будет сдано в Сочи к 2012 году – строительство ЛЭП«Джубга-Псоу» длиной 120 км, которое уже началось. Особенность ее в том, чтоэто подводная линия. На подводную ЛЭП не будут влиять атмосферные факторы.Всего в мире есть несколько подобных объектов – кабельная линия 500 кВсоединяет Нью-Йорк и Нью-Джерси и проходит по дну Атлантического океана, еепротяженность 80 км. В Австралии – кабель длиной 360 км соединяетДжорджтаун и остров Тасмания по дну Бассова пролива. Строительство ЛЭП вНью-Йорке было завершено в 2007 году, а в Австралии – в 2006.
Санкт-Петербург
В 2007 году ОАО «Магистральные электрические сети (МЭС) Северо-Запада»занимались строительством подземных кабельных линий напряжением 330 кВ. Этоучасток ЛЭП между новой подстанцией «Ржевская» (Санкт-Петербург), КиришскойГРЭС и подстанцией «Восточная». Строительство шло в рамках инвестиционнойпрограммы ОАО «ФСК ЕЭС».
В середине 2009 года начато строительство подземной кабельной линии 330 кВЦентральная – Южная в Петербурге. Инвестиции в строительство составили 2,4 млрд руб., сообщает«АБН» со ссылкой на пресс-службу компании. Окончание работ запланировано напервый квартал 2010 года.
Строительство кабельной линии 330 кВ Центральная – Южная реализуется в рамкахсоздания кольцевой схемы электроснабжения Петербурга по сети 330 кВ. До конца2010 года в рамках данного проекта будет построена вторая цепь линииэлектропередачи 330 кВ Ленинградская – Колпино – Восточная, подстанции 330 кВЦентральная, Зеленогорская, Парнас и Василеостровская с кабельными линиями 330кВ Западная – Василеостровская – Северная и Василеостровская – Завод Ильича.
Москва
В Москве построено уже достаточно подземных ЛЭП. В 2008 году у столичныхвластей были грандиозные планы популяризации подземных кабелей против воздушныхлиний ЛЭП, продиктованные высоким спросом на землю в черте города. При условииреализации этих планов московские власти активировали бы резервы длястроительства нескольких миллионов квадратных метров жилья, а также дляразвития дорожной сети города. Как писала «Московская перспектива», линии иподстанции планируется убирать в подземные кабели, расчищая участки под новыестройплощадки, а также размещать их внутри объектов дорожного строительства, ив первую очередь в эстакадах дублеров столичных магистралей.
По данным ГУП «Мосгоргеотрест», в настоящее время по территории Москвыпроходят ЛЭП общей протяженностью около 1 млн 260 тыс. м и напряжением от 6 до500 киловатт. Они занимают площадь более 9 тыс. га, что составляет 10 %территории города, не считая 40 электроподстанций открытого типа, которые тожезанимают «драгоценное» место. Столичные архитекторы подчеркивают, что вевропейских столицах ЛЭП уже давно не существует, поэтому программа о перенесениилиний электропередачи под землю – это прогрессивный путь развития.
В 2007 году в Москве было построено 45 километров подземных коллекторов дляЛЭП, тогда как в 2006 году – всего 1,5 километра. Стоимость работ попереустройству воздушных линий электропередачи в подземные кабели достаточновысока и составляет от 100 до 500 млн руб. за километр.
Вцелом Московская инвестиционная программа по строительству и реконструкциилиний электропередачи на 2006-2010 годы предусматривает увеличениепротяженности кабельных линий с полиэтиленовой изоляцией с 27,9 до 392,4 км воднофазном исчислении.
Недавно появилась информация, что мэр Москвы предложил отказаться от прежнейконцепции проведения ЛЭП под землей. В связи с планами развертывания широкойпостройки эстакад в Москве более выгодным вариантом представляется размещениеЛЭП на автомобильных эстакадах, на двухуровневых эстакадах (оба уровнянаходятся над землей. По первому уровню проходят кабели, а по второму – едутмашины). В скором времени планируется построить несколько десятковкилометров подобных эстакад, чтобы разгрузить московские улицы и кольцевуюдорогу.
Таким образом, несмотря на упомянутые ограничения, и в Москве, и в Петербурге,и в других крупных городах страны имеются планы дальнейшего развития подземнойпрокладки кабелей. Ведь данная технология все же больше подходит современныммегаполисам.
В. НИКОЛЬСКАЯ, директор по исследованиям агентства ABARUS Market Research(Статья взята из журнала Стройка.ру)
