Одним из важнейших элементов электроэнергетических систем являются подстанции, которые осуществляют связь между электрическими станциями и линиями электропередачи, а также между станциями, линиями электропередачи и потребителями.
Каждая подстанция имеет распределительные устройства (РУ), содержащие коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы, сборные и соединительные шины и вспомогательные устройства.
Распределительные устройства сверхвысокого напряжения создаются в открытом (ОРУ), закрытом (ЗРУ) и герметичном (ГРУ) исполнении. В ОРУ все основное оборудование располагается на открытом воздухе. В ЗРУ оборудование располагается в здании. В ГРУ оборудование заключено в герметичную оболочку и не имеет контактов с атмосферным воздухом. В связи с различным расположением, резким различием в условиях работы, габариты и масса ОРУ, ЗРУ и ГРУ также различны. Наиболее громоздкое оборудование применяется на ОРУ. Поэтому ОРУ оказывают наибольшее воздействие на окружающую среду. Это воздействие состоит в том, что установки ОРУ создают значительные электрические и магнитные поля, а также являются источниками акустических и радиопомех. Акустические и радиопомехи возникают вследствие появления на электродах и проводах так называемой стримерной короны. Критическое значение напряженности электрического поля, при которой возникает этот коронный разряд, определяется выражением [1]:
Провести расчет электрического поля вблизи элементов ОРУ из-за сложности их конфигураций не всегда представляется возможным. Поэтому для оценки уровней напряженности поля и электрического потенциала используют экспериментальные данные.
Так, например, зависимость напряженности электрического поля под крайними фазами шин ОРУ 750 кВ, расположенными на высоте 8.7 м, в функции расстояния от поверхности земли представлена на рис. 1.14 [115]. В табл. 1.5 – 1.6 даны типичные значения напряженности электрического поля на территории ОРУ, а также электрооборудования ОРУ, находящегося под рабочим напряжением, полученные опытным путем [22].
Таблица 1.5 Типичные значения напряженности электрического поля на территории ОРУ
|
Номинальное напряжение, кВ |
Напряженность электрического поля, кВ/м |
|
330 |
7.5 – 10 |
|
500 |
8.5 – 25 |
|
750 |
9 – 26 |
Таблица 1.6 Напряженность электрического поля вблизи электрооборудования ОРУ, кВ/м
|
Место измерения |
Напряжение электрооборудования, кВ |
|
|
500 |
750 |
|
|
У воздушного выключателя: у крайней фазы крайней ячейки между ячейками |
19 27 |
23 - |
|
у трансформатора напряжения у разрядника |
17 21 |
21 21 |
|
у разъединителя |
15 |
19 |
|
У силового трансформатора и шунтирующего реактора на расстоянии до 5 м от баков |
4 |
5 |
|
На дорогах |
23 |
22 |
|
На кабельных каналах |
26 |
23 |
Рис. 1.14. Зависимость напряженности электрического поля
Как видно из этих данных, напряженность поля во многих случаях превышает предельно допустимый уровень (ПДУ), равный 5 кВ/м при восьмичасовом воздействии, и поэтому требует специальных защитных мероприятий. Речь о ПДУ и защитных мероприятиях пойдет ниже.