Tăng dung lượng hệ thống truyền dẫn là một yếu tố quan trọng để đáp ứng các mục tiêu khử hạn chế phát thải carbon của toàn cầu. Có rất nhiều những thách thức kỹ thuật mà điện lực phải giải quyết nếu muốn công suất truyền tải được tăng lên theo năm tháng.
EPRI có một báo cáo nghiên cứu về khả năng tăng công suất truyền tải điện ở đường dây trên cao và Hành lang lưới điện (sau đây viết tắt là ROW) để thảo luận về các giải pháp giúp nâng cấp các đường dây hiện có hoặc xây dựng mới.
Hạn chế khả năng truyền tải điện
Đối với dòng điện xoay chiều (AC), công suất tải điện bị giới hạn bởi một trong những lý do sau:
- Giới hạn nhiệt: Dòng điện định mức của dây dẫn;
- Giới hạn độ sụt áp: Điện áp cuối đường dây giảm xuống dưới các giới hạn cho phép do trở kháng của đường dây.
Giới hạn nhiệt của một đường có thể được giải quyết bằng cách tăng số lượng hoặc đường kính của các ruột dẫn. Các giới hạn về độ ổn định hoặc độ sụt giảm điện áp có thể được giải quyết bằng cách giảm trở kháng của đường dây, giảm khoảng cách giữa các pha hoặc tăng đường kính dây dẫn sẽ làm giảm trở kháng của đường dây.
Ưu điểm của thiết kế đường dây
Đường dây truyền tải điện tiên tiến, công suất cao có thể kết hợp một số công nghệ như:
- Cấu hình lại pha và cụm dây dẫn, cho phép tăng công suất truyền tải trên cùng một ROW;
- Kết hợp giám sát để tối đa hóa lưu lượng hiện tại dựa trên điều kiện hiện tại (đánh giá động).
- Cấu hình cấu trúc nhỏ gọn giúp giảm diện tích và tạo điều kiện sử dụng nhiều ROW có khả năng bao gồm cả ngầm cáp, thế hệ dựa trên quang điện và cơ sở hạ tầng khác.
- Các thiết kế kém thẩm mỹ hoặc khả năng hiển thị thấp để quảng bá cho công chúng chấp thuận.
- Kiểu dáng giảm thiểu tác động đến môi trường.
- Kiểu dáng có tuổi thọ cao và đã giảm chi phí bảo trì.
Mục tiêu thiết kế đường dây
Một thiết kế dây chuyền nâng cao có thể có một hoặc nhiều mục tiêu được liệt kê dưới đây:
- Mức công suất cao hơn so với thiết kế dây chuyền truyền thống trên cùng một quyền ưu tiên
- Tăng sự chấp nhận của công chúng
- Tăng cường sử dụng cơ sở hạ tầng khác và công cộng
Để theo đuổi các mục tiêu này, thiết kế, bảo trì cụ thể và những thách thức về tuân thủ môi trường tự thể hiện. Thiết kế các phương pháp tiếp cận để quản lý những vấn đề này được thảo luận ngắn gọn dưới đây.
Các thiết kế đường dây nổi bật
1. Ép pha, mở rộng cụm dây dẫn
Đối với đường dây dài hơn, thường hơn 50 mi (80km), đó là điện áp hạn chế, khả năng truyền bổ sung có thể đạt được bằng cách giảm khoảng cách giữa các pha (còn được gọi là GMD hoặc khoảng cách trung bình hình học) và / hoặc tăng khoảng cách giữa các chất dẫn phụ trong một gói (bán kính trung bình hình học hoặc GMR) hoặc bán kính dây dẫn trong đường dây dẫn đơn. Những thay đổi trong GMD và GMR ảnh hưởng đến cả điện cảm và điện dung của một đường dây, ảnh hưởng đến tải tự nhiên của đường truyền hoặc tải trở kháng đột biến (SIL). Ở đâu được cấu hình tối ưu, các đường truyền như vậy đã được đề cập đến như dòng tải trở kháng tăng cao (HSIL). [2] Có thể đạt được độ nén theo giai đoạn hiệu quả bằng cách định vị các pha trong cùng một cửa sổ tháp, như trong Hình 3.
Tăng khoảng cách bó dây dẫn, mặc dù ít phổ biến hơn, đã được sử dụng trong một số đường dây 500kV ở Brazil. Như minh họa trong Hình 4, khoảng cách gói tiêu chuẩn đã được tăng lên từ 18 in (0,46m) đến 43 in (1,1m). Trong các thiết kế gần đây, việc mở rộng đã đã được tăng lên hơn nữa để tạo thành một “gói siêu mở rộng” kích thước 102 x 83 in (2,6 x 2,1m).
2. Kết cấu cột “thông minh”
a. Cột điện nhiều pha
Áp dụng các cấu hình đa mạch và đa chức năng là nhiều nhất chiến lược được áp dụng rộng rãi hiện đang được sử dụng để đáp ứng nhiều hơn hơn một mạch trên quyền của lối đi bị hạn chế (Hình 5).
Cấu trúc đa mạch thường được sử dụng nhất khi bổ sung không có sẵn không gian bên cạnh ROW hiện có. Thường thì cái này yêu cầu kết hợp mạch điện áp cao hơn với mạch điện áp thấp hơn hiện có các mạch điện áp trên cấu trúc mới. Hỗ trợ nhiều mạch trên cùng một cấu trúc cũng có thể hiệu quả về chi phí, so với hỗ trợ riêng cho các mạch khác nhau. Trong khi hấp dẫn từ góc độ sử dụng đất, các cấu trúc đa mạch chuyển thành thiết kế, vận hành và liên lạc công cộng quan trọng những thách thức sẽ được thảo luận ở phần sau.
Các nỗ lực liên lạc công khai để đảm bảo việc sử dụng lại ROW có thể bị ảnh hưởng đáng kể khi có sự chồng chất của điện áp cao hơn mạch yêu cầu cấu trúc lớn hơn, có thể nhìn thấy được. Việc sử dụng thiết kế thẩm mỹ có thể cung cấp một giải pháp để cải thiện công chúng Sự đối lập. Trong một nghiên cứu [4], một đề xuất tái chế ROW hiện có với hai đường dây 66kV mạch kép thành một thiết kế 2x400kV + 2x132kV, lẽ ra sẽ chuyển thành sự chuyển giao quyền lực tăng gấp sáu lần, nhưng yêu cầu một cấu trúc với nhiều hơn gấp đôi cấu trúc hiện có Chiều cao. Sự gia tăng kích thước của mức độ này sẽ kích hoạt đáng kể sự phản đối, dẫn đến đề xuất về mặt thẩm mỹ Cấu trúc V-Pole như minh họa trong Hình 6
b. Kiểu dáng thẩm mỹ
Đây là đường dây điện áp kép 345 kV / 138 kV. Mục tiêu chính của việc xây dựng lại đường dây với BOLD là tăng công suất mà không cần tăng quyền về lối đi. Đường dây được đóng điện vào tháng 11/2016.
c. Đồng sử dụng ROW
Các cấu trúc nhỏ gọn gần với cả đường sắt và đường bộ (Hình 5b) là trong nhiều trường hợp không thể tránh khỏi. Đồng vị trí của các cấu trúc đường dây trên không trong đường bộ và đường sắt yêu cầu xem xét bổ sung cụ thể. Đối với các công trình hỗ trợ gần đường, xe va chạm là một yếu tố quan trọng cần cân nhắc. Để giảm khả năng chấn thương và va đập làm hỏng cấu trúc, va chạm rào cản cho nặng hơn cấu trúc đã được chấp nhận, trong khi đối với cấu trúc nhẹ hơn, việc sử dụng cực ly khai đã được đề xuất.
Đối với đường sắt, việc quản lý nhiễu điện từ với cơ sở hạ tầng báo hiệu đường sắt và dòng điện đi lạc là chìa khóa Sự xem xét. Các bố trí nối đất hoặc che chắn đặc biệt có thể cần thiết và dòng điện một chiều có thể bị chặn do cách điện dây bảo vệ khỏi các tháp trong một khoảng cách xác định ở hai bên của đường sắt băng qua (tham khảo sách đường sắt EPRI [10] để biết thêm thông tin).
