Elektrické vedení v městském prostředí: nadzemní a podzemní vedení, výhody a vlastnosti

Přenosová vedení se vyznačují dvěma základními možnostmi umístění – nadzemními nebo podzemními. V prvním případě jsou vodiče zavěšeny na podpěrách nad zemí a ve druhém případě jsou silové kabely uloženy v podzemních tunelech.

Nadzemní elektrické vedení (VPL) jsou dnes hlavními systémy zásobování spotřebitelů energií. Úroveň napětí v síti je určena jak přenášeným výkonem, tak vzdáleností mezi krajními body vedení. Umístění vodičů pro přenos energie se provádí na podpěrách vyrobených z různých materiálů, upevněných na izolátorech.

Podzemní vedení opatřena kabely (možná i několik jednotek) sadou spojovacích objímek. Kabely mohou být plněny olejem nebo plynem, připojeny k napájecím systémům a s regulací hladiny plnicího tlaku. Průměrná hloubka takových kabelů je 80–100 centimetrů s instalací speciálních kabelových kanálů nebo uzavřených tunelů. Ekonomicky nejvýhodnějším modelem je instalace pěti nebo šesti kabelů v jednom výkopu, jejichž vzdálenost se pohybuje v rozmezí 200–300 mm. Obecně lze při podzemním uložení v tunelu umístit až dvacet kabelů současně.

Mezi faktory přenosové kapacity kabelových sítí pro přenos energie je nutné zohlednit podmínky pokládky. S ohledem na stávající technické možnosti mají moderní podzemní kabely dnes délku až 10-12 kilometrů. Podzemní vedení pro přenos energie se dosud nerozšířila a v místech použití je vhodné je považovat za lokální systémy.

Historie přenosových vedení v Rusku

V Rusku se první přenosová vedení objevila v 70. letech 2. století a byla vedena pod zemí. Napětí na nich bylo asi 1 kW a celková délka trasy dosahovala až XNUMX kilometru. Ve většině případů se přenášená elektřina používala k osvětlení soukromých domů.

Vzhledem k tomu, že podzemní kabely se pro přenos elektřiny používají již století a půl, teprve v posledních letech se začaly objevovat technologie, které podzemní elektrická vedení co do účinnosti přibližují tradičnímu nadzemnímu přenosu.

Použití podzemních vedení je primárně žádané v podmínkách velkých průmyslových podniků a v městské zástavbě, kde je tradiční nadzemní vedení obtížné nebo nemožné realizovat. Přenos pod zem je možný u kabelů s napětím 220 kW a vyšším, čímž se stanou plnohodnotnými prvky napájení velkých sídel. Zároveň jsou náklady na pokládku takových vedení dvakrát až třikrát vyšší než při pokládce nadzemních elektrických vedení s podobnými vlastnostmi. V mnoha ohledech slouží tento parametr jako omezující kritérium na cestě k masovému přechodu na tuto technologii umístění.

Mezi nevýhody charakteristické pro nadzemní vedení je třeba v první řadě zdůraznit potřebu velkého množství volného prostoru. Zejména energetická legislativa stanoví zákaz jakékoli výstavby v okruhu 25 metrů od drátůPro srovnání, při umístění v podzemí bezpečnostní zóna nepřesahuje jeden metr.

Rychlý rozvoj velkých měst představuje výzvy pro rozvoj systémů zásobování energií. V podmínkách nedostatku půdy a jejích vysokých nákladů ve velkoměstech umožňuje převod nadzemního elektrického vedení na zem vyčlenit významné plochy pro výstavbu bez porušení zákonných požadavků.

Výhody použití podzemních elektrických vedení

Umístění vysokonapěťových kabelů pod zem má několik výhod:

• Flexibilita návrhu. Podzemní kabely nevyžadují hlubokou instalaci, netvoří elektrická pole a zůstávají pro ostatní neviditelné. Kromě toho podzemní umístění umožňuje do určité míry snížit ztráty energie během jejího přenosu a také pomáhá zvýšit spolehlivost vedení, zejména za nepříznivých povětrnostních podmínek. Pokládání podzemních kabelů je vhodné v husté městské zástavbě, v podmínkách složité půdní geologie, ve zvláštních přírodních zónách, kde by měl být stupeň dopadu na životní prostředí minimální.
• Dostatečná ziskovost. Dříve vysoká cena kabelů brzdila šíření této metody přenosu energie. S příchodem nových technologií se cena kabelových výrobků výrazně snížila. Navzdory pokračujícím vyšším nákladům na podzemní instalaci v porovnání s nadzemním vedením není rozdíl v nákladech tak zásadní, což nutí lidi stále častěji hledat podzemní variantu umístění vedení pro přenos energie. V budoucnu bude tento trend pokračovat, takže při navrhování prvků napájení bude pravidelně volena varianta s podzemním umístěním, zejména při práci v městských oblastech.
• Vysoká spolehlivost. Uložení vedení pro přenos energie v zemi eliminuje vliv takových přírodních faktorů, které jsou pro nadzemní vedení nebezpečné, jako je nárazový vítr, hromadění sněhu a námraza. Nadzemní uložení vodičů navíc vede k jejich intenzivnějšímu opotřebení. V důsledku toho se životnost podzemních kabelů výrazně prodlužuje. Jako izolace kabelů slouží zesítěný polyethylen, který v posledních dvou desetiletích prokázal svou spolehlivost a účinnost. Použití tohoto materiálu má pozitivní vliv na snadnou obsluhu vedení, zvyšuje jejich propustnost a účinně blokuje různé typy negativních vnějších vlivů. Na velké vzdálenosti to zajišťuje snížení nákladů na údržbu vedení pro přenos energie.

Desetiletá záruční doba provozu odpovídá podobným ukazatelům v západních zemích. Ruští výrobci dosud nezvládli sériovou výrobu takových kabelů s napětím 10/220 kW, při pokládce takových vedení se používají dovážené výrobky.

• Snížení ztrát energie. Kabely pro podzemní instalaci mají výrazně vyšší obsah mědi, kovu s dobrou vodivostí proudu, zejména při nízkých teplotách. V důsledku toho lze za podmínek zvýšeného zatížení snížit ztráty v síti o 30 % ve srovnání s nadzemním vedením. V souladu s tím se zvyšuje ziskovost energetických systémů a je možné zvýšit efektivitu zásobování spotřebitelů a zároveň snížit negativní dopad na životní prostředí a šetřit zdroje.
• Snadnost instalačních prací. Vznik stále sofistikovanějších technologií pokládky kabelů v podzemí umožňuje zkrátit dobu realizace projektu na několik měsíců, zatímco dříve by to trvalo několik let. Pokud není možné postavit výkopy, používají se tunely a v některých případech je možné využít stávající infrastrukturu, což snižuje celkové náklady na pokládku kabelů.
• Široké možnosti monitorování. Přechod na podzemní kabely umožňuje snížit náklady na údržbu vedení při relativně vysokých instalačních nákladech. V případě potřeby se do pláště kabelu instalují optické kabely, což umožňuje vysoce přesné stanovení teploty napájecího kabelu v reálném čase pro rychlé provedení nouzového vypnutí a snížení množství potenciálního poškození. Díky tomuto monitorování se optimalizuje zátěž, zvyšuje se spolehlivost napájení spotřebitelů a snižuje se počet nouzových a abnormálních situací. V případě poškození systém neprodleně provede monitorování a určí přesné místo přerušení, čímž se zkrátí doba potřebná k provedení opravy. Přesnost určení problémového místa je přibližně 1 metr.

Nevýhody umístění elektrického vedení v zemi

Navzdory mnoha výhodám, které plynou z přesunu elektrického vedení pod zem, nelze ignorovat nevýhody, z nichž některé i nadále představují významná omezení širokého přijetí této technologie. Mezi ně patří:

• Významné náklady na instalaci. Jak počáteční výstavba, tak i podzemní převod nadzemního vedení vyžadují značné kapitálové výdaje. Například realizace projektu převodu vedení vysokého napětí do podzemního kolektoru v jednom z moskevských okresů předpokládala náklady 1 milion eur za kilometr trasy. Náklady na práce v Moskevské oblasti nejsou o moc nižší, například 600metrový úsek podzemního elektrického vedení s převodem nadzemního vedení stál 400 tisíc eur. Ne každý si může takové výdaje dovolit a pouze vysoká cena pozemků uvolněných po převodu vedení pro výstavbu nebo realizaci periodicky vede ke vzniku takových projektů.
• Složitost oprav a restaurátorských prací. Praxe pokládání podzemních kabelů v Rusku je známá již poměrně dlouhou dobu a mnoho vedení již vykazuje značné provozní opotřebení v důsledku svého stáří. Například v roce 2004, po 20 letech provozu v Soči, došlo k selhání jednoho z kabelů v místě tří kabelů, což vyžadovalo přenos celého zatížení na zbývající kabelová vedení. Provádění oprav se potýkalo s vážnými obtížemi, a to jak z hlediska nákladů na práci, tak i doby trvání řešení problémů. V Moskvě v roce 2000 dvakrát vzplály podzemní kabely. V posledním případě z roku 2006 zůstalo bez napájení asi 350 budov v centrální čtvrti hlavního města. Pokud není možné vedení rychle odpojit od napájení, vznikají problémy s účinností hašení požáru. V posledních letech se používá více požárně bezpečných kabelů, ale ani to neumožňuje 100% eliminaci rizika požáru.
• Bezpečnost pro člověka. Experimenty provedené v 60. letech XNUMX. století prokázaly existenci negativního vlivu elektromagnetických polí generovaných v okolí vedení elektrické energie na lidské tělo. Rozsah takového pole je určen především ukazateli výkonu vedení. Čím vyšší je, tím větší je nebezpečná napěťová zóna. Navzdory rozporuplné povaze studií vlivu elektromagnetických polí na lidské tělo nelze hovořit o úplné bezpečnosti. Negativní vliv v té či oné formě je přítomen v každém případě. Je také nutné vzít v úvahu skutečnost, že v Rusku neexistují žádná regulační omezení velikosti magnetického pole, v důsledku čehož návrh nových vedení elektrické energie nezohledňuje potenciální nebezpečí magnetických polí.

Přirozeně, k tvorbě magnetického pole dochází u všech typů elektrických vedení, ale studie byly téměř vždy prováděny s nadzemním vedením. Analýza vlivu kabelů uložených v zemi nebyla odborníky prakticky zkoumána kvůli jejich poměrně omezenému rozšíření. Mezitím má přenos elektrického vedení do země jedním z cílů zahrnout do výstavby další pozemky, včetně bydlení.

Moskevská vláda, stejně jako stavební firmy, poukazují na naprostou bezpečnost moderních kabelů z hlediska vlivu elektromagnetického pole na životní prostředí. Použití koaxiálních kabelů v kombinaci se stíněnými tunely by mělo zajistit blokování vln, ale zároveň je prakticky nemožné kontrolovat změny velikosti pole a lidé si ani neuvědomí, že pod jejich domem je položen kabel vysokého napětí.

Zatížení podzemních úseků. Přesunutí vedení elektrické energie pod úroveň terénu umožňuje uvolnění povrchu pro ekonomické využití, ale zároveň zvyšuje zatížení podzemních inženýrských sítí. V podmínkách městské výstavby je objem různých podzemních inženýrských sítí obrovský, takže přidání vedení vysokého napětí, které vyžaduje dodržování určitých podmínek pokládky, vytváří ještě větší zatížení. Prvky kanalizačních systémů, komunikačních vedení, metra a jeho četných inženýrských sítí, jednoduše opuštěných kolektorů a tunelů, o jejichž větvení ve většině případů existují neúplné informace, jsou propleteny na jednom místě. To vše je zvláště charakteristické pro velká města. V důsledku toho existuje riziko poškození stávající infrastruktury během výstavby. To vše výrazně omezuje praktické možnosti umístění elektrických kabelů v zemi.

Perspektivy podzemní výstavby

Navzdory určitým obtížím s pokládáním elektrického vedení v podzemí se tento typ instalace bude i nadále rozšiřovat. Nejen developeři, kteří potřebují nové oblasti pro výstavbu, ale i stát působí jako faktory stimulující rozvoj tohoto směru. S rozvojem technologií se navíc sníží náklady na podzemní instalaci a údržba a opravy kabelových vedení se stanou ještě jednoduššími.

Naše společnost je připravena vám nabídnout železobetonové konstrukce pro výstavbu vedení elektrické energie v městském prostředí.

Naše produkce

• Podporuje typ SV
• Podporuje typ SK
• Nadace pro podporu