В гражданском строительстве , кабельная линия является замена воздушных кабелей , обеспечивающих электрическую мощность или телекоммуникации , с подземными кабелями. Он демонстрирует передовые технологии в развитых странах для предотвращения пожаров и уменьшения уязвимости линий электропередач к отключениям во время сильных ветров, гроз, сильных снегопадов или ледяных бурь. Дополнительным преимуществом подземных сооружений является эстетическое качество ландшафта без линий электропередач. Подземные работы могут увеличить начальные затраты на передачу и распределение электроэнергии, но могут снизить эксплуатационные расходы в течение срока службы кабелей.
История
Первое использование подземных работ было основано на подрыве горных взрывчатых веществ и подводных телеграфных кабелей. Силовые кабели использовались в России для подрыва горных взрывчатых веществ в 1812 году и для передачи телеграфных сигналов через Ла-Манш в 1850 году [1].
С распространением первых систем электроснабжения, подземные сооружения также начали расти. Томас Эдисон использовал подземные «уличные трубы» постоянного тока в своих ранних распределительных сетях; они были сначала изолированы джутом в 1880 году, а затем перешли на резиновую изоляцию в 1882 году. [1]
Последующие разработки произошли как в технологии изоляции, так и в технологиях изготовления: [1]
- 1925: На кабелях использована герметичная бумажная изоляция.
- 1930: ПВХ изоляция используется на кабелях
- 1942: Полиэтиленовая изоляция впервые используется на кабелях.
- 1962: На рынок поступают кабели с изоляцией из этиленпропиленового каучука.
- 1963: Доступны готовые кабельные аксессуары.
- 1970-е годы: становятся доступными аксессуары для термоусадочных кабелей.
В течение 20-го века проложенный в земле кабель стал обычным явлением.
Сравнение
Антенные кабели, несущие высокое напряжение электричество и поддерживаются крупными пилонами , как правило , считается непривлекательной особенностью сельской местности. Подземные кабели могут передавать энергию через густонаселенные районы или районы, где земля является дорогостоящей, экологически или эстетически чувствительной. Подземные и подводные переходы могут быть практической альтернативой переходу через реки.
Преимущества
- Менее подвержен ущербу от суровых погодных условий (в основном, молнии , ураганов / циклонов / тайфунов, торнадо, других ветров и заморозков)
- Сниженный риск возгорания. Воздушные линии электропередач могут потреблять высокие токи короткого замыкания от растительности к проводнику, проводника к проводнику или контакта проводника с землей, что приводит к образованию больших горячих дуг. [2]
- Уменьшенный диапазон излучения электромагнитных полей (ЭМП) в окружающую среду. Однако в зависимости от глубины прокладки кабеля под землей; на поверхности может наблюдаться большая ЭДС. [3] Электрический ток в проводнике кабеля создает магнитное поле, но более тесная группировка подземных силовых кабелей снижает результирующее внешнее магнитное поле, и может быть обеспечено дополнительное магнитное экранирование. См. Электромагнитное излучение и здоровье .
- Для прокладки подземных кабелей требуется более узкая окружающая полоса длиной 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 или диких животных.
- Подземные кабели имеют гораздо меньший риск повреждения, вызванного деятельностью человека, например, кражей, незаконным подключением [4], саботажем и повреждениями в результате несчастных случаев. [5] [6]
- Закапывание инженерных коммуникаций освобождает место для более крупных деревьев на тротуарах [7], которые приносят экологические выгоды и повышают стоимость собственности. [8]
Недостатки
- Подземные работы дороже, поскольку стоимость прокладки кабелей при напряжении передачи в несколько раз выше, чем стоимость воздушных линий электропередачи, а стоимость жизненного цикла подземного силового кабеля в два-четыре раза превышает стоимость воздушной линии электропередачи. Надземные линии стоят около 10 долларов за фут, а подземные линии стоят от 20 до 40 долларов за фут. [9] В сильно урбанизированных районах стоимость подземных коммуникаций может быть в 10–14 раз дороже, чем стоимость воздушных линий. [10] Однако в этих расчетах можно пренебречь стоимостью перебоев в подаче электроэнергии. Разница в стоимости срока службы меньше для низковольтных распределительных сетей на 12–28% выше, чем у воздушных линий эквивалентного напряжения. [11]
- В то время как поиск и устранение обрывов воздушных проводов можно выполнить за часы, подземный ремонт может занять дни или недели [12], и по этой причине используются резервные линии.
- Расположение подземных кабелей не всегда очевидно, что может привести к повреждению кабелей неосторожными землекопами или поражению электрическим током.
- Операции более сложны, поскольку высокая реактивная мощность подземных кабелей создает большие зарядные токи и, следовательно, затрудняет регулирование напряжения. Большие токи зарядки возникают из-за более высокой емкости подземных линий электропередач 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 той же проблемой. [13]
- В то время как воздушные линии можно легко увеличить, изменив зазоры между линиями и опоры питания, чтобы они передавали больше энергии, подземные кабели не могут быть увеличены и должны быть дополнены или заменены для увеличения пропускной способности. Компании по передаче и распределению, как правило, ориентированы на будущее подземных линий, прокладывая кабели самого высокого качества, оставаясь при этом рентабельными.
- Подземные кабели больше подвержены повреждению при движении грунта. 2011 Крайстчерч землетрясение в Новой Зеландии нанесло ущерб на 360 километров (220 миль) от высоковольтных подземных кабелей и затем нарежут властей большей часть города Крайстчерч, в то время как были повреждены только несколько километров воздушных линий, в основном из - за свайные фундаменты компрометации путем разжижения .
- Поскольку подземный ремонт и проверка требуют рытья улиц, это создает ямы и выбоины, что приводит к ухабистой и небезопасной поездке для автомобилей и велосипедов. Коммунальные работы также увеличивают количество закрытых полос, что приводит к пробкам и увеличению затрат на ремонтные работы со стороны местных властей. [14] [15]
В некоторых случаях преимущества могут перевешивать недостатки, связанные с более высокими инвестиционными затратами и более дорогостоящим обслуживанием и управлением.
Методы
- Горизонтальное растачивание - это метод, при котором используется буровое долото для горизонтального бурения, начиная с одной точки на поверхности земли и создавая под землей дугу, чтобы выйти из поверхности. Этот метод используется, когда желательно минимальное повреждение поверхности. [16]
- Проходка траншей - Другой метод подземной прокладки линий электропередачи - это рытье траншей, прокладывать линии электропередач в траншеях и закрывать их. Это делается по длине линии электропередачи. [17]
Нормативно-правовые акты
Европа
Управление по регулированию рынков газа и электроэнергии Великобритании (OFGEM) разрешает транспортным компаниям возмещать затраты на подполье в своих ценах для потребителей. Чтобы соответствовать требованиям, подземный ход должен находиться в национальных парках или зонах выдающейся природной красоты (AONB). Из схемы исключены наиболее визуально назойливые воздушные кабели основной сети передачи. Некоторые подземные проекты финансируются за счет средств 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 находятся под землей. Высокий процент подземных кабелей способствует очень высокой надежности сети (SAIDI <20). [18] Для сравнения, значение SAIDI (минут без электричества в год) в Нидерландах составляет около 30, а в Великобритании - около 70.
Калифорния
В Соединенных Штатах Правило 20 Калифорнийской комиссии по коммунальным предприятиям (CPUC) разрешает прокладывать под землей электрические силовые кабели в определенных ситуациях. Проекты по Правилу 20A оплачиваются всеми заказчиками коммунальных предприятий. Таким образом частично финансируются проекты согласно правилу 20B, которые покрывают стоимость эквивалентной системы накладных расходов. Проекты по правилу 20C позволяют владельцам собственности финансировать подземные сооружения.
Япония
Большая часть электроэнергии в Японии по-прежнему передается по воздушным кабелям. По данным Министерства строительства и транспорта Японии, в 23 районах Токио по состоянию на март 2008 года под землей было проложено всего 7,3 процента кабелей.
Варианты
Компромисс между подземными работами и использованием воздушных линий - это прокладка воздушных кабелей. Воздушные кабели представляют собой изолированные кабели, скрученные между полюсами и используемые для передачи электроэнергии или телекоммуникационных услуг. Преимущество воздушных кабелей в том, что их изоляция исключает опасность поражения электрическим током (если кабели не повреждены). Еще одно преимущество заключается в том, что они не требуют затрат - особенно высоких в каменистых районах - на закапывание. Недостатки воздушных кабелей заключаются в том, что они имеют те же эстетические проблемы, что и стандартные воздушные линии, и что они могут пострадать от штормов. Однако, если изоляция не разрушается во время разрушения пилона или удара деревом, работа не прерывается. Опасность поражения электрическим током сведена к минимуму, и можно повторно подвесить кабели без отключения электроэнергии.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ a b c "История подземных силовых кабелей - Журналы и журнал IEEE". DOI : 10.1109 / MEI.2013.6545260 . S2CID 30589908 . Цитировать журнал требует
|journal=
( помощь ) - ^ "Как линии электропередач вызывают лесные пожары?" . Техасский проект по смягчению последствий лесных пожаров . 2014-02-13 . Проверено 13 мая 2018 .
- ^ http://www.emfs.info/Sources+of+EMFs/Underground/
- ^ «Чтобы обуздать кражу электроэнергии, Махараштра исследует подземные сети снабжения по всему штату» . ДНК Индии . Проверено 20 июля 2015 года .
- ^ «Никаких вечеринок для тысяч жителей Виктории после того, как воздушные шары-нарушители упали на линии электропередач» . CBC . Дата обращения 7 августа 2020 .
- ^ «Грузовик зацепился за линию электропередач, нанес серьезный ущерб центру города» . Новости Mount Airy . Дата обращения 7 августа 2020 .
- ^ http://www.thestate.com/opinion/letters-to-the-editor/article41203599.html
- ^ http://www.americanforests.org/our-programs/urbanforests/
- Перейти ↑ Edison Electric Institute - Underground Vs. Воздушные распределительные провода: вопросы, которые следует учитывать
- ^ Данные оценки затрат Департамента развития водных и энергетических систем Лос-Анджелеса
- ^ Ким, Ким, Чо, Сон, Квеон, Чунг, Чхве, Джэ-Хан, Джу-Ён, Джин-Тэ, Иль-Гын, Бо-Мин, Иль-Йоп, Джун-Хо (20 марта 2014 г.). «Сравнение подземного кабеля и воздушной линии для низковольтной распределительной сети постоянного тока, обслуживающей повторитель связи» . Энергии . 7 (3): 1656–1672. DOI : 10.3390 / en7031656 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ Должны ли линии электропередач быть под землей?
- ^ «Подземная передача и распределение по воздуху» (PDF) . Проверено 9 мая 2019 .
- ^ [1]
- ^ [2]
- ^ «Направленное растачивание» . Проверено 9 мая 2019 .
- ^ «Подземные линии электропередачи» . Проверено 9 мая 2019 .
- ^ http://www.kas.de/wf/doc/kas_38837-544-1-30.pdf?140919123212
Внешние ссылки
- Программа метро Сан-Диего
- Лобби-группа США - Scenic America
- Британская лоббистская группа - "REVOLT"