prezentare lea lec gil

Dokumentnummer SS: O-N 1

FICHTNER ENGINEERING

Actualiti i tendine n

transportul energiei la tensiuni

nalte n curent alternativ.

Prezentare comparativ

LEA / LEC / GIL

TRANSELECTRICA



GENERALITI

TRANSELECTRICA

Transportul energiei electrice se poate realiza n:

o curent alternativ (AC), sau

o n curent continuu (DC).

Tensiunile la care se poate realiza transportul energiei electrice sunt:

o 220 kV,

o 330 kV,

o 400 kV,

o 550 kV i

o 750 kV.

Reeaua de transport a energiei electrice de la surse / generatoare la

consumatori este alctuit din:

o Linii Electrice Aeriene (LEA),

o Linii Electrice n Cablu (LEC) i

o Linii Electrice izolate n SF6 (GIL).



SITUAIA ACTUAL

TRANSELECTRICA

La nivelul Europei, mai precis a rilor care fac parte din ENTSO-E situaia liniilor de

transport la data de 31 Decembrie 2011, este urmtoarea:

o LINII cu Un< 220 kV 15003 km din care

LEC( AC) 427 km

LEC( DC) 365 km

o LINII cu Un ntre 220 kV-285kV 141.214 km din care

LEC( AC) 3.356 km

LEC( DC) 2.142 km

o LINII cu Un 330 kV 4462 km din care

LEC( AC) 0 km

LEC( DC) 0 km

o LINII cu Un 380/400 kV 149.105 km din care

LEC( AC) 1742 km

LEC( DC) 1207 km

o LINII cu Un>400 kV 626 km din care

LEC( AC) 0 km

LEC( DC) 1654 km


FICHTNER ENGINEERING TRANSELECTRICA

Situaia LEA, LEC la 31 dec. 2011 n Europa

Conform ENTSO



SITUAIA GIL

Exemple de proiecte GIL finalizate:

o Aeroportul din Frankfurt, Germania 5,4 km la Un=420 kV

o Zona expoziional Geneva, Elveia 2,5 km la Un=300 kV

o Zona muntoas Kaprun, Austria 0,4 km la Un=400 kV

o Zona muntoas Wehr, Germania 4 km la Un=400 kV

o Elstree, Londra, Anglia 0,7 km la Un=420 kV

o Hidrocentrala Xiluoduo 12,5 km la Un=550 kV



SITUAIA N ROMNIA

n ara noastr reeaua de transport este alctuit din 8759.4 km Linii Electrice

Aeriene (LEA), din care:

o 155.2 km 750 kV

o 4706.8 km 400 kV

o 3859.4 km 220 kV

din care LEA

de interconexiune: 425.8 km

n prezent, cablu de nalt tensiune

se folosete doar pentru realizarea

conexiunilor din staiile de transformare

i pentru conectarea

CEF i CEE la RET.



LEA Concepie (design)

TRANSELECTRICA

Liniile electrice aeriene sunt compuse din:

Stlpi

Conductoare active i de protecie

Izolaie

Fundaii

Prize de legare la pmnt

La proiectarea liniilor electrice aeriene se ine seama de mai muli factori :

Amplasamentul traseului ales i a condiiilor speciale impuse de acesta

Geologia, geomorfologia i hidrologia traseului

Factori meteorologici, temperatura aerului, agresivitatea mediului

Poluarea i radiaia solar

La ora actual pentru realizarea Liniilor Electrice Aeriene se folosesc programe de

calcul specializate care conduc la rezultate optime nc din faza de proiectarea. (PLS

CADD, Tower, .a.)



LEA Construcie

TRANSELECTRICA

Construcia propriu-zis a Liniilor Electrice Aeriene const n:

o Pichetarea traseului LEA

o Pichetarea, trasarea i sparea gropilor pentru fundaii

o Executarea fundaiilor

o Ridicarea stlpilor

o Montarea izolatoarelor

o Montarea conductoarelor de protecie i a conductoarelor active

o ntinderea conductoarelor la sgeat

o Verificri i msurtori

o PIF

Accesul n zonele greu accesibile, ct i n cadrul zonelor

de mediu protejate, se poate dovedi o problem major

pentru realizarea efectiv a construciei LEA i poate duce

la ntrzieri n execuie sau costuri suplimentare datorit

folosirii utilajelor speciale de transport.



LEA Mentenan

TRANSELECTRICA

Mentenana liniilor electrice se realizeaz relativ uor i const n:

o Verificarea integritii elementelor componente ale liniei:

Stlpi

Izolatoare

Conductoare

Fundaii

o Verificarea integritii culoarului LEA

o Verificarea distanelor electrice i apariia descrcrilor pariale.

Mentenana LEA se poate clasifica:

o Mentenan preventiv , respectiv :

Inspecii Tehnice;

Revizii Tehnice;

o Mentenan corectiva , respectiv :

Reparaia Curenta;

Reparaia Capitala;

n funcie de rezultatele Inspeciei tehnice, care se poate realiza att cu elicopterul,

inspecie multispectral, ct i vizual de la sol, se ia hotrrea de efectuarea Reparaiei

Curente sau Reparaiei Capitale.



LEC Concepie

TRANSELECTRICA

Liniile electrice n cablu au n componena lor urmtoarele:

Cablu propriu-zis

Manoane de nndire

Echipamente de compensare a puterii reactive

Capete terminale

Cutii de conexiune a ecranelor cablurilor n cross-bonding cu sau fr descrctoare variabile

Cablu de nsoire din cupru de tip FY.

La proiectarea unui sistem complet LEC se vor avea n vedere urmtorii factori:

Condiiile de pozare precum i traseul pe care urmeaz s se pozeze cablul

Stabilirea seciunii economice a cablului precum i a tipului de cablu folosit

Cderea de tensiune raportat la lungimea traseului

Pierderile de putere

Compensarea puterii reactive produse de cablu de nalt tensiune

Tipurile de cablu folosite pot fi ierarhizate, n principal dup:

Tensiunea nominal

Tipul conductorului

Tipul izolaiei



LEC Concepie (continuare)

TRANSELECTRICA

Clasificarea Liniile Electrice n Cablu de nalt tensiune, n curent alternativ

o Tensiunea nominal 220-230 kV

275-287 kV

330-345 kV

380-400 kV

500 kV

o Tipul conductorului

Aluminiu

Cupru

o Tipul izolaiei

LDPE Low density polyethylene un sistem dielectric uscat unde conductorul este acoperit cu polietilen de joas(mic) densitate

XLPE Cross-linked polyethylene acest sistem este n principiu la fel cu LDPE diferena constnd n tratarea chimic a polietilenei pentru a putea crete temperatura maxim de operare a cablului de la 70 C la 90 C

HPFF High pressure fluid filled paper insulated pipe un sistem dielectric format din hrtie impregnat cu lichid (ulei de obicei), nfurat n jurul cablului. Cablurile izolate astfel cu hrtie sunt introduse ntr-un tub metalic

(toate trei fazele) prin care circul ulei sub presiune.

SCFF Self contained fluid filled paper insulated cable este la fel ca HPFF, diferena constnd n nlocuirea tubului metalic cu un nveli metalic pentru fiecare cablu n parte.

SCFF-PPL Self contained fluid filled paper-polypropylene laminate insulated cable este o derivaie a cablului SCFF, hrtia fiind nlocuit cu band PPL



LEC Construcie / instalare

TRANSELECTRICA

n ultimii ani s-a realizat trecerea de la cablurile umplute cu diferite lichide la cele cu

izolaie uscat (datorit riscului de scurgere a lichidului i polurii mediului), iar

majoritatea liniilor n cablu de nalt tensiune sunt construite cu izolaie XLPE.

Pozarea cablurilor se realizeaz n trefl sau alturat.

Montarea cablurilor se poate realiza:

ngropate direct n pmnt

pozate n tunel

Principalele avantaje ale tunelelor sunt urmtoarele:

Accesul uor n cazul reparaiilor ( din cauza incertitudinilor legate de fiabilitatea cablului de 400 kV XLPE la nceputurile acestuia)

Tunelul faciliteaz msurarea descrcrilor pariale din cadrul manoanelor (aceeai problem cu incertitudinile legate de experiena cu cablul de 400 kV XLPE)

Tunelul permite un mai bun control asupra mediului manoanelor, de exemplu curenie.

Tunelul permite ndoirea cablului i dup instalare, atenund astfel forele electromecanice care acioneaz asupra manoanelor.

Pozarea cablurilor n tunele s-a realizat pentru o mai bun nelegere a fenomenelor

ce apar n timpul funcionrii dar i pentru a observa comportarea izolaiei XLPE

de-a lungul timpului.



LEC Construcie / instalare (continuare)

TRANSELECTRICA

Prima instalare a unui cablu de 400 kV XLPE cu folosirea mai multor manoane a

fost n Copenhaga, n 1997 i a constat n 2 circuite unul de 12 km i unul de 9 km

avnd o comportare bun n timp.

Profilele anurilor de pozare pot fi:

o Profil pozat direct n pmnt

o Pozare n tuburi PVC ncastrate n beton pentru protecie

mecanic

o Profil de subtraversare diverse utiliti (drumuri etc.)

o Pozare n tunele

Pozarea cablurilor se poate realiza n trefl sau alturat.

mpreun cu cablurile de energie se pozeaz de obicei

i un cablu de fibr optic.

Pentru conectarea diferitelor lungimi de cablu se folosesc manoane.

Manoanele se instaleaz n cmine de manonare,

construcii speciale pentru protejarea mecanic a acestora.



LEC Mentenan

TRANSELECTRICA

Pentru cablul ngropat direct n pmnt mentenana LEC este mult mai greoaia

dect n cazul LEA.

n caz de defect apar urmtoarele dezavantaje:

o Timpi mari de detectare a defectului

o Timp mare de livrare a echipamentelor necesare reparaiei

o Reparaia se realizeaz de obicei prin manonarea cablului respectiv

o Costuri suplimentare cu realizarea cminelor de manonare

o Costuri mari datorate energiei nelivrate

Pentru cablurile pozate n tunele este relativ mai uor dar tot rmn:

o Timp mare de livrare a echipamentelor necesare reparaiei

o Reparaia se realizeaz de obicei prin manonarea cablului respectiv

o Costuri mari datorate energiei nelivrate



GIL Concepie

TRANSELECTRICA

o GIL Gas Insulated Line constau n dou tuburi concentrice,

izolaia acestora constnd SF6.

o Prima generaie GIL a fost instalat n 1974 la Hydro Power Plant Wehr n

Germania i a marcat nceputul acestei noi tehnologii.

o n 1995 a fost fcut un studiu de fezabilitate pentru cele dou soluii GIL (direct

ngropat i n tunel) ambele fiind testate n laboratorul de testare din Berlin.

Ambele soluii au trecut testele cu succes fiind soluii fiabile care pot acoperi

distane de 100 km si chiar mai mult.

o n urma optimizrii soluiei GIL i trecerea la generaia a II-a s-a gsit un optim

pentru amestecul de gaze N2/SF6

o Pentru a conecta fiecare unitate GIL se folosete metoda de sudare unde sunt puse

cap la cap mai multe module GIL, fcndu-se n final o verificare a calitii

sudurii cu ultrasunete.

o Principalele avantaje ale GIL n comparaie cu alte sisteme de transmisie, liniile

aeriene i cablurile sunt capacitatea de transmisie mare, pierderi rezistive mici,

cmp electromagnetic foarte sczut, nici un risc de incendiu sau vtmri externe

i faptul c nu solicit suplimentar sisteme de compensare a puterii reactive.



GIL Concepie (continuare)

TRANSELECTRICA

Componena unui sistem GIL

o n nveliul din aliaj de aluminiu (1), conductorul (2) este fixat cu un izolator conic

(4) i sprijinit pe un izolator suport (5).

o Dilatarea termic a conductorului n incint va fi compensat prin sistemul de

contacte (3a, 3b)



GIL Construcie / Instalare

TRANSELECTRICA

Pozarea conductoarelor se poate face direct n pmnt sau la suprafa, simplu sau

dublu circuit, modurile de pozare fiind prezentate mai jos.

GIL se poate instala de asemenea i n tuneluri.

Cel mai lung GIL instalat este n China pentru

Hidrocentrala Xiluodu:

12,5 km

3900 MVA

550 kV

4500 A



GIL Date tehnice

TRANSELECTRICA

Rated Voltage 245 kV 550 kV

Impulse withstand voltage 1675 kV

Rated current (typical) 2000 5000 A

Rated short time current 63 kA / 3s

Rated Transmission Load up to 4700 MVA

Capacitance 55 nF/km comparativ cu soluia cablu C=0,2 F/km

Overload capability (typical) 100 %

Insulation gas mixture e.g. 80 % N2 & 20 % SF6



Cmp electromagnetic LEA / LEC / GIL

TRANSELECTRICA

S-a considerat pentru calcul o LEA simplu circuit de 400 kV S=1200 MVA i

echivalentul acesteia n varianta LEC i GIL.

o LEA 400 kV

0

1

2

3

4

5

6

7

-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -7.5 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 7.5 10 15 20 25 30 35 40

E [

kV

/m

]

Distana fa de axul stlpului [m]

Profil transversal cmp electricpentru 2/3fmax

SnR 400150 5.3.B

SnR+3 400150 5.3.B

SnR+6 400150 5.3.B

0

5

10

15

20

25

30

35

40

-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -7.5 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 7.5 10 15 20 25 30 35 40

B [

T

/A

]

Distana fa de axul stlpului [m]

Profil transversal cmp magneticpentru fmax

SnR 400150 5.3.B

SnR+3 400150 5.3.B

SnR+6 400150 5.3.B



Cmp electromagnetic LEA / LEC / GIL (continuare)

TRANSELECTRICA

o LEA / LEC / GIL 400 kV

Not:

Pentru calculul cmpului electromagnetic al GIL 400 kV nu au existat date concrete care s poat fi folosite, dar productorul a

pus la dispoziie un grafic comparativ ntre soluiile LEA, LEC, GIL prin care se tranziteaz o putere de 1500 MVA.



TENDINE

TRANSELECTRICA

Deoarece problemele de mediu dar i cele legate de achiziia terenurilor sunt arztoare

i nu pot fi depite cu uurin nc din stadiul de proiectare se iau n considerare

variantele de realizarea a liniei Aerian, n Cablu sau GIL.

o n cazul LEA se poate merge pe urmtoarele direcii:

Proiectarea unor stlpi mai nali pentru ncadrarea n limitele impuse pentru cmpul electromagnetic

Proiectarea unor stlpi cu baza mai ngust pentru ncadrarea ntr-un teren ct mai mic pentru obinerea mai facil a acestuia , ceea ce duce la creterea costului pe km

Folosirea culoarului liniilor existente, acolo unde este posibil

Reconductorarea liniilor existente pentru creterea capacitii de transport a LEA, acolo unde este posibil

Evitarea zonelor locuite sau cu probleme de mediu , ceea ce lungete traseul LEA

o Acolo unde nu se poate rezolva problema n varianta Aerian se poate opta pentru folosirea

Liniei Electrice n Cablu. Aceasta rezolv problemele legate de achiziia terenurilor, dar

ridic altele:

Probleme de mediu datorate cmpului magnetic

Pierderile de putere i de tensiune

La depirea unei lungimi de 10 km (sau mai mic n funcie de productorul de cablu) este necesar compensarea puterii reactive produs de cablu

n cazul folosirii sistemului LEA+LEC apar probleme de natur tehnic (funcionarea ntreruptoarelor, funcionarea proteciilor, oscilaii ferorezonante)

Lungimea maxim instalat este de 40 km, dublu circuit, 500 kV, n tunel Japonia din 2000



TENDINE (continuare)

TRANSELECTRICA

o GIL-ul se poate folosi, cu urmtoarele avantaje:

Transport de putere mare, pn la 4700 MVA la 550 kV

Valoare redus a cmpului magnetic

Pierderi reduse de putere

Sarcin capacitiv redus



STUDIU DE CAZ

TRANSELECTRICA

o Realizarea unei LEA de 400 kV simplu circuit, echipat cu conductoare de 3x300/69 mm2, tranzitnd o putere de 1200 MW se realizeaz cu un cost estimativ de 300.000 Euro / km.

o Identic dar realizat n cablu se poate cu un LEC de 400 kV seciunea de 2500 mm2 din Cupru pozat alturat cu un cost de 1.500.000 Euro/km

o n cazul realizrii aceleai LEA n soluie GIL 400 kV se poate estima un cost de circa 3.000.000 Euro n funcie de complexitatea si lungimea traseului.

Costurile prezentate sunt estimative i pentru fiecare caz n parte se va efectua o analiza financiar detaliat pentru toate soluiile.



CONCLUZII

TRANSELECTRICA

O linie de transport a energiei electrice se poate realiza astfel:

1. LEA,

cu eventualele posibiliti de rezolvare a problemelor

2. LEC,

reprezint o alternativ la problemele legate de achiziia de terenuri, dar cu probleme

de natur tehnic

3. GIL

alternativa pentru transportul unei puteri mari chiar i pe distane lungi, cu

rezolvarea problemelor de mediu i a celor legate de achiziia terenurilor



MULTUMIM!

prezentare lea lec gil

Documents