Передающие электрические сети свервысокого напряжения

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 

 
 
 
 
Т.Г. КРАСИЛЬНИКОВА 
 
 
 
ПЕРЕДАЮЩИЕ  
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ 
СВЕРХВЫCОКОГО 
НАПРЯЖЕНИЯ 
 
 
 
Утверждено  
Редакционно-издательским советом университета 
 в качестве учебного пособия 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
НОВОСИБИРСК 
2020 

 

УДК 621.315.1(075.8) 
    К 78 
 
 
 
 
Рецензенты: 
д-р техн. наук, доцент А.Г. Русина 
д-р техн. наук, доцент В.М. Левин 
 
 
 
 
 
Красильникова Т.Г. 
К 78  
Передающие электрические сети свервысокого напряжения : 
учебное пособие / Т.Г. Красильникова. ‒ Новосибирск : Изд-во 
НГТУ, 2020. ‒ 136 с. 

ISBN 978-5-7782-4245-6 

Пособие знакомит студентов с особенностями дальних электропередач. 
Рассмотрены структура, основные технические параметры, физикотехнические вопросы дальних электропередач, их функционирование в 
составе энергообъединения. Также уделено внимание вопросам сверхдальнего транспорта электроэнергии. 
Работа подготовлена и предназначена для студентов факультета 
энергетики направления «Электроэнергетика и электротехника». 
 
 
 
УДК 621.315.1(075.8) 
 
 
 
 
ISBN 978-5-7782-4245-6 
© Красильникова Т.Г., 2020 
 
© Новосибирский государственный 
 
    технический университет, 2020 

ВВЕДЕНИЕ 

Учебные пособия по дальним электропередачам, которые являются 
основой передающих электрических сетей, не издавались уже более  
20 лет. Кроме того, сокращение лекционных часов при изучении дисциплины «Передающие электрические сети», с одной стороны, и увеличение объема изучаемого материала, с другой, требуют дополнительных источников информации по этому курсу. 
Учебное пособие посвящено дальним электропередачам сверхвысокого напряжения (СВН) и ультравысокого напряжения (УВН), обеспечивающим передачу электроэнергии на дальние расстояния. Формирование Единых национальных энергосистем во многих странах 
происходит на базе таких дальних электропередач, образующих в совокупности основную электрическую сеть, на которую возлагается задача обеспечения экономичного и надежного функционирования всего 
энергообъединения. Удовлетворение растущих потребностей в электроэнергии зависит от дальнейшего формирования электроэнергетических систем, наращивания мощности электростанций и необходимости 
передачи электроэнергии на дальние расстояния. Развитие электроэнергетических систем, наращивание мощности электростанций сложно представить без передачи электроэнергии на дальние расстояния. 
Данное пособие знакомит студентов с основными свойствами и 
особенностями дальних электропередач. 
 
 
 
 
 

 

1. ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧА  
КАК ЭЛЕМЕНТ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ 

1.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ  
И ДАЛЬНЕЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ 

Электропередача (ЭП) – это элемент энергосистемы, осуществляющий преобразование, передачу и распределение электроэнергии, а 
также выполняющий системообразующие функции. В свою очередь, 
ЭП является сложным объектом, включающим в свой состав различные элементы. 
Дальняя электропередача (ДЭП) – это ЭП сверхвысокого напряжения (СВН-500, 750 кВ) и ультравысокого напряжения (УВН-1000,  
1150 кВ), обеспечивающая передачу электроэнергии на дальние расстояния (сотни километров) и выполняющая функции межсистемной 
связи на уровне объединенной энергосистемы (ОЭС) и национальной 
единой энергосистемы (ЕЭС) [1]. 

1.2. ПРОЦЕСС ФОРМИРОВАНИЯ ЭНЕРГОСИСТЕМ 

До конца XIX века электроэнергия фактически не использовалась. 
Преобладающей являлась механическая энергия, получаемая за счет 
мускулов, воды и пара. Разработка в последней четверти XIX века 
электрических генераторов, трансформаторов, передающих и распределительных линий, изобретение лампы накаливания, электродвигателей и других электрических устройств абсолютно преобразовали бытовую жизнь и промышленность в США и передовых странах 
Западной Европы. Первая электрическая система для уличного освещения была создана Эдисоном и начала работу в сентябре 1882 года  

в Нью-Йорке. Она представляла собой низковольтную (100 В) систему 
постоянного тока с распределительной медной сетью, питающей лампы накаливания от генератора постоянного тока. Эдисон доказал, что 
от центральной генерирующей станции через обширную распределительную сеть можно снабжать электроэнергией конечных потребителей. Эдисоновские системы постоянного тока напряжением 100 В  
появились в 1880-х годах во многих городах США. Однако неразрешимые проблемы, связанные с повышением напряжения на постоянном токе, привели к победе технологии переменного тока. Первая 
опытная система на переменном токе была запущена Вестингхаузом в 
США в 1886 году. Первая промышленная передача электроэнергии на 
переменном токе была осуществлена в 1891 году в США по однофазной линии напряжением 3 кВ длиной примерно 5 км от гидрогенератора к нагрузке, представляющей синхронные двигатели общей мощностью порядка 70 кВт. В этом же году в Германии была пущена 
трехфазная линия напряжением 30 кВ и длиной свыше 150 км. И триумфом начального этапа развития электроэнергетики явилось сооружение в 1895–1905 годах Ниагарской ГЭС мощностью 90 МВт, которая выдавалась на расстояние 30 км при напряжении 11 кВ для 
электроснабжения потребителей в Нью-Йорке. 
В конце XIX века потребность в электроэнергии в США и Западной Европе стремительно возрастала. Это инициировало сооружение 
новых электростанций, объединение их на параллельную работу сначала в пределах города, а далее – в пределах района, совпадающего 
обычно географически в зависимости от страны со штатом, провинцией, областью или другой подобной территориальной единицей. 
В первой трети ХХ века в передовых странах мира шел процесс 
формирования районных или региональных энергосистем (РЭС), в котором лидирующее положение занимали США. В основе формирования РЭС была системообразующая сеть напряжением 110–220 кВ.  
Современным примером такой энергосистемы может быть Новосибирская РЭС. 
Снижение стоимости электроэнергии, повышение ее качества и 
надежности электроснабжения за счет создания РЭС стимулировало во 
второй трети ХХ века дальнейшее укрупнение энергосистем в объединенные энергосистемы (ОЭС), включающие в свой состав несколько 
РЭС, тем самым обеспечивая централизованное электроснабжение целых регионов страны. В основе создания ОЭС лежит системообразу

ющая сеть напряжением 330–500 кВ (примером может служить ОЭС 
Сибири, в состав которой входят 10 РЭС). 
В последней трети ХХ века в ряде стран были созданы единые 
национальные ЕЭС, представляющие совокупность нескольких ОЭС, 
объединенных на параллельную работу с помощью системообразующей сети переменного тока напряжением 500, 750 и 1000 (1150) кВ, а 
также в ряде случаев передачами постоянного тока (ППТ) напряжением 400, 500 и 600 кВ. Одной из крупнейших и наибольшей по своим географическим масштабам является ЕЭС России (рис. 1.1), для 
управления функционированием которой впервые в мире в 1969 году 
была создана трехуровневая (ЕЭС – ОЭС – РЭС) система управления. 
В настоящее время существует пример и более высокого уровня интеграции национальных энергосистем стран Западной Европы в Единую 
интернациональную энергосистему. В целом процесс создания национальных энергосистем в мире проходит крайне неравномерно. 
 
Э  1080 млрд кВт  ч, Руст  243,6 ГВт (2019 г.) 

 
Рис. 1.1. Структурная схема ЕЭС России 

Так, в некоторых странах Юго-Восточной Азии и Южной Америки 
этот процесс идет с запаздыванием более чем на полвека по отношению к лидирующим странам. А в большинстве стран Африки электри

фикация находится на самом начальном этапе, т.е. запаздывание составляет более века. 
В XXI веке возможно создание межнациональных ЕЭС, охватывающих целые континенты. Так, вполне реально к 2050 году формирование ЕЭС Евразийского континента. Проблемы энергетической кооперации на Евразийском континенте становятся все более актуальными. 
Создание ЕЭС Евразийского континента будет способствовать снижению стоимости электроэнергии для потребителей, повысит надежность 
электроснабжения, а также облегчит решение экологических проблем. 
Объединение энергосистем на Евразийском континенте станет технологической основой для более тесного взаимовыгодного сотрудничества стран этого региона мира. 
На рис. 1.2 приведена структурная схема будущей ЕЭС Евразийского континента, включающая в свой состав национальные единые 
энергосистемы Японии, Китая, Индии, ЕЭС Среднеазиатских стран, а 
также Восточную (ЕЭС/ОЭС), Западную (UCTE) и Северную (NORDEL) 
синхронные зоны. Восточная синхронная зона является наибольшей по  
 

 
Рис. 1.2. ЕЭС Евразийского континента 

охвату территории и включает в свой состав ЕЭС России и ОЭС других 
стран СНГ и Балтии. ЕЭС Евразийского континента будет охватывать 
10 часовых поясов и характеризоваться сезонными различиями в электропотреблении разных стран, что создаст уникальные возможности 
по реализации межсистемного эффекта от совместной работы такого 
глобального энергообъединения. При этом ЕЭС России, учитывая ее 
ресурсный и инфраструктурный потенциал и занимаемое географическое положение, будет являться центральным звеном трансконтинентального энергообъединения. 
Для осуществления оптимального обмена мощностью и электроэнергией на всем евразийском пространстве должна быть сформирована единая трансконтинентальная электрическая сеть (ЕТЭС). В основе 
этой сети будут лежать дальние и сверхдальние электропередачи 
сверх- и ультравысокого напряжения на переменном и постоянном токе, что позволит обеспечить экономичную, гибкую и надежную работу 
ЕЭС Евразийского континента в целом. 

1.3. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА И ХАРАКТЕРИСТИКА  
НАЦИОНАЛЬНЫХ ЭНЕРГОСИСТЕМ 

1.3.1. Общая характеристика 

На рис. 1.3 приведена обобщенная структурная схема национальной ЕЭС, которая включает в свой состав в общем случае N ОЭС, которые объединяются межрегиональной системообразующей сетью, 
состоящей из ДЭП переменного тока напряжением 400, 500, 750,  
1000 (1150) кВ и в отдельных странах ППТ напряжением ±400, ±500, 
±600 кВ. В свою очередь, каждая ОЭС включает в свой состав несколько РЭС, которые связываются межрайонной системообразующей 
сетью переменного тока напряжением 330–500 кВ. 
И, наконец, РЭС состоит из генерирующих источников, связанных 
системообразующей сетью 220–500 кВ, и распределительной сети, так 
что на этом уровне реализуется принцип концентрации производства 
электроэнергии и централизации ее распределения. Для эффективного 
управления ЕЭС на всех ее уровнях имеются СУФИР, в основе взаимодействия которых заложен иерархический принцип. 

Рис. 1.3. Структурная схема национальной энергосистемы: 

СУФИР – система управления функционированием и развитием;  
ЦГ – централизованная генерация; СС – системообразующая сеть;  
                   РС – распределительная сеть; П – потребители 

1.3.2. Межсистемный эффект 

Принцип концентрации производства электроэнергии и централизации ее распределения от системообразующей и распределительной 
сети до 90-х годов прошлого века являлся главным направлением 

научно-технического прогресса (НТП) в развитии электроэнергетики. 
Формирование ЕЭС было основой повышения экономичности и 
надежности производства и распределения электроэнергии. Создание 
в промышленно развитых странах единых энергосистем (ЕЭС) или не 
связанных между собой крупных ОЭС, как это имеет место, например, в США, объясняется хорошо известными преимуществами совместной работы, необходимость которой, в свою очередь, проистекает из слабой стороны электроэнергии. Она пока не может запасаться 
в достаточных объемах, и поэтому процесс ее производства и потребления должен проходить одновременно. Создание больших энергообъединений типа ОЭС и ЕЭС на базе принципов концентрации  
производства электроэнергии и централизации ее распределения 
оправдывается межсистемным эффектом, к составляющим которого 
относятся: 
 возможность сооружения все более крупных и экономичных 
электростанций на базе мощных энергоблоков, т. е. реализация так 
называемого эффекта масштаба (по условиям надежности мощность 
отдельного агрегата обычно не превышает 1–2 % от мощности энергосистемы); 
 оптимальная работа разнотипных электростанций, позволяющая 
более экономно использовать энергоресурсы; 
 повышение надежности и эксплуатационной маневренности 
электрообъединения за счет взаимопомощи отдельных энергосистем 
при авариях, а также в процессе развития ЭС при отклонениях роста 
нагрузки и ввода мощностей от запланированных величин; 
 сокращение численности обслуживающего персонала; 
 снижение установленной мощности за счет несовпадения максимумов нагрузок по часовым поясам и по сезонам, а также за счет 
уменьшения мощности резерва. 

1.3.3. Система управления  
функционированием и развитием 

Современные ОЭС и ЕЭС имеют в своем составе миллионы разнообразных распределенных и сосредоточенных элементов, жестко связанных между собой. Временны´ е масштабы происходящих процессов 
очень различны. Нарушения работы отдельных элементов могут вести 
к авариям, охватывающим большие территории почти мгновенно.