Линия электропередачи Волгоград – Донбасс: состояние и модернизация.

Введение

Электропровод между Волгоградом, Россия и Донбассом, Украина

ВЛ постоянного тока высокого напряжения Волгоград–Донбасс – это протяжённая биполярная линия ±400 кВ, предназначенная для передачи электроэнергии от Волжской ГЭС в Волгограде (Россия) в Донбасс (восточная Украина) и обратно. Система Волгоград–Донбасс стала второй схемой ВЛ постоянного тока высокого напряжения, построенной в бывшем Советском Союзе, после схемы Москва–Кашира, которая уже была выведена из эксплуатации. Система Волгоград–Донбасс способна передавать максимальную мощность 750 МВт. При вводе в эксплуатацию в 1965 году её рабочее напряжение ±400 кВ было самым высоким в мире и оставалось таковым до завершения строительства схемы ±450 кВ на реке Нельсон в 1977 году. В настоящее время схема находится в неудовлетворительном состоянии и эксплуатируется при напряжении 100 кВ. Тем не менее, продолжается её модернизация, что подтверждается фотографией на Google Maps, показывающей пересечение линии с автомагистралью M4, где ведётся строительство новых опор для пересечения трассы. Выражаются опасения по поводу возможного загрязнения ртутью в районе украинского терминала из-за риска его разрушения в ходе российско-украинской войны. Некоторые опоры линии к северу от населённого пункта Смайл были разрушены в ходе боевых действий.

Волжская перерабатывающая станция

Терминал на Волжской ГЭС, Волжская конвертерная станция, расположен на плотине электростанции. Каждый из полюсов состоит из четырех последовательно соединенных трехфазных клапанных мостов, которые образуют два последовательно соединенных двенадцатиимпульсных моста. Первоначально все клапаны схемы были ртутными дуговыми клапанами, рассчитанными на напряжение 100 кВ и максимальный ток 938 Ампер. Необычно для клапанов с таким высоким номинальным током, каждый клапан использовал только один анод, но поскольку максимальное обратное напряжение было довольно ограничено, два клапана соединялись последовательно в каждом плече преобразователя. Клапаны использовали катодные баки с масляным охлаждением и анодные изоляторы с естественным воздушным охлаждением, с внутренними выравнивающими электродами внутри фарфора. Каждый клапан имел высоту 3,5 м и вес около 2 тонн. В 1977 году одна группа ртутных дуговых клапанов была заменена на тиристорную группу клапанов. Конверторные трансформаторы Волжской конвертерной станции питаются непосредственно от генераторов Волжской ГЭС трехфазным переменным током 14 кВ, при этом два параллельно включенных генератора подают свою мощность в один трансформатор. Трансформаторы имеют, помимо двух вторичных обмоток, необходимых для реализации двенадцатиимпульсных клапанных мостов, третью обмотку для питания электроэнергией в местную сеть 220 кВ. На станции отсутствуют гармонические фильтры. Вся необходимая реактивная мощность обеспечивается генераторами электростанции.

Михайловская конвертерная станция

Конверторная станция в районе Донбасса, Михайловская конверторная станция, расположена к северо-востоку от Первомайска, Луганская область. Подобно Волжской конверторной станции, каждый полюс использует четыре последовательно соединенных трехфазных вентильных моста, которые формируют два последовательно соединенных двенадцатиимпульсных моста. Как и на Волжской конверторной станции, в 1977 году одна группа ртутных дуговых клапанов была заменена на тиристорную группу клапанов. Вентили Михайловской конверторной станции через преобразовательные трансформаторы подключены к местной сети 220 кВ. Необычно, что линия постоянного тока пересекает всю площадку распределительного устройства переменного тока подстанции, прежде чем войти в вентильный корпус, расположенный на южной стороне станции. Корпус вытянутый в длину и имеет длинное крыло, направленное в юго-юго-западном направлении. На Михайловской конверторной станции установлены три фильтра гармоник, каждый с реактивной мощностью 132 МВА, которые расположены к северу от распределительного устройства переменного тока.

Электропровод

Линия электропередач в район Донбасса имеет длину и вся ее протяженность – воздушная линия. Подвесные опоры имеют один поперечный стержень, несущий один проводник на подвесном изоляторе на каждом конце. Используются два типа натяжных опор: решетчатые опоры, аналогичные подвесным, но оснащенные натяжными изоляторами и имеющие более прочную конструкцию, и гораздо чаще – столбовые опоры с центральным столбом, поддерживаемым двумя диагональными распорками. Последние опоры несут только один проводник, и всегда устанавливаются парами, расположенными близко друг к другу. К югу от Солинки, в точке , в линии имеется необычный двойной пилон, на котором один проводник закреплен на подвесных изоляторах, а другой – на натяжных изоляторах. Точное назначение этого пилона неизвестно. Возможно, на нем установлено оборудование для приема сигналов PLC, которые могут использоваться подстанцией 110 кВ Солинка, расположенной примерно в 1 километре к северу. Юго-западнее Каменного, между и , линия установлена на портальных опорах, рассчитанных на 3 проводника, хотя на этом, как и на всех остальных участках, линия имеет только 2 проводника. Проводники состоят из пучков из 2 проводников ACSR с поперечным сечением 600 мм². Вся линия оснащена одним заземляющим проводом – одним проводом ACSR с поперечным сечением 70 мм², закрепленным на шпильках опор. Линия выходит со станции преобразователя Михайловская в направлении северо-северо-восток. Юго-восточнее Онхове она поворачивает на восток-северо-восток. К югу от Причипливки она поворачивает на восток. Восточнее Красного Лимана она меняет направление на восток-северо-восток и проходит к северу от Щастия. Севернее Петровки линия идет на восток, а затем, после Нижнетеплого, на юг, чтобы не пересекать населенную долину. Затем, в Теплом, она поворачивает на восток, но к северу от Харасмитки меняет направление на восток-юго-восток. Границу с Россией она пересекает к северу от Ушаковки в точке , но затем снова входит в Украину на коротком участке к югу от Талове в точке . Линия проходит по территории России мимо Красновки и Новоталовки до Тарадинки в восточном направлении, где поворачивает на северо-восток. К северу от Криворожья ее направление становится более восточным. Далее по трассе она проходит между Криничным и Мельничным, мимо Краснощекова и Краснояровки через обширные поля до Варламовки. Далее она проходит к югу от Русакова, к югу от Калмыковского и к югу от Эрика. За Эриком ее трасса приближается к реке Дон. Непосредственно перед рекой Дон линия поворачивает на юго-восток, чтобы пересечь ее под прямым углом. Сам переход, расположенный вблизи Песковатки в точке , имеет пролет шириной . Поскольку западный берег Дона здесь представляет собой возвышенность, здесь не используются особо высокие опоры. После перехода через Дон линия проходит оставшийся путь до Волгограда до точки в 5 километрах к востоку от Кузьмичи, где она соединяется с линиями 500 кВ переменного тока на Волгоградскую ГЭС, идущими почти строго на восток. Затем она поворачивает на юго-восток и к югу от Ерзовки на юг. Она пересекает несколько районов с дачными участками в северных районах Волгограда и проходит к югу от промышленного комплекса и 500-киловольтного распределительного устройства Волжской ГЭС, прежде чем достичь конечного пункта назначения – инверторной станции Волжской ГЭС, интегрированной в электростанцию. Один проводник линии заканчивается на западном конце здания электростанции, а другой пересекает опоры линии электропередачи 220 кВ, которая начинается у здания и заканчивается на противоположной стороне здания. Это связано с тем, что группы клапанов включены последовательно, и каждая группа клапанов питается от собственной машины.

The powerline to Donbass area has a length of and the entire length is overhead line. The suspension towers have a single crossbar, carrying one conductor on a suspension insulator at each end of it. Two types of strainers are used: lattice towers similar to the suspension towers, but equipped with strainer insulators and of stronger design and much more often pole type towers with a central pole supported by two diagonal bars. The latter towers carry only one conductor, and there are always 2 such towers close together. South of Solinky at , there is an unusual double pylon in the line, at which one conductor is fixed at suspension insulators, while the other is fixed with strainer insulators. The exact use of this pylon is unknown. It may carry equipment for extracting PLC signals from the line, which may be used by Solinky 110 kV substation approximately 1 kilometres northward. Southwest of Kamennyy between and the line is installed on portal pylons designed for 3 conductors, although the line has there as in all other sections just 2 conductors. The conductors consist of bundles of 2 ACSR conductors with 600 mm2 cross section. The whole line is equipped with a single ground wire. It is a single ACSR wire with 70 mm2 cross section and fixed on the pinnacles of the pylons. The line leaves Mikhailkovskaya converter station in north northeast direction. Southeast of Onkhove it turns east northeasterly. South of Prychiplivka it turns eastwards. East of Krasnyl Lyman it changes its way to east northeast and passes Shchastia northward. North of Petrivka the line runs eastwards and then after Nyznoteple southwards in order not to cross a populated valley. Then at Teple it turns eastwards, however changes its way to east southeast direction north of Harasmythka. The border to Russia is crossed north of Ushakovka at , but it enters Ukraine again for a very short section south of Talove at The line runs in Russia past Krasnovka and Novotalovka until Taradinka eastwards, where it turns again toward northeast. North of Krivorzne its direction went more eastwards. In its further track, it passes between Krinychnyy and Melnichnny and runs past Krasnoschekov and Krasnoyarovka through large fields to Varlamovka. In its further track it passes south of Rusakov, south of Kalmykovsky and south of Erik. Behind Erik, its way nears Don River. Short before Don River the line turns to southeasterly in order to cross it in a right angle, The crossing itself, which is situated near Peskovatka at has a span width of As the west bank of Don River is here a hill, there are no extraordinary tall pylons used. After Don Crossing it runs the remaining way to Volgograd until a point 5 kilometres east of Kuzmichi, where it meets the 500 kV AC lines to Volgograd Hydroelectric Plant nearly straight eastward. Then it turns southeasterly and south of Erzovka southward. It crosses several areas with recreational garden houses in the northern quarters of Volgograd and passes southerly an industrial complex and the 500 kV switchyard of Volga Hydroelectric Power Plant before it reaches its destination, the inverter plant of Volga Hydroelectric Plant, which is integrated in the power station. One conductor of the line ends at the Western end of the Power Station Building, while the other crosses on the pylons of the 220 kV powerline, which starts here the building and ends on the other site of the building. This comes from the fact, that the valve groups are switched in series and each valve group is fed by its own machine.

Электроды и электродовые линии

HVDC Volgograd–Donbass может работать по монополярной схеме с заземлением, поэтому установлены два заземляющих электрода. Оба электрода выполнены в виде наземных электродов, состоящих из одного стального стержня диаметром 30 мм с использованием кокса в качестве засыпки. Электродные линии, внешне напоминающие линии электропередач 110 кВ с двумя проводниками, используют аналогичные, но меньшие по размеру опоры, как и основная линия. В отличие от основной линии, все угловые опоры представляют собой отдельно стоящие решетчатые башни с одной перекладиной, в то время как промежуточные опоры электродной линии обычно представляют собой железобетонные столбы с одной стальной перекладиной. Только промежуточные опоры большой высоты строятся в виде решетчатых башен. Электрод преобразовательной станции Михайловская расположен к северу от поселка Смайло. Он соединен с преобразовательной станцией Михайловская воздушной линией длиной 32 километра, состоящей из двух параллельно проложенных проводников ACSR сечением 2450 мм². Электродная линия от преобразовательной станции Михайловская следует вдоль основной линии с левой стороны, если смотреть от станции Михайловская, до точки к северо-востоку от поселка Золобока, где она проходит под основной линией. После этой точки она следует вдоль основной линии с другой стороны до точки к югу от поселка Крымское, где она отклоняется от трассы основной линии в юго-восточном направлении к электроду. Электрод для терминала в Волгограде расположен к северо-западу от поселка Каменный. Он соединен с ним воздушной линией длиной 24 километра, состоящей из двух параллельно проложенных проводников ACSR сечением 2450 мм². Опора в точке с координатами 48.830929N, 44.653909E была полностью демонтирована между октябрем 2021 и июнем 2022 года, согласно изображениям Google Earth. Дополнительные опоры также были демонтированы до и над железнодорожным переездом. 48.827546N, 44.665425E – координаты последней оставшейся опоры у гидроэлектростанции.

Оригинальные маршруты

Право прохода линии HVDC Волгоград – Донбасс, по данным Google Maps. Может быть неточным из-за низкого разрешения.