СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ПОВЫШЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ ВЛЭП
ПРИ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ МЕТЕОУСЛОВИЯХ
Янко В. В. (КЭЛ-051)
Научный руководитель – Шевченко Н.Ю.
Камышинский технологический институт (филиал) ВолгГТУ
(84457) 9-54-29, Факс: (84457) 9-43-62, E-mail: kti@kti.ru
Линии электропередачи являются ответственным звеном в системе электроэнергетики России. Поэтому в настоящее время наиболее актуальными задачами развития электроэнергетики России представляются задачи обеспечения бесперебойности, повышения эффективности и надежности электроснабжения потребителя.
Основными метеорологическими факторами оказывающими влияние на безаварийность работы ВЛ являются: гололедообразование, ветер и температура воздуха. Гололедно-ветровые аварии сопровождаются многочисленными обрывами проводов и тросов, поломкой опор, массовыми отключениями воздушных линий всех классов напряжения и нарушением электроснабжения потребителей с соответствующим ущербом.
Анализ статистических данных по многим регионам показывает, что к числу основных причин гололедных аварий относятся серьезные недостатки в проектировании и сооружении ВЛ. Это требует разработки комплексных системных мероприятий (КСМ) по совершенствованию строительства ВЛ [1]. Примерный состав КСМ:
1. Совершенствование сооружения ВЛ: путем уточнения климатического районирования; совершенствования проектных решений по ВЛ; использования оборудования с повышенной стойкостью к гололедно-ветровым воздействиям.
2. Улучшение технического состояния электросетей путем реконструкции, капитального и текущего ремонта; своевременной очистки трассы ВЛ от поросли.
3. Внедрение плавки гололеда и автоматизированных систем управления плавкой голода.
4. Проведение организационных мероприятий при эксплуатации.
5. Повышение квалификации оперативного персонала.
Подробнее остановимся на технических мероприятиях по использованию перспективных конструкций элементов ВЛЭП.
Наиболее перспективным решением проблемы обледенения и налипания снега на проводах является создание конструкции провода, исключающей гололедообразование на его поверхности. Такие провода (типа AERO-Z) предложены на Российский рынок Бельгийской компанией «NEXANs» [2].
Провода, получившие название «AERO-Z», представляют собой полностью связанные между собой проводники, которые состоят из одного или нескольких концентрических слоев круглых проволок (внутренние слои) и алюминиевых проволок в виде буквы «Z» (внешние слои). Каждый слой провода имеет скрутку по длине, выполненную с определенным шагом. Благодаря плотной скрутке практически исключается проникновение во внутренние слои воды и загрязнений, следовательно, снижается коррозия провода и электрические потери на 10-15%, в том числе, потери на корону; повышается механическая прочность конструкции. За счет более гладкой внешней структуры AERO-Z имеют примерно на 30-35% меньшее аэродинамическое сопротивление ветровым нагрузкам, что приводит к резкому снижению «пляски» проводов, как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении, это облегчает работу опор и гирлянд при сильных ветрах и сокращает эксплуатационные расходы.
Испытания показали, что провод AERO-Z лучше противостоит снегу и обледенениям, так как обладает более высоким сопротивлением к кручению, что приводит к самосбросу излишнего снега под действием силы тяжести.
Провод AERO-Z дороже провода АС на 0,25 млн. ЕВРО за км. Эта разница в стоимости окупается примерно за 5 лет из-за сокращения числа опор и снижения потерь электроэнергии на 13-14% .
В последнее время появилось много технических разработок, направленных на уменьшение гололедообразования на проводах: кольцевая защита; снегозащитные кольца с антиторсионными и антигалопирующими демпферами. Кольца устанавливаются на провода для предотвращения снежных наростов. Для борьбы с закручиванием проводов – демпфер. Такие проекты разработаны ОАО «Дальэнегосетьпроект» и успешно применяются в Японии. В России внедрение сдерживается из-за отсутствия заводов соответствующего оборудования.
Для исполнений требований седьмого издания «Правил устройства электроустановок» приходится на 30-40% снижать пролетные расстоянии ВЛЭП, строящихся на типовых опорах. Это влечет за собой увеличение затрат и сроков строительства. Одним из наиболее перспективных направлений решения этих задач является строительство ЛЭП на многогранных опорах (ММО). Которые представляют собой многогранную коническую конструкцию, изготовленную из стального листа [3].
В сравнении с железобетонными и металлическими решётчатыми, многогранные опоры имеют ряд существенных преимуществ.
Надежность многогранных опор значительно выше бетонных и решетчатых опор, особенно в сложных гололедно-ветровых условиях. В аварийном режиме при развитом гололеде ММО выдерживает нагрузки в 2-3 раза больше, чем железобетонная опора. Объёмы разрушений при авариях снижаются в несколько раз. Отсутствует эффект «скручивания», как у МРО, и эффект «домино», как у ЖБО. Многогранные опоры вандалоустойчивы. Габаритный пролёт между металлическими опорами может быть в 1,5-2 раза увеличен. Многогранные опоры имеют более длительный срок службы не менее 50 лет. Долговечность может быть повышена (до 75 лет) за счёт нанесения полимерных покрытий в заводских условиях. Это существенно больше, чем гарантированные сроки службы бетонных опор (25 лет) и решетчатых опор (40 лет). Кроме того, отмечаются и такие положительные моменты как: эстетичность, простота утилизации, малый землеотвод, простота обслуживания и др. Однако в современных условиях заказчика в первую очередь интересует сравнительная стоимость строительства ВЛ на традиционных и многогранных опорах.
Удельные капитальные затраты строительства 1 км одноцепной ВЛ 220кв на опорах различных типов представлены в табл. 1 . Расчеты проводились для третьего района по ветру и третьего района по гололеду.
Таблица 1. Сравнительные показатели строительства одноцепных ВЛ 220кВ на опорах различных типов.
Показатель
|
Ед. изм.
|
многогранные металлические
|
железобетонные
|
металлические решетчатые
|
Интегральные дисконтированные затраты
|
тыс. руб./км
|
1846
|
1930
|
2692
|
Применение ММО способно повысить надежность ЛЭП, снизить затраты на строительно-монтажные работы, транспортные и эксплуатационные расходы, уменьшить сроки строительства.
В последние десятилетия освоен новый вид изолятора из полимерных материалов. Полимерные изоляторы представляют собой стеклопластиковый стержень, защищенный цельнолитым ребристым покрытием из кремнийорганической резины с металлическим оконцевателями на концах. Резиновая оболочка имеет электрическую прочность не менее 17 кВ/см и стойкость трекингу и эрозии не менее 4,5 кВ [4].
Были проведены исследования эксплуатационных характеристик полимерных, фарфоровых и стеклянных изоляторов, загрязненных в естественных условиях эксплуатации на линиях электропередачи 110кВ в различных районах Средней Азии, в том числе в районах с сильным загрязнением атмосферы. Одновременно были испытаны полимерные распорки типа РМИ-110/2, которые применяются для уменьшения пляски проводов. Изолирующие распорки – это набор подвесных поддерживающих полимерных изоляторов.
Преимущества полимерных изоляторов перед традиционными тарельчатыми фарфоровыми и стеклянными изоляторами: более высокие (в 1,5-2 раза) влагоразрядные характеристики; меньшая (в 2-4раза) загрязненность; лучшие аэродинамические свойства; хорошая самоочищаемость при атмосферных осадках; меньшая в 8-10 раз масса; облегчение и повышение производительности труда строительно-монтажных организаций; вандалоустойчивость; ударопрочность; трекинго-эрозионная стойкость; высокая гидрофобность ребристой оболочки; дугостойкость позволяет исключить аварии, вызванные разрушением изоляторов, меньшие трудозатраты при замене изоляторов ВЛ.
Регулярное наблюдение за работой междуфазовых полимерных распорок на ВЛ-110кВ показало, что гололедообразование на проводах в пролетах с междуфазовыми распорками (ПР) такое же, как и в пролетах, где не установлены распорки. Однако, по обе стороны от междуфазовых распорок на расстоянии до 20м отложения гололеда на провода не наблюдалось. Процес сброса гололеда происходил одновременно с обоих проводов, связанных междуфазовой распоркой. За период эксплуатации на ВЛ за 6,5 лет отсутствовали случаи схлестывания фазных проводов, соединенных ПР.
Вывод: применение более совершенных конструкций и элементов ВЛЭП позволит увеличить надежность при экстремальных метеовоздействиях, сократить сроки строительства и улучшить эксплуатационные характеристики воздушных линий.
Список литературы
|
