Индивидуальные технические решения переходных пунктов КВЛ 35–220 кВ

Кабельно-воздушные линии (КВЛ) 35–220 кВ — это сложные инфраструктурные объекты, требующие нестандартного подхода при проектировании и выборе применяемых технических решений. АО «НПО «Стример» более 6 лет предлагает на рынке России и СНГ специализированные кабельно-воздушные переходные пункты на металлических опорах для КВЛ высокого напряжения. За это время накоплен опыт создания оригинальных конструкций, адаптированных к индивидуальным условиям размещения и эксплуатации объектов.

Ермошина М.С., к.ф.-м.н., MBA, представитель РНК СИГРЭ в исследовательском комитете CIGRE B2 Воздушные линии, руководитель направления альтернативного проектирования АО «НПО «Стример»
Глинский С.А., главный инженер направления альтернативного проектирования АО «НПО «Стример»

Перенасыщение населенной местности технологической и транспортной инфраструктурой, дефицит свободных территорий для осуществления бытовой и экономической деятельности человека, растущие потребности в повышении качества жизни и обеспечении энергетическими мощностями — вот те предпосылки, которые лежат в основе широкого распространения, которое получили комбинированные кабельно-воздушные линии. В сочетании с большой вариативностью конфигураций существующих и проектируемых объектов они задают направление развития технических решений для КВЛ 35–110 кВ «от простого к сложному». Решения, с одной стороны, становятся более массовыми и повторяемыми, с другой стороны, все чаще возникает потребность в разработке и применении индивидуальных конструкций, адаптированных к конкретным требованиям и условиям эксплуатации.

К факторам, определяющим принципиальные отличия в требованиях к проектируемым переходным пунктам для типовых, на первый взгляд, КВЛ 35–220 кВ, можно отнести следующие обстоятельства:

• нестандартное расположение проводов и тросов в смежном с переходным пунктом существующем или вновь проектируемом пролете ВЛ;
• стесненные условия для размещения опоры переходного пункта и смежного воздушного пролета, обусловленные необходимостью соблюдать нормируемые расстояния до соседних объектов;
• особые требования по безопасности при размещении и эксплуатации оборудования на переходных пунктах;
• состав и условия размещения дополнительного оборудования, монтируемого на переходном пункте (элементы ВОЛС, оборудование ВЧ-связи, аппаратура систем мониторинга КВЛ, коммутационные аппараты, технологические запасы и системы резервирования).

Инженеры и конструкторы АО «НПО «Стример» обладают многолетним опытом в решении сложных технически задач, обусловленных сочетанием нескольких факторов из приведенных выше.

Так, при разработке проекта переустройства ВЛ 35 кВ Пермь — Суханки в Перми в комбинированную КВЛ 35 кВ для освобождения территории города под строительство нового участка автомобильно-дорожной сети инженеры столкнулись с необходимостью выполнить кабельновоздушный переход на участке ВЛ с нестандартным расположением проводов — одноцепная ВЛ 35 кВ, выполненная односторонним подвешиванием единственной цепи на двухцепных опорах и расположенная в непосредственной близости к другим ВЛ высокого напряжения. Задача осложнялась тем, что концевую анкерную опору переходного пункта требовалось установить в разрезаемом пролете между двумя промежуточными опорами, сохранив при этом существующие тяжения и все существующие габариты от фазных проводов в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Для решения этой ситуации специалистами АО «НПО «Стример» был разработан комплектный переходной пункт ПКПО-КВ-35.1–1.1+5В, выполненный на компактной одноцепной многогранной опоре с односторонним расположением фаз и с траверсами длиной 2,8 м (рисунок 1). Данная конструкция ПКПО позволила вписать вновь устанавливаемый переходной пункт в сложные стесненные условия рядом с трассами нескольких существующих ВЛ и обеспечить требуемые параметры по габаритам и нагрузкам для сохраняемого участка воздушного пролета.

Аналогичное одностороннее расположение траверс было выбрано при разработке переходного пункта 110 кВ для выполнения одноцепной воздушно-кабельной отпайки на проектируемую ПС 110/10 кВ «Лучистая» от существующей двухцепной ВЛ 110 кВ Кирилловская — РИП в Новороссийске. Одностороннее расположение траверс было обусловлено тем, что отпайка выполнялась только от одной цепи двухцепной ВЛ, то есть конфигурация отпаечного пролета должна была совпадать с конфигурацией соответствующей цепи на отпаечной анкерной опоре. Однако основная сложность в реализации этого проекта заключалась в размещаемом на опоре переходного пункта оборудовании. Техническими условиями заказчика были предусмотрены:

• установка линейного разъединителя 110 кВ для отделения воздушной и кабельной частей КВЛ;
• установка на переходном пункте аппаратуры ВЧ-связи для одной фазы ВЛ, в том числе подвешивание катушки ВЧ-заградителя на нижней траверсе;
• размещение всего оборудования на специализированных эксплуатационных площадках.

Задача компактизации переходного пункта в стесненных условиях не стояла, поэтому было выбрано решение на решетчатой опоре. Специалисты АО «НПО «Стример» разработали и поставили заказчику одноцепный переходной пункт ПКПО-АКЭП-110.2–1.1–1 в комплекте с размещаемым на нем оборудованием, учитывающий все требования заказчика (рисунки 2 и 3). Конструкция опоры переходного пункта с односторонним расположением траверс включает:

• площадку АКЭП для размещения и обслуживания концевых кабельных муфт и ОПН;
• раму для размещения трехполюсного линейного разъединителя 110 кВ и конденсатора ВЧ-связи;
• площадку для оперирования приводами линейного разъединителя;
• консоль с креплениями для подвеса катушки ВЧ-заградителя.

Строительство новой одноцепной КВЛ 220 кВ Яблоновская — Новая в Краснодарском крае происходит в труднодоступной местности, не насыщенной технологическими объектами, в условиях, не стесненных требованиями к соблюдению габаритов до рядом стоящих объектов. Кабельные участки на данной КВЛ используются для преодоления природных преград. Соответственно, ограничения по размеру переходного пункта не накладывались. Требования по размещению дополнительного эксплуатационного оборудования также не предъявлялись. В связи с этим была реализована возможность выполнить переходной пункт на специализированной одноцепной решетчатой опоре, разработанной на базе унифицированной опоры У220–3+14.

В соответствии с техническим заданием заказчика на переходном пункте должны быть реализованы два важных технических решения:

• площадка с ограждением для размещения и обслуживания концевых муфт и ОПН;
• размещение на переходном пункте постоянной четвертой резервной фазы силового кабеля с установкой четвертого резервного комплекта концевой муфты и ОПН.

Специфика задачи заключалась в том, что, во-первых, резервная фаза должна быть одинаково легко доступной для переподключения к ней посредством шлейфа любой из трех фаз воздушного провода, а во-вторых, все четыре кабеля при прохождении через конструкции площадки должны были оказаться в рамках одного общего замкнутого магнитного контура для предотвращения наведения вихревых токов Фуко в конструкциях площадки.

Оптимальным решением задачи стало размещение концевых кабельных муфт на площадке АКЭП фактически по окружности вокруг специального проема для пропуска силовых кабелей, организованного в центре этой площадки (рисунок 4). При этом муфты трех рабочих фаз оказались расположены слева, справа и посередине спереди площадки АКЭП, каждая под проводом своей фазы, а четвертая резервная расположена посередине в задней части площадки под средним фазным проводом и симметрично равноудаленно от двух крайних фазных проводов. Для компактизации расположения находящегося под напряжением эксплуатационного оборудования и соблюдения изоляционных расстояний до заземленных частей опоры опорные рамы с комплектами из муфт и ОПНов были размещены не перпендикулярно к продольным и поперечным осям, а по диагонали.

В крупных агломерациях и промышленных центрах электрические сети работают в условиях наибольшей ответственности по надежности и эффективности функционирования, а трассы линий электропередачи проходят в максимально насыщенной инфраструктурными объектами местности. В таких обстоятельствах сочетания повышенных требований, предъявляемых к организации переходных пунктов, перестают быть уникальными, а базовый состав коммутационного и дополнительного вторичного оборудования становится общим для большого количества реализуемых КВЛ.

В качестве универсального и компактного решения, оснащенного коммутационной аппаратурой и учитывающего большое количество возможных вариантов оснащения дополнительным вторичным оборудованием, можно рассмотреть унифицированный цифровой переходной пункт ППМ-110 (рисунок 5). Изначально разработанный АО «НПО «Стример» по заказу ПАО «Россети Московский регион», как индивидуальное изделие, заменяющее закрытый переходной пункт в сложных и стесненных условиях, ППМ-110 фактически стал серийной универсальной платформой. Цифровой переходной пункт ППМ-110 оборудован линейными разъединителями 110 кВ с электромоторными приводами для разделения воздушной и кабельной частей КВЛ, системой рабочего освещения, аппаратурой системы питания собственных нужд, двумя полностью огороженными площадками для размещения и обслуживания первичного и вторичного оборудования, предусмотрена установка различных систем мониторинга и измерений, связи, дистанционного управления технологическими процессами (ТМ/АСУ ТП), селективного АПВ. Таким образом, ППМ-110 может быть применен как готовое решение с минимальными модификациями в части размещаемого оборудования во многих сложных ситуациях, требующих одновременно организации безопасного для персонала пространства, установки коммутационных аппаратов и оснащения большим количеством дополнительного первичного и вторичного оборудования. При этом для его размещения достаточно землеотвода, сопоставимого с землеотводом стандартной опоры У110–1+5.

Поскольку в основе возникновения необходимости перевода ЛЭП из воздушного исполнения в кабельное изначально лежит невозможность или высокая техническая сложность исполнения или сохранения воздушной линии на каком-либо участке, но при этом сам переход невозможен без опоры и проводов ВЛ, довольно часто задача организации перехода становится нетривиальной. Подход к этой задаче как к поиску индивидуального решения, на первый взгляд, может показаться достаточно сложным, а результаты недостаточно унифицированными с существующими типовыми изделиями для воздушных и кабельных линий. Однако хорошо известные типовые изделия часто не в состоянии выдержать возрастающие нагрузки, не вписываются в имеющееся свободное пространство и не позволяют разместить дополнительное оборудование. Поэтому именно индивидуальный подход к созданию переходного пункта позволит в итоге получить наиболее оптимальную конструкцию, наилучшим образом соответствующую условиям размещения и эксплуатации.