34
Ïðîåêòû ëèíèé ýëåêòðîïåðåäà÷è
ÏÐÎÁËÅÌÀÒÈÊÀ È ÀÊÒÓÀËÜÍÎÑÒÜ
●▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬●
Современные
требования
по
повышению
надёжно
-
сти
работы
электросетевого
комплекса
предполагают
необходимость
использования
всех
доступных
передо
-
вых
организационных
и
технических
решений
для
со
-
кращения
факторов
риска
аварий
и
нарушений
,
в
том
числе
и
отключений
высоковольтных
линий
электро
-
передачи
(
ВЛ
).
Это
в
определённой
мере
достижимо
за
счёт
улучшения
качества
их
проектирования
,
стро
-
ительства
и
эксплуатации
.
При
этом
ещё
более
весо
-
мой
причиной
в
общем
ущербе
от
отключений
ВЛ
становятся
объективно
неустранимые
молниевые
воз
-
действия
,
сопровождающиеся
опасными
токами
и
пе
-
ренапряжениями
.
Известные
традиционные
техниче
-
ские
меры
,
направленные
на
сокращение
грозовых
от
-
ключений
ВЛ
,
зачастую
не
позволяют
в
необходимой
степени
решить
данную
проблему
.
Поэтому
очевидна
актуальность
поиска
и
внедрения
инновационных
ре
-
шений
в
области
молниезащиты
ВЛ
,
базирующихся
на
новых
принципах
и
защитных
устройствах
,
их
реали
-
зующих
.
Таковым
является
способ
молниезащиты
ВЛ
,
основанный
на
применении
мультикамерных
изолято
-
ров
-
разрядников
,
разработка
и
промышленное
внедре
-
ние
которых
осуществляются
российскими
учёными
,
конструкторами
и
проектировщиками
при
действен
-
ной
поддержке
и
непосредственном
участии
ОАО
«
Россети
»
и
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
».
ÖÅËÈ È ÇÀÄÀ×È
●▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬●
Целью
данного
проекта
являлось
исследование
в
реальных
эксплуатационных
условиях
эффективности
молниезащиты
ВЛ
с
помощью
мультикамерных
изоля
-
торов
-
разрядников
.
Для
этого
была
поставлена
задача
разработки
программы
и
проведения
их
опытно
-
про
-
мышленной
эксплуатации
(
ОПЭ
)
на
действующих
воз
-
душных
линиях
(
ВЛ
) 35—220
кВ
,
по
возможности
рас
-
положенных
в
регионах
с
повышенной
грозовой
актив
-
ностью
,
в
течение
нескольких
лет
,
в
которой
главным
являлось
подтверждение
функциональной
работоспо
-
собности
изоляторов
-
разрядников
с
мультикамерной
системой
(
ИРМК
)
в
условиях
грозовых
воздействий
на
участках
ВЛ
как
с
тросовой
защитой
,
так
и
без
неё
.
При
этом
решающее
значение
отводилось
средствам
полу
-
чения
достоверной
информации
,
максимально
харак
-
теризующей
процессы
,
сопровождающие
воздействия
молнии
на
ВЛ
и
ИРМК
,
которые
должны
были
быть
разработаны
,
смонтированы
на
выбранной
в
качестве
исследовательского
полигона
ВЛ
и
объединены
в
еди
-
ную
систему
комплексного
мониторинга
.
ÎÏÈÑÀÍÈÅ ÏÐÎÅÊÒÀ
●▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬●
Базовым
полигоном
для
намеченных
исследований
выбрана
ВЛ
220
кВ
Цимлянская
ГЭС
—
Шахты
-30
Ро
-
стовского
ПМЭС
,
МЭС
Юга
.
Протяжённость
линии
—
141
км
,
количество
опор
— 470,
год
постройки
— 1950,
примерно
на
1/3
длины
ВЛ
не
имеет
тросовой
защиты
.
Оборудование
ВЛ
новой
системой
молниезащиты
осуществлялось
посредством
замены
штатных
гир
-
лянд
изоляторов
на
гирлянды
из
изоляторов
-
разряд
-
ников
(
ГИРМК
).
ОПЭ
проводилась
в
течение
трёх
лет
.
Монтаж
ГИРМК
выполнялся
поэтапно
:
к
началу
каж
-
дого
из
грозовых
сезонов
2011—2013
гг
.
изолятора
-
ми
-
разрядниками
дополнительно
оборудовался
новый
участок
линии
,
и
весной
2013
года
все
бестросовые
её
участки
были
полностью
оборудованы
ГИРМК
.
На
рис
. 1
показаны
общий
вид
опоры
ВЛ
220
кВ
,
оборудо
-
ванной
ГИРМК
,
и
грозовое
перекрытие
гирлянды
из
изоляторов
-
разрядников
.
Для
обеспечения
многофакторного
контроля
воз
-
действия
разрядов
на
ВЛ
и
работы
ГИРМК
,
а
также
отслеживания
грозовой
обстановки
в
зоне
проведения
ОПЭ
была
создана
уникальная
система
комплексного
мониторинга
грозовых
явлений
и
грозовой
активности
ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈÅ ÝÔÔÅÊÒÈÂÍÎÑÒÈ
ÈÍÍÎÂÀÖÈÎÍÍÎÃÎ ÑÏÎÑÎÁÀ
ÌÎËÍÈÅÇÀÙÈÒÛ ÂÎÇÄÓØÍÛÕ ËÈÍÈÉ
ÝËÅÊÒÐÎÏÅÐÅÄÀ×È 35—220 ÊÂ
Ïåðèîä ðåàëèçàöèè: 2011—í.â.
СПЕЦВЫПУСК
,
декабрь
, 2014, www.EEPiR.ru
35
(
СКМ
),
обеспечивавшая
непрерывный
мониторинг
и
регистрацию
разрядов
молнии
в
районе
ВЛ
с
опреде
-
лением
их
координат
и
измерением
параметров
.
Ниже
приводится
состав
оборудования
полигона
по
изучению
воздействий
молнии
на
ВЛ
.
1.
Система
мониторинга
грозовых
разрядов
(
СМГР
)
на
ВЛ
производства
филиала
ОАО
«
НТЦ
ФСК
ЕЭС
» —
СибНИИЭ
,
г
.
Новосибирск
,
обеспечивающая
точ
-
ное
определение
места
и
(
в
экспертном
режиме
)
причины
аварийного
события
на
ВЛ
.
Принцип
дей
-
ствия
заключается
в
пересчёте
временного
сдвига
между
моментами
набегания
волн
на
регистраторы
перенапряжений
,
расположенные
по
концам
ВЛ
и
имеющие
GPS-
синхронизацию
.
2.
Датчики
тока
молнии
(
ДТМ
)
на
опорах
ВЛ
производ
-
ства
ЗАО
«
Специальные
энергетические
техноло
-
гии
»,
г
.
Шатура
,
регистрировавшие
параметры
тока
на
опорах
ВЛ
с
уникальным
разрешением
50
нс
.
3.
Комплекс
магнитной
регистрации
токов
молнии
производства
КНТЦ
«
Энергия
»,
г
.
Бишкек
.
Ком
-
плекс
состоит
из
изготовленных
из
магнитомягкой
стали
регистраторов
,
смонтированных
на
все
опоры
линии
,
и
оборудования
для
проверки
намагничен
-
ности
в
лабораторных
условиях
.
4.
Система
дистанционной
грозопеленгации
(
СДП
)
на
базе
программно
-
аппаратного
комплекса
фир
-
мы
«
Вайсала
»;
поставщик
информации
—
ЗАО
«
НАМОС
»,
г
.
Москва
.
Система
обеспечивала
реги
-
страцию
и
определение
координат
и
основных
па
-
раметров
(
амплитудное
значение
и
длительность
)
разрядов
молнии
в
землю
в
зоне
проведения
ОПЭ
.
5.
Индикаторы
срабатывания
гирлянд
ИРМК
произ
-
водства
ОАО
«
НПО
«
Стример
»,
г
.
Санкт
-
Петербург
.
Регистрировали
факт
прохождения
тока
через
гир
-
лянду
изоляторов
-
разрядников
.
Необходимо
подчеркнуть
,
что
по
масштабам
при
-
менения
,
комплексности
оснащения
и
качеству
полу
-
чаемых
данных
СКМ
не
имеет
аналогов
в
мировой
практике
.
Можно
констатировать
,
что
с
созданием
этой
системы
действую
-
щая
ВЛ
была
превращена
в
уникаль
-
ный
натурный
полигон
по
исследова
-
нию
воздействия
молнии
на
объекты
энергетики
,
накоплению
данных
о
параметрах
грозовых
разрядов
и
из
-
учению
эффективности
средств
мол
-
ниезащиты
в
реальных
эксплуатаци
-
онных
условиях
,
расположенный
в
регионе
с
весьма
сложными
клима
-
тическими
условиями
и
повышенной
грозовой
активностью
,
что
дополни
-
тельно
повышает
ценность
его
даль
-
нейшего
использования
для
проведе
-
ния
исследований
и
испытаний
.
В
дополнение
к
основной
исследо
-
вательской
программе
,
проводимой
на
ВЛ
220
кВ
в
течение
2011—2013
гг
.,
гирлянды
изоляторов
-
разрядников
были
также
смонтированы
на
ВЛ
35
и
110
кВ
.
На
се
-
годняшний
день
около
40
тысяч
штук
мультикамер
-
ных
изоляторов
-
разрядников
установлено
в
сетях
ОАО
«
МРСК
Юга
» — «
Волгоградэнерго
»,
ОАО
«
МРСК
Центра
и
Приволжья
» — «
Удмуртэнерго
», «
Тулэнер
-
го
», «
Кировэнерго
»,
ОАО
«
МРСК
Волги
» — «
Самар
-
ские
ЭС
»,
ОАО
«
МРСК
Северо
-
Запада
» — «
Вологда
-
энерго
»,
ОАО
«
Энергокурган
»,
ОАО
«
ТНК
-
Нягань
»,
ОАО
«
Газпромнефть
-
ННГ
»,
ОАО
«
Газпромнефть
-
Хантос
» (
распределение
по
классам
напряжения
при
-
ведено
в
диаграмме
на
рис
. 2).
ÎÑÍÎÂÍÛÅ ÐÅÇÓËÜÒÀÒÛ
●▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬●
Рис
. 1.
Внешний
вид
ГИРМК
-220
При
испытаниях
На
опоре
Рис
. 2.
Количество
ИРМК
,
установленных
на
ВЛ
35, 110
и
220
кВ
в
2011—2013
гг
.
В
ходе
трёхлетнего
эксперимента
на
полигоне
ВЛ
220
кВ
,
оборудованном
ГИРМК
,
наряду
с
имевшими
место
на
начальном
этапе
ОПЭ
-
отключениями
ВЛ
при
прямых
ударах
молнии
были
зафиксированы
сраба
-
тывания
ГИРМК
в
штатном
режиме
,
подтвердившие
справедливость
принятых
при
разработке
ГИРМК
технических
решений
.
СКМ
зарегистрировала
59
пря
-
16 000
10 000
14 000
20 000
15 000
10 000
5 000
0
35
кВ
110
кВ
220
кВ
36
мых
ударов
молнии
в
ВЛ
220
кВ
Цимлянская
ГЭС
—
Шахты
-30
и
более
тысячи
дистанционно
зарегистри
-
рованных
ближних
разрядов
«
облако
-
земля
»
в
полосе
прохождения
ВЛ
шириной
по
1
км
в
каждую
сторону
(
общая
площадь
— 280
км
2
).
Итоги
ОПЭ
ГИРМК
на
ВЛ
220
кВ
Цимлянская
ГЭС
—
Шахты
-30
в
2011—2013
гг
.
наиболее
наглядно
иллюстрируют
данные
,
накопленные
СМГР
(
табл
.).
Табл
.
Результаты
работы
молниезащиты
на
ВЛ
220
кВ
ЦГЭС
—
Ш
-30
по
данным
СМГР
в
2011—2013
гг
.
Грозовой
сезон
2011
г
. 2012
г
. 2013
г
.
Количество
ударов
молнии
в
трассу
ВЛ
,
шт
.
39
17
33
Количество
грозовых
от
-
ключений
ВЛ
,
шт
.
6
4
2
Процент
незащищённых
участков
ВЛ
(
без
троса
и
без
ГИРМК
), %
30
22
0
В
2013
году
система
мониторинга
грозовых
событий
зарегистрировала
ряд
случаев
прямого
попадания
мол
-
нии
в
провода
ВЛ
на
её
бестросовых
участках
,
обору
-
дованных
ГИРМК
,
при
которых
благодаря
расчётному
срабатыванию
ГИРМК
,
не
допустивших
перехода
им
-
пульсного
перекрытия
изоляции
в
дугу
промышленной
частоты
,
были
предотвращены
аварийные
отключения
линии
.
Следует
отметить
,
что
за
все
три
года
наблюде
-
ния
ни
один
из
ударов
молнии
в
молниезащитный
трос
,
в
опору
или
ближний
удар
в
землю
не
привёл
к
отключе
-
нию
линии
,
что
подтверждает
высокую
эффективность
грозозащитного
троса
при
существующих
на
ВЛ
220
кВ
Цимлянская
ГЭС
—
Шахты
-30
низких
сопротивлениях
заземления
опор
.
На
диаграмме
(
рис
. 3)
приведено
сравнение
числа
грозовых
отключений
на
ВЛ
различного
класса
напря
-
жения
со
смонтированными
(
по
всей
длине
линии
или
на
её
части
)
ГИРМК
в
2013
году
со
средним
ежегод
-
ным
числом
грозовых
отключений
этих
же
ВЛ
до
уста
-
новки
гирлянд
изоляторов
-
разрядников
.
Результаты
проведённых
в
данном
проекте
исследо
-
ваний
позволяют
сделать
заключение
о
возможности
обеспечения
молниезащиты
ВЛ
при
помощи
гирлянд
мультикамерных
изоляторов
-
разрядников
.
Накоплен
-
ные
системой
комплексного
мониторинга
данные
сви
-
детельствуют
о
её
эффективности
при
изучении
грозо
-
вых
явлений
и
молниезащитного
оборудования
.
ÏÅÐÑÏÅÊÒÈÂÛ ÏÐÈÌÅÍÅÍÈß
●▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬●
Наиболее
перспективным
представляется
примене
-
ние
ГИРМК
на
ВЛ
,
где
использование
грозотроса
по
разным
причинам
либо
не
обеспечивает
молниезащи
-
ту
,
либо
экономически
нецелесообразно
.
Исходя
из
полученных
в
ходе
исследовательского
проекта
данных
можно
полагать
,
что
наиболее
эффек
-
тивно
ГИРМК
работают
на
ВЛ
35
кВ
,
т
.
к
.
ВЛ
этого
класса
напряжения
или
совсем
не
оснащены
молниеза
-
щитным
тросом
,
или
его
наличие
не
обеспечивает
до
-
стижения
нормативной
грозоупорности
ввиду
высокой
вероятности
обратных
перекрытий
гирлянд
подвесной
изоляции
.
Результаты
ОПЭ
в
2011—2013
гг
.
показали
эффек
-
тивность
применения
созданной
системы
комплексно
-
го
мониторинга
для
точного
обнаружения
мест
аварий
-
ных
отключений
ВЛ
и
последующего
выявления
при
-
чин
их
возникновения
(«
грозовое
» — «
негрозовое
»)
и
анализа
интенсивности
воздействий
на
разные
участки
линии
.
В
Ростовском
ПМЭС
создан
уникальный
натурный
полигон
по
изучению
воздействия
разрядов
молнии
на
объекты
энергетики
,
обеспечивающий
возможность
проведения
комплексных
испытаний
средств
молние
-
защиты
в
режиме
реальной
эксплуатации
в
регионе
со
сложными
погодными
условиями
и
высокой
грозовой
активностью
.
Функционирующая
комплексная
систе
-
ма
мониторинга
грозовой
обстановки
,
регистриру
-
ющая
молниевые
разряды
и
обеспечивающая
их
точ
-
ную
локализацию
с
регистрацией
параметров
,
позво
-
ляет
продолжить
плановые
исследования
,
в
том
числе
и
по
созданию
региональной
карты
грозовой
активно
-
сти
,
основанной
на
регистрации
фактической
грозовой
деятельности
.
Ó×ÀÑÒÍÈÊÈ ÏÐÎÅÊÒÀ
●▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬▬●
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
» (
Департамент
технологического
развития
,
филиал
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
» —
МЭС
Юга
и
Ростовское
ПМЭС
);
ОАО
«
НПО
«
Стример
»,
г
.
Санкт
-
Петербург
;
ОАО
«
ЭНИН
им
.
Г
.
М
.
Кржижановского
»,
г
.
Москва
;
ЗАО
«
НАМОС
»,
г
.
Москва
;
филиал
ОАО
«
НТЦ
ФСК
ЕЭС
» —
СибНИИЭ
,
г
.
Новосибирск
;
ЗАО
«
Специальные
энергетические
технологии
»,
г
.
Шатура
Московской
обл
.,
КНТЦ
«
Энергия
»,
г
.
Бишкек
.
Рис
. 3.
Количество
грозовых
отключений
на
ВЛ
35, 110
и
220
кВ
до
установки
и
после
установки
ГИРМК
без
ГИРМК
с
ГИРМК
35
30
25
20
15
10
5
0
35
кВ
32
2
14
9
6
2
110
кВ
220
кВ
Ïðîåêòû ëèíèé ýëåêòðîïåðåäà÷è
Оригинал статьи: Исследование эффективности инновационного способа молниезащиты воздушных линий электропередачи 35–220 кВ
Современные требования по повышению надёжности работы электросетевого комплекса предполагают необходимость использования всех доступных передовых организационных и технических решений для сокращения факторов риска аварий и нарушений, в том числе и отключений высоковольтных линий электропередачи (ВЛ). Это в определённой мере достижимо за счёт улучшения качества их проектирования, строительства и эксплуатации. При этом ещё более весомой причиной в общем ущербе от отключений ВЛ становятся объективно неустранимые молниевые воздействия, сопровождающиеся опасными токами и перенапряжениями. Известные традиционные технические меры, направленные на сокращение грозовых отключений ВЛ, зачастую не позволяют в необходимой степени решить данную проблему. Поэтому очевидна актуальность поиска и внедрения инновационных решений в области молниезащиты ВЛ, базирующихся на новых принципах и защитных устройствах, их реализующих. Таковым является способ молниезащиты ВЛ, основанный на применении мультикамерных изоляторов-разрядников, разработка и промышленное внедрение которых осуществляется российскими учёными, конструкторами и проектировщиками при действенной поддержке и непосредственном участии ОАО «Россети» и ОАО «ФСК ЕЭС».
