Исследование эффективности инновационного способа молниезащиты воздушных линий электропередачи 35–220 кВ

Page 1
background image

Page 2
background image

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.


Page 3
background image

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


Page 4
background image

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


Читать онлайн

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».

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»