54
воздушные линии
Исследование комплекса
пластически деформированных
(компактированных)
продуктов для воздушных
линий электропередачи
Н
ачиная с 2008 года разработчиками пластически деформиро-
ванных сталеалюминиевых проводов АСВП (высокопрочный)
и АСВТ(высокотемпературный) в России, Германии, Австрии
и Франции получено более 30 патентов, в том числе на техноло-
гию производства, что подтверждает уникальность технических решений.
Технология производства данных проводов в России освоена на
предприятиях ОАО «Северсталь-метиз». Владельцами прав на данные
изделия являются ООО «Энергосервис» и ООО «Метсбытсервис».
Отдельно отмечено исследование, законченное в 2021 году АО «НТЦ
ФСК ЕЭС» и ООО «Центр Промышленных Технологий», об эффектив-
ности применения в качестве оттяжек канатов по СТО 71915393-ТУ062-
2008 по сравнению с традиционно применяемыми канатами по ГОСТ
3063-80 и 3064-80 на основании НИР АО «НТЦ ФСК ЕЭС» в 2015 году
«Анализ целесообразности применения в качестве оттяжек опор ВЛ
пластически деформированных стальных канатов по СТО 71915393-
ТУ062-2008» и «Моделирование замены каната 17,0-Г-В-СС-Р-140 по
ГОСТ 3064-66 на канат (грозотрос типа МЗ)» в 2020 году.
ПЛАСТИЧЕСКОЕ
ДЕФОРМИРОВАНИЕ
Применение кругового (радиального) пластического обжатия провода
позволяет улучшить сразу несколько характеристик: повысить точность
изготовления прядей по диаметру, уплотнить свивку, устранить возмож-
ную неравномерность натяжения проволок, сформировать полосовой
контакт между проволоками, нейтрализовать свивочные напряжения,
обеспечить равномерное распределение нагрузки между составными
элементами.
Дополнительное снижение габаритов провода достигается при ис-
пользовании пластического деформирования не только наружного слоя,
но и предварительного обжатия стального сердечника.
Внешняя поверхность изделий, полученных с применением такой
технологии, оказывается более гладкой и ровной, чем у продукции, вы-
полненной из круглых проволок, а заполнение внутреннего пространства
превышает 95%, что позволяет уменьшить нагрузку от климатических
воздействий, значительно снизить аэродинамическое сопротивление
Курьянов
В
.
Н
.,
к.т.н., заведующий
кафедрой
«Электроэнергетика
и электротехника»
НИУ «МЭИ»
Гуревич
Л
.
М
.,
д.т.н., заведующий
кафедрой
Материаловедения
и композиционных
материалов ВолгГТУ
Тимашова
Л
.
В
.,
к.т.н., заместитель
научного
руководителя,
начальник Центра
электротехнического
оборудования АО
«НТЦ ФСК ЕЭС»
Фокин
В
.
А
.,
генеральный директор
ООО «Центр Промыш-
ленных Технологий»
Испытания
,
проведенные
в
2007–2019
годах
в
специализированных
научно
–
тех
–
нических
лабораториях
России
и
Германии
,
показали
,
что
применение
пласти
–
чески
деформированных
проводов
на
ВЛ
6–750
кВ
позволяет
увеличить
длины
пролетов
до
40% (
по
сравнению
с
классическими
проводами
),
уменьшить
аэро
–
динамические
(
на
20–35%)
и
гололедные
нагрузки
(
на
25–40%)
и
обеспечить
ряд
других
преимуществ
.
Исследование
комплекса
пластически
деформированных
(
компактированных
)
продуктов
для
воздушных
линий
электропередачи
осу
–
ществлено
ООО
«
Центр
Промышленных
Технологий
»
при
грантовой
поддержке
Фонда
«
Сколково
».
55
и пляску проводов. Например, изменение
профиля алюминиевых проволок внешних
повивов и плотности заполнения сталеа-
люминиевого провода АСВП 216/33 при
различных степенях компактирования: по-
сле свивки (Ø19,2 мм), после обжатий до
Ø17,8 мм и Ø16,2 мм соответственно.
Меньший диаметр проводов типа АСВП
позволяет снизить ветровую нагрузку
в среднем на 33% (таблица 1).
Измененная геометрия проволок про-
вода улучшает свойства такого провода по
изгибной и крутильной жесткости, стойкости
к вибрации, пляске и термоциклированию.
Применение технологии пластического
деформирования дает ряд технических пре-
имуществ, снижающих нагрузки на все эле-
менты ВЛ:
– увеличение коэффициента заполнения
до 92–97%;
– уменьшение аэродинамической нагрузки
(на 20–35%) и самогашение колебаний;
– снижение гололедообразования (на 25–
40%) и эксплуатационной вытяжки в не-
сколько раз;
– стабильность режима вибрации, так как
минимизируется во внутренние слои
попадание влаги, способной (при замер-
зании) изменить режим, на который рас-
считана система гашения, с последующи-
ми эксплуатационными рисками.
У провода АСВП 128/36 за счет более
тесного контакта проволок начальная амплитуда
и период колебания оказались примерно в 1,7 раза
меньше, чем у провода АС120/27 при одной и той же
набранной скорости изгибаемого провода при им-
пульсном воздействии (рисунок 1).
Близкая к гладкой наружная поверхность у пла-
стически деформированных проводов типа АСВП,
аналогичная профилю наружного слоя проводов из
сегментных, Ω- и Z-образных алюминиевых прово-
лок, позволяет уменьшить вибрацию и пляску.
В то же время, даже по сравнению с провода-
ми из сегментных, Ω- и Z-образных алюминиевых
проволок, провода АСВП обладают большей тор-
сионной жесткостью, уменьшенной вероятностью
пляски и повышенной стойкостью к вибрации, луч-
шим самодемпфированием, так как, в отличие от
них, имеют развитую поверхность контакта сосед-
них проволок не только внутри одного повива, но
и между повивами.
Для традиционных проводов типа АС характерно
значительное изменение геометрии провода в про-
цессе колебания с формированием больших рас-
стояний между проволоками (рисунки 2а и 2б) и на-
рушением равномерности их нагружения, причем
увеличение внешнего размера провода происходит
как в плоскости колебаний, так и перпендикулярно
к ней. Контакт между большинством проволок пла-
стически обжатого провода АСВП сохраняется даже
в точках экстремумов.
СРАВНЕНИЕ
ПРОВОДОВ
И
МЕТОДЫ
ИСПЫТАНИЙ
В ходе испытаний нового пластически деформиро-
ванного алюминиево-стального провода проверялись
как механические, так и электрические свойства в со-
ответствии с актуальными европейскими нормами
и стандартами.
Для проведения испытаний привлекались три ис-
пытательных центра ФРГ и АО «НТЦ ФСК ЕЭС».
Электромеханические испытания системы
«провод-арматура» проведены фирмами Spie/
SAG и FGH Engineering & Test GmbH в Германии
Рис
. 1.
Изменение
во
времени
вертикальной
координаты
свобод
–
ного
торца
отрезка
проводов
АСВП
128/36
и
АС
120/27
при
зату
–
хающих
колебаниях
Табл. 1. Значения ветровой нагрузки
на провода одинаковой пропускной способности
типов АС и АСВП с различным контуром поперечного сечения
в зависимости от скорости воздушного потока
Ско-
рость
ветра
v
AB
, м/c
Ветровая нагрузка, действующая
на провода следующих марок, Н/м
АСВП
128/37
АС
120/19
АСВП
216/32
АС
240/34
АСВП
277/79
АС
240/56
25
3,6
4,8
4,9
6,9
5,2
7,0
32
5,9
7,9
7,8
11,4
8,4
11,5
60
20,8
28,5
28,4
41,5
29,8
41,6
Рис
. 2.
Поперечные
сечения
и
положение
отдельных
проволок
моделируемых
проводов
в
процессе
вибрации
:
а
)
АСВП
;
б
)
АС
б)
а)
Время, с
По
ло
жение т
орц
а о
тно
сительно
ис
хо
дног
о по о
си
Y, мм
№
3 (66) 2021
56
под контролем VDE (VDE Testing and Certifi cation
Institute).
В соответствии с регламентом, установленным
VDE, проведены комплексные испытания, в том чис-
ле в соответствии со стандартами DIN EN 50189,
DIN EN 62004, DIN EN 50540, DIN EN 62004, 48207,
62568, IEC 61284, 61854, Cigré 426, DIN EN 62568,
IEEE 1138 и др., что позволило успешно сертифици-
ровать провод в ЕС.
Возможности решения основных проблем стро-
ительства и эксплуатации ВЛ за счет совместного
применения проводов АСВП/АСВТ с грозотросом МЗ
без удорожания относительно АС экспериментально
подтверждены АО «НТЦ ФСК ЕЭС», VDE (Герма-
ния), АО «ВНИИЖТ», НИУ «МЭИ» и Волгоградским
государственным техническим университетом.
Применение грозотроса МЗ или ОКГТ типа МЗ
обеспечит абсолютную молниестойкость и протя-
женный пролет. Применение грозотроса МЗ в каче-
стве оттяжек опор обеспечит снижение затрат, в том
числе эксплуатационных.
ИСПЫТАНИЕ
ВОЗНИКНОВЕНИЯ
КОРОННОГО
РАЗРЯДА
Важным моментом при использовании проводов
меньшего диаметра является риск возникновения
потерь электроэнергии от коронирования и повыше-
ния акустического уровня шума.
Испытательной лабораторией электрооборудова-
ния высоковольтных электрических сетей по требо-
ваниям электромагнитной совместимости АО «НТЦ
ФСК ЕЭС», а затем в Институте ассоциации электро-
техники (VDE Testing and Certifi cation Institute, Гер-
мания), были проведены четыре исследования для
выяснения этих вопросов. В таблице 2 представлены
результаты испытаний четырех видов проводов, ис-
пользуемых в эксперименте.
На первом этапе для сравнения и изучения ко-
ронных разрядов взяты два провода одинакового
диаметра (18,8 мм).
Испытания проводились в соответствии с реко-
мендациями МЭК 61284. На основании результатов
сравнительных испытаний, проведенных в НТЦ ФСК
ЕЭС, установлено, что компактированный провод
197/55, изготовленный с использованием технологии
пластического обжатия, имеет напряжение возникно-
вения коронного разряда (142,2 кВ) на 5,7% выше,
чем классический провод АС 185/29 (134,5 кВ) того
же диаметра (18,8 мм).
Табл. 2. Технические данные испытанных проводов
Тип
проводника
Диаметр проводника
(наружный), мм
Количество
алюминиевых прово-
дов в проводнике, шт
Диаметр наружного
слоя проводов, мм
Длительно
допус тимый ток, А
АС 150/19
16,8
24
2,8
450
AC 185/29
18,8
26
2,98
510
AСВП/AСВТ
197/55
18,8
28
3,45
561/943*
AC 240/32
21,6
24
3,6
605
*
t
max
= 70°C для высокопрочных сталеалюминиевых компактированных проводов и
t
max
= 150°C для высокотемпературных компакти-
рованных сталеалюминиевых проводов.
ВОЗДУШНЫЕ
ЛИНИИ
ЭФФЕКТИВНОСТЬ
ПРИМЕНЕНИЯ
пластически деформированного провода и гро-
зотроса для решения задач строительства и экс-
плуатации ВЛ, в сравнении с проводом АС:
– снижение потерь электроэнергии от корон-
ных разрядов и уровня шума, без увеличе-
ния диаметра:
– повышение устойчивости молниезащиты
и стойкости к токам короткого замыкания;
– значительное снижение относительного
удлинения при эксплуатации;
– гашение вибрации, пляски и собственных
колебаний проводов;
– увеличение длины пролета и (или) провиса-
ния, без увеличения диаметра провода;
– возможность замены провода на существу-
ющих опорах электропередачи, снижение
нагрузки на все элементы воздушной линии
и (или) повышение ее пропускной способ-
ности;
– снижение ветрового давления при сохране-
нии пропускной способности провода;
– возможность увеличения пропускной спо-
собности кольцевых сетей без увеличения
сечения провода и замены опор;
– уменьшение обледенения при одинаковых
сечениях проводов по Al;
– сохранение пропускной способности прово-
да в регионах с высокими температурами
окружающей среды и солнечной радиации,
без увеличения диаметра провода.
Аналогичные испытания проведены для пласти-
чески деформированного провода 216/33 и класси-
ческого АС 240/32 с различными диаметрами. По
результатам сравнительных испытаний провод АС
240/32 (диаметр — 21,6 мм) и компактированный
провод 216/33 (диаметр — 18,5 мм) имеют одинако-
вое напряжение возникновения коронного разряда.
Однако длительно допустимый ток сравниваемых
проводов существенно отличается (510 А для прово-
да AC 240/32 и 689 А для компкатированного прово-
да 216/33 (
t
= 70°C) и 1040 А для компактированного
провода 216/33 (
t
= 150°C).
Испытательное напряжение для возникновения
видимой короны на воздушных линиях 220 кВ было
определено лабораторией FGH Engineering & Test
57
10–12%, снижая нагрузку на все элементы ВЛ и сто-
имость. Рассчитанные удельные потери на корону
для хорошей погоды представлены в таблицах 3 и 4.
Провода типа AСВП имеют преимущества в части
меньших потерь на корону по сравнению с провода-
ми типа AC того же диаметра. Также провода AСВП
имеют соответствующие потери от возникновения
коронных разрядов в отношении проводников AC
с большим диаметром и подобными электрическими
и механическими характеристиками.
СНИЖЕНИЕ
ВИБРАЦИОННЫХ
,
ГОЛОЛЕДНЫХ
И
МЕХАНИЧЕСКИХ
НАГРУЗОК
НА
ОПОРЫ
ВЛ
Интенсивная гололедная нагрузка воздушных линий
электропередачи является одной из актуальных про-
блем электроэнергетики в странах с соответствую-
щими погодными условиями.
Пластически деформированные провода име-
ют большую торсионную жесткость, повышенную
виброустойчивость и способность к самозатуханию
колебаний даже по сравнению с проводниками из
сегментированных Ω- и Z-образных проволок, по-
скольку АСВП имеют развитую контактную поверх-
ность соседних проволок не только внутри одного
слоя, но и между слоями [3].
Именно высокая торсионная жесткость и мень-
ший диаметр (при том же сечении), являются ключе-
выми факторами, снижающими гололедообразова-
ние. Соответствующие эксперименты проводились,
в том числе в рамках НИОКР ОАО «МРСК Урала».
Закрытая конструкция пластически деформиро-
ванного провода обеспечивает стабильность режима
вибрации. В свою очередь, у стандартного провода
влага, попавшая внутрь провода при замерзании,
способна изменить режим вибрации, на который
рассчитывались гасители, что может значительно
повлиять на срок службы как провода, так и других
элементов ВЛ.
Пластическая деформация проводов не только
значительно повышает механическую прочность,
но и в несколько раз снижает эксплуатационную вы-
тяжку (независимо от металла). Соответствующие
испытания изделий из различных металлов (сталь,
алюминий, медь) проводились в АО «ВНИИЖТ»,
АО «НТЦ ФСК ЕЭС» и VDE [4].
Табл. 3. Удельные потери на корону
в хорошую погоду (ВЛ 220 кВ)
Конструкция провода
(модель проводника; диаметр
проводника)
Изменение
средне годовых
потерь
AC 240/32, Ø 21,6 mm
26,67%
AC 300/39, Ø 24,0 mm
0,00%
AC 330/43, Ø 25,2 mm
–13,33%
AСВП 317/47, Ø 22,3 mm
–13,33%
AСВП 295/44, Ø 21,5 mm
–6,67%
Табл. 4. Удельные потери на корону
в хорошую погоду (ВЛ 330 кВ с расщепленной фазой,
состоящей из 2 проводов с шагом 40 см)
Конструкция провода
(модель проводника; диаметр
проводника)
Изменение
средне годовых
потерь
2 × AC 300/39, Ø 24,0 mm
18,52%
2 × AC 400/51, Ø 27,5 mm
0,00%
2 × AСВП 317/47, Ø 22,3 mm
–7,41%
2 × AСВП 295/44, Ø 21,5 mm
3,70%
GmbH как 167,7 кВ (фазное напряжение)
и испытательной лабораторией НТЦ ФСК
ЕЭС, как 160,0 кВ (фазное напряжение).
Процедура испытаний в обеих лаборатори-
ях была одинаковой и проводилась по ме-
тодике IES 61284:1998.
Уровни напряжения и зарегистрирован-
ные результаты при испытании видимой ко-
роны показаны на рисунке 3.
Испытания дали аналогичные резуль-
таты для напряжения коронного зажигания
и начала стримера коронного разряда. Не-
значительные различия в результатах воз-
никают из-за условий проведения испыта-
ний образцов проводов.
Образцы проводов взяты непосред-
ственно из барабана при испытаниях в лабора-
тории Fgh Engineering & Test GmbH. Что касается
испытаний лаборатории НТЦ ФСК ЕЭС, то поверх-
ность образцов проводов дополнительно очища-
лась от загрязнений и мелких дефектов (связанных
с транспортировкой и размоткой), которые могли
вызвать коронный разряд. Это было сделано для
изучения начала возникновения очагов коронных
разрядов нового пластически деформированного
высокотемпературного провода 19.6-216/33-1.
По результатам испытаний, полученных лабора-
ториями, было установлено, что стримерное начало
коронного разряда для компактировонного высоко-
температурного провода 19.6-216/33-1 находится на
уровне 139,7–150 кВ (фазное напряжение).
Исходя из уровня коронного разряда, провод
АСВП/АСВТ допускает уменьшение диаметра на
Рис
. 3.
Зависимость
количества
очагов
возникновения
коронного
разряда
от
напряжения
Напряжение, кВ
АС 150/19
AC 185/29
AСВП/AСВТ 197/55
AC 240/32
180
160
140
120
100
30
25
20
15
10
5
0
Ко
личе
ств
о о
чаг
ов в
озникнов
ения
коронног
о ра
зр
яда, шт
.
№
3 (66) 2021
58
УВЕЛИЧЕНИЕ
ДЛИНЫ
ПРОЛЕТА
ПРИ
СТРОИТЕЛЬСТВЕ
НОВЫХ
ВОЗДУШНЫХ
ЛИНИЙ
Пластически деформированные провода позволя-
ют увеличить расстояние между опорами воздуш-
ной линии до 140% от стандартных пролетов (при
отсутствии ограничений, связанных с изменением
трассы линии). Это актуально при строительстве
новых ВЛ. Например, проведен сравнительный ана-
лиз длины пролета для провода AСВП 128/37, уста-
новленного на ВЛ 110 кВ, и проводов AC 120/27 и AC
120/19, имеющих одинаковое поперечное сечение
и диаметры.
Применение провода AСВП 128/37 позволяет уве-
личить длину пролета с 212 до 294 м по сравнению
с проводом AC 120/27. Провод AСВП 128/37 имеет
более высокое содержание стали (отношение площа-
ди поперечного сечения алюминия и стали составля-
ет 3,45 для проводника AСВП 128/37 и 4,3 для про-
водника AC 120/27), равный диаметр (15,2 мм) и по-
вышенную пропускную способность (на 8% выше).
Эффективным примером применения компак-
тированных проводов является проект ВЛ 150 кВ
от подстанции № 53 до подстанции «Мурманская»
(таб лица 5).
Провод AСВП 258/73 является наиболее эффек-
тивным вариантом при строительстве новой воздуш-
ной линии.
В свою очередь, провод AСВП 216/33 является
оптимальным вариантом при реконструкции ВЛ (за-
мене проводников на существующих опорах элек-
тропередачи в пролете АС 240/32).
Подобные типовые «пары» эффективной аль-
тернативы проводу АС для нового строительства
и реконструкции разработаны для сечений 95, 120,
150, 185, 240, 300 и 400 мм².
Другой пример эффективного применения АСВТ
в филиале ПАО «Россети Сибирь» — АО «Тыва энер-
го», отмеченный техническим советом ПАО «Рос-
сети» (Протокол № 1ТС-2020), где для устройства
перехода через реку Енисей для соблюдения габа-
рита требовалась установка высотных опор, что по-
влекло бы удорожание проекта.
В таблице 6 представлена сравнительная мо-
дель ВЛ 220 кВ Тулун — Туманная (базовый провод
Табл. 5. Показатели применения проводов на ВЛ 150 кВ до подстанции «Мурманская»
Провод
Разрывное
усилие, кН
Максимальное
натяжение, Н/м
Диаметр
проводника, мм
Масса провод-
ника (1 км), кг
Длина
пролета, м
AC 240/32
75,05
3377,33
21,6
921
330
AСВП258/73
151,533
6819,13
21,6
1296,5
443
AСВП 295/44
109
4905,05
21,5
1183
382
AСВП 218/63
130,096
5854,44
19,82
1106,7
424
AСВП 216/33
81,5
3667,51
18,5
855
352
AСВП 214/61
126,672
5700,33
19,6
1080,9
421
Табл. 6. Сравнительная модель ВЛ 220 кВ Тулун — Туманная
(базовый провод — АС 300/39, а провод
АСВП(Т) 218/63
снижает затраты на провод и опоры
на 15%
)
Наименование показателя
Марка провода
АС 300/39
АСВП
295/44
АСВП
258/73
АНВП
354,29
АСВП
277/79
АСВП
218/63
АСВП
317/47
Анкерный участок, км
1,7
Длина ВЛ, км
140
Провода, км
432,6
Цена 1 км провода, руб.
277 250
296 000
325 000
376 000
315 500
248 000
317 000
Стоимость проводов, руб.
119 938 350 128 049 600 140 595 000 162 65 7600 136 485 300 107 284 800 137 134 200
Длина про ле та из рас чета
возможности провода, м
429
471
463
448
455
479
464
Кол-во опор П220н-1,2
244
215
221
231
226
210
220
Цена опоры П220н-1,2
450 000,00
Итого стоимость опоры, руб.
109 800 000 96 750 000 99 450 000 103 950 000 101 700 000 94 500 000 99 000 000
Всего, руб.
229 738 350 224 799 600 240 045 000 266 607 600 238 185 300 201 784 800 236 134 200
Разница, руб.
–
–4 938 750
10 306 650 36 869 250 8 446 950
–27 953 550
6 395 850
►
АСВП(Т) 218/63
обеспечивает максимальный пролет, снижает общие затраты на провод и опоры
на 15%
(без учета стоимости ар-
матуры и монтажа), а также стоимость эксплуатации за счет уменьшения затрат на обслуживание «выпадающих» опор (в дополнение
к снижению стоимости строительства и эксплуатации).
►
АСВП(Т) 295/44
обеспечивает снижение потерь энергии, имея достаточный допустимый ток и минимальную цену закупки.
Допустимый пролет соответствует стандартному для АС 300,
не требуя пересмотра проекта.
Оба провода минимизируют атмосферные нагрузки на все элементы ВЛ из-за конструкции и малого диаметра.
ВОЗДУШНЫЕ
ЛИНИИ
59
АС 300/39, АСВП(Т) 218/63 снижает затраты на про-
вод и опоры на 15%), а в таблице 7 — сравнитель-
ная модель 30 км одноцепной ВЛ 110 кВ (базовый
провод АС 120/19, АСВП 128/36, обеспечивает уве-
личение пролета на 30%). Техническое решение по
применению провода АСВТ с заданными механиче-
скими характеристиками обеспечило соблюдение
габарита при применении типовых опор.
Главной проблемой применения проводов нового
типа является отсутствие многофакторного анализа
при выборе провода.
Существннно повысить эффективность строи-
тельства новых ВЛ позволит применение согласо-
ванных по механическим характеристикам компак-
тированных проводов и изготовленных по той же
технологии грозотросов МЗ. Абсолютно не обосно-
вана ситуация, когда механические характеристики
грозотроса становятся фактором, ограничивающим
пролет.
ПОДДЕРЖАНИЕ
НЕОБХОДИМОЙ
ПРОПУСКНОЙ
СПОСОБНОСТИ
ВОЗДУШНЫХ
ЛИНИЙ
В
ЗОНАХ
С
ВЫСОКОЙ
ТЕМПЕРАТУРОЙ
ОКРУЖАЮЩЕЙ
СРЕДЫ
Атмосферный нагрев провода до 60–70°С, приво-
дит к падению пропускной способности и, как след-
ствие, к необходимости увеличить сечение, а зна-
чит и затраты. Высокотемпературный провод AСВТ
способен выдержать большую нагрузку при равных
условиях окружающей среды по сравнению с про-
водом AC.
Длительно допустимый ток для АСВТ на 30–50%
превышает значение для стандартного провода того
же диаметра. Однако в случае с АСВТ это не связа-
но с многократным ростом стоимости, в отличие от
большинства высокотемпературных проводов.
Благодаря своим конструктивным особенностям
высокотемпературный провод AСВТ дешевле в не-
сколько раз по сравнению с аналогами с длительно
допустимой температурой 150°C.
Характеристики и особенности провода АСВП
подтверждены в ходе российско-германских испы-
таний. Согласно действующим правилам эксплуата-
ции электроустановок, допустимый ток определяется
с учетом самой высокой температуры нагрева прово-
да (70°C).
Расчет предельных токов при температурах ниже
45°С может производиться без учета влияния сол-
нечной радиации. Поглощенная солнечная радиация
в средних широтах может нагревать провод на 2–3°С
(для проводов, работающих в диапазоне температур
60–70°С и выше). Высокопрочный провод AСВП спо-
собен выдержать большую нагрузку при равных усло-
виях окружающей среды по сравнению с проводом AC.
Следует отметить, что, согласно нормативной
документации, стандартные провода допускаются
к эксплуатации при их нагреве до температуры 90°C.
Допустимая температура для пластически деформи-
рованного провода АСВТ составляет 150°C.
На рисунке 4 представлена зависимость допус-
тимой токовой нагрузки от температуры воздуха
(скорость ветра равна 1,2 м/с) для проводов типа AC
и AСВТ в условиях максимальной рабочей темпера-
туры 80°C и 150°C соответственно.
Таким образом, пластически деформированные
высокотемпературные провода (без увеличения се-
чения) целесообразно использовать:
– для больших переходов, позволяя снизить высоту
опор;
Табл. 7. Сравнительная модель 30 км одноцепной ВЛ 110 кВ
(базовый провод — АС 120/19, а провод
АСВП 128/36
обеспечивает
увеличение пролета на 30%
)
Тип провода
АС 120/19
АСВП 112/13+
АСВП 128/36
АНВП 180-61
Длина анкерного пролета, м
1700
Длина ЛЭП, м
50 000
Количество провода, км
180,00
Цена 1 км провода, руб.
115 307
112 000
144 000
159 000
Стоимость провода, руб.
20 755 260
20 160 000
25 920 000
28 620 000
Длина пролета промежуточной опоры, м
281
287
372
296
Кол-во промежуточных опор
175
172
132
166
Тип опоры
П110-3
Стоимость промежуточной опоры, руб.
200 000
ИТОГО стоимость промежуточных опор, руб.
35 000 000
34 400 000,00
26 400 000
33 200 000
ИТОГО
55 755 260
54 560 000,00
52 320 000
61 820 000
Увеличение стоимости, руб.
0
–1 195 260
–3 435 260
6 064 740
Примечание.
Стоимость провода указана исходя из средней стоимости алюминия и курса доллара за 9 месяцев 2020 года.
Выводы.
Исходя из комплекса электромеханических и экономических характеристик, оптимальны:
1. При новом строительстве
АСВП 128/36
обеспечивает
увеличение пролета на 30%
, то есть снижение затрат на ВЛ и потерь энергии.
2. В пролете АС 120
АСВП 112/13+
, имея достаточный допустимый ток и минимальную цену,
минимизирует потери энергии
и атмо-
сферные нагрузки из-за конструкции и малого диаметра. При этом провод полностью соответствует требованию ПУЭ-7 в части мини-
мального сечения (120 мм²).
№
3 (66) 2021
60
1000 000
100 000
10 000
1000
100
10
1
350 400
400
– для ВЛ с возможностью возникновения перегру-
зок в период поставарийных режимов;
– при построении, реконструкции и замене провода
в кольцевых схемах;
– в районах с высокими температурами воздуха
и солнечной активностью.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ
ПРИМЕНЕНИЯ
В
КАЧЕСТВЕ
ОТТЯЖЕК
КАНАТОВ
ПО
СТО
71915393-
ТУ
062-2008
ПО
СРАВНЕНИЮ
С
ТРАДИЦИОННО
ПРИМЕНЯЕМЫМИ
КАНАТАМИ
ПО
ГОСТ
3063-80
И
3064-80
АО «НТЦ ФСК ЕЭС» в 2015 году были выполнены
работы по титулу «Анализ целесообразности при-
менения в качестве оттяжек опор ВЛ, пластиче-
ски деформированных стальных канатов по СТО
71915393-ТУ062-2008». При проведении сравни-
тельных механических испытаний использовались
образцы традиционно применяемых оттяжек и об-
разцы оттяжек по СТО 71915393-ТУ062-2008.
Анализ результатов сравнительных испытаний
позволяет сделать однозначный вывод о целесо-
образности применения в качестве оттяжек пласти-
чески деформированных грозотросов — стальных
канатов, изготавливаемых по СТО 71915393-ТУ062-
2008 — в качестве альтернативы существующим
Рис
. 4.
Зависимость
токовой
нагрузки
от
температуры
окружающей
среды
для
проводов
AC
и
A
СВП
с
одинаковым
диаметром
при
скорости
ветра
1,2
м
/
с
:
слева
—
теоретическая
модель
;
справа
—
экспериментальное
подтвержде
–
ние
в
испытательном
центре
в
Германии
канатам по ГОСТ 3064. Вытяжка троса марки
11,0-Г(МЗ)-В-ОЖ-МК-Н-Р-1960/200 Ø11 мм почти
в четыре раза меньше, чем вытяжка троса марки
15,5-Г-В-С-Н-Р-1370/140 Ø15,5 мм. Прогноз по вы-
тяжке тросов на 25 лет также отличается почти
в 4−5 раз в пользу троса марки 11,0-Г(МЗ)-В-ОЖ-
МК-Н-Р-1960/200 Ø11 мм.
Эффективность такого применения обусловлена
рядом преимуществ:
1) снижением металлоемкости и веса оттяжек (поч-
ти в два раза);
2) пониженным износом креплений и фундаментов
опор ВЛ, в том числе за счет снижения вибрации,
а также самопогашением колебаний;
3) практически полным отсутствием относительного
удлинения оттяжек при эксплуатации;
4) снижением ветровой и гололедной нагрузки, ис-
пытываемой оттяжками, в том числе за счет
меньшего диаметра и конструкции троса с более
плотным (по отношению к применяемым) разме-
щением проволок во всех слоях;
5) принципиально более высокими механическими
характеристиками;
6) значительно более высоким модулем упругости
(на 14–16%) и крутильной жесткостью;
7) высокой коррозионной стойкостью.
При этом не требуют из-
менения конструкции стан-
дартных опор и системы кре-
пления к опоре ВЛ «натяжной
прессуемый зажим — трос —
клиновой зажим». Этот во-
прос проработан нами как
с производителями армату-
ры, так и с «ИЦ ОРГРЭС».
При этом конструкция кли-
нового зажима полностью
идентична у обоих тросов.
Нагрузки на конструкцию
опоры в местах крепления
к траверсе и фундаменту
у обоих тросов одинаковы.
ВОЗДУШНЫЕ
ЛИНИИ
Температура окружающей среды, °С
Вре
мя, ч
-30
1
1,5
2
2,5
3,0
-20 -10
0
10
20
30
40
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
I
нагр
, А
1 /
T
, 1/К
Табл. 8. Возможные варианты замены оттяжек по ГОСТ 3064-66 (3064-80) Ø17 мм
Оттяжка
Марка (типоразмер)
каната
Ориенти-
ровочная
масса 1000 м
смазанного
каната, кг
МПР,
кН
Разница
на один
канат,
кг/км
Разница
по ме-
тал ло ем-
кости,
%
Канат оттяжки
по ГОСТ 3064-
66 (3064-80)
канат
17-Г-В-СС-Р-140
по ГОСТ3064-66
1425,0
195,5
–
–
Предлагае-
мые вариан-
ты каната
по СТО
71915393-
ТУ062-2008
канат (ГТ МЗ)
14,0
–
Г(МЗ)-В-ОЖ-МК-Н-Р-190
1125,0
242,6
–300
20
канат (ГТ МЗ)
13,0
–
Г(МЗ)-В-ОЖ-МК-Н-Р-190
982
211,6
–443
31
канат (ГТ МЗ)
12,5
–
Г(МЗ)-В-ОЖ-МК-Н-Р-190
890
192,8
–535
37
61
Поэтому никаких конструктивных изменений в эти
основные элементы опор и фундаментов вносить
не нужно.
Оттяжки МЗ подбирались именно под равные
со стандартными (по ГОСТ 3064) тяжения (табли-
цы 8 и 9).
Соответствующие технические решения со-
держатся в «Указаниях по применению в качестве
оттяжек опор ВЛ пластически деформированных
канатов, изготовленных по СТО 71915393 ТУ 062-
2008 взамен канатов по ГОСТ 3064 при ремон-
те, реконструкции и модернизации существую-
щих опор ВЛ 110–500 кВ с оттяжками» (стандарт
ПАО «Россети» СТО 34.01-2.2-036-2021).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Использование пластически деформированных про-
водов и грозотросов при новом строительстве и ре-
конструкции ВЛ 6–750 кВ позволяет существенно
повысить надежность электросетей при воздействии
всего диапазона климатических нагрузок, снизить
капитальные и эксплуатационные затраты. Экспе-
риментальное подтверждение преимуществ (тесты
в России и Германии) рассмотрены ТС ПАО «Россе-
ти» (Протоколы № 1ТС 2017 и 2020).
Наиболее перспективные направления приме-
нение провода АСВП(Т) на ВЛ:
– в областях со значительными ветровыми/голо-
ледными нагрузками;
– для больших переходов, позволяя снизить высо-
ту опор;
– при наличии протяженных анкерных участков;
– для ВЛ с возможностью возникновения пере-
грузок в период поставарийных режимов;
– при построении, реконструкции и замене про-
вода в кольцевых схемах (в этом случае пер-
спективно высокотемпературное исполнение,
особенно рассматривая сопоставимую с АС сто –
имость);
– в районах с высокими температурами воздуха
и солнечной активностью;
– при реконструкции действующих линий на ста-
рых опорах;
– на ВЛ, выполненных на высотных опорах.
Целесообразно совместное использование про-
вода марок АСВП и АСВТ с грозозащитным тросом
МЗ (или ОКГТ) из-за сопоставимости механических
характеристик.
Испытания в АО «НТЦ ФСК ЕЭС» и в трех неза-
висимых исследовательских лабораториях Герма-
нии показали ряд технических преимуществ:
– уменьшение потерь электроэнергии на корону;
– уменьшение аэродинамической нагрузки (на
20–35%) и самогашение колебаний;
– снижение гололедообразования (на 25–40%)
и снижение эксплуатационной вытяжки в 4 ра-
за.
Р
Табл. 9. Возможные варианты замены оттяжек
Наименование
провода
Диаметр, мм
Сечение, мм
2
Вес, кг
Маркировочная
группа, кг/мм
2
МПР, кН
Цена за 1 км
без НДС*, руб.
ГОСТ 3063
13
101,7
873
140
124,5
138 770
ТУ062
10
70
575
190
124,1
102 493
ТУ062
11
83,6
695
180
141,1
112 074
ГОСТ 3064
14
116,9
993,6
140
135,5
197 164
ТУ062
11
83,6
695
180
141,1
112 074
ГОСТ 3064
15,5
141,4
1200
140
164,0
232 304
ТУ062
11
83,6
695
190
158,1
112 074
ТУ062
12,5
108
890
180
192,8
148 495
ГОСТ 3064
17,0
168,2
1425
140
195,5
262 075
ТУ062
13
118,6
982
180
200,3
162 688
ТУ062
12,5
108
890
180
192,8
148 495
ТУ062
14
135,9
1125
180
229,5
194 289
ГОСТ 3064
18,5
197,3
1685
140
229,5
308 314
ТУ062
14
135,9
1125
180
229,5
194 289
ГОСТ 3064
22,5
298,5
2550
140
347
443 386
ТУ062
17
201,6
1670
180
340,5
275 432
ТУ062
17
201,6
1670
190
360,2
289 204
* Цены указаны на конец 2020 года за канаты оцинкованные по группе «ОЖ» (в соответствии с технической политикой ПАО «Россети»).
ООО «Центр Промышленных технологий»
+7 (459) 799-9235
№
3 (66) 2021
Оригинал статьи: Исследование комплекса пластически деформированных (компактированных) продуктов для воздушных линий электропередачи
Испытания, проведенные в 2007–2019 годах в специализированных научно-технических лабораториях России и Германии, показали, что применение пластически деформированных проводов на ВЛ 6–750 кВ позволяет увеличить длины пролетов до 40% (по сравнению с классическими проводами), уменьшить аэродинамические (на 20–35%) и гололедные нагрузки (на 25–40%) и обеспечить ряд других преимуществ. Исследование комплекса пластически деформированных (компактированных) продуктов для воздушных линий электропередачи осуществлено ООО «Центр Промышленных Технологий» при грантовой поддержке Фонда «Сколково».
