Новые типы пластически деформированных проводов, грозозащитных тросов и ОКГТ

Page 1
background image

Page 2
background image

66

АНАЛИТИКА

СЕТИ  РОССИИ

66

в

о

з

д

у

ш

н

ы

е

 Л

Э

П

воздушные ЛЭП

ВВЕДЕНИЕ

 

Анализ

 

неисправностей

 

в

 

элементах

 

рос

-

сийских

 

линий

 

электропередачи

 [2] 

показывает

что

 

аварии

связанные

 

с

 

неисправностями

 

про

-

водов

 

и

 

грозозащитных

 

тросов

составляют

 

от

 

40 

до

 65% 

от

 

всех

 

зарегистрированных

 

аварий

при

 

этом

 

их

 

количество

 

увеличивается

 

пример

-

но

 

на

 3—5% 

ежегодно

Главные

 

причины

 

по

-

вреждений

 — 

ледовая

 

нагрузка

 

на

 

провода

 (

из

-

быточный

 

вес

ветер

), 

усталостный

 

износ

 

из

-

за

 

вибрации

 

проводов

 

под

 

воздействием

 

ветра

 

и

 

галопирования

а

 

также

 

повреждения

 

проводов

 

после

 

искровых

 

перекрытий

 

и

 

ударов

 

молнии

Поэтому

 

оптимизация

 

конструкции

 

провода

 

не

-

обходима

 

не

 

только

 

в

 

направлении

 

токовой

 

на

-

грузки

 

и

 

рабочих

 

потерь

  (

нагрев

 

проводников

 

за

 

счёт

 

их

 

сопротивления

потери

 

на

 

перемаг

-

ничивание

 

стального

 

сердечника

на

 

вихревые

 

токи

 

и

 

корону

), 

но

 

также

 

за

 

счёт

 

их

 

эксплуатаци

-

онной

 

пригодности

 

для

 

существенно

 

различаю

-

щихся

 

климатических

 

условий

 

России

.

Вопрос

 

состоит

 

в

 

том

исчерпаны

 

ли

 

все

 

ресурсы

 

по

 

модернизации

 

предшествующих

 

решений

Мы

 

предлагаем

 

ещё

 

один

 

метод

 

перспективной

 

модернизации

 

проводов

/

грозо

-

защитных

 

тросов

.

ПРИМЕНЕНИЕ

 

НОВОЙ

 

ТЕХНОЛОГИИ

 

ИЗГОТОВЛЕНИЯ

 

КОМПАКТИРОВАННЫХ

 

ПРОВОДОВ

 

Потери

 

энергии

 

при

 

изготовлении

 

компакти

-

рованных

 

проводов

как

 

показывают

 

проведён

-

ные

 

исследования

 [4], 

незначительны

 

за

 

счёт

 

использования

 

пластического

 

деформирова

-

ния

 

с

 

образованием

 

электрических

 

контактов

 

высокой

 

проводимости

 

между

 

проволоками

Первые

 

успешные

 

результаты

 

применения

 

новой

 

технологии

 

изготовления

 

проводов

 

были

 

получены

 

на

 

стальных

 

тросах

Известно

что

 

стальные

 

тросы

 

такой

 

конструкции

 

надёжно

 

работали

 

на

 

протяжении

 

многих

 

лет

например

 

на

 

буровых

 

установках

В

 

ходе

 

совершенство

-

вания

 

этой

 

технологии

 

началось

 

производство

 

грозозащитных

 

тросов

 (

и

 

ОКГТ

), 

подверженных

 

пластической

 

деформации

 (

рис

. 1). 

Рис

. 1. 

Поперечное

 

сечение

 

нового

 

грозотроса

 

односторонней

 

свивки

 

с

 

проволоками

подверженными

 

пластической

 

деформации

Изделия

разработанные

 

компаниями

 

ООО

 

«

Энергосервис

» 

и

 

АО

 «

Северсталь

», — 

новый

 

класс

 

компактированных

 

проводов

 

повышен

-

ной

 

прочности

 

и

 

токовой

 

нагрузки

Это

 

провода

 

типа

 

АСВП

 

и

 

АСВТ

 [3, 4] 

подверженные

 

пла

-

стической

 

деформации

которые

 

были

 

аттесто

-

ваны

 

к

 

применению

 

на

 

ВЛЭП

имеют

 

высокие

 

механическую

 

прочность

 

и

 

токовую

 

нагрузку

Новые типы пластически 

деформированных 

проводов, грозозащитных 

тросов и ОКГТ

Леонид ГУРЕВИЧ,

 заведующий кафедрой, д.т.н.,

 Волгоградский государственный технический университет

Алексей ВЛАСОВ, к.т.н.,

Виктор ФОКИН


Page 3
background image

67

 5 (32) 2015

67

Компактированный

 

провод

 

отличается

 

от

 

класси

-

ческой

 

конструкции

потому

 

что

 

после

 

скручивания

 

сердечника

 

он

 

подвергается

 

сжатию

в

 

результате

 

повышается

 

его

 

плотность

 

в

 

поперечном

 

сечении

затем

 

подобная

 

процедура

 

применяется

 

к

 

проводя

-

щим

 

повивам

 

после

 

их

 

скручивания

Пример

 

такой

 

конструкции

 

показан

 

на

 

рис

. 2. 

Рис

. 2. 

Модель

 

нового

 

компактированного

 

провода

 (

три

 

проводящих

 

слоя

сердечник

)

В

 

отличие

 

от

 

проводов

 

высокой

 

плотности

 

за

-

полнения

 

поперечного

 

сечения

 

с

 

использованием

 

профилированного

 (Z-

образного

Ω

-

образного

 

и

 

тра

-

пециевидного

провода

провода

 

с

 

пластической

 

де

-

формацией

 

обычно

 

представляют

 

собой

 

провода

 

из

 

круглых

 

проволок

 

и

 

при

 

компактировании

 

имеют

 

такую

 

же

 

или

 

более

 

высокую

 

плотность

 

свивки

чем

 

конструкция

 

из

 

профилированных

 

проводов

 (

табл

. 1). 

Пластическая

 

деформация

 

предотвращает

 

рас

-

кручивание

 

провода

 

и

 

взаимное

 

смещение

 

его

 

эле

-

ментов

 

под

 

действием

 

растягивающих

 

сил

и

 

из

-

за

 

механического

 

упрочнения

 

прочность

 

алюминиевых

 

проводов

 

увеличивается

 

в

 1,5—2 

раза

Стоимость

 

проводов

 

АСВП

 

и

 

АСВТ

 

сопоставима

 

со

 

стоимостью

 

серийного

 

провода

 

АС

Реконструкция

 

воздушных

 

линий

 

электропередачи

 

с

 

этими

 

проводами

 

так

-

же

 

не

 

выше

чем

 

подобные

 

затраты

 

для

 

обычных

 

проводов

но

 

повышение

 

пропускной

 

способности

 

(

на

 

несколько

 

десятков

 

процентов

 

для

 

АСВП

 

и

 

до

 

80—100% 

для

 

АСВТ

даёт

 

дополнительный

 

эконо

-

мический

 

эффект

уменьшает

 

нагрузки

 

на

 

опоры

растягивающие

 

усилия

нагрузки

 

от

 

ветра

дождя

 

и

 

снега

 

в

 

совокупности

 

с

 

высокой

 

усталостной

 

прочно

-

стью

 

новых

 

проводов

В

 

конечном

 

итоге

 

повышает

-

ся

 

надёжность

 

воздушной

 

линии

 

электропередачи

Уменьшение

 

диаметра

 

проводов

 

АСВП

 

и

 

АСВТ

 

за

 

счёт

 

высоких

 

прочности

 

и

 

плотности

 

свивки

 

по

 

срав

-

нению

 

с

 

обычными

 

проводами

 

АС

 

обеспечивает

 

сни

-

жение

 

следующих

 

параметров

:

• 

аэродинамического

 

сопротивления

 

и

следова

-

тельно

ветровых

 

нагрузок

;

• 

уровня

 

внутренней

 

коррозии

 

в

 

проводе

• 

интенсивности

 

образования

 

наледи

 

на

 

наружной

 

поверхности

 

проводов

• 

галопирования

 

проводов

НЕКОТОРЫЕ

 

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ

 

ХАРАКТЕРИСТИКИ

 

РАЗРАБОТАННЫХ

 

ПРОВОДОВ

 

СТАНДАРТНОЙ

 

КОНСТРУКЦИИ

Очень

 

важная

 

задача

 — 

определить

 

ниши

где

 

ис

-

пользование

 

новых

 

проводов

 

было

 

бы

 

самым

 

выгод

-

ным

 

для

 

рынка

Как

 

правило

такие

 

ниши

 (

или

 

обла

-

сти

легче

 

проанализировать

 

в

 

расчётных

 

примерах

 

применения

 

новых

 

конструкций

 

по

 

сравнению

 

с

 

су

-

ществующими

Подобный

 

расчёт

 

приведён

 

в

 

табл

. 2.

По

 

данному

 

примеру

 

можно

 

сделать

 

вывод

что

 

все

 

эксплуатационные

 

параметры

 

новых

 

проводов

представляющие

 

важность

 

при

 

проектировании

 

воз

-

душных

 

ЛЭП

действительно

 

значительно

 

превосхо

-

дят

 

параметры

 

стандартных

 

проводов

 

при

 

сопостави

-

мой

 

стоимости

Новые

 

провода

 

особенно

 

подошли

 

бы

 

для

 

новой

 

ЛЭП

которая

 

будет

 

строиться

 

в

 

регионах

 

с

 

чрезмерными

 

ветровыми

 

и

 

гололёдными

 

нагрузками

для

 

протяжённых

 

пересечений

 

рек

а

 

также

 

для

 

ли

-

ний

 

с

 

протяжёнными

 

анкерными

 

участками

что

 

было

 

отмечено

 

на

 

заседании

 

секции

 

НТС

 

ПАО

 «

Россети

». 

Максимальный

 

эффект

 

в

 

этих

 

случаях

 

достигается

 

при

 

совместном

 

применении

 

проводов

 

АСВП

 (

АСВТ

и

 

грозотросов

 

МЗ

  (

ОКГТ

). 

В

 

последнем

 

случае

 

при

-

менения

 

новых

 

проводов

 

можно

 

уменьшить

 

высоту

 

концевых

 

анкерных

 

опор

 

перехода

 

до

 25—30% 

отно

-

сительно

 

стандартных

 

размеров

 

опорных

 

мачт

Это

в

 

свою

 

очередь

приведёт

 

к

 

значительному

 

снижению

 

стоимости

 

всего

 

перехода

Понять

в

 

каких

 

случаях

 

целесообразно

 

приме

-

нение

 

проводов

 

новой

 

конструкции

 

по

 

сравнению

 

с

 

проводами

 

передовых

 

фирм

-

производителей

можно

 

на

 

представленном

 

ниже

 

примере

 

ВЛ

 220 

кВ

 

Табл

. 1. 

Преимущества

 

новых

 

проводов

 

АСВП

 

и

 

АСВТ

 

перед

 

стандартными

 

АС

-

проводами

СТАНДАРТНЫЕ

 

ПРОВОДА

Эксплуатация

 

стандартных

 

проводов

 

протяжённостью

 

многие

 

миллионы

 

километров

 

на

 

воздушных

 

ЛЭП

 

в

 

разных

 

странах

 — 

обычная

 

прак

-

тика

Некоторые

 

недостатки

характерные

 

для

 

этих

 

стан

-

дартных

 

проводов

:

1. 

Низкие

 

плотность

 

потока

 

мощности

 

и

 

прочность

;

2. 

Высокая

 

чувствительность

 (

низкая

 

устойчивость

 

к

 

усталостным

 

напряжениям

к

 

изгибным

 

усилиям

 

в

 

случае

 

многослойной

 

алюминиевой

 

части

;

3. 

Недостаточная

 

устойчивость

 

к

 

ударам

 

молнии

;

4. 

Недостаточная

 

устойчивость

 

к

 

коррозии

 

проводов

 

(

в

 

агрессивной

 

атмосфере

).

НОВЫЕ

 

ПРОВОДА

.

 

В

 

проводах

основанных

 

на

 

новом

 

принципе

может

 

использоваться

 

много

 

улучшений

важных

 

для

 

эксплуатации

а

 

именно

:

1. 

Повышенные

 

плотность

 

потока

 

мощно

-

сти

 

и

 

прочность

;

2. 

При

 

одинаковой

 

плотности

 

потока

 

мощ

-

ности

 

существенно

 

меньший

 

вес

;

3. 

Более

 

высокие

 

характеристики

 

усталост

-

ной

 

прочности

 

при

 

изгибе

 

по

 

сравнению

 

со

 

стандартными

 

проводами

;

4. 

Высокая

 

устойчивость

 

к

 

ударам

 

молнии

.


Page 4
background image

68

СЕТИ РОССИИ

Крымская

 — 

Афипская

введённой

 

в

 

эксплуатацию

 

в

 

2009 

году

К

 

сожалению

в

 

этом

 

году

 

наши

 

новые

 

про

-

вода

 

ещё

 

находились

 

в

 

стадии

 

разработки

 

и

 

не

 

мог

-

ли

 

рассматриваться

 

в

 

качестве

 

альтернативы

 

высо

-

котемпературному

 

проводу

 

фирмы

 J-Power GTACSR 

217/49, 

который

 

и

 

был

 

выбран

несмотря

 

на

 

то

что

 

превосходил

 

по

 

стоимости

 

стандартный

 

АС

 240/39 

в

 

10 

раз

Основные

 

технические

 

характеристики

 

срав

-

ниваемых

 

проводов

 

представлены

 

в

 

табл

. 3.

Как

 

видно

 

из

 

представленной

 

на

 

рис

. 3 

диаграм

-

мы

 

при

 

нагрузке

 

на

 

опоры

 

не

 

менее

 5710 

даН

ком

-

пактированный

 

провод

 

АСВТ

 214/61(

конструкция

 I) 

практически

 

не

 

намного

 

уступает

 

проводу

 GTACSR 

217/49 

в

 

высокотемпературной

 

области

но

 

превос

-

ходит

 

его

 

в

 

рабочей

 

области

 

нагрузок

 

и

 

температур

 

от

 -30

о

С

 

до

 +150

о

С

Компактированный

 

провод

 

АСВТ

 

216/33 (

конструкция

 IV) 

может

 

рассматриваться

 

в

 

качестве

 

альтернативы

 

в

 

заданном

 

пролёте

 

вплоть

 

до

 

максимальной

 

температуры

 

нагрева

 +150

о

С

 

при

 

допущении

 

стрел

 

провеса

 

до

 12,8 

м

но

 

при

 

этом

 

его

 

применение

 

не

 

влечёт

 

за

 

собой

 

необходимого

 

уси

-

ления

 

опор

так

 

как

 

проектом

 

принято

 

ограничение

 

этого

 

усилия

 

до

 4259 

даН

.

Следует

 

заметить

что

 

режим

 

нагрева

 

проводов

 

о

 

температуры

 +150

о

С

 

и

 

выше

 

является

 

кратковре

-

менным

он

 

необходим

 

только

 

в

 

момент

 

пиков

 

на

-

грузки

 

и

 

не

 

может

 

использоваться

 

большее

 

время

 

из

-

за

 

роста

 

прямых

 

потерь

 

по

 

закону

 

I

2

В

 

области

 

температур

 

ниже

 +150

о

С

 

применение

 

дорогих

слож

-

ных

 

в

 

конструкции

 

и

 

производстве

 

проводов

в

 

том

 

числе

из

 

инвара

композитных

 

материалов

получа

-

ется

 

расточительным

.

Из

 

приведенного

 

примера

 

видно

что

 

эффектив

-

ное

 

использование

 

проводов

 

АСВП

 

и

 

АСВТ

  (

кон

-

струкций

 I 

и

 II) 

возможно

 

при

 

строительстве

 

новых

 

ВЛ

когда

 

изменение

 

расстояний

 

между

 

опорами

 

и

 

их

 

усиление

 

требуется

 

по

 

условиям

 

проекта

 

или

 

приво

-

дит

 

к

 

суммарной

 

экономии

 

затрат

.

Табл

. 2. 

Сравнение

 

провода

 

стандартного

 

типа

 

и

 

предлагаемого

 

нового

 

типа

 

АСВП

 

(

АСВТ

). 

Вычисления

 

выполнены

 

при

 T

eds

 = 20% RBS

Параметры

 

проводов

 

для

 

сравнения

АС

 150/24

АСВП

АСВТ

 162/47

Значение

Значение

Изменение

 

в

 % 

от

 AC

Поперечное

 

сечение

 

сердечника

мм

2

24,2

47,3

+90

Поперечное

 

сечение

 

алюминиевой

 

части

мм

2

149

162,3

+8,9

Диаметр

мм

17,1

17,1

0,0

Номинальная

 

прочность

 

на

 

разрыв

даН

5227,9

9882,4

+89,0

Максимальная

 

токовая

 

нагрузка

, A

554

590,5 (822)

+6,6 (+48,4)

Длина

 

пролёта

 

воздушной

 

ЛЭП

 

при

 

одинаковом

 

провесе

м

280

364

+30

Мачты

 

на

 10 

км

 

воздушной

 

ЛЭП

37

27

-27

Удельные

 

электрические

 

потери

 

при

 

одинаковой

 

токовой

 

нагрузке

 (150 

А

), 

МВт

ч

/

км

 

в

 

год

41,7

36,4

-12,7

Температурный

 

коэффициент

 

расширения

 

проводника

10

-6

 1/°C

19,2

16,7

-13

Модуль

 

упругости

 

проводника

Е

•10

-3

Н

/

мм

2

82,5

88

+6,7

Провес

 

при

 

максимальной

 

температуре

 

воздуха

 (+40°C), 

м

для

 

пролётов

 250/300 

м

6,29
9,26

3,32
4,87

-47,2

Провес

 

при

 

температуре

 

окружающей

 

среды

 -5°C 

для

 

зоны

 3 

по

 

ветровой

 

и

 

ледовой

 

нагрузкам

м

, 250/300 

м

6,66
9,63

4,41
6,04

-33,8

Электрическое

 

поле

 

в

 

начале

 

коронирования

 

при

 

сухой

 

погоде

кВ

/

см

34,04

40,0

+17,5

Сопротивление

 

постоянному

 

току

 (20°C), 

Ом

/

км

 0,2039

0,1780

-12,7

Предварительный

 

расчёт

 

относительной

 

стоимости

 

проводов

100%

110—120%

Табл

. 3. 

Технические

 

характеристики

 

проводов

 

с

 

одинаковой

 

пропускной

 

способностью

АСВТ

 216/61, GTACSR 217/49, 

АСВТ

 216/33; TACSR/HACIN 212/49

Наименование

 

провода

Отношение

S

Al

/S

серд

S

Al

,

 

мм

2

S

серд

мм

2

Вес

 1 

км

кг

Диаметр

 

провода

мм

Разрывное

 

усилие

даН

АСВТ

 214/61

3,514

214

60,9

1080,9

19,6

12667,20

GTACSR 217/49 

4,429

217

49

1015

21

11296,0

АСВТ

 216/33

6,574

216,3

32,9

870

18,5

9000,00

TACSR/HACIN 212/49

4,327

212

49

939

21

9755,0


Page 5
background image

69

 5 (32) 2015

Для

 

работ

 

по

 

ремонту

/

модернизации

 

старых

 

ЛЭП

 

можно

 

порекомендовать

 

другие

 

новые

 

провода

 (

ме

-

нее

 

тяжёлые

с

 

более

 

тонким

 

сердечником

), 

допол

-

нительно

 

разработанные

 

компанией

  «

Энергосер

-

вис

» (

исполнение

 4).

АСВП

 

(

исполнение

 4), 

позволяет

 

эффективно

 

заме

-

нять

 

провода

 

АС

 300/39 

и

 

АС

 400/51 (I—II 

районы

 

по

 

гололёду

и

 

АС

 300/66 

и

 

АС

 400/93 (III—IV 

районы

 

по

 

гололёду

), 

при

 

реконструкции

 

ВЛЭП

 220, 330, 500 

кВ

а

 

также

 

АС

185/43 (200/32, 205/27), 

в

 

т

.

ч

без

 

реконструк

-

ции

 

ВЛЭП

 (

на

 

старых

 

опорах

), 

снижая

 

энергопотери

в

 

т

.

ч

на

 

корону

  (

за

 

счёт

 

гладкой

 

поверхности

), 

риск

 

го

-

лолёдообразования

 (20—40%), 

аэродинамические

 

на

-

грузки

 (

до

 40%), 

при

 

одновременном

 

повышении

 

про

-

пускной

 

способности

 

и

 

срока

 

службы

 (

за

 

счёт

 

закрытой

 

конструкции

 

сердечника

 

и

 

всего

 

провода

). 

Линейка

 

проводов

 

АСВП

 (

исполнение

 4), 

по

-

зволяет

 

увеличить

 

энер

-

гоэффективность

 

ВЛЭП

при

 

плановых

 

заменах

особенно

 

учитывая

 

воз

-

можность

 

стыковки

 

с

 

про

-

водами

 

АС

наблюдаются

 

практически

 

равные

 

на

-

грузки

 

на

 

опоры

 (

с

 

учётом

 

аэродинамики

 

и

 

гололёда

 

даже

 

меньше

).

Испытания

 

прове

-

дены

 

в

 

соответствии

 

с

 

регламентом

 

ПАО

  «

Рос

-

сети

» 

на

 

«

пилотном

» 

проводе

 

АСВП

 216/33, 

в

 

системе

  «

провод

-

арма

-

тура

».

Модуль

 

упругости

 — 

0,79

10

5

 

Н

/

мм

2

 

для

 

АСВП

 

216/33 

и

 0,63

10

5

 

Н

/

мм

2

 

для

 

АС

.

Также

в

 

соответствии

 

с

 

техническим

 

заданием

 

ДЗО

 

ПАО

  «

Россети

», 

ООО

  «

Энергосервис

» 

разра

-

ботало

 

дополнительную

 

серию

 

проводов

 

с

 

сечением

 

алюминиевой

 

части

 50—120 

мм

2

 

для

 

распредели

-

тельных

 

сетей

 6—35 

кВ

Провод

 

этой

 

серии

 

при

 

оди

-

наковом

 

диаметре

 

и

 

практически

 

одинаковом

 

весе

 

обладает

 

меньшим

 

электрическим

 

сопротивлением

 

(

на

 14—29%), 

что

 

позволяет

 

снизить

 

потери

 

в

 

рас

-

пределительных

 

сетях

повысить

 

пропускную

 

способ

-

ность

 

при

 

их

 

реконструкции

 

без

 

замены

 

опор

Изде

-

лие

обладая

 

повышенной

 

механической

 

прочностью

 

(

на

 10—76%), 

позволяет

 

снизить

 

стрелы

 

провеса

 

или

 

уменьшить

 

количество

 

опор

 

ВЛ

Оно

 

имеет

 

способ

-

ность

 

выдерживать

 

большие

 

ветровые

 

нагрузки

 

из

-

за

 

более

 

обтекаемой

 

формы

 

провода

 

и

 

снижать

по

 

той

 

же

 

причине

гололёдообразование

 (

до

 20%).

Рис

. 3. 

Стрелы

 

провеса

 

и

 

напряжения

 

в

 

проводах

 

в

 

пролёте

 

360 

м

 

для

 

заданных

 

режимов

 

нагружения

 

и

 

условий

 

ВЛ

 220 

кВ

 

Крымская

 — 

Афипская

 (

нагрузка

 

на

 

опоры

 5710 

даН

)

σ

даН

/

мм

2

; f, 

м

Номер

 

режима

Табл

. 4. 

Провода

 

АСВП

/

АСВТ

 (

исполнение

 4)

Номи

-

нальное

 

сечение

мм

2

Расчётные

 

параметры

 

проводов

 

марок

 

АСВП

Сечение

 

Алюминий

-

сталь

мм

2

Диаметр

мм

Электрическое

 

сопротивление

 1 

км

 

провода

 

постоянному

 

току

 

при

 20°

С

Ом

Разрывное

 

усилие

Н

не

 

менее

Вес

 1000 

м

,

кг

про

-

вода

сердеч

-

ника

216/33 

216,3/32,9

18,5

6,7

0,1334

89500*

870

300/39

300/26

22,3

7,1

0,096

95520

1012,8

400/51

400/38

24,75

7,45

0,072

156270

1376,4

300/66

300/45

21,5

8,17

0,096

129150

1161

400/93

400/63

25,2

9,50

0,072

177510

1571,4

разрывное

 

усилие

 

указано

 

фактическое

 

в

 

реальных

 

испытаниях

 

системы

 «

провод

-

зажим

».

В

 

случае

 

необходимости

 

провода

 

могут

 

быть

 

изготовлены

 

в

 

высокотемпературном

 

исполнении

  (

АСВТ

t

раб

=150

о

С

, t

max

=210

о

С

).


Page 6
background image

70

СЕТИ РОССИИ

ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ

 

ОЦЕНКА

 

НОВЫХ

 

УРОВНЕЙ

 

УСТАЛОСТНОЙ

 

ПРОЧНОСТИ

 

ПРОВОДОВ

Одним

 

из

 

самых

 

привлекательных

 

преимуществ

 

новых

 

проводов

очевидно

является

 

их

 

высокое

 

усталостное

 

сопротивление

В

 

практическом

 

приме

-

нении

 

это

 

означает

 

более

 

низкие

 

расходы

 

на

 

устрой

-

ства

 

защиты

например

 

демпферы

 

Стокбриджа

ши

-

роко

 

применяемые

 

для

 

гашения

 

ветровых

 

вибраций

По

 

очень

 

грубой

 

оценке

характеристики

 

усталостной

 

прочности

 

новых

 

проводов

 

должны

 

приблизительно

 

в

 

два

 

раза

 

превосходить

 

характеристики

 

стандарт

-

ных

 

проводов

 

АС

поскольку

 

в

 

новых

 

проводах

 

АСВП

 

и

 

АСВТ

 

в

 

основном

 

присутствуют

 

линейные

 

контак

-

ты

 

между

 

спрессованными

 

проволоками

 

внутри

 

алюминиевого

 

слоя

 (

рис

. 4). 

Этот

 

вывод

 

может

 

быть

 

сделан

 

при

 

сравнении

 

уровней

 

усталостной

 

устой

-

чивости

 

многослойных

  (

с

 

точечными

 

контактами

и

 

однослойных

  (

с

 

линейными

 

контактами

стандарт

-

ных

 

проводов

 

АС

 (

рис

. 5).

РЕЗУЛЬТАТЫ

 

ИСПЫТАНИЙ

 

НА

 

ПОЛЗУЧЕСТЬ

 

ГРОЗОТРОСОВ

 

НОВОГО

 

ТИПА

Правильное

 

определение

 

ползучести

 

проводов

 

недавно

 

стало

 

одним

 

из

 

важных

 

требований

что

 

явилось

 

результатом

 

работы

 

эксплуатирующих

 

орга

-

низаций

 

России

поскольку

 

оказалось

что

 

возможно

-

сти

 

многих

 

воздушных

 

ЛЭП

 

не

 

могут

 

быть

 

полностью

 

использованы

 

из

-

за

 

увеличенного

 

после

 

многих

 

лет

 

эксплуатации

 

провеса

 

проводов

.

Чтобы

 

избежать

 

этой

 

проблемы

 

с

 

нашими

 

издели

-

ями

 

в

 

будущем

особое

 

внимание

 

уделяется

 

испыта

-

ниям

 

на

 

ползучесть

Дополнительные

 

испытания

 

на

 

ползучесть

 (

выпячивание

проходят

 

в

 

настоящее

 

вре

-

мя

 

успешно

они

 

выполняются

 

при

 

постоянной

 

нагруз

-

ке

  T

eds

 = 20% RBS 

для

 

ОКГТ

 

на

 

экспериментальном

 

стенде

 

ЭССП

а

 

для

 

грозотросов

 (

ТУ

 062) 

и

 

стальных

 

канатов

  (

ГОСТ

 3064) 

с

 

традиционной

 

свивкой

 

сло

-

ёв

 

при

  T

eds

 = 30% RBS 

на

 

стендах

 

ОАО

  «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

». 

Результаты

полученные

 

при

 

температуре

 (20 

± 2)°C, 

показаны

 

на

 

рис

. 6. 

До

 

сих

 

пор

 

испытания

 

про

-

водились

 

при

 

постоянных

 

и

 

строго

 

контролируемых

 

условиях

при

 

этом

 

полученные

 

результаты

 

могут

 

быть

 

представлены

 

в

 

довольно

 

упрощённой

 

форме

Теперь

 

имеем

 

приблизительные

 

выражения

 

для

 

пол

-

зучести

∆ε

 

at

b

где

 

для

 

ОКГТ

  (

ТУ

 113) 

a = 

0,0278,

 

b = 

0,0511; 

для

 

грозотроса

  (

ТУ

 062) 

a = 

0,0067,

 

b = 

0,119; 

для

 

ГОСТ

 3064 

a = 

0,0166,

 b = 

0,1692.

Из

 

представленных

 

сравнительных

 

данных

 

оче

-

видно

 

преимущество

 

пластически

 

деформирован

-

ных

 

изделий

 

с

 

традиционной

 

свивкой

 

круглых

 

про

-

волок

 

с

 

разнонаправленными

 

слоями

Существенно

 

снижаются

 

величины

 

удлинений

 

у

 

грозотроса

 

по

 

ТУ

062, 

по

 

сравнению

 

с

 

канатом

 

по

 

ГОСТ

 3064, 

во

 

всём

 

исследованном

 

временном

 

диапазоне

Не

-

которое

 

относительное

 

увеличение

 

начальных

 

уд

-

Рис

. 5. 

Прогноз

 

усталостной

 

характеристики

 

для

 

проводов

 

АСВП

 

и

 

АСВТ

 (

заштрихованная

 

область

)

Результаты

 

испытаний

 

как

 

функция

 

σ

(N) 

для

 

однослойных

 (

эллипсы

и

 

многослойных

 

(

треугольники

проводов

 AC 

воспроизведены

 

на

 

основе

 

данных

, N 

в

 

мегациклах

Log N 

до

 

первого

 

разрыва

 

провода

Время

час

ТУ

 113

ТУ

 062

ГОСТ

 3064

70

60

50

40

30

20

10

0

Переменные

 

изгибные

 

напряжения

 

σ

a

,[

МПа

]

Относит

ельное

 

удлинение

Δε

%

1 10 

100 

1000

Рис

. 4. 

Вид

 

модели

 

новой

 

конструкции

 

проводов

 

АСВП

 /

АСВТ

Рис

. 6. 

Результаты

 

испытаний

 

на

 

ползучесть

 

грозотросов

 

нового

 

типа

1 10 

100 

1000 

10000

1

0,1

0,01

0,001


Page 7
background image

71

 5 (32) 2015

линений

 

ОКГТ

 

в

 

диапазоне

 

времени

 

до

 100 

часов

 

объясняется

 

наличием

 

достаточно

 

пластичного

 

сер

-

дечника

  (

кабеля

 

с

 

ОВ

), 

при

 

дальнейшей

 

выдержке

 

под

 

нагрузкой

 

они

 

становятся

 

меньше

чем

 

у

 

сталь

-

ного

 

каната

 

по

 

ГОСТ

 3064.

В

 

целом

 

можно

 

сделать

 

вывод

 

о

 

том

что

 

приме

-

нение

 

новой

 

технологии

 

свивки

 

в

 

сочетании

 

с

 

пла

-

стической

 

деформацией

 

слоёв

 

проволок

 

в

 

процессе

 

изготовления

 

существенно

 

снижает

 

удлинения

 

пол

-

зучести

уменьшает

 

интенсивность

 

их

 

нарастания

 

с

 

течением

 

времени

.

ПРЕВОСХОДНАЯ

 

УСТОЙЧИВОСТЬ

 

НОВЫХ

 

ГРОЗОЗАЩИТНЫХ

 

ТРОСОВ

 

К

 

УДАРАМ

 

МОЛНИИ

 

На

 

рис

. 7 

показано

 

частичное

 

расплавление

 

и

 

про

-

горание

 

грозозащитных

 

тросов

 

на

 

воздушных

 

ЛЭП

В

 

случае

 

попадания

 

молнии

 

в

 

грозотрос

 

для

 

предот

-

вращения

 

аварий

 

возможного

 

замыкания

 

разрушен

-

ных

 

частей

 

грозотроса

 

на

 

основной

 

провод

 

обычно

 

требуется

 

вмешательство

 

сервисной

 

ремонтной

 

бри

-

гады

 

и

 

отключение

 

ЛЭП

 

для

 

ремонта

Разрушение

 

не

 

всегда

 

заметно

 

и

 

при

 

дальнейшем

 

воздействии

 

ветровых

 

вибраций

 

может

 

произойти

 

в

 

любой

 

мо

-

мент

В

 

данном

 

контексте

 

этот

 

вопрос

 

представляет

 

значительный

 

практический

 

интерес

 

для

 

сравнения

 

в

 

непосредственном

 

экспериментальном

 

испытании

 

характеристик

 

устойчивости

 

к

 

грозовым

 

разрядам

 

и

 

последующим

 

воздействиям

 

ветровых

 

вибраций

 

грозозащитных

 

тросов

 

различных

 

конструкций

Впер

-

вые

 

такое

 

прямое

 

сравнение

 

стойкости

 

грозотросов

 

к

 

ударам

 

молнии

 

было

 

выполнено

 

в

 

работе

 [1]. 

В

 

ходе

 

испытаний

 

не

 

удалось

 

разрушить

 

эксперименталь

-

ный

 

образец

 

компактированного

 

изделия

 

даже

 

макси

-

мальным

 

для

 

исследовательской

 

установки

 

разрядом

 

в

 147 

Кулон

хотя

 

обычные

 

стальные

 

канаты

 

с

 

круглы

-

ми

 

проволоками

 

начинали

 

разрушаться

 

и

 

расплетать

-

ся

 

уже

 

при

 60—80 

Кулонах

Новое

 

испытание

 

прово

-

дилось

 

в

 

рамках

 

подготовки

 

к

 

Техническому

 

совету

 

ПАО

  «

ФСК

 

ЕЭС

», 

на

 

трёх

 

образцах

 

грозозащитных

 

тросов

 

одного

 

диаметра

изготовленных

 

различны

-

ми

 

компаниями

 [2]. 

Как

 

следует

 

из

 

вышеупомянутых

 

результатов

самая

 

высокая

 

устойчивость

 

к

 

ударам

 

молнии

 

была

 

получена

 

на

 

образцах

 

грозозащитных

 

тросов

 

компактированной

 

конструкции

 

с

 

новой

 

техно

-

логией

 

свивки

Низкая

 

теплопроводность

 

стали

 

и

 

её

 

высокие

 

точки

 

плавления

 

и

 

испарения

 

помогают

 

со

-

хранить

 

геометрию

 

отдельных

 

стальных

 

проводов

они

 

остаются

 

в

 

большинстве

 

случаев

 

неповреждён

-

ными

Дополнительная

 

устойчивость

 

компактиро

-

ванного

 

троса

 

МЗ

 

обеспечивается

 

более

 

рассеянной

 

зоной

 

канала

 

выброса

 

и

 

лучшей

 

электро

и

 

тепло

-

проводностью

 

отдельных

 

проводов

удерживаемых

 

в

 

сжатом

 

состоянии

 

за

 

счёт

 

натяжения

Данные

 

исследования

 

крайне

 

важны

 

и

 

для

 

ОКГТ

требования

 

по

 

молниестойкости

 

к

 

которым

 

почему

-

то

 

ниже

чем

 

к

 

обычным

 

грозотросам

А

 

ведь

 

в

 

слу

-

чае

 

попадания

 

молнии

 

в

 

ОКГТ

 

возникает

 

риск

 

не

 

только

 

отключения

 

ЛЭП

но

 

и

 

повреждения

 

связи

 

и

 

сигнализации

.

Полученный

 

результат

 

имеет

 

большое

 

практиче

-

ское

 

значение

существенно

 

увеличивая

 

надёжность

 

работы

 

грозотросов

 

в

 

течение

 

всего

 

времени

 

экс

-

плуатации

 

на

 

ВЛ

снижая

 

практически

 

до

 

нуля

 

воз

-

можность

 

разрушения

 

и