28
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
4(31),
декабрь
2023
В
статье
предложен
перспективный
подход
по
внедрению
автоматизированной
информационной
системы
контро
-
ля
гололедно
-
изморозевых
отложений
с
учетом
информа
-
ции
о
состоянии
фазных
проводов
и
грозозащитных
тросов
воздушных
линий
электропередачи
,
оснащенных
волокон
-
но
-
оптическим
кабелем
.
Проанализированы
климатические
условия
северо
-
западного
региона
и
показана
высокая
ве
-
роятность
отключения
линий
из
-
за
совместного
воздей
-
ствия
гололедно
-
изморозевых
отложений
и
ветровых
на
-
грузок
,
превосходящих
нормативные
значения
.
Рассмотрен
вопрос
оперативной
организации
плавки
гололедно
-
измо
-
розевых
отложений
,
позволяющий
на
основе
предложен
-
ного
подхода
решать
ряд
важных
задач
по
обеспечению
надежности
электроснабжения
потребителей
и
наблюдае
-
мости
сети
в
условиях
цифровой
трансформации
распре
-
делительного
электросетевого
комплекса
.
Александр
ДУБИНИН
,
главный
специалист
службы
эксплуатации
Департамента
техничес
-
кого
перевооружения
и
реконструкции
,
обслуживания
и
ремон
-
та
объектов
электро
-
сетевого
хозяйства
ПАО
«
Россети
Северо
-
Запад
»
Роман
БЕСЕДИН
,
главный
специалист
службы
эксплуатации
Департамента
техничес
-
кого
перевооружения
и
реконструкции
,
обслуживания
и
ремон
-
та
объектов
электро
-
сетевого
хозяйства
ПАО
«
Россети
Северо
-
Запад
»
Обеспечение
надежности
воздушных
линий
электро
-
передачи
110
кВ
за
счет
снижения
влияния
гололедно
-
изморозевых
отложений
в
климатических
условиях
Северо
-
Западного
региона
Воздушные
линии
П
АО
«
Россети
Северо
-
Запад
» (
далее
—
Россети
СЗ
)
осуществляет
электроснаб
-
жение
потребителей
и
управление
распределительным
сетевым
комплексом
в
семи
регионах
Северо
-
Западного
федерального
округа
(
СЗФО
)
России
:
Ар
-
хангельской
,
Вологодской
,
Мурманской
,
Новгородской
и
Псковской
областях
,
а
также
в
Республике
Карелия
и
Республике
Коми
.
Территория
обслуживания
компании
—
1,4
млн
кв
.
км
с
населением
около
5,8
млн
человек
.
Общая
протяженность
воздушных
и
кабельных
линий
электропередачи
составляет
177,31
тыс
.
км
.
Количество
подстанций
29
Александр
МАЛЫШЕВ
,
к
.
т
.
н
.,
заместитель
директора
Санкт
-
Петербургского
филиала
компании
ООО
«
ТК
ТелеСвязь
»
Александр
НАЗАРЫЧЕВ
,
д
.
т
.
н
.,
профессор
кафедры
ЭиЭМ
,
заместитель
проректора
по
подготовке
научных
кадров
Санкт
-
Петербургского
горного
университета
35
кВ
и
выше
,
состоящих
на
балансе
Россети
СЗ
, — 1 191
шт
.,
установленная
мощность
силовых
трансформаторов
подстанций
составляет
19 670
МВА
.
В
настоящее
время
Россети
СЗ
активно
занимается
вопросами
цифровой
трансфор
-
мации
,
в
том
числе
и
в
области
эксплуатации
оборудования
подстанций
(
ПС
)
и
воздушных
линий
электропередачи
(
ЛЭП
).
Эта
работа
включает
в
себя
комплекс
различных
масштаб
-
ных
информационных
проектов
—
от
внедрения
цифровых
ПС
до
разработки
автоматизи
-
рованных
систем
контроля
состояния
и
обеспечения
надежности
оборудования
и
ЛЭП
[1].
В
основе
программы
лежат
подходы
,
формирующие
единое
информационное
простран
-
ство
разработки
и
реализации
цифровых
технологий
в
электроэнергетической
системе
(
ЭЭС
)
северо
-
западного
региона
.
Конечная
цель
цифровой
трансформации
,
проводимой
в
компании
Россети
СЗ
, —
повышение
надежности
,
безопасности
и
эффективности
экс
-
плуатации
оборудования
и
ЛЭП
.
ХАРАКТЕРИСТИКА
КЛИМАТИЧЕСКИХ
УСЛОВИЙ
СЕВЕРО
-
ЗАПАДНОГО
РЕГИОНА
И
ИХ
ВЛИЯНИЕ
НА
НАДЕЖНОСТЬ
ЭКСПЛУАТАЦИИ
ОБОРУДОВАНИЯ
И
ЛЭП
Климат
СЗФО
—
умеренный
и
субарктический
.
Воздух
имеет
высокую
влажность
.
В
сред
-
нем
в
течение
года
выпадает
небольшое
количество
осадков
,
но
из
-
за
малого
испарения
в
осенний
,
весенний
и
зимний
периоды
они
способствуют
образованию
гололедно
-
измо
-
розевых
отложений
(
ГИО
).
Важным
климатообразующим
фактором
СЗФО
является
также
омывание
морями
Северного
Ледовитого
и
Атлантического
океанов
,
из
-
за
чего
характер
-
на
интенсивная
циркуляция
и
частая
смена
воздушных
масс
с
резким
усилением
ветра
,
обусловленная
в
значительной
степени
циклонической
деятельностью
.
Климат
отлича
-
ется
сравнительно
теплой
зимой
и
прохладным
летом
на
северо
-
западе
региона
,
а
на
севере
региона
—
суровой
зимой
и
сравнительно
коротким
и
теплым
летом
.
При
этом
осенью
и
весной
преобладают
ветра
западного
направления
,
зимой
—
западные
,
север
-
ные
и
северо
-
восточные
,
летом
—
западные
и
юго
-
западные
.
В
климатических
условиях
северо
-
западного
региона
ГИО
представляют
большую
опасность
для
нормальной
эксплуатации
оборудования
ПС
и
ЛЭП
,
особенно
воздушных
линий
напряжением
6(10)–35–110–150
кВ
.
Отложение
мокрого
снега
,
изморози
и
льда
на
фазных
проводах
и
грозозащитных
тросах
воздушных
ЛЭП
и
оказываемые
ими
на
-
грузки
на
конструктивные
элементы
обычно
формируются
при
атмосферном
процессе
,
действующем
одновременно
на
территории
нескольких
филиалов
Россети
СЗ
.
При
этом
довольно
часто
ГИО
сопровождаются
ветровыми
нагрузками
выше
расчетных
значений
.
Аварии
на
воздушных
ЛЭП
при
ГИО
и
ветровых
нагрузках
со
скоростью
ветра
более
расчетных
значений
приводят
к
нарушению
электроснабжения
потребителей
вслед
-
ствие
массовых
обрывов
проводов
,
разрушений
арматуры
,
изоляции
и
поломок
опор
воздушных
ЛЭП
[2–4].
Устранение
аварий
на
ЛЭП
в
результате
воздействия
ГИО
требует
дополнительных
финансовых
затрат
,
задействования
большого
количества
специаль
-
ной
техники
,
значительного
времени
выполнения
аварийно
-
восстановительных
работ
и
привлечения
персонала
компании
Россети
СЗ
из
всех
филиалов
с
отвлечением
их
от
основной
работы
.
Характерной
особенностью
работы
воздушных
ЛЭП
в
регионах
СЗФО
в
осенний
,
зимний
и
весенний
периоды
является
образование
ГИО
в
условиях
сильных
ветро
-
вых
нагрузок
.
Как
показывает
опыт
эксплуатации
воздушных
ЛЭП
6(10)–35–110–150
кВ
в
Россети
СЗ
,
воздействию
ГИО
подвержены
линии
,
трассы
которых
проходят
по
тер
-
ритории
практически
всех
филиалов
компании
.
При
попадании
на
провода
воздушной
ЛЭП
капель
дождя
и
тумана
,
а
также
снега
,
изморози
и
других
переохлажденных
ча
-
стиц
появляются
в
итоге
ГИО
,
которые
приводят
к
возникновению
значительной
меха
-
нической
нагрузки
на
провода
,
грозозащитные
тросы
и
опоры
в
виде
дополнительных
вертикальных
сил
.
В
последние
годы
стало
широко
использоваться
понятие
«
ледяного
дождя
»,
возникновение
этого
явления
является
достаточно
частым
в
северо
-
западном
регионе
России
.
30
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
4(31),
декабрь
2023
При
воздействии
ГИО
на
воздушные
ЛЭП
понижается
запас
прочности
проводов
,
грозозащитных
тросов
и
опор
.
На
рисунке
1
показано
образование
ГИО
на
проводах
воз
-
душных
ЛЭП
,
а
на
рисунке
2
приведен
пример
повреждения
воздушной
ЛЭП
в
результате
снегопада
и
ГИО
[3].
При
проектировании
воздушных
ЛЭП
всегда
заклады
-
вается
механическая
прочность
линии
при
нормативной
толщине
стенки
ГИО
.
Данный
параметр
регламентирован
Правилами
устройства
электроустановок
7
издания
(
ПУЭ
-7).
Вместе
с
тем
находящиеся
в
эксплуатации
воздушные
ЛЭП
были
спроектированы
еще
в
соответствии
с
требованиями
ПУЭ
-6.
С
учетом
проведенного
в
[5]
анализа
климатических
нагрузок
на
воздушные
ЛЭП
было
установлено
,
что
ГИО
и
ветровые
нагрузки
часто
значительно
превышали
проект
-
ные
значения
по
ПУЭ
-6,
а
в
целом
ряде
случаев
были
со
-
поставимы
или
меньше
расчетных
нагрузок
,
определенных
нормативами
главы
2.5 «
Воздушные
линии
электропередачи
напряжени
-
ем
выше
1
кВ
»
ПУЭ
-7,
которая
была
утверждена
приказом
Минэнерго
России
от
20.05.2003
г
.
№
187.
Еще
одной
проблемой
северо
-
за
-
падного
региона
является
эксплуа
-
тация
грозозащитных
тросов
,
кото
-
рыми
,
как
правило
,
в
соответствии
с
нормативными
документами
защи
-
щают
подходы
к
ПС
.
При
наличии
особых
климатических
зон
по
гололе
-
ду
и
по
ветру
грозовая
активность
от
-
дельных
районов
СЗФО
составляет
до
60
часов
в
год
.
Защита
воздушных
ЛЭП
тросами
от
грозы
одновременно
создает
дополнительные
проблемы
с
их
эксплуатацией
в
зимний
период
.
Так
же
,
как
и
для
фазных
проводов
,
возникает
необходимость
в
восста
-
новлении
грозозащитных
тросов
при
обрывах
под
воздействием
ГИО
.
Опыт
эксплуатации
показывает
,
что
грозозащитные
тросы
на
воздуш
-
ных
ЛЭП
35–150
кВ
подвержены
по
-
вреждениям
от
ГИО
не
меньше
,
чем
фазные
провода
.
Обрыв
грозозащит
-
ного
троса
выводит
из
работы
всю
Рис
. 1.
Гололедно
-
изморозевые
отложения
на
проводах
воздушной
ЛЭП
Рис
. 2.
Повреждения
воздушной
ЛЭП
в
результате
снегопада
и
гололедно
-
изморозевых
отложений
Воздушные
линии
31
линию
,
что
часто
не
позволяет
произвести
восстановление
электроснабжения
потребителей
в
самый
критический
мо
-
мент
.
В
связи
с
длительным
сроком
службы
(30
лет
и
более
)
повреждаемость
грозозащитных
тросов
по
сравнению
с
пер
-
воначальным
периодом
их
эксплуатации
возрастает
более
чем
на
порядок
.
Отсутствие
мероприятий
по
предотвраще
-
нию
ГИО
на
грозозащитных
тросах
приводит
к
их
растяжению
и
повреждению
при
сильных
динамических
ударах
,
например
,
при
сбросе
ГИО
.
Часто
грозозащитный
трос
,
оставаясь
на
-
груженным
ГИО
,
провисает
,
и
при
сильном
ветре
происходит
схлестывание
проводов
с
тросом
с
последующими
поврежде
-
ниями
обоих
[6].
Необходимо
отметить
,
что
для
воздушных
ЛЭП
35–150
кВ
экономические
последствия
их
повреждений
в
зимний
период
существенно
превосходят
ущерб
от
отключе
-
ний
линий
в
летний
период
как
с
успешным
,
так
и
неуспешным
АПВ
[6].
Таким
образом
,
обеспечение
надежности
воздушных
ЛЭП
за
счет
снижения
влияния
ГИО
на
их
аварийность
явля
-
ется
актуальной
задачей
для
Россети
СЗ
с
учетом
реальных
климатических
условий
северо
-
западного
региона
.
Для
обеспечения
надежности
воздушных
ЛЭП
и
предот
-
вращения
аварий
из
-
за
ГИО
в
нашей
стране
и
за
рубежом
уже
много
лет
ведутся
интенсивные
разработки
систем
,
поз
-
воляющих
различными
способами
решить
данную
пробле
-
му
.
Рассмотрим
способы
снижения
влияния
ГИО
на
аварий
-
ность
на
примере
воздушных
ЛЭП
110
кВ
.
ПЛАВКА
ГИО
НА
ПРОВОДАХ
И
ГРОЗОЗАЩИТНЫХ
ТРОСАХ
ВОЗДУШНЫХ
ЛЭП
Практика
эксплуатации
показывает
,
что
предотвращение
аварий
из
-
за
ГИО
и
обеспечение
надежности
воздушных
ЛЭП
возможно
осуществить
на
основе
применения
системы
плавки
ГИО
на
проводах
и
грозозащитных
тросах
.
На
рисун
-
ке
3
показана
системы
плавки
ГИО
постоянным
током
.
Несмотря
на
широкое
применение
в
нашей
стране
плавки
ГИО
постоянным
током
,
она
имеет
существенный
недоста
-
ток
,
заключающийся
в
применении
технологии
закорачиваю
-
щих
пунктов
,
которые
необходимо
сооружать
на
территории
действующих
ПС
.
Фазные
провода
и
грозозащитные
тросы
накоротко
соединяются
с
контуром
заземления
ПС
в
режи
-
ме
плавки
ГИО
,
вызывая
помехи
в
работе
блоков
питания
вторичных
цепей
.
Плавка
ГИО
на
проводах
и
грозозащитных
тросах
воз
-
душных
ЛЭП
выполняется
комбинированной
установкой
,
которая
используется
непосредственно
как
для
выполнения
плавки
ГИО
,
так
и
для
компенсации
реактивной
мощности
,
что
позволяет
повысить
эффективность
использования
оборудования
в
течение
года
за
счет
снижения
стоимости
владения
[7].
Проведенный
анализ
развития
дефектов
при
ГИО
позво
-
лил
установить
,
что
время
от
начала
образования
ГИО
и
воз
-
Рис
. 3.
Установка
плавки
гололедно
-
изморозевых
отложений
постоянным
током
Оборудование
подстанции
Трансформатор
Комплектное
распределитель
-
ное
устройство
(
КРУН
)
Система
управления
,
регулирования
,
защиты
и
автоматики
(
СУРЗА
)
В
АСУ
ТП
подстанции
Прогреваемая
ВЛ
3
фазы
входного
напряжения
Полюс
«-»
Полюс
«+»
Мост
выпрямительный
Общеподстанционный
пункт
управления
32
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
4(31),
декабрь
2023
растания
механической
нагрузки
на
несущие
конструкции
ЛЭП
до
их
разрушения
составляет
примерно
20–30
минут
.
Поэтому
за
это
время
необходимо
своевременно
отключить
ЛЭП
,
со
-
брать
схему
и
начать
плавку
ГИО
на
проводах
и
грозозащит
-
ных
тросах
[6, 8],
что
является
достаточно
сложной
задачей
.
При
этом
необходимо
контролировать
температуру
фазных
проводов
и
грозозащитных
тросов
со
встроенным
волокон
-
но
-
оптическим
кабелем
(
ВОК
).
Это
требование
обусловлено
условиями
завода
изготовителя
ВОК
,
который
не
должен
ра
-
зогреваться
свыше
80°
С
,
иначе
в
нем
начнутся
необратимые
процессы
деградации
[8].
Поэтому
на
практике
система
плав
-
ки
ГИО
оснащается
дополнительно
системой
мониторинга
температуры
фазных
проводов
и
грозозащитных
тросов
.
МОНИТОРИНГ
ТЕМПЕРАТУРЫ
ФАЗНЫХ
ПРОВОДОВ
И
ГРОЗОЗАЩИТНЫХ
ТРОСОВ
Для
обеспечения
надежности
воздушных
ЛЭП
в
сложных
климатических
условиях
эксплуатации
северо
-
западного
региона
,
когда
велика
вероятность
образования
ГИО
,
были
рассмотрены
различные
системы
мониторинга
температуры
фазных
проводов
и
грозозащитных
тросов
.
При
этом
различ
-
ны
оценочные
критерии
определения
состояния
,
заложенные
в
основу
работы
таких
систем
:
измерение
напряжения
прово
-
да
;
измерение
затухания
в
оптических
волокнах
,
встроенных
в
грозозащитные
тросы
и
фазные
провода
;
измерение
крити
-
ческих
стрел
провеса
;
измерение
климатических
условий
на
метеостанциях
;
измерение
вибрационных
характеристик
про
-
водов
;
измерение
температуры
провода
в
пролете
.
В
Российской
Федерации
была
создана
(
г
.
Невинно
-
мысск
)
автоматизированная
информационная
система
кон
-
троля
гололедных
нагрузок
(
АИСКГН
).
Система
выполняет
температурный
мониторинг
с
интерактивным
воздействием
на
процесс
плавки
ГИО
.
При
этом
АИСКГН
имеет
ограниче
-
ния
по
применению
из
-
за
малочисленности
линейных
датчи
-
ков
контроля
и
солнечных
батарей
электропитания
.
На
смену
АИСКГН
в
настоящее
время
в
сетевые
компа
-
нии
приходит
принципиально
новая
система
—
оптическая
автоматизированная
информационная
система
контроля
го
-
лоледных
нагрузок
(
ОАИСКГН
),
разработанная
ООО
«
Союз
-
техэнерго
» (
г
.
Москва
).
В
этом
случае
ключевым
условием
является
применение
оптического
кабеля
в
фазном
проводе
(
ОКФП
),
который
впервые
был
применен
в
филиале
Россети
СЗ
«
Архэнерго
»
в
2016
году
на
воздушной
ЛЭП
110
кВ
при
организации
перехода
через
реку
Северная
Двина
.
Апробация
методологии
ОАИСКГН
уже
была
реализова
-
на
на
воздушной
ЛЭП
110
кВ
в
Россети
Юг
.
В
настоящее
вре
-
мя
ОАИСКГН
адаптируется
для
климатических
условий
се
-
веро
-
западного
региона
там
,
где
имеются
встроенные
ВОК
в
грозозащитном
тросе
или
возможен
переход
на
ОКФП
.
Принцип
действия
и
основные
составляющие
ОАИСКГН
по
-
казаны
на
рисунке
4 [6].
На
опоре
ЛЭП
в
области
натяжных
гирлянд
изоляторов
крепятся
оптические
датчики
.
Каждый
датчик
содержит
пас
-
сивные
оптические
волокна
,
реагирующие
на
изменение
температуры
,
тяжение
фазного
провода
или
грозозащитного
троса
и
на
вибрацию
.
Оптические
чувствительные
волокна
внутри
датчика
соединяются
с
измерительным
прибором
,
который
размещен
на
ПС
,
где
и
происходит
сбор
и
обработ
-
ка
данных
,
поступающих
со
всех
датчиков
развернутой
сети
по
волокнам
существующей
волоконно
-
оптической
линии
связи
(
ВОЛС
)
воздушной
ЛЭП
.
Измерительный
прибор
посылает
к
датчикам
сканирую
-
щие
импульсы
и
по
отраженному
импульсу
обратно
получа
-
ет
данные
о
температуре
,
а
также
о
механической
нагрузке
фазных
проводов
и
грозозащитных
тросов
.
Оптическая
при
-
рода
сигнала
позволяет
провести
процесс
«
сканирования
»
десятки
раз
в
секунду
.
На
каждой
опоре
воздушной
ЛЭП
мо
-
жет
быть
размещено
несколько
датчиков
.
В
рамках
одного
используемого
оптического
волокна
каждый
чувствительный
элемент
имеет
уникальную
длину
волны
отражения
,
позво
-
ляющую
идентифицировать
каждый
датчик
.
Полученные
измерения
(
температура
,
тяжение
,
виб
рация
)
посредством
встроенного
в
ОАИСКГН
расчетного
алгоритма
позволяют
учитывать
физико
-
механические
и
пространствен
-
Алгоритм
обнаружения
и
расчета
нагрузок
от
ГИО
Подстанция
с
измерительными
приборами
Измерение
ВОЛС
Оптический
датчик
в
гирлянде
Температура
Вибрация
Тяжение
Сканирующий
свет
Анкерная
опора
с
муфтой
ВОЛС
Воздушные
линии
Рис
. 4.
Принцип
действия
ОАИСКГН
33
ные
параметры
каждой
ЛЭП
и
производить
расчет
параме
-
тров
эквивалентной
толщины
стенки
ГИО
и
стрелы
провеса
.
В
случае
возникновения
ГИО
сигнал
от
сис
темы
ОАИСКГН
приходит
в
центр
управления
сетями
(
ЦУС
)
к
диспетчеру
и
од
-
новременно
транслируется
в
АСУ
ТП
подстанции
.
В
ОАИСКГН
все
полученные
сигналы
анализируются
,
что
позволяет
диспетчеру
получать
точную
информацию
о
начале
ГИО
на
воздушной
ЛЭП
,
провести
оперативный
анализ
структуры
распределительной
электрической
сети
с
позиции
образования
ГИО
,
что
обеспечивает
повышение
надежности
эксплуатации
рассматриваемых
воздушных
ЛЭП
110
кВ
с
учетом
климатических
условий
северо
-
запад
-
ного
региона
.
В
свою
очередь
,
это
позволяет
оперативно
принимать
решения
в
процессе
управления
распредели
-
тельными
сетями
и
организовать
сборку
системы
плавки
ГИО
в
соответствии
со
схемой
,
приведенной
на
рисунке
5 [7].
Плавка
гололеда
выполняется
под
непрерывным
кон
-
тролем
системы
ОАИСКГН
,
не
допускающей
перегрева
гро
-
зозащитного
троса
со
встроенным
ВОК
.
Электромагнитное
поле
воздушной
ЛЭП
и
грозовые
перенапряжения
не
влияют
на
работоспособность
и
показания
датчиков
ОАИСКГН
,
что
гарантирует
устойчивость
и
надежность
ее
работы
.
Однако
применение
ОАИСКГН
и
системы
распределенного
контро
-
ля
оптических
волокон
(
СКРТОВ
),
приведенной
на
рисун
-
ке
5,
требует
проверки
достоверности
информации
,
на
осно
-
вании
анализа
данных
,
полученных
от
каждой
из
подсистем
.
Поэтому
интеграция
их
в
общую
систему
на
программном
уровне
позволяет
упростить
и
консолидировать
на
мониторе
Рис
. 5.
Структурная
схема
системы
плавки
гололеда
под
управлением
оптической
автоматизированной
информационной
системы
контроля
гололедной
нагрузки
(
ОАИСКГН
):
САУ
ПГ
—
система
автоматизированного
управления
плавкой
гололеда
;
СКРТОВ
—
система
распределенного
контроля
оптических
волокон
;
КРУН
—
ячейки
комплектного
распределительного
устройства
наружной
установки
;
ВУПГ
—
выпрямительное
устройство
плавки
гололеда
;
СУРЗА
—
система
управления
релейными
защитами
для
ВУПГ
Шина
10
кВ
КРУН
10
кВ
БИН
Кабель
10
кВ
Кабель
20
кВ
Разъединитель
однополюсный
с
электрическим
приводом
ВУПГ
СУРЗА
ОАИСКГН
СКРТОВ
ВОК
Портал
М
ОКГТ
на
ВЛ
220
кВ
САУ
ПГ
АРМ
диспетчера
Мониторинг
на
АРМ
диспетчера
Информация
о
срабатывании
разъединителя
Удаленный
мониторинг
Электротехническая
часть
плавки
Система
мониторинга
и
управления
плавкой
гололеда
34
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
4(31),
декабрь
2023
диспетчера
ЦУС
всю
информацию
о
состоянии
электриче
-
ской
сети
в
режиме
online.
Оценим
степень
влияния
плавки
гололеда
под
контро
-
лем
системы
мониторинга
температуры
ОАИСКГН
на
на
-
дежность
ЛЭП
.
По
статистике
аварийных
отключений
,
количество
отка
-
зов
среди
опор
,
проводов
и
грозозащитных
тросов
составля
-
ет
46%
от
общего
количества
[3].
Доля
отказов
по
причине
воздействия
ветровой
нагрузки
выше
расчетных
значений
составляет
24,8%,
а
доля
отказов
,
на
которую
может
повли
-
ять
плавка
ГИО
,
составляет
11,9% [9].
Оценим
плотность
отказов
на
воздушных
ЛЭП
из
-
за
ГИО
и
повышенной
ветровой
нагрузки
,
используя
статистику
плавок
ГИО
.
Согласно
[8],
в
год
на
воздушных
ЛЭП
общей
протяженностью
12 000
км
происходит
в
среднем
100
плавок
ГИО
.
Если
предположить
,
что
при
отсутствии
таких
плавок
это
привело
бы
к
отказам
элементов
ЛЭП
(
опоры
,
провода
и
тросы
)
в
том
же
количестве
,
то
прогнозная
плотность
от
-
казов
на
100
км
ЛЭП
будет
равна
100/120 = 0,89,
что
выше
допустимой
[8, 10].
Главной
задачей
плавки
ГИО
на
воздушных
ЛЭП
явля
-
ется
обеспечение
надежности
линий
и
минимизации
аварий
из
-
за
воздействия
ГИО
.
Эта
задача
решается
на
основе
выполнения
следующих
мероприятий
[6]:
получения
инфор
-
мации
об
образовании
ГИО
,
передача
этой
информации
диспетчеру
в
ЦУС
,
приятие
решения
о
проведении
плавки
,
выполнение
плавки
ГИО
.
Выполнение
мероприятий
по
сбору
и
передаче
инфор
-
мации
об
образовании
ГИО
в
ЦУС
осуществляется
с
по
-
мощью
ОАИСКГН
,
которая
использует
ВОЛС
.
Так
как
фи
-
зическая
среда
передачи
информации
—
это
оптические
волокна
,
то
для
системы
передачи
информации
в
ОАИСКГН
показатели
надежности
соответствуют
следующим
показа
-
телям
надежности
ВОЛС
на
100
км
длинны
ЛЭП
:
коэффици
-
ент
готовности
—
не
менее
0,99989;
плотность
отказов
—
не
более
0,094 [11].
Обладая
высокой
надежностью
ОАИСКГН
может
ис
-
пользоваться
также
для
определения
некоторых
повреж
-
дений
на
воздушных
ЛЭП
,
например
мест
возникновения
коротких
замыканий
.
Для
системы
плавки
ГИО
на
фазных
проводах
и
грозо
-
защитных
тросах
вводятся
технологические
пределы
значе
-
ний
температуры
:
–
T
в
—
верхний
технологический
предел
температуры
;
–
T
н
—
нижний
технологический
предел
температуры
.
Верхний
и
нижний
пределы
температуры
определяются
по
следующим
выражениям
:
T
в
= 80°
С
–
T
–
T
в
,
T
н
=
T
в
–
T
н
,
где
T
—
абсолютная
погрешность
измерения
температуры
,
°
С
;
T
в
—
технологический
запас
на
температуру
верхнего
предела
, °
С
;
T
н
—
технологический
запас
на
температуру
нижнего
предела
, °
С
; 80°
С
—
абсолютная
максимальная
до
-
пустимая
температура
оптоволокна
.
Во
время
плавки
ГИО
при
достижении
верхнего
техно
-
логического
предела
температуры
T
в
ток
плавки
ГИО
сни
-
жается
до
0
А
.
При
достижении
нижнего
технологического
предела
тем
-
пературы
T
н
ток
плавки
ГИО
увеличивается
до
номинального
.
Диапазон
технологических
пределов
температур
рассчи
-
тывается
на
этапе
разработки
нормативных
документов
при
подготовке
программы
плавки
ГИО
для
каждого
конкретного
участка
воздушной
ЛЭП
[11].
Приведем
пример
расчета
,
при
значениях
T
= 2°
С
,
T
в
= 5°
С
,
T
н
= 10°
С
,
величины
технологических
пределов
температур
будут
равны
:
T
в
= 73°
С
и
T
н
= 63°
С
.
Аварийное
отключение
плавки
ГИО
на
проводах
и
гро
-
зозащитных
тросах
со
встроенными
оптическими
волокна
-
ми
должно
производиться
при
достижении
температуры
80°
С
–
T
,
то
есть
при
абсолютной
максимальной
допусти
-
мой
температуре
оптических
волокон
с
поправкой
в
сторону
уменьшения
на
точность
ее
измерения
для
каждого
конкрет
-
ного
участка
воздушной
ЛЭП
.
В
общем
случае
плавка
продолжается
до
осыпания
ГИО
и
снижения
возникшей
на
провода
и
грозозащитные
тросы
механической
нагрузки
.
После
этого
на
ПС
режим
плавки
ГИО
отключается
.
Регулирование
в
системе
плавки
ГИО
должно
осуществляться
в
диапазоне
технологических
пре
-
делов
температур
.
ВЫВОДЫ
Применение
ОАИСКГН
и
приведенный
подход
по
органи
-
зации
плавки
ГИО
на
воздушных
ЛЭП
позволяет
решить
в
усло
виях
эксплуатации
следующие
задачи
:
–
провести
оперативный
анализ
структуры
распредели
-
тельной
электрической
сети
с
позиции
образования
ГИО
,
что
обеспечивает
принятие
оперативного
реше
-
ния
о
проведении
необходимых
мероприятий
с
учетом
климатических
условий
эксплуатации
рассматриваемых
воздушных
ЛЭП
в
климатических
условиях
северо
-
за
-
падного
региона
;
–
снизить
на
ПС
время
подготовки
к
плавке
ГИО
и
уменьшить
количество
аварий
на
воздушных
ЛЭП
по
этой
причине
;
–
контролировать
изменение
температур
для
участков
сети
и
для
конкретных
ЛЭП
;
–
использовать
информацию
системы
температурного
мониторинга
при
функционировании
цифровых
ПС
в
качестве
дополнительных
сигналов
при
организации
противоаварийной
автоматики
,
а
также
для
сравнения
фактических
и
нормативных
габаритов
воздушных
ЛЭП
;
–
выполнить
автоматизированное
управление
плавкой
ГИО
и
контролировать
ее
окончание
;
–
не
допускать
перегрева
грозозащитного
троса
со
встро
-
енным
оптическим
волокном
при
плавке
ГИО
для
протя
-
женных
воздушных
ЛЭП
.
Воздушные
линии
35
Таким
образом
,
в
условиях
цифровой
трансформа
-
ции
электросетевого
распределительного
комплекса
,
волоконно
-
оптическая
система
ОАИСКГН
может
быть
в
дальнейшем
рекомендована
для
перспективной
уста
-
новки
в
филиалах
Россети
СЗ
с
целью
обеспечения
надежности
воздушных
ЛЭП
и
снижения
влияния
ГИО
на
аварийность
с
учетом
климатических
условий
севе
-
ро
-
западного
региона
при
использовании
фазных
прово
-
дов
и
грозозащитных
тросов
со
встроенным
оптическим
волокном
.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Крупенев
Д
.
С
.,
Пискунова
В
.
М
.,
Гальфингер
А
.
Г
.
Принци
-
пы
формирования
цифровой
платформы
для
управления
надежностью
распределительных
электрических
сетей
в
современных
условиях
эксплуатации
//
ЭЛЕКТРОЭНЕР
-
ГИЯ
.
Передача
и
распределение
, 2022,
№
1(70).
С
. 18–25.
2.
Каверина
Р
.
С
.
Комплексные
методы
и
устройства
для
защиты
проводов
и
грозозащитных
тросов
ВЛ
от
вибра
-
ции
,
пляски
и
гололедообразования
. URL: www.fsk-ees.ru/
common/img/uploaded/sp-2-19.doc.
С
. 1–14.
3.
Назарычев
А
.
Н
.,
Крупенев
Д
.
С
.
Надежность
и
оценка
тех
-
нического
состояния
оборудования
систем
электроснаб
-
жения
.
Учебное
пособие
.
Новосибирск
:
Наука
, 2020. 224
с
.
4.
Крупенев
Д
.
С
.,
Бояркин
Д
.
А
.,
Якубовский
Д
.
В
.
Направле
-
ния
развития
методики
оценки
балансовой
надежности
современных
электроэнергетических
систем
//
Энерге
-
тик
, 2022,
№
4.
С
. 47–52.
5.
Тимашова
Л
.,
Луговой
В
.,
Черешнюк
С
.
Определение
кли
-
матических
нагрузок
на
воздушные
линии
.
Современный
подход
//
Новости
электротехники
, 2006,
№
3(39).
6.
Малышев
А
.
В
.,
Карнаух
Л
.
В
.,
Рылов
Б
.
И
.
Обеспечение
надежности
функционирования
линий
электропередачи
в
горной
и
труднодоступной
местности
при
примене
-
нии
системы
плавки
гололеда
/
Методические
вопросы
исследования
надежности
больших
систем
энергетики
.
Вып
. 68.
Исследование
и
обеспечение
надежности
сис
-
тем
энергетики
.
Отв
.
ред
.
Н
.
И
.
Воропай
.
ИСЭМ
СО
РАН
,
2017.
С
. 157–165.
7.
Богданова
О
.
И
.,
Механошин
Б
.
И
.,
Орешкин
А
.
В
.
Про
-
гнозирование
срока
службы
подвесных
кабельных
сис
-
тем
.
Механические
нагрузки
на
оптические
волокна
//
Lightwave RE, 2006,
№
3.
С
. 14–19.
8.
Левченко
И
.
И
.,
Засыпкин
А
.
С
,
Аллилуев
А
.
А
,
Сацук
Е
.
И
.
Диагностика
,
реконструкция
и
эксплуатация
воздушных
линий
электропередачи
в
гололедных
районах
.
М
.:
Изда
-
тельский
дом
МЭИ
, 2007. 444
с
.
9.
Яковлев
Л
.
В
.,
Каверина
Р
.
С
.,
Дубинич
Л
.
А
.
Комплекс
работ
и
предложений
по
повышению
надежности
ЛЭП
на
стадии
проектирования
и
эксплуатации
/
Сб
.
докладов
Третьей
Российской
с
международным
участием
научно
-
практиче
-
ской
конференции
.
Новосибирск
, 2008.
С
. 28–49.
10.
Левченко
И
.
И
.,
Сацук
Е
.
И
.
Нагрузочная
способность
и
мониторинг
воздушных
линий
электропередачи
в
экс
-
тремальных
погодных
условиях
//
Электричество
, 2008,
№
4.
С
. 2–8.
11.
РД
153-34.0-48.518-98.
Правила
проектирования
,
строительства
и
эксплуатации
волоконно
-
оптических
линий
связи
на
воздушных
линиях
электропередачи
напряжением
110
кВ
и
выше
. URL: https://docs.cntd.ru/
document/1200036891.
Видеозаписи
и презентации
докладов:
В статье предложен перспективный подход по внедрению автоматизированной информационной системы контроля гололедно-изморозевых отложений с учетом информации о состоянии фазных проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи, оснащенных волоконно-оптическим кабелем. Проанализированы климатические условия северо-западного региона и показана высокая вероятность отключения линий из-за совместного воздействия гололедно-изморозевых отложений и ветровых нагрузок, превосходящих нормативные значения. Рассмотрен вопрос оперативной организации плавки гололедно-изморозевых отложений, позволяющий на основе предложенного подхода решать ряд важных задач по обеспечению надежности электроснабжения потребителей и наблюдаемости сети в условиях цифровой трансформации распределительного электросетевого комплекса.
