Обеспечение надежности воздушных линий электропередачи 110 кВ за счет снижения влияния гололедно-изморозевых отложений в климатических условиях Северо-Западного региона

background image

background image

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

 


background image

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


background image

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


background image

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

фазы

входного

напряжения

Полюс

«-»

Полюс

«+»

Мост

выпрямительный

Общеподстанционный

пункт

 

управления


background image

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


background image

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


background image

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