Определение места возникновения обратных перекрытий гирлянд изоляторов магистральных ЛЭП

Ежеквартальный

спецвыпуск

№

1(32),

март

2024

Артем

КИСЕЛЕВ

заместитель

дирек

тора

—

главный

инженер

филиала

ПАО

Россети

» —

Якутское

ПМЭС

Александр

ЛЬВОВ

заместитель

главного

инженера

по

эксплуа

тации

основного

обо

рудования

филиала

ПАО

Россети

» —

МЭС

Востока

Определение

места

возникновения

обратных

перекрытий

гирлянд

изоляторов

магистральных

ЛЭП

Диагностика

мониторинг

Воздушные

линии

электропередачи

зоне

эксплуатацион

ной

ответственности

филиала

ПАО

Россети

» —

МЭС

Вос

тока

эксплуатируются

сложных

условиях

большинство

воздушных

линий

проходит

по

залесенной

горной

или

бо

лотистой

местностям

случае

повреждения

поиск

места

его

возникновения

может

быть

достаточно

продолжитель

ным

Более

80%

коротких

замыканий

на

ВЛ

носят

неустой

чивый

характер

из

за

перекрытия

линейной

изоляции

при

котором

благодаря

успешному

АПВ

ВЛ

остается

работе

Это

усложняет

процесс

поиска

повреждения

при

послеава

рийном

обходе

увеличивает

значимость

точных

надеж

ных

приборов

определения

места

повреждения

статье

даны

рекомендации

по

снижению

рисков

перекрытий

ли

нейной

изоляции

Также

рассмотрены

актуальные

вопросы

оптимизации

проведения

поиска

мест

повреждения

стек

лянных

изоляторов

ажнейшей

составляющей

надежного

электроснабжения

является

безаварийная

эксплуатация

ВЛ

Характерные

районы

ОЭС

Востока

характеризующиеся

риска

ми

ввода

графиков

ограничения

потребителей

при

аварийных

отключениях

маги

стральных

ВЛ

номинальным

напряжением

220–500

кВ

период

ОЗП

2022–2023:

Западная

часть

энергосистемы

Амурской

области

Южная

часть

энергосистемы

Примор

ского

края

Владивосток

Западный

энергорайон

Республики

Саха

(

Якутия

Особен

ностью

энергосистемы

Дальнего

Востока

является

технологическая

изолированность

ра

боты

объектов

выраженная

энергоснабжении

потребителей

небольшими

объемами

энергопотребления

от

центров

питания

ПС

220/27,5/10

кВ

без

возможности

резервирова

ния

по

сети

низкого

напряжения

Яркий

пример

этого

—

подстанции

220

кВ

расположен

ные

транзите

потребителей

Транссибирской

Байкало

Амурской

магистралей

Вывод

ремонт

одной

из

ВЛ

220–500

кВ

сразу

приводит

риску

обесточения

потребителей

Грозоупорность

ЛЭП

—

это

устойчивость

линии

воз

действию

грозовых

перенапряжений

при

этом

показателем

грозоупорности

ЛЭП

является

число

ее

грозовых

отключе

ний

[1].

Согласно

[2]

число

грозовых

отключений

линии

опреде

ленное

расчетом

учетом

опыта

эксплуатации

не

должно

превышать

без

усиления

изоляции

трех

год

для

ЛЭП

на

пряжением

110–330

кВ

одного

год

для

ЛЭП

напряжением

500

кВ

Изолятор

линии

электропередачи

является

важным

элементом

арматуры

для

подвески

фазных

проводников

предотвращая

протекание

линейного

тока

направлении

пути

заземления

при

нормальной

работе

Однако

линей

ных

изоляторов

всегда

есть

риск

пробоя

который

может

произойти

из

за

набегающих

волн

перенапряжения

отложе

ния

токопроводящих

загрязнений

влаги

ухудшения

номи

нальной

емкости

из

за

старения

так

Основными

источниками

грозовых

перенапряжений

на

изоляции

ЛЭП

являются

следующие

воздействия

молнии

прямые

разряды

ЛЭП

(

фазный

провод

опору

трос

);

разряды

вблизи

от

ЛЭП

(

землю

или

объекты

первом

случае

говорят

что

на

изоляции

ЛЭП

имеют

место

перена

пряжения

прямого

разряда

молнии

во

втором

—

индукти

рованные

перенапряжения

Учитывая

опыт

эксплуатации

ЛЭП

напряжением

220

кВ

необходимо

отметить

что

обратные

перекрытия

линейной

изоляции

при

разрядах

молнии

грозотрос

или

тросостой

ку

опоры

происходят

более

чем

50%

случаев

аварийных

отключений

ЛЭП

условиях

грозовых

воздействий

На

ЛЭП

напряжением

330–500

кВ

доля

обратных

перекрытий

мала

вследствие

значительной

строительной

длины

гирлянды

изоляторов

[3].

Наглядно

соотношение

причин

повреждений

на

ВЛ

220–

500

кВ

на

примере

МЭС

Востока

показано

на

рисунке

Более

80%

отключений

носят

неустойчивый

характер

при

котором

благодаря

успешному

АПВ

ВЛ

остается

ра

боте

Это

усложняет

процесс

поиска

повреждения

при

по

слеаварийном

обходе

увеличивает

значимость

точных

надежных

приборов

ОМП

[4].

При

заданных

параметрах

молнии

перенапряжения

прямого

разряда

опаснее

для

изоляции

нежели

индукти

рованные

перенапряжения

Однако

вероятность

прямого

разряда

молнии

зависит

от

многих

факторов

может

получиться

так

что

вовсе

не

прямые

разряды

молнии

являются

основной

причиной

перекрытия

изоляции

при

грозовых

перенапряжениях

индуктированные

[3].

случае

прямого

удара

молнии

заземленную

опору

ЛЭП

после

многократных

отражений

волны

от

заземли

телей

вершины

опоры

начинается

процесс

протека

ния

через

опору

импульсных

токов

Проходящий

через

опору

ток

создает

падение

напряжения

сопротивле

нии

заземления

Это

напряжение

считается

полностью

приложенным

изоляции

так

как

напряженность

элек

трического

поля

по

мере

удаления

от

места

прямого

удара

резко

уменьшается

потенциал

на

проводе

даже

непосредственной

близости

от

опоры

будет

близок

нулю

[3].

При

ударе

молнии

опору

ЛЭП

или

грозотрос

(

заземлен

ные

части

)

результате

повышения

импульсного

потенциа

ла

на

траверсе

месте

крепления

изолирующей

подвески

Рис

. 1.

Распределение

аварийных

отключений

по

причинам

на

ВЛ

220–500

кВ

МЭС

Востока

2017

по

2023

год

100

200

300

400

500

600

700

800

736

183

156

Грозовые

явления

Жизнедеятельность

птиц

Возгорание

на

трассе

ВЛ

Дефекты

изготовления

монтажа

Воздействие

посторонних

лиц

(

техники

)

Природно

климатические

воздействия

(

ветровые

нагрузки

)

Износ

оборудования

Недостатки

проекта

Налипание

снега

льда

Ежеквартальный

спецвыпуск

№

1(32),

март

2024

фазного

провода

опоре

может

произойти

так

называемое

обратное

перекрытие

» [3].

При

таких

неустойчивых

КЗ

характер

повреждения

таков

что

повреждение

неразличимо

при

низовом

послеаварий

ном

обходе

без

проведения

верхового

осмотра

анализа

фотоматериалов

Поиск

места

КЗ

может

длиться

несколько

недель

таким

случаем

столкнулись

июле

2022

года

ког

да

при

КЗ

на

ВЛ

220

кВ

НПС

-15 —

Олекминск

№

отпайкой

на

ПС

НПС

-14 (

филиал

ПАО

Россети

» —

МЭС

Востока

)

за

суток

была

пройдена

вся

расчетная

зона

но

сразу

место

повреждения

обнаружено

не

было

только

при

анализе

фо

тографий

по

результатам

верхового

осмотра

были

найдены

метки

на

проводе

свидетельствующие

возникновении

КЗ

На

рисунке

приведены

следы

электродугового

воз

действия

на

проводе

изоляции

обнаруженные

резуль

тате

проведения

30.07.2022

послеаварийного

осмотра

ВЛ

220

кВ

НПС

-15 —

Олекминск

№

отпайкой

на

ПС

НПС

-14.

При

повреждении

на

ВЛ

оснащенных

устройствами

ВОМП

продолжительность

проведения

послеаварийных

обходов

затраты

на

их

проведение

существенно

снижа

ются

Средние

затраты

на

проведение

одного

обхода

на

ВЛ

МЭС

Востока

оснащенных

устройствами

ВОМП

составля

ют

67,9

тыс

руб

что

меньше

средних

затрат

на

проведение

послеаварийного

обхода

по

данным

МЭС

Востока

на

11,9%.

Причиной

является

более

точное

определение

зоны

обхода

со

стороны

ВОМП

что

позволяет

оптимизировать

затраты

на

проведение

послеаварийных

обходов

Грозовые

перенапряжения

могут

определять

выбор

изоляции

при

высоком

сопротивлении

заземления

высо

кой

грозовой

деятельности

большинстве

случаев

нельзя

пренебрегать

тем

или

другим

типом

переходного

процесса

Изоляция

на

линиях

электропередачи

должна

быть

до

статочной

чтобы

обеспечить

надежную

эксплуатацию

Од

нако

решение

об

обеспечении

полного

отсутствия

пробоев

изоляции

было

бы

слишком

консервативным

дорогим

Эксплуатация

линейных

изоляторов

усложняется

из

за

большого

разнообразия

метеорологических

условий

кото

рых

может

находиться

линия

электропередачи

также

из

за

статистического

разброса

пробивного

напряжения

самой

изоляции

Переходные

процессы

могут

произойти

при

раз

личных

метеорологических

условиях

которые

по

разному

влияют

на

электрическую

прочность

изоляторов

Рис

. 2.

Следы

электродугового

воздействия

на

проводе

изоляции

ВЛ

220

кВ

НПС

-15 —

Олекминск

№

отпайкой

на

ПС

НПС

-14

Диагностика

мониторинг

При

анализе

соответствия

сопротивления

заземляющих

устройств

опор

ЛЭП

требуемым

значениям

необходимо

учи

тывать

фактические

сопротивления

цепи

грозотрос

—

тро

состойка

»,

наличие

болтовых

соединений

несущих

уголках

опоры

также

цепи

заземляющий

проводник

—

тело

опоры

»,

которые

могут

существенно

отличаться

от

нулевых

значений

По

полученным

ходе

измерений

значениям

пробивно

го

напряжения

изоляторов

марки

ПС

-70

для

увлажненного

загрязненного

частицами

ржавого

металла

(14

кВ

для

су

хого

загрязненного

частицами

ржавого

металла

(25–30

кВ

)

можно

судить

сниженной

эквивалентной

импульсной

проч

ности

гирлянды

из

таких

изоляторов

целом

что

влечет

за

собой

риски

обратных

перекрытий

линейной

изоляции

при

поражении

молнией

заземленных

элементов

ЛЭП

При

возможности

замену

дефектной

линейной

изоляции

также

изоляции

ухудшенными

диэлектрическими

свой

ствами

необходимо

осуществлять

до

наступления

грозового

сезона

Но

выполнение

работ

данные

сроки

осложняется

сложившимися

особенностями

планирования

ТОиР

ЛЭП

Для

предотвращения

стекания

на

линейную

изоляцию

водяной

взвеси

частиц

металла

рекомендуется

производить

окрашивание

траверс

подверженных

коррозии

специальны

ми

эмалями

(

например

грунт

эмалью

СБЭ

-111 «

УНИПОЛ

»,

положительно

зарекомендовавшей

себя

на

объектах

элек

троэнергетики

Практически

применимо

использование

составных

гир

лянд

изоляторов

из

полимерной

стеклянной

изоляции

целях

повышения

грозоупорности

ЛЭП

(

зарубежной

практике

отмечается

что

применение

данных

изоляционных

конструкций

приводит

повышению

импульсной

прочности

изолирующей

подвески

) [5].

Следует

также

отметить

что

методы

выбора

изоляции

должны

содержать

детальную

оценку

относительных

частот

возникновения

всех

возможных

комбинаций

электрических

метеорологических

условий

оценку

влияния

выбора

изо

ляции

на

общие

параметры

линии

также

определение

мероприятий

которые

могут

повлиять

на

снижение

числа

аварийных

отключений

тому

же

не

стоит

забывать

про

индуктивность

опор

ЛЭП

особенно

металлических

решетчатых

опор

также

переходные

сопротивления

оказывающие

влияние

на

электромагнитные

переходные

процессы

возникающие

при

разрядах

молнии

такие

элементы

ЛЭП

как

гро

зотрос

тросостойка

ВЫВОДЫ

Поиск

места

КЗ

может

длиться

продолжительное

время

отдельных

случаях

целесообразно

сразу

проводить

верховой

осмотр

при

котором

необходимо

учитывать

тот

факт

что

при

падении

солнечных

лучей

под

различным

углом

на

объекты

имеется

риск

необнаружения

меток

на

металле

соответственно

места

повреждения

Большую

роль

локализации

зоны

послеаварийно

го

обхода

играет

точность

приборов

ОМП

Относитель

ная

погрешность

устройств

ВОМП

значительно

меньше

погрешности

традиционных

приборов

ОМП

что

приво

дит

снижению

затрат

на

проведение

послеаварийных

обходов

При

анализе

соответствия

сопротивления

заземляю

щих

устройств

опор

ЛЭП

требуемым

значениям

необхо

димо

учитывать

переходные

сопротивления

цепи

за

земления

грозозащитного

троса

(

при

эксплуатации

ЛЭП

фактические

сопротивления

цепи

грозотрос

—

тросо

стойка

»,

болтовых

соединений

несущих

уголках

опоры

также

цепи

заземляющий

проводник

—

тело

опоры

отличаются

от

нулевых

значений

Целесообразно

шире

применять

современные

мето

ды

анализа

выбора

линейной

изоляции

так

как

только

таким

путем

можно

качественно

улучшить

изучение

всех

факторов

влияющих

на

грозоупорность

ЛЭП

Сложившийся

опыт

эксплуатации

показал

что

для

повышения

грозоупорности

воздушных

ЛЭП

необходим

комплексный

подход

подразумевающий

применение

нескольких

способов

зависимости

от

таких

внешних

факторов

как

высота

опоры

высота

сооружения

ВЛ

над

уровнем

моря

грозовая

активность

региона

удельное

со

противление

грунта

высота

лесного

массива

ЛИТЕРАТУРА

СТО

56947007-29.240.02.001-2008.

Методические

указания

по

защите

распределительных

электричес

ких

сетей

напряжением

0,4–10

кВ

от

грозовых

перенапряжений

Стан

дарт

организации

ОАО

ФСК

ЕЭС

».

URL: https://docs.cntd.ru/document/
1200088718.

Правила

устройства

электроуста

новок

(

ПУЭ

). URL: https://minstroy.

gov-murman.ru/files/4.14-_-pue_
tekst.pdf.

Киселев

Способы

повышения

грозоупорности

воздушных

линий

электропередачи

Объединенной

энергосистемы

Востока

Энерге

тик

, 2021,

№

. 21–26.

Львов

Пинчуков

Опти

мизация

поиска

мест

повреждения

воздушных

линий

электропередачи

220

кВ

расположенных

на

терри

тории

Республики

Саха

(

Якутия

применением

волновых

ОМП

Спецвыпуск

Россети

журнала

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ

Передача

распределение

», 2023,

№

1(28).

. 44–48.

Ким

Черзан

Эффектив

ность

использования

линейных

по

лимерных

изоляторов

комбина

ции

со

стеклянными

изоляторами

URL: http://np-esi.ru/wp-content/up-
loads/2017/04/

Эффективность

ис

пользования

линейных

полимер

ных

изоляторов

комбинации

со

стеклянными

изоляторами

Ким

.pdf.

Оригинал статьи: Определение места возникновения обратных перекрытий гирлянд изоляторов магистральных ЛЭП

Читать онлайн

Воздушные линии электропередачи в зоне эксплуатационной ответственности филиала ПАО «Россети» — МЭС Востока эксплуатируются в сложных условиях, большинство воздушных линий проходит по залесенной, горной или болотистой местностям, и в случае повреждения поиск места его возникновения может быть достаточно продолжительным. Более 80% коротких замыканий на ВЛ носят неустойчивый характер из-за перекрытия линейной изоляции, при котором благодаря успешному АПВ ВЛ остается в работе. Это усложняет процесс поиска повреждения при послеаварийном обходе и увеличивает значимость точных и надежных приборов определения места повреждения. В статье даны рекомендации по снижению рисков перекрытий линейной изоляции. Также рассмотрены актуальные вопросы оптимизации проведения поиска мест повреждения стеклянных изоляторов.