Переключения на линиях с вертикальным расположением фаз

Page 1
background image

Page 2
background image

44

Март–апрель 2013

  

|

  

www.tdworld.com, www.tdworld.ru

ОПОРЫ

 ЛЭП

Если

 

смотреть

 

на

 

опору

 

снизу

 

вверх

 

со

 

стороны

 

ответвления

находясь

 

спиной

 

к

 

подстанции

можно

 

увидеть

как

 

работают

 

два

 

различных

 

комплекта

 

переключателей

 

и

 

как

 

линия

 

секцио

-

нируется

 

при

 

помощи

 

одного

 

из

 

этих

 

комплектов

.

С

ейчас

 

энергокомпаниям

 

становится

 

всё

 

слож

-

нее

 

и

 

сложнее

 

размещать

 

новые

 

объекты

 

и

 

конструкции

Компании

 Tennessee Valley 

Authority (TVA) 

приходится

 

решать

 

эту

 

про

-

блему

 

на

 

протяжении

 

уже

 

нескольких

 

лет

В

 2011 

году

 

компания

 

столкнулась

 

с

 

ней

 

в

 

г

Ниота

штат

 

Теннесси

США

Эта

 

был

 

пункт

 

энергоснабжения

 

потребителей

 

с

 

установленной

 27-

метровой

 

бетонной

 

опорой

 

в

 

точке

 

ответвления

 

линии

 

рядом

 

с

 

подстанцией

Коридор

 

ЛЭП

 

составлял

 

всего

 23,9 

м

 

в

 

ширину

что

 

очень

 

мало

 

по

 

сравнению

 

с

 

обычной

 

шириной

 

трасс

 

ЛЭП

 TVA, 

равной

 

30 

метрам

.

TVA 

необходимо

 

было

 

найти

 

способ

 

осуществить

 

эффективное

 

ответвление

 

действующей

 

линии

 161 

кВ

 

с

 

вертикальным

 

расположением

 

фаз

Несмотря

 

на

 

то

что

 

в

 

г

Ниота

 

требовалось

 

переключение

 

только

 

на

 

два

 

на

-

правления

, TVA 

хотела

 

разработать

 

решение

которое

 

можно

 

было

 

бы

 

применить

 

в

 

Ниоте

 

и

 

других

 

районах

где

 

необходимо

 

переключение

 

на

 

три

 

направления

.

При

 

наличии

 

свободного

 

пространства

 TVA 

приме

-

нила

 

бы

 

решение

 

по

 

переключению

 

на

 

три

 

направления

 

через

 

один

-

два

 

пролёта

 

от

 

точки

 

ответвления

Однако

 

это

 

решение

 

требовало

 

до

 0,2 

гектара

 

пространства

а

 

TVA 

не

 

хотела

 

покупать

 

права

 

на

 

установку

 

дополни

-

тельных

 

конструкций

Поэтому

каким

 

бы

 

ни

 

было

 

реше

-

ние

оно

 

должно

 

было

 

касаться

 

только

 

существующей

 

трассы

 

ЛЭП

Очевидным

 

вариантом

 

была

 

установка

 

одной

 

опоры

поддерживающей

 

все

 

необходимые

 

пере

-

ключатели

но

 

осуществить

 

это

 

было

 

непросто

.

Размер

нагрузка

 

и

 

деформация

Первой

 

проблемой

 

стало

 

проектирование

 

конструк

-

ции

которая

 

бы

 

соответствовала

 

требованиям

 

по

 

на

-

грузке

Площадь

 

поперечного

 

сечения

 

провода

 

ЛЭП

 

в

 

Ниоте

 

составляет

 954000 

круговых

 

миль

применяется

 

сталеалюминиевый

 

провод

 (ACSR) 45/7 

с

 

натяжением

 

в

 4082 

кг

Для

 

ответвления

 

используется

 

аналогичный

 

провод

 

с

 

натяжением

 

в

 680 

кг

Это

 

стандартные

 

нагруз

-

ки

которые

 

выдерживала

 

имеющаяся

 

опора

.

Новая

 

конструкция

 

также

 

должна

 

была

 

предусматри

-

вать

 

снижение

 

деформации

. TVA 

приходилось

 

решать

 

множество

 

проблем

связанных

 

с

 

переключателями

установленными

 

на

 

линиях

 

с

 

вертикальным

 

расположе

-

нием

 

фаз

С

 

течением

 

времени

 

движения

 

переключа

-

телей

вызываемые

 

обычными

 

операциями

 

переключе

-

ния

 

и

 

погодными

 

условиями

приводили

 

к

 

их

 

смещению

.

Большинство

 

переключателей

 

для

 

линий

 

с

 

верти

-

кальным

 

расположением

 

фаз

 

в

 

энергосистеме

 TVA 

устанавливаются

 

на

 

отдельно

 

стоящие

 

опоры

 

с

 

высо

-

той

 

от

 

от

 24 

до

 43 

м

Некоторые

 

переключатели

 

уста

-

навливаются

 

на

 

линии

 69 

кВ

 

и

 

монтируются

 

на

 

опоры

 

ниже

 30 

метров

Они

 

работают

 

надлежащим

 

образом

 

и

 

вызывают

 

мало

 

проблем

Переключатели

 

на

 

линиях

 

115 

и

 161 

кВ

 

устанавливаются

 

на

 

опоры

 

выше

 30 

ме

-

тров

Механические

 

отказы

 

и

 

проблемы

 

с

 

регулировкой

 

возникают

 

слишком

 

часто

Для

 

того

 

чтобы

 

на

 

опоре

 

в

 

Ниоте

 

можно

 

было

 

разместить

 

все

 

переключатели

она

 

должна

 

была

 

составлять

 

в

 

высоту

 

более

 30 

метров

и

 

необходимо

 

было

 

найти

 

способ

 

снизить

 

деформацию

.

Деформацию

 

вызывают

 

несколько

 

факторов

пер

-

вый

 

из

 

них

 — 

изгибание

 

высоких

 

конструкций

таких

 

как

 

Переключения на 
линиях с вертикальным 
расположением фаз

TVA проектирует стальную решётчатую опору с 
вертикальным расположением фаз для переключений в 
узких коридорах ЛЭП.

Стив Кэнтрелл (Steve Cantrell) и Джеффри Филлипс (Jeffery Phillips), 

Tennessee Valley Authority


Page 3
background image

45

www.tdworld.ru, www.tdworld.com

  

|

  

Март–апрель 2013

ОПОРЫ

 ЛЭП

The AVR switch is mounted to the side of the tower. Jumper connections 
were required to make the switches function properly.

опоры

Эту

 

проблему

 

можно

 

было

 

бы

 

решить

спроек

-

тировав

 

жёсткую

 

опору

Узость

 

коридора

 

ЛЭП

 

лишала

 

компанию

 

возможности

 

установить

 

жёсткую

 

опору

 

с

 

оттяжками

поэтому

 

необходимо

 

было

 

спроектировать

 

решётчатую

 

опору

При

 

том

 

же

 

моменте

 

нагрузки

 

ре

-

шётчатая

 

конструкция

 

деформируется

 

меньше

 

по

 

срав

-

нению

 

с

 

одностоечной

 

опорой

 — 

на

 

порядок

 

величины

Решётчатая

 

конструкция

 

также

 

позволила

 

бы

 

снизить

 

деформацию

вызываемую

 

погодными

 

условиями

TVA 

применяет

 

критерии

 

по

 

нагрузке

 

от

 

обледенения

 

в

 

25 

мм

 

и

 

критерии

 

по

 

нагрузке

 

в

 

условиях

 

ураганного

 

ве

-

тра

 

скоростью

 145 

км

/

ч

 

с

 

порывами

 

каждые

 3 

сек

.

Перепады

 

температуры

 — 

ещё

 

одна

 

проблема

. TVA 

расположена

 

на

 

востоке

 

штата

 

Теннесси

где

 

достаточ

-

но

 

суровая

 

зима

 

и

 

жаркое

 

лето

В

 

своих

 

проектных

 

рас

-

чётах

 

для

 

проводов

 ACSR 

инженеры

 TVA 

применяют

 

значение

 

максимальной

 

рабочей

 

температуры

 100°C 

и

 

минимальной

 — -9°C, 

причём

 

этот

 

температурный

 

диапазон

 

не

 

учитывает

 

нагрузку

Провода

 

натягивают

-

ся

 

при

 -9°C 

и

 

провисают

 

при

 100°C. 

На

 

одностоечной

 

опоре

 

разница

 

этих

 

двух

 

температур

 

может

 

вызывать

 

деформацию

 

до

 305 

мм

на

 

решётчатой

 

башне

 

дефор

-

мация

 

ограничивается

 

значением

 

в

 9,5 

мм

.

Выбор

 

переключателей

Также

 TVA 

провела

 

тщательный

 

отбор

 

переключа

-

телей

которые

 

позволили

 

бы

 

снизить

 

деформацию

 

и

 

решить

 

проблемы

 

с

 

регулировкой

Инженеры

 

намерен

-

но

 

отказались

 

от

 

переключателей

 

на

 

два

 

и

 

три

 

направ

-

ления

в

 

которых

 

используется

 

общий

 

центральный

 

изолятор

 

с

 

поворотными

 

разъединителями

поскольку

 

проблемы

связанные

 

с

 

деформацией

чаще

 

возни

-

кают

 

для

 

переключателей

 

именно

 

этого

 

типа

Пово

-

ротные

 

разъединители

 

совершают

 

много

 

движений

 

во

 

время

 

операций

 

переключения

. TVA 

провела

 

оценку

 

переключателей

 

нескольких

 

типов

 

и

 

в

 

итоге

 

выбрала

 

переключатель

 AVR USCO 

производства

 Hubbell Power 

Systems Inc. 

Каждый

 

переключатель

 AVR 

монтируется

 

отдельно

а

 

конструкция

 

с

 

тройной

 

изоляцией

 

ограни

-

чивает

 

его

 

движения

 

во

 

время

 

операций

 

переключения

.

Следующей

 

проблемой

 

стала

 

конфигурация

 

пере

-

ключателей

Как

 

энергокомпания

 

могла

 

обеспечить

 

до

-

статочное

 

расстояние

 

между

 

пере

-

ключателями

 

и

 

разместить

 

их

 

все

 

на

 

одной

 

опоре

Ответом

 

стало

 

строительство

 

высокой

 

опоры

Го

-

товая

 

конструкция

установленная

 

на

 

площадке

составляет

 

в

 

высоту

 

40 

м

причём

 

расстояние

 

от

 

уровня

 

земли

 

до

 

нижнего

 

провода

 — 17 

м

а

 

междуфазное

 

расстояние

 — 7 

м

Также

 

имеется

 

грозотрос

Таким

 

образом

верхний

 

переключатель

 

находится

 

на

 

высоте

 33,5 

м

а

 

гро

-

зотрос

 — 

на

 

высоте

 40 

метров

.

Одновременно

 

с

 

проектирова

-

нием

 

этой

 

опоры

 TVA 

также

 

спро

-

ектировала

 

другую

меньшую

 

по

 

высоте

 

опору

 

с

 

расстоянием

 

от

 

уровня

 

земли

 

до

 

нижнего

 

провода

 

10 

м

что

 

при

 

других

 

обстоятель

-

ствах

 

могло

 

оказаться

 

полезным

Опора

 

высотой

 40 

м

 

соответство

-

вала

 

требованиям

 

данного

 

проек

-

та

 

и

 

также

 

могла

 

применяться

 

для

 

линий

 161 

и

 230 

кВ

.

По

 

своему

 

проекту

предусма

-

тривающему

 

строительство

 

одной

 

конструкции

, TVA 

установила

 

шесть

 

вертикальных

 

переключа

-

телей

 

горизонтально

 

на

 

стороне

 

главной

 

линии

причём

 

их

 

стеки

 

и

 

ножи

 

были

 

расположены

 

парал

-

лельно

 

уровню

 

земли

При

 

необ

-

ходимости

 

переключения

 

на

 

три

 

направления

 TVA 

может

 

устано

-

вить

 

вертикально

 

ещё

 

три

 

вер

-

тикальных

 

переключателя

Это

 

Предложенное

 

решение

без

 

сомнения

является

 

очень

 

интересным

на

 

решётчатой

 

опоре

 

в

 

трёх

 

уровнях

 

размещены

 

переключатели

позволяю

-

щие

 

выполнять

 

секционирование

 

линии

 

вручную

 

механическим

 

способом

.

Отечественная

 

энергосистема

 

предусматривает

 

иные

 

способы

 

секцио

-

нирования

 

ВЛ

отдавая

 

предпочтение

 

размещению

 

необходимого

 

обо

-

рудования

 

на

 

подстанциях

В

 

первую

 

очередь

 

это

 

связано

 

с

 

необходимо

-

стью

 

защиты

 

устанавливаемого

 

оборудования

 

от

 

несанкционированного

 

проникновения

 

и

 

вандализма

Кроме

 

того

в

 

приведённом

 

примере

 

пере

-

ключение

 

производится

 

разъединителями

 

рубящего

 

типа

применение

 

которых

 

запрещено

 

на

 

объектах

 

ОАО

 «

ФСК

 

ЕЭС

». 

Для

 

решения

 

поставленной

 

задачи

 

специалисты

 TVA 

применили

 

инди

-

видуальный

 

подход

, — 

разработали

 

новую

 

конструкцию

 

опоры

Высокая

 

узкобазая

 

опора

 

башенного

 

типа

 

без

 

траверс

 — 

оптимальное

 

решение

 

для

 

вертикального

 

размещения

 

переключателей

 

в

 

узком

 

коридоре

 

ЛЭП

.

К

 

сожалению

у

 

нас

 

принят

 

подход

 

с

 

применением

 

типовых

 

конструкций

несмотря

 

на

 

их

 

несоответствие

 

требованиям

 

действующих

 

норматив

-

ных

 

документов

Наиболее

 

рациональным

 

при

 

проектировании

 

конкрет

-

ных

 

ВЛ

 

является

 

модернизация

 

типовых

 

опор

  (

уточнение

 

геометри

-

ческих

 

параметров

 

и

 

усиление

 

отдельных

 

элементов

). 

По

 

заказу

 

ОАО

 

«

ФСК

 

ЕЭС

» 

в

 2011—2012 

г

выполнена

 

научно

-

исследовательская

 

рабо

-

та

результаты

 

которой

 

показали

что

 

применение

 

модернизированных

 

конструкций

 

опор

 

позволит

 

повысить

 

экономическую

 

эффективность

 

строительства

 

ВЛ

 

за

 

счёт

 

сокращения

 

материалоёмкости

 

в

 

отдельных

 

случаях

 

до

 50%! 

Индивидуальный

 

подход

 

при

 

проектировании

 

позволяет

 

существенно

 

улучшить

 

экономические

 

показатели

 

строящихся

 

ВЛ

что

 

подтверждает

 

опыт

 

американских

 

коллег

 

из

 

компании

 TVA. 

КОММЕНТАРИЙ

Марина Ермошина, к.ф.-м.н., начальник 
НИЛКЭС ПЦ «Севзапэнергосетьпроект» 
ОАО «СевЗап НТЦ»:


Page 4
background image

46

Март–апрель 2013

  

|

  

www.tdworld.com, www.tdworld.ru

В

 

завершение

 

строительства

 

системы

 

три

 

переключателя

 

соединяются

 

вместе

 

при

 

помощи

 

редуктора

установленного

 

непосредственно

 

под

 

нижним

 

переключателем

.

Опору

 

для

 

переключений

 

установили

 

на

 

одной

 

прямой

 

с

 

первона

-

чальной

 

линией

 

на

 

холме

 

рядом

 

с

 

подстанцией

.

ОПОРЫ

 ЛЭП

обеспечивает

 

достаточно

 

места

 

для

 

установки

 

и

 

нор

-

мальной

 

работы

 

всех

 

девяти

 

переключателей

Прежде

 

нормальная

 

работа

 

нескольких

 

переключателей

  (

уста

-

новленных

 

на

 

одной

 

опоре

не

 

всегда

 

была

 

возможна

 

в

 

энергосистемах

 TVA.

Переключения

Тяги

 

на

 

некоторых

 

имеющихся

 

у

 TVA 

переключателях

 

более

 

высокого

 

напряжения

 

составляют

 

в

 

длину

 

до

 37 

м

Из

-

за

 

деформации

 

кручения

 

на

 

некоторых

 

опорах

 

пере

-

ключатели

 

проектируются

 

таким

 

образом

чтобы

 

верх

-

ний

 

переключатель

 

замыкал

 

цепь

 

прежде

 

среднего

 

пе

-

реключателя

а

 

тот

 

в

 

свою

 

очередь

 — 

прежде

 

нижнего

Таким

 

образом

при

 

замыкании

 

цепи

 

работа

 

переклю

-

чателей

 

намеренно

 

не

 

синхронизирована

 

по

 

времени

однако

 

необходимо

 

обеспечить

чтобы

 

все

 

три

 

фазы

 

замыкались

 

полностью

 

в

 

губки

а

 

также

 

обеспечить

 

тре

-

бующееся

 

переключение

 

на

 

приводных

 

тягах

.

Новая

 

конструкция

 

позволяет

 

решить

 

эту

 

пробле

-

му

Конструкция

 

включает

 

в

 

себя

 

редуктор

 1-

к

-1 

у

 

осно

-

вания

 

нижнего

 

переключателя

который

 

преобразует

 

вращательное

 

движение

 

тяги

 

в

 

линейное

  (

возвратно

-

поступательное

движение

Это

 

линейное

 

движение

 

по

-

зволяет

 

всем

 

трём

 

фазам

 

замыкаться

 

одновременно

что

 

решает

 

вопросы

связанные

 

с

 

регулировкой

 

по

 

времени

.

Была

 

решена

 

ещё

 

одна

 

проблема

 

с

 

операциями

 

переключения

В

 

прежней

 

конфигурации

 

большинство

 

переключателей

 

управлялось

 

вручную

 

при

 

помощи

 

по

-

воротной

 

рукоятки

которую

 

можно

 

было

 

поворачивать

 

с

 

различной

 

скоростью

что

как

 

правило

требовало

 

б

ó

льших

 

усилий

 

со

 

стороны

 

оператора

Новая

 

конструк

-

ция

 

включает

 

в

 

себя

 

рукоятку

изогнутую

 

под

 

прямым

 

углом

с

 

коэффициентом

 

передачи

 30-

к

-1. 

Благодаря

 

этому

 

переключатели

 

замыкают

 

цепь

 

гладко

 

и

 

ими

 

го

-

раздо

 

легче

 

управлять

.

Высокая

 

надёжность

 

опоры

Что

 

касается

 

эксплуатации

новая

 

конструкция

 

соот

-

ветствует

 

всем

 

требованиям

однако

 

надо

 

было

 

найти

 

компромиссное

 

решение

Высота

 

опоры

 — 40 

метров

что

 

достаточно

 

много

Весь

 

объект

 — 

подстанция

 

и

 

опо

-

ра

 — 

расположен

 

на

 

крутом

 

холме

Во

 

время

 

строитель

-

ства

 

подстанции

 

на

 

пологой

 

стороне

 

потребовалось

 

м

 

насыпного

 

грунта

 

для

 

выравнивания

 

поверхности

Опора

 

установлена

 

на

 

холме

 

выше

 

подстанции

и

 

точка

 

крепления

 

грозотроса

 

ВЛ

 

на

 30 

метров

 

выше

 

точки

 

кре

-

пления

 

грозотроса

 

на

 

опоре

 

отвода

 

ВЛ

 

от

 

подстанции

У

 

опоры

 

есть

 

ещё

 

одна

 

особенность

Поскольку

 TVA 

всегда

 

соблюдает

 

требования

 

по

 

защите

 

от

 

падения

 

на

 

100%, 

на

 

всех

 

четырёх

 

опорных

 

стойках

 

башни

 

были

 

установлены

 

степ

-

болты

Сейчас

 

стальная

 

решётчатая

 

опора

 

уже

 

установлена

она

 

соответствует

 

всем

 

требо

-

ваниям

 TVA 

и

 

является

 

ещё

 

одним

 

ценным

 

инструмен

-

том

 

в

 

арсенале

 

системы

 

электропередачи

 

компании

В

 

будущем

 

эту

 

конструкцию

 

можно

 

применять

 

для

 

от

-

ветвлений

 

любых

 

линий

 

с

 

вертикальным

 

расположени

-

ем

 

фаз

причём

 

приобретение

 

прав

 

на

 

прокладку

 

допол

-

нительных

 

трасс

 

ЛЭП

 

не

 

требуется

.

Первая

 

опора

 

была

 

установлена

 

в

 

г

Ниота

 

в

 

мар

-

те

 2012 

года

а

 

вторая

 — 

в

 

г

Калхун

Теннесси

в

 

июне

 

2012 

года

В

 

настоящее

 

время

 TVA 

планирует

 

строи

-

тельство

 

ещё

 

четырёх

 

конструкций

 

для

 

операций

 

по

 

переключению

аналогичных

 

установленным

 

в

 

городах

 

Ниота

 

и

 

Калхун

.  

Джеффри

 

Л

Филлипс

 

(Jeffery L. Phillips, jlphillips1@

tva.gov) 

работает

 

специалистом

 

по

 

переключателям

 

в

 

Tennessee Valley Authority 

более

 10 

лет

Имеет

 

опыт

 

ра

-

боты

 

с

 

переключателями

которые

 

монтируются

 

на

 

опо

-

ры

 

и

 

башни

 

ЛЭП

различных

 

производителей

Является

 

профессиональным

 

инженером

.

Стив

 

Кэнтрелл

 

(Steve Cantrell, secantrell@tva.gov) — 

главный

 

инженер

 

отдела

 

по

 

конструкциям

 

и

 

фундамен

-

там

 

ЛЭП

 

в

 Tennessee Valley Authority. 

На

 

протяжении

 

21 

года

 

работает

 

в

 TVA, 

где

 

в

 

настоящее

 

время

 

отве

-

чает

 

за

 

проектирование

 

и

 

деталировку

 

конструкций

 

и

 

фундаментов

 

линий

 

электропередачи

.

Компании

упомянутые

 

в

 

статье

:

Hubbell Power Systems | www.hubbellpowersystems.com

Tennessee Valley Authority | www.tva.gov


Читать онлайн

TVA проектирует стальную решётчатую опору с вертикальным расположением фаз для переключений в узких коридорах ЛЭП.
Комментарий к статье:
Марина Ермошина, к.ф.-м.н., начальник НИЛКЭС ПЦ «Севзапэнергосетьпроект» ОАО «СевЗап НТЦ».

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»