Проблемы повышения пропускной способности воздушных линий электропередачи. Применение высокотемпературных проводов как средство решения «узких» мест на участках сети энергосистем

Page 1
background image

52

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

Проблемы

 

повышения

 

пропускной

 

способности

 

воздушных

 

линий

 

электропередачи

Применение

 

высокотемпературных

 

проводов

 

как

 

средство

 

решения

 «

узких

» 

мест

 

на

 

участках

 

сети

 

энергосистем

Аннотация

В

 

статье

 

рассматриваются

 

вопросы

 

повышения

 

пропускной

 

способности

 

воздушных

 

ли

-

ний

 

электропередачи

 

в

 

РФ

Перспективы

 

применения

 

высокотемпературных

 

проводов

 

(

ВТП

в

 

условиях

 

РФ

Показано

 

увеличение

 

потерь

 

мощности

 

в

 

линии

 

при

 

применении

 

ВТП

 

на

 

примере

 

одной

 

из

 

ВЛ

 110 

кВ

Приведен

 

зарубежный

 

опыт

 

по

 

применению

 

высокотемпе

-

ратурных

 

проводов

проведенный

 

ведущим

 

научным

 

сотрудником

 

ВНИИЭ

 — 

филиала

 

ОАО

 

«

НТЦ

 

Электроэнергетики

» 

Алексеевым

 

Б

.

А

Приведена

 

классификация

 

проводов

представ

-

ленная

 

профессором

 

НИУ

 

МЭИ

 

Зуевым

 

Э

.

Н

Приведен

 

пример

 

применения

 

ВТП

 

в

 

РФ

.

Ключевые

 

слова

:

высокотемпературные

 

провода

 (

ВТП

), 

нагревостойкость

потери

 

напряжения

 

на

 

линии

HTLS

Р

ост

 

потребления

 

электроэнергии

 

требует

 

усиления

 

электрической

 

сети

в

 

том

 

числе

 

по

-

вышения

 

пропускной

 

способности

 

ВЛ

Проблемы

 

повышения

 

пропускной

 

способности

 

воздушных

 

линий

 

электропередачи

 

обусловлены

с

 

одной

 

стороны

ограничениями

 

ре

-

жимного

 

характера

 (

ограничения

 

в

 

ремонтном

 

режиме

аварийном

 

режиме

режиме

 

наиболь

-

ших

 

нагрузок

 

и

 

пр

.), 

с

 

другой

 

стороны

снижениями

 

габаритов

 

проводов

 

ЛЭП

 

со

 

сроком

 

службы

 

более

 30 

лет

.

Так

согласно

 

проведенным

 

исследованиям

 [3], 

одной

 

из

 

наиболее

 

распространенных

 

при

-

чин

 

снижения

 

пропускной

 

способности

 

линий

 35–220 

кВ

 

является

 

несоответствие

 

действую

-

щим

 

нормативам

 [5] 

вертикальных

 

габаритов

 

проводов

 

до

 

земли

пересекаемых

 

ВЛ

 

низшего

 

напряжения

до

 

находящихся

 

в

 

охранной

 

зоне

 

ВЛ

 

наземных

 

объектов

Существенное

 

снижение

 

Гусаров

 

В

.

А

., 

к

.

т

.

н

., 

филиал

 

ПАО

 «

МРСК

 

Волги

» — «

Оренбургэнерго

»,

Коленов

 

К

.

В

., 

ФГБОУ

 

ВО

 «

Оренбургский

 

ГАУ

»


Page 2
background image

53

УПРАВЛЕНИЕ

 

СЕТЯМИ

габаритов

 

проводов

 

и

соответственно

пропускной

 

способности

 — 

как

 

минимум

 30% 

обследо

-

ванных

 

ЛЭП

срок

 

службы

 

которых

 

составляет

 30–40 

лет

 

и

 

более

В

 

результате

 

исследова

-

ний

 

установлено

что

 

зафиксированные

 

в

 

исполнительной

 

документации

 

значения

 

габаритов

 

не

 

учитывают

 

влияния

 

таких

 

факторов

как

 

происходящие

 

со

 

временем

 

изменения

 

рельефа

строительство

 

новых

 

и

 

реконструкция

 

существующих

 

коммуникаций

рост

 

культурного

 

слоя

 

(

особенно

 

заметный

 

на

 

территории

 

городов

). 

К

 

важным

 

факторам

 

влияния

 

следует

 

отнести

 

происходящую

 

с

 

течением

 

времени

 

вытяжку

 

алюминиевых

 

и

 

сталеалюминиевых

  

проводов

темп

 

которой

 

резко

 

возрастает

 

при

 

воздействии

 

на

 

провода

 

экстремальных

 

ветровых

голо

-

ледных

 

нагрузок

 

и

 

их

 

сочетаний

 [3].

Известны

 

различные

 

способы

 

практического

 

решения

 

проблем

 

устранения

 

ограничений

 

пропускной

 

способности

 

ВЛ

 [3], 

которые

 

обусловлены

 

недостаточными

 

габаритами

 

проводов

 

до

 

земли

 

и

 

пересекаемых

 

объектов

:

 

регулирование

 

тяжения

 

проводов

 

в

 

ряде

 

анкерных

 

пролетов

 

ВЛ

;

 

увеличение

 

высоты

 

существующих

 

опор

особенно

 

эффективное

 

в

 

стесненных

 

условиях

 

городской

 

застройки

 [12];

 

локальное

 

регулирование

 

тяжения

 

проводов

  (

рисунок

 1) 

в

 

отдельных

 

промежуточных

 

пролетах

в

 

том

 

числе

 

с

 

применением

 

саморегулируемых

адаптивных

 

к

 

температурным

 

воздействиям

 

промзвеньев

 [13];

 

нивелировка

 

рельефа

 

местности

 

прохождения

 

трассы

 

ВЛ

;

 

установка

 

дополнительных

 

промежуточных

 

опор

;

 

реконструкция

 

изолирующей

 

подвески

 

проводов

 — 

замена

 

поддерживающей

 

гирлянды

 

на

 

Л

-

образную

применение

 

подвески

 

с

 

меньшей

 

строительной

 

высотой

;

 

создание

 

КВЛ

 — 

замена

 

проблемных

 

участков

 

ВЛ

 

кабельными

 

вставками

;

 

применение

 

устройств

 

мониторинга

 

состояния

 

и

 

положения

 

проводов

 [3].

Указанные

 

способы

 

помогут

 

решить

 

проблемы

связанные

 

со

 

снижением

 

габаритов

 

прово

-

дов

 

на

 

ЛЭП

 

со

 

сроком

 

службы

 

более

 30 

лет

Однако

 

данные

 

способы

 

не

 

позволяют

 

в

 

полной

 

мере

 

решить

 

проблемы

 , 

вызванные

 

ограничениями

 

режимного

 

характера

.

Рис

. 1. 

Локальное

 

регулирование

 

тяжения

 

проводов

 

с

 

применением

 

промежуточных

 

звеньев

компен

-

сирующих

 

изменение

 

длины

 

провода

 

ЛЭП

 

в

 

пролете

1 — 

опоры

2 — 

провод

3 — 

изоляторы

4, 6, 7 — 

натяжные

 

зажимы

5 — 

адаптивные

       

промзвенья

8 — 

шунтирующий

 

шлейф

9 — 

обводной

 

шлейф


Page 3
background image

54

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

Для

 

решения

 

проблем

 

режимного

 

характера

 

известны

 

классические

 

варианты

 [10]:

 

строительство

 

новых

 

ВЛ

 (

в

 

том

 

числе

 

кольцевание

);

 

подвеска

 

новых

 

цепей

;

 

замена

 

проводов

 

с

 

меньшим

 

сечением

 

на

 

большее

;

 

переход

 

на

 

повышенный

 

класс

 

номинального

 

напряжения

 (

с

 

переводом

 

подстанций

);

 

применение

 

компенсирующих

 

устройств

;

 

применение

 

проводов

 

с

 

расщепленными

 

фазами

.

Отсюда

 

появляется

 

необходимость

 

повышения

 

передаваемой

 

мощности

 

ВЛ

избегая

 

стро

-

ительства

 

новых

 

линий

полной

 

перестройки

 

существующих

 

линий

подвески

 

новых

 

цепей

 

и

 

т

.

д

Одним

 

из

 

способов

 

решения

 

данной

 

проблемы

 

является

 

замена

 

проводов

 

на

 

новые

 

с

 

ма

-

лыми

 

стрелами

 

провеса

среди

 

которых

 

перспективны

 

высокотемпературные

 

провода

 (

ВТП

(

с

 

сердечником

 

из

 

сплава

 

Инвар

 (

сплав

 

стали

 

и

 

никеля

), 

провода

 

с

 

композитным

 

сердечником

 

или

 

сердечником

 

из

 

оксида

 

алюминия

 (

предлагаемые

 

компанией

 3

М

 

и

 

пр

.).

Современные

 

тенденции

 

применения

 

ВТП

Применение

 

проводов

обладающих

 

более

 

высокой

 

нагревостойкостью

 

по

 

сравнению

 

с

 

про

-

водами

 

марки

 

АС

 

позволяет

 

достигнуть

 

повышения

 (

в

 1,6–3 

раза

длительно

 

допустимой

 

по

 

условиям

 

их

 

нагрева

 

передаваемой

 

по

 

ВЛ

 

мощности

 

за

 

счет

 

увеличенной

 

допустимой

 

рабо

-

чей

 

температуры

 

провода

 [4]. 

За

 

такими

 

проводами

 

в

 

современной

 

технической

 

литературе

 

закрепилось

 

название

  «

высокотемпературные

», 

и

 

хотя

 

эта

 

температура

 

не

 

слишком

 

высока

 

(

не

 

более

 250°C), 

но

 

отличается

 

в

 

большую

 

сторону

 

от

 

значения

 

Т

ДОП

 

для

 

традиционных

 

стале

-

алюминиевых

 

проводов

 

марки

 

АС

для

 

которых

 

Т

ДОП

 

составляет

 90°C, 

а

 

в

 

качестве

 

расчетного

 

значения

 

для

 

определения

 

I

ДОП

 

принимается

 

температура

 70°C [1].

Однако

 

следует

 

отметить

что

 

при

 

применении

 

ВТП

 

увеличиваются

 

потери

 

электрической

 

энергии

 

на

 

нагрев

 

проводов

Так

если

 

сравнить

 

применение

 

традиционного

 

провода

 

АС

 240/32 

и

 

провода

 

компании

  Lumpi-Berndorf  TAL/STALUM  95/55 

с

 

приблизительно

 

одинаковыми

 

дли

-

тельно

-

допустимыми

 

токами

 

на

 

примере

 

одноцепной

 

ВЛ

 110 

кВ

 

Ириклинская

 

ГЭС

 — 

ГРЭС

 

Вос

-

точного

 

ПО

 

филиала

 

ПАО

 «

МРСК

 

Волги

» — «

Оренбургэнерго

» 

протяженностью

 21,6 

км

то

 

по

 

расчетным

 

данным

 

потери

 

мощности

 

при

 

передаче

 80 

МВт

 

по

 

ВТП

 

составят

 4%, 

что

 

в

 2 

раза

 

больше

чем

 

проводом

 

АС

 240/32 (

таблица

 1). 

Как

 

следствие

при

 

применении

 

ВТП

 

увеличатся

 

потери

 

напряжения

 

на

 

линии

что

 

следует

 

учитывать

 

при

 

проектировании

 

и

 

реконструкции

 

ВЛ

 

с

 

ВТП

Следовательно

при

 

применении

 

ВТП

 

на

 

протяженных

 

ВЛ

 

более

 70 

км

 

для

 

соблюдения

 

условий

 

по

 

допустимому

 

падению

 

напряжения

 

на

 

ВЛ

 

потребуется

 

увеличения

 

сечения

 

ВТП

что

 

приведет

 

к

 

увеличению

 

капиталовложений

 

в

 

сеть

.

Табл

. 1. 

Сравнение

 

потерь

 

в

 

ВЛ

 

при

 

использовании

 

традиционного

 

провода

 

и

 

ВТП

 

п

/

п

Марка

 

провода

Номина

ль

ное

 

напряжение

кВ

Ко

ли

че

ст

во

 

цепей

шт

Пере

да

ваема

я

 

мощ

нос

ть

МВт

До

пу

ст

имый

 

ток

А

Дл

ин

а

 

линии

км

Уд

ел

ьн

ое

 

погон

-

ное

 

сопротив

ле

-

ние

Ом

/

км

Ра

сч

ет

но

е

 

сопротив

ление

Ом

Ра

сч

ет

ны

й

 

рабо

чий

 

ток

А

Пот

ер

и

 

мощ

-

нос

ти

МВт

Пот

ер

и

 

мощ

-

нос

ти

, %

1

АС

 240/32

110

1

80

605

21,6

0,12

2,592

444,3

1,5

1,9

2

TAL/STALUM 95/55 
(Lumpi-Berndorf)

110

1

80

615

21,6

0,2507

5,41512

444,3

3,2

4,0


Page 4
background image

55

УПРАВЛЕНИЕ

 

СЕТЯМИ

Расчет

 

выполнен

 

по

 

методике

приведенной

 

в

 [2]: 

 

P

ij

 

I

Л

 = 

(1)

 

3

U

ном

· 

n

· 

cos

 

где

 

P

ij

 — 

активная

 

мощность

передаваемая

 

по

 

ЛЭП

кВт

U

ном

 — 

номинальное

 

напряжение

 

сети

кВ

n

 — 

число

 

цепей

 

ЛЭП

.

Активное

 

сопротивление

:

 

r

0

· 

l

mp

 

R

Л

i

 = 

(2)

 

n

Потери

 

активной

 

мощности

 

в

 

ЛЭП

:

 

P

Л

 = 3· 

I

Л

2

· 

R

Л

. (3)

Еще

 

одно

 

инновационное

 

решение

частично

 

использующее

 

предыдущее

состоит

 

в

 

при

-

менении

 

проводов

относящихся

 

к

 

категории

 HTLS (High Temperature Low Sag), 

то

 

есть

 

высоко

-

температурных

 

проводов

 

с

 

малой

 

стрелой

 

провеса

 [8].

Из

 

сопоставления

 

данных

 

таблицы

 2 

следует

что

 

удельное

 

электрическое

 

сопротивление

 

алюминия

 

больше

чем

 

меди

 

примерно

 

на

 65% (

ал

 

 1,65

м

), 

по

 

массе

 

он

 

примерно

 

в

 3 

раза

 

легче

 

меди

 

(

ал

 

 0,3

м

), 

а

 

по

 

прочности

 — 

в

 2,5 

раза

 

хуже

  (

разр

.

ал

 

 0,4

разр

.

м

). 

Отечественный

 

термообработанный

 

сплав

 

АВ

-

Е

содержа

-

щий

 

около

 2% 

присадок

 

магния

кремния

 

и

 

железа

по

 

сравнению

 

с

 

чистым

 

алюми

-

нием

 

при

 

примерно

 

одинаковых

 

плотности

 

и

 

электрическом

 

сопротивлении

 

имеет

 

су

-

щественно

 

более

 

высокую

 

прочность

которая

 

лишь

 

на

 23% 

меньше

чем

 

у

 

меди

 [1].

Номенклатура

 

проводов

 

новых

 

конструкций

выпускаемых

 

зарубежными

 

компаниями

 (3M, 

Nexans, General Cable, VISCAS, Lami

 l, Lumpi-Berndorf 

и

 

др

.), 

а

 

также

 

отечественными

 

заводами

 

(

Кирскабель

ЭМ

-

КАБЕЛЬ

 

и

 

др

.) 

достаточно

 

разнообразна

 

и

 

насчитывает

 

вместе

 

с

 

модифика

-

циями

 

около

 

двух

 

десятков

 

наименований

 [9]. 

Классификация

 

проводов

 

по

 

конструктивным

 

признакам

В

 

первую

 

очередь

 

следует

 

рассмотреть

 

группу

 

из

 

четырех

 

конструктивных

 

признаков

к

 

числу

 

которых

 

относятся

 

компонентная

 

структура

 

провода

форма

 

и

 

материал

 

проволок

 

токопроводящей

 

части

 (

ТПЧ

и

 

материал

 

сердечника

В

 

таблице

 3 

по

 

каждому

 

признаку

 

выделены

 

разновидности

 

соответствующих

 

характе

-

ристик

а

 

также

 

возможные

 

варианты

 

их

 

реализации

 

с

 

указанием

 

отличительных

 

символов

присутствующих

 

в

 

марках

 

проводов

 [1].

На

 

рисунке

 2 

показаны

 

сечения

 

проводов

ТПЧ

 

которых

 

изготовлены

 

с

 

ис

-

Табл

. 2. 

Свойства

 

материалов

исполь

-

зуемых

 

для

 

изготовления

 

проводов

 

ВЛ

Материал

Ом

· 

мм

2

/

км

кг

/

м

3

разр

МПа

Медь

17,8–18,5

8700

390

Алюминий

30,0–32,5

2750

160

Сплав

 

АВ

-

Е

30,0–32,5

2790

300

Сталь

7850

1200

Рис

. 2. 

Нестандартные

 

формы

 

проволок

 

токопроводящей

 

части

 

провода

а

 — 

трапецеидальная

б

 — Z-

образная

в

 — 

стреловидная

а

)

б

)

в

)


Page 5
background image

56

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

Табл

. 3. 

Классификация

 

проводов

 

ВЛ

 

по

 

конструктивным

 

признакам

 [9]

№ Признак

Разновидности

Варианты

Символы

1

Компо

-

нентная

 

структура

1.1. 

Монометал

-

лический

1.1.1. 

Алюминий

А

1.1.2. 

Алюминиевый

 

сплав

ААА

1.2. 

Биметал

-

лический

1.2.1. 

Без

 

зазора

по

 

умолчанию

1.2.2. 

С

 

зазором

G (gap)

1.3. 

Металл

 +

композит

см

п

. 4.3

2

Форма

 

проволок

 

токопроводя

-

щей

 

части

2.1. 

Круглая

2.1.1. 

Одного

 

диаметра

по

 

умол

 

чанию

2.1.2. 

Разного

 

диаметра

нет

2.2. 

Трапецеи

-

дальная

нет

TW

2.3. Z-

образная

нет

Z

2.4. 

Стреловидная

нет

нет

3

Материал

 

проволок

 

токопроводя

-

щей

 

части

3.1. 

Алюминий

3.1.1. 

Электротехнический

 (

АТ

)

А

3.1.2. 

Мягкий

 (

АМ

)

ACSS

3.2. 

Алюминиевый

 

сплав

3.2.1. 

АВ

Е

 [Al + 2%(Mg + Si + Fe)]

AA

3.2.2. TAL, ZTAL, XTAL, KTAL (Al–Zr)

T, ZT, XT, KT

4

Материал

 

сердечника

4.1. 

Сталь

 

с

 

по

-

крытием

4.1.1. 

Гальваническим

 (

оцинкованная

)

по

 

умолчанию

4.1.2. 

Мишметаллом

 — 

сплав

 95% Zn + 5% Al

нет

4.1.3. 

Алюминий

AW (ACS)

4.2. 

Сплав

4.2.1. 

Алюминий

 –

цирконий

нет

4.2.2. 

Железоникелевый

 (

инвар

)

I

4.3. 

Композит

4.3.1. 

С

 

металлической

 

матрицей

 (Al, Al

2

O

3

)

CR

4.3.2. 

С

 

полимерной

 

матрицей

CC

пользованием

 

фасонных

 

проволок

 

различной

 

формы

 (

см

признак

 2 

в

 

таблице

 3). 

Здесь

 

пред

-

ставлены

 

только

 

провода

 

с

 

нетрадиционной

 

формой

 

проволок

 

в

 

соответствии

 

с

 

позициями

 2.2, 

2.3 

и

 2.4 

в

 

таблице

 3 [1].

Следующие

 

два

 

признака

 

классификации

 

по

 

конструктивным

 

признакам

 

касаются

 

матери

-

алов

из

 

которых

 

изготовлены

 

проволоки

 

ТПЧ

 

и

 

сердечник

В

 

первом

 

случае

 

нетрадиционными

 

решениями

 

являются

 

применение

 

мягкого

 (

отожженного

алюминия

 (

позиция

 3.1.2) 

и

 

сплавов

 

алюминия

 

с

 

цирконием

 (

позиция

 3.2.2) [1].

Классификация

 

по

 

уровню

 

термостойкости

В

 

этой

 

классификации

 

выделяются

 

три

 

группы

 

проводов

 [14]:

Группа

 1.

 

Компактные

 

провода

 

с

 

Т

ДОП

 

до

 90°C (

с

 

ТПЧ

 

из

 

трапецеидальных

 

или

 Z-

образных

 

проволок

).

Группа

 2.

 

Высокотемпературные

 

провода

 (

ВТП

с

 

ТПЧ

:

• 

из

 

алюминиево

-

циркониевых

 

сплавов

 Al–Zr,

• 

из

 

отожженного

 (

мягкого

алюминия

 (

марки

 

АМ

).


Page 6
background image

57

УПРАВЛЕНИЕ

 

СЕТЯМИ

Группа

 3.

 

ВТП

 

с

 

малой

 

стрелой

 

провеса

 

с

 

сердечником

:

• 

из

 

железоникелевого

 

сплава

 (

инвар

),

• 

из

 

металлокомпозита

 (Al + Al

2

O

3

),

• 

из

 

неметаллического

 (

полимерного

композитного

 

материала

.

Ограничение

 

температуры

 

нагрева

 

величиной

 90°C 

связано

 

с

 

тем

что

 

применяемый

 

для

 

из

 

готовления

 

проволок

 

алюминий

 

мар

-

ки

 

АТ

характеризующийся

 

значениями

 

разр

 = 160–200 

МПа

 (

в

 

зависимости

 

от

 

диаметра

 

проволоки

), 

при

 

более

 

вы

-

соких

 

температурах

 

довольно

 

резко

 

снижает

 

свою

 

механическую

 

прочность

 

(

рисунок

 3). 

Именно

 

это

 

обстоятельст

-

во

 

обусловило

 

разработку

 

конструкций

 

проводов

 

с

 

ТПЧ

 

из

 

материалов

лишен

-

ных

 

этого

 

недостатка

Они

 

объединены

 

во

 

вторую

 

группу

 [1].

Вторая

 

группа

 

включает

 

в

 

себя

 

ВТП

не

 

относящиеся

 

к

 

категории

 HTLS. 

Это

 

прежде

 

всего

 

провода

у

 

которых

 

проволоки

 

ТПЧ

 

изготовлены

 

из

 

алю

-

миниево

-

циркониевых

 

сплавов

 (Al–Zr).

Ряд

 

этих

 

сплавов

 

насчитывает

 

четыре

 

наименования

а

 

именно

 TAL, ZTAL, XTAL 

и

 KTAL [6]. 

В

 

таблице

 4 

даны

 

их

 

названия

 

с

 

использо

-

ванием

 

аббревиатуры

 TRAA (Thermal Resistant Aluminium Alloy — 

термостойкий

 

алюминиевый

 

сплав

и

 

соответствующие

 

значения

 

длительно

 

допустимых

 

рабочих

 

температур

 [1].

Номенклатура

 

проводов

относящихся

 

ко

 

второй

 

группе

дана

 

в

 

таблице

 5 [1].

Создание

 

проводов

 

третьей

 

группы

  (

ВТП

 

с

 

малой

 

стрелой

 

провеса

) [9] 

требует

 

примене

-

ния

 

материалов

характеризующихся

 

понижен

-

ными

 

значениями

 

температурного

 

коэффици

-

ента

 

линейного

 

расширения

  (

k

T

). 

Значения

 

k

T

 

для

 

различных

 

материалов

используемых

 

при

 

изготовлении

 

проводов

 

ВЛ

даны

 

в

 

таблице

 7.

Рис

. 3. 

Зависимости

 

предела

 

прочности

 

на

 

разрыв

 

(

разр

от

 

температуры

 

для

 

алюминия

 

марки

 

АТ

 

(

сплошная

 

синяя

 

линия

и

 

для

 

сплава

 ZTAL (

красная

 

штриховая

 

линия

)

200

150

100

50

0

0

50

100

150

200

T, °

С

разр

,

МПа

Табл

. 4. 

Разновидности

 

сплавов

 Al–Zr [1]

№ Марка

Название

Т

доп

,°C

1

TAL

TRAA

150

2

ZTAL

Ultra  TRAA

210

3

XTAL

Extra  TRAA

230

4

KTAL*

High Strength TRAA

150

отличается

 

от

 TAL 

более

 

высокой

 

прочностью

Табл

. 5. 

Марки

 

проводов

 

группы

 2

№ Марка Термин

 

в

 

английском

 

языке

 

Термин

 

в

 

русском

 

языке

 

1

TACSR

Thermal Resistant Aluminium Alloy 
(TRAA) Conductor Steel Reinforced

Провод

 

с

 

проволоками

 

из

 

термостойкого

 

сплава

 

Al–Zr (TAL) 

со

 

стальным

 

сердечником

2

ZTACSR Ultra TRAA Conductor Steel Reinforced

То

 

же

но

 

из

 

сплава

 ZTAL

3

KTACSR

High Strength TRAA Conductor Steel 
Reinforced

То

 

же

но

 

из

 

сплава

 KTAL (

высокой

 

прочности

)

4

ACSS

Aluminium Conductor Steel Supported

Провод

 

с

 

проволоками

 

из

 

отожженного

 Al

с

 

сердечником

 

из

 

высокопрочной

 

стали


Page 7
background image

58

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

Табл

. 6. 

Марки

 

проводов

 

подгруппы

 3

Б

№ Марка Термин

 

в

 

английском

 

языке

 

Термин

 

в

 

русском

 

языке

 

1

ACCR

TRAA Conductor Composite 
Reinforced

Провод

 

с

 

проволоками

 

из

 

термостойкого

 

сплава

 Al–Zr 

(TAL) 

с

 

сердечником

 

из

 

металлокомпозита

 (Al + Al

2

O

3

)

2

ACCC

Aluminium Conductor 
Composite Core

Провод

 

с

 

проволоками

 

из

 

отожженного

 Al 

с

 

сердечни

-

ком

 

из

 

полимеркомпозита

3

ACCFR

Aluminium Conductor Carbon 
Fiber Reinforced

Провод

 

с

 

проволоками

 

из

 Al 

с

 

композитным

 

сердечни

-

ком

 

из

 

углеродных

 

волокон

4

TACCFR

TRAA Conductor Carbon Fiber 
Reinforced

Провод

 

с

 

проволоками

 

из

 

термостойкого

 

сплава

 Al–Zr 

(TAL) 

с

 

сердечником

 

из

 

углеродных

 

волокон

Примечание

.

 

Использование

 

этих

 

проводов

 

при

 

реконструкции

 

существующих

 

ВЛ

 

с

 

целью

 

повышения

 

их

 

нагрузочной

 

способ

-

ности

 

позволяет

 

уменьшить

 

стрелы

 

провеса

 

при

 

сохранении

 

длин

 

промежуточных

 

пролетов

 

и

 

высоты

 

промежуточных

 

опор

.

Композитные

 

провода

 

второго

 

типа

 

име

-

ют

 

сердечник

выполненный

 

из

 

неметалли

-

ческого

 

материала

состоящего

 

из

 

матрицы

 

(

полимерной

углеродной

 

и

 

др

.) 

и

 

армирую

-

щих

 

элементов

  (

углеродное

базальтовое

стекловолокно

), 

обеспечивающих

 

необхо

-

димую

 

прочность

Так

провод

 

марки

 

АССС

выпускаемый

 

американской

 

компанией

 

СТС

 

Global Corporation, 

имеет

 

сердечник

 

в

 

виде

 

стержня

 

из

 

эпоксидного

 

компаунда

арми

-

рованный

 

высокопрочными

 

карбоновыми

 

нитями

а

 

оставшиеся

 

две

 

марки

имеющие

 

в

 

аббревиатуре

 

символы

 CFR 

и

 

выпускаемые

 

япон

-

ской

 

фирмой

 EXSYM, 

имеют

 

сердечник

скрученный

 

из

 

цилиндрических

 

элементарных

 

стержней

каждый

 

из

 

которых

 

содержит

 

углеродные

 

волокна

 

в

 

матрице

 

из

 

эпоксидного

 

компаунда

 [1].

Зарубежный

 

опыт

 

применения

 

проводов

 

различных

 

типов

 [7] 

За

 

рубежом

 

наибольшее

 

распространение

 

получили

 

ВЛ

 

со

 

сталеалюминиевыми

 

проводами

 

марки

 ACSR. 

Многие

 

из

 

этих

 

линий

 

проектировались

 

на

 

срок

 

службы

 40 

лет

а

 

работают

 

уже

 

по

 

50–70 

лет

В

 

настоящее

 

время

 

в

 

США

 

и

 

Канаде

 

эксплуатируется

 80% 

ВЛ

построенных

 

с

 

приме

-

нением

 

проводов

 

марки

 ACSR.

При

 

строительстве

 

новых

 

линий

 

и

 

особенно

 

при

 

реконструкции

 

существующих

 

во

 

многих

 

случаях

 

экономически

 

целесообразно

 

применение

 

термостойких

 

проводов

 

с

 

малой

 

стрелой

 

провеса

Пример

 

тому

 — 

широкое

 

применение

 

в

 

Северной

 

Америке

 

провода

 ACSS, 

имеющего

 

сердечник

 

из

 

стали

 

высокой

 

прочности

 

и

 

проводящую

 

часть

 

проволоками

 

из

 

отожженного

 

алю

-

миния

Опыт

 

его

 

применения

 

с

 70-

х

 

годов

 

прошлого

 

века

 

показывает

что

 

при

 

том

 

же

 

объеме

 

технического

 

обслуживания

 

проводов

 

и

 

ожидаемом

 

сроке

 

службы

 

нагрузочная

 

способность

 

провода

 ACSS 

может

 

быть

 

вдвое

 

больше

чем

 

у

 ACSR. 

К

 2008 

году

 

в

 

США

 

было

 

установлено

 

более

 5000 

км

 ACSS.

Замена

 

существующих

 

проводов

 

на

 

термостойкие

 

с

 

малой

 

стрелой

 

провеса

 

позволяет

 

су

-

щественно

 

повысить

 

термический

 

предел

 

работы

 

провода

 

при

 

том

 

же

 

весе

 

и

 

погодных

 

усло

-

виях

Возможность

 

длительной

 

работы

 

при

 

температуре

 

провода

 

до

 200°

С

 

без

 

изменения

 

механических

 

и

 

электрических

 

параметров

 

и

 

значительно

 

меньшее

 

удлинение

 

провода

 

при

 

Табл

. 7. 

Температурный

 

коэффициент

линейного

 

расширения

 [1]

№ Материал

k

T

, 10

-6

/°C

1

Алюминий

сплав

 

АВ

-

Е

23,0

2

Высокопрочная

 

сталь

 

марки

 EST

11,5

3

Металлокомпозит

 (Al + Al

2

O

3

)

6,0

4

Железоникелевый

 

сплав

 (Invar)

3,7


Page 8
background image

59

УПРАВЛЕНИЕ

 

СЕТЯМИ

температурах

 

выше

 100°

С

 

позволяют

 

повысить

 

пропускную

 

способность

 

ВЛ

 

по

 

крайней

 

мере

 

на

 50% 

без

 

изменения

 

остальной

 

части

 

конструкции

 

линии

 (

опор

фундаментов

системы

 

под

-

вески

 

и

 

изоляторов

).

Общий

 

недостаток

 

работы

 

проводов

 

с

 

повышенными

 

температурами

 — 

повышение

 

потерь

 

активной

 

мощности

 

и

 

энергии

 

в

 

линии

Возможны

 

варианты

когда

 

капитализированные

 

потери

 

за

 

весь

 

срок

 

линии

 

являются

 

основным

 

фактором

 

при

 

выборе

 

типа

 

провода

может

 

быть

 

даже

 

принято

 

решение

 

о

 

применении

 

провода

 

большего

 

сечения

 

с

 

реконструкцией

 

опор

Вообще

 

выбор

 

применяемого

 

типа

 

провода

 

определяется

 

технико

-

экономическими

 

расчетами

 

для

 

ли

-

нии

 

в

 

целом

.

К

 

примеру

проведенные

 

в

 

Университете

 Eindhoven 

в

 

Нидерландах

 

расчеты

 

стоимости

 

ре

-

конструкции

 

ВЛ

 150 

кВ

 600 

А

 

с

 

повышением

 

нагрузки

 

до

 1200 

А

 

показали

что

 

экономически

 

выгоден

 

вариант

 

с

 

проводами

 

типа

 

АССС

имеющими

 

композитный

 

сердечник

Расходы

 

на

 

ре

-

конструкцию

 

плюс

 

потери

 

за

 

весь

 

срок

 

службы

 

по

 

расчетам

 

составляют

 50–70% 

по

 

сравнению

 

с

 

вариантами

в

 

которых

 

предусматривается

 

применение

 

проводов

 

других

 

марок

в

 

том

 

числе

 

и

 

обычного

 

сталеалюминиевого

 

провода

 ACSR, 

несмотря

 

на

 

то

что

 

провод

 

АССС

 

в

 2,5–3 

раза

 

дороже

Решающими

 

стали

 

два

 

фактора

возможность

 

использования

 

существующих

 

опор

 

и

 

относительно

 

малые

 

потери

 

в

 

линии

снижающие

 

их

 

накопленную

 

капитализированную

 

часть

 

за

 

весь

 

срок

 

службы

 

линии

 [15].

Широкое

 

применение

 

нашли

 

алюминиевые

 

провода

 AAAC, 

имеющие

 

меньшие

 

потери

 

мощности

 

и

 

энергии

 

и

 

высокую

 

стойкость

 

к

 

коррозии

 

по

 

сравнению

 

с

 

проводами

 

со

 

стальным

 

сердечником

Они

 

могут

 

исполняться

 

с

 

трапецеидальными

 

проволоками

 (TW), 

при

 

этом

 

значи

-

тельно

 

улучшаются

 

аэродинамическое

 

качество

 

провода

а

 

снижение

 

веса

 (

алюминий

 

вместо

 

стали

 

в

 

сердечнике

 

и

 

лучшее

 

заполнение

 

сечения

позволяет

 

снизить

 

нагрузку

 

на

 

опоры

.

Еще

 

больше

 

степень

 

заполнения

 

сечения

 

провода

 

у

 

провода

 Aero-Z, 

имеющего

 

тесно

 

рас

-

положенные

 Z-

образные

 

проволоки

Этот

 

провод

 

получает

 

все

 

более

 

широкое

 

распростране

-

ние

особенно

 

для

 

тех

 

трасс