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
»
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
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
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
fi
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
)
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
).
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
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
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
ВЛ
,
где
сильные
ветровые
нагрузки
,
снегопады
и
гололед
.
В
насто
-
ящее
время
в
Европе
построено
около
3500
км
линий
с
такими
проводами
.
В
Японии
,
где
почти
невозможна
прокладка
новых
линий
,
около
70%
ВЛ
используют
вы
-
сокотемпературные
провода
(
десятки
тысяч
километров
).
В
США
—
около
10 000
км
таких
ВЛ
(
данные
2007
года
).
Провода
с
сердечниками
из
инвара
или
композита
,
с
зазором
между
сердечником
и
то
-
копроводящими
проволоками
выпускаются
в
меньших
количествах
и
используются
главным
образом
в
странах
Азии
.
Провода
с
сердечником
из
композита
,
разрабатываемые
в
США
,
проходят
испытания
на
отдельных
линиях
.
Цены
на
провода
с
высокой
нагревостойкостью
и
сниженной
величиной
стрелы
прове
-
са
весьма
различны
.
Благодаря
сравнительно
небольшой
наценке
по
отношению
к
ACSR
(
в
1,5–2
раза
)
шире
других
распространен
провод
ACSS,
выпускаемый
в
США
тремя
предприя
-
тиями
.
Цена
на
провод
зависит
от
материала
сердечника
и
токопроводящих
проволок
—
япон
-
ские
термостойкие
алюминиевые
сплавы
TAL
и
ZTAL
стоят
втрое
дороже
обычного
алюми
-
ния
.
Провод
инвар
втрое
дороже
обычной
стали
с
гальванопокрытием
,
поэтому
провода
G(Z)
TACSR
в
2–3
раза
дороже
ACSR,
а
провода
ZTACIR —
более
чем
в
три
раза
.
Материал
сердечника
провода
ACCR
компании
3
М
(
сердечник
из
керамических
волокон
в
алюминиевой
матрице
)
более
чем
в
10
раз
дороже
обычной
стали
.
Так
как
этот
провод
также
использует
сплав
алюминий
-
цирконий
,
он
может
быть
дороже
ACSR
в
30
раз
в
зависимости
от
материала
сердечника
.
60
СБОРНИК
НАУЧНО
-
ТЕХНИЧЕСКИХ
СТАТЕЙ
Производимые
компаниями
СТС
и
Exsym
провода
имеют
сердечник
из
нагревостойкой
смо
-
лы
,
армированной
углеродными
волокнами
.
Провода
компании
СТС
имеют
жилы
из
отожжен
-
ного
алюминия
и
стоят
в
2–3
раза
дороже
ACSR;
провода
Exsym,
имеющие
жилы
из
алюминий
-
циркониевого
сплава
ZTAL
стоят
в
3–5
раз
дороже
ACSR.
Компания
J-Power
разработала
технологию
производства
сталеалюминиевого
провода
с
относительно
малой
стрелой
провеса
.
Стальной
сердечник
этого
провода
подвергается
предварительной
деформации
растягивающими
усилиями
,
при
этом
резко
повышается
его
прочность
на
растяжение
.
Стрела
провеса
такого
провода
в
пролете
существенно
меньше
,
чем
у
обычного
сталеалюминиевого
провода
.
При
том
же
диаметре
провода
можно
допустить
большую
рабочую
температуру
и
тем
самым
увеличить
допустимую
токовую
нагрузку
линии
в
1,6
раза
,
а
с
применением
особо
термостойкого
алюминиевого
сплава
можно
увеличить
до
-
пустимую
токовую
нагрузку
линии
вплоть
до
190%.
Провод
J-Power
используется
в
энергоком
-
паниях
Японии
(
по
состоянию
на
2004
год
)
на
34
линиях
.
Экономичность
прокладки
новых
типов
проводов
в
наибольшей
степени
зависит
от
того
,
строится
новая
линия
или
реконструируется
старая
.
Эффективность
замены
обычного
провода
ACSR
на
провод
с
полимерным
сердечником
типа
TACFR (
корпорации
Exsym,
Япония
)
иллюстрируют
следующие
расчетные
данные
.
При
длине
пролета
300
м
и
сечении
провода
160
мм
2
стрела
провеса
TACFR
составляет
9,4
м
при
150°
С
,
в
то
время
как
для
провода
ACSR
она
равна
11,3
м
при
90°
С
.
Применение
TACFR
позво
-
ляет
повысить
пропускную
способность
ВЛ
66
кВ
длиной
10
км
с
454
до
705
А
.
Полная
стои
-
мость
варианта
реконструкции
с
заменой
на
ACSR
повышенного
сечения
принята
за
единицу
и
несмотря
на
существенно
более
высокую
стоимость
провода
TACFR,
расходы
на
реконструк
-
цию
ВЛ
при
его
использовании
в
два
раза
меньше
.
Продукция
на
российском
рынке
[1]
Как
при
проектировании
вновь
сооружаемых
ВЛ
,
так
и
при
решении
задачи
реконструкции
су
-
ществующей
ВЛ
с
целью
увеличения
ее
пропускной
способности
перед
проектировщиками
и
инвесторами
встает
проблема
выбора
технического
решения
,
адекватного
поставленной
задаче
.
Так
,
перечень
зарубежных
фирм
,
продукция
которых
аттестована
Межведомственной
комиссией
ПАО
«
ФСК
ЕЭС
»
для
применения
в
ЕНЭС
России
,
приведен
в
таблице
8.
Приведены
технические
характеристики
(
сечения
ТПЧ
F
ТПЧ
и
сердечника
F
с
,
длительно
допустимая
температура
Т
доп
,
внешний
диаметр
провода
D
пр
,
масса
1
км
провода
М
пр
.0
,
до
-
пустимый
по
условиям
нагрева
в
стационарном
режиме
ток
I
доп
,
стрела
провеса
провода
при
допустимой
температуре
f
пр
).
Табл
. 8.
Сравнительные
характеристики
проводов
марки
АС
и
проводов
зарубежных
производителей
[1]
№
Фирма
Марка
F
ТПЧ
/
F
с
,
мм
2
/
мм
2
Т
доп
, °C
D
пр
,
мм
М
пр
.0
,
кг
/
км
I
доп
,
А
/
о
.
е
.
f
пр
,
м
1
Заводы
РФ
АС
240/39
90
21,6
952
480/1,0
10,1
2
Nexans
АААС
Z
366/00
90
23,1
1040
770/1,6
9,9
3
L-B
TACSR/ACS
212/49
150
21,0
914
870/1,8
11,6
4
JPS
GTACSR
217/49
150
20,3
1015
840/1,7
9,1
5
3M
ACCR
238/39
210
21,6
793
1210/2,5
9,9
61
УПРАВЛЕНИЕ
СЕТЯМИ
Пример
применения
ВТП
В
качестве
одного
из
примеров
применения
приведем
решение
при
сооружении
перехода
двух
-
цепной
ВЛ
220
кВ
через
Камское
водохранилище
с
длиной
полета
1480
м
[11] (
рисунок
4).
В
пер
-
вом
проектном
варианте
с
проводами
специального
усиленного
исполнения
марки
АС
500/336
высота
каждой
из
двух
«
переходных
»
опор
составила
154
метра
,
а
ее
вес
410
тонн
.
При
этом
стрела
провеса
провода
достигала
140
метров
.
Второй
вариант
предусматривал
применение
проводов
,
выпускаемых
компанией
L-B,
марки
TACSR/ACS
с
сечением
ТПЧ
521
мм
2
,
что
позво
-
лило
снизить
высоту
опор
до
104,4
метра
,
вес
—
до
154,4
тонн
,
а
стрелу
провеса
—
до
86
метров
.
Заключение
Экономичность
прокладки
новых
типов
проводов
зависит
от
того
,
строится
ли
новая
линия
или
реконструируется
старая
.
Расчеты
и
зарубежная
практика
показывают
,
что
,
несмотря
на
суще
-
ственно
более
дорогой
провод
с
улучшенными
характеристиками
,
расходы
при
замене
на
него
могут
быть
значительно
меньше
,
чем
при
реконструкции
с
заменой
опор
и
фундаментов
[7].
В
соответствии
с
п
. 2.4.5
Положения
ОАО
«
Россети
»
о
единой
технической
политике
в
элек
-
тросетевом
комплексе
,
утвержденного
Советом
директоров
23.10.2013
г
.,
на
строящихся
ВЛ
220
кВ
(
также
в
ряде
случаев
для
ВЛ
35–110
кВ
)
и
выше
следует
применять
,
как
правило
,
стан
-
дартные
сталеалюминиевые
провода
,
а
современные
провода
с
повышенной
пропускной
спо
-
собностью
применять
лишь
в
обоснованных
случаях
,
в
связи
с
высокой
стоимостью
высокотем
-
пературных
проводов
.
Очевидно
,
что
к
числу
таких
случаев
следует
отнести
в
первую
очередь
необходимость
повышения
пропускной
способности
ВЛ
путем
замены
проводов
марки
АС
при
их
реконструкции
в
наиболее
значимых
частях
энергосистемы
,
которые
определяются
:
расчетами
режимов
работы
,
территориальными
особенностями
(
стесненные
городские
условия
,
ландшафт
местности
,
большие
переходы
,
неблагоприятные
метеоусловия
и
пр
.).
Представляется
перспективным
применение
высокотемпературных
проводов
как
средство
устранения
вышеуказанных
ограничений
на
участках
сети
энергосистемы
.
Однако
при
проекти
-
ровании
и
реконструкции
ВЛ
с
ВТП
следует
учитывать
увеличенные
потери
активной
мощности
и
энергии
в
линиях
по
сравнению
со
случаем
применения
традиционных
проводов
марки
АС
,
а
также
увеличенное
значение
падения
напряжения
с
целью
удовлетворения
требований
по
ре
-
гулированию
напряжения
и
в
ряде
случаев
,
возможно
,
статической
и
динамической
устойчивости
электроэнергетической
системы
.
1480 м
а)
140 м
б)
86
м
Рис
. 4.
Варианты
перехода
двухцепной
ВЛ
220
кВ
через
Камское
водохранилище
:
а
)
с
проводами
марки
АС
500/336;
б
)
с
проводами
компании
Lumpi-Berndorf
марки
TACSR/ACS
с
сечением
ТПЧ
521
мм
2
62
СБОРНИК
НАУЧНО
-
ТЕХНИЧЕСКИХ
СТАТЕЙ
ЛИТЕРАТУРА
1.
Зуев
Э
.
Н
.
Неизолированные
провода
воздуш
-
ных
линий
электропередачи
:
проблема
вы
-
бора
(
аналитический
обзор
). URL: http://www.
ruscable.ru/article/neizolirovanye_provoda_lep_
problema_vybora/.
2.
Веников
В
.
А
.,
Строев
В
.
А
.
Электрические
сис
-
темы
.
Электрические
сети
:
Учебник
для
вузов
.
2-
е
изд
.
М
.:
Высшая
школа
, 1998.
3.
Механошин
К
.
Б
.
Повышение
пропускной
спо
-
собности
линий
электропередачи
высокого
напряжения
//
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ
.
Передача
и
распределение
, 2012,
№
1(10).
С
. 104–108.
4.
Механошин
Б
.
И
.,
Шкапцов
В
.
А
.,
Васильев
Ю
.
А
.
Повышение
эффективности
использования
существующих
ВЛ
на
основе
анализа
их
тех
-
нического
состояния
и
данных
мониторинга
температуры
проводов
//
ЭЛЕКТРО
, 2007,
№
6.
С
. 37–41.
5.
Правила
устройства
электроустановок
. 7-
е
изд
.
М
.:
НЦ
ЭНАС
, 2007. 174
с
.
6.
ГОСТ
839-80.
Провода
неизолированные
для
воздушных
линий
электропередачи
.
Техниче
-
ские
условия
.
М
.:
Изд
-
во
стандартов
, 1980.
7.
Алексеев
Б
.
А
.
Повышение
пропускной
спо
-
собности
воздушных
линий
электропередачи
и
применение
проводов
новых
марок
//
ЭЛЕК
-
ТРО
, 2009,
№
3.
С
. 45–50.
8.
Френкель
В
.
Высокотемпературные
провода
с
малой
стрелой
провеса
//
Энергоэксперт
, 2010,
№
4(21).
С
. 66–68.
9.
Зуев
Э
.
Н
.
О
классификации
инновационных
конструкций
проводов
воздушных
ЛЭП
//
Ка
-
бель
-news, 2013,
№
3.
С
. 18–23.
10.
Колосов
С
.
В
.,
Рыжов
С
.
В
.,
Сюксин
В
.
Е
.
Повы
-
шение
пропускной
способности
ВЛ
:
анализ
технических
решений
/
Опыт
,
устремленный
в
будущее
.
Сб
.
научных
стате
.
ЗАО
«
Электро
-
сетьстройпроект
», 2013.
С
. 26–36.
11.
Тимашова
Л
.
В
.,
Никифоров
Е
.
П
.,
Назаров
И
.
А
.
и
др
.
Повышение
надежности
воздушных
ли
-
ний
электропередачи
при
применении
прово
-
дов
нового
поколения
//
Энергия
Единой
Сети
,
2014,
№
5.
С
. 6–14.
12.
Рощин
А
.
В
.,
Костиков
В
.
И
.
Некоторые
аспекты
реконструкции
воздушных
линий
в
стесненных
условиях
,
применение
опор
на
МГС
//
Воздуш
-
ные
линии
, 2010,
№
1.
С
. 46–53.
13.
Патент
РФ
№
2428780.
Промежуточное
звено
,
компенсирующее
изменение
длины
токове
-
дущего
провода
в
пролете
воздушной
линии
электропередачи
(
варианты
),
и
пролет
воз
-
душной
линии
электропередачи
,
снабженный
таким
промежуточным
звеном
(
варианты
).
14.
Зарудский
Г
.
К
.,
Платонова
И
.
А
.,
Шведов
Г
.
В
.,
Крохин
А
.
Ю
.
Инновационные
провода
для
воз
-
душных
линий
электропередачи
.
Часть
3 //
Ка
-
бель
-news, 2011,
№
2.
С
. 52–54.
15. Leenders I.P.A. Upgrading overhead lines with high
temperature, low sag conductors. Vortrag im Techni-
sche Universitaet Eindhoven, Nederland. Januar 2007.
В статье рассматриваются вопросы повышения пропускной способности воздушных линий 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 высокотемпературных проводов, проведенный ведущим научным сотрудником ВНИИЭ — филиала ОАО «НТЦ Электроэнергетики» Алексеевым Б.А. Приведена классификация проводов, представленная профессором НИУ МЭИ Зуевым Э.Н. Приведен пример применения ВТП в РФ.
