64
СЕТИ
РОССИИ
в
о
з
д
у
ш
н
ы
е
Л
Э
П
воздушные ЛЭП
Э
кономика
России
преодо
-
лела
кризисный
период
(2008—2010
гг
.),
характе
-
ризовавшийся
снижением
потребления
электроэнергии
.
Рост
производственных
показателей
та
-
кой
ключевой
отрасли
экономики
государства
,
какой
является
элек
-
троэнергетика
(
рис
. 1),
является
на
-
глядным
тому
подтверждением
.
По
оптимистическим
прогнозам
специалистов
,
рост
потребления
электроэнергии
может
составить
в
ближайшей
перспективе
4,4%
в
год
,
по
пессимистическим
прогно
-
зам
— 2,3%
в
год
.
Вполне
очевидно
,
что
увеличение
потребления
элек
-
троэнергии
,
особенно
в
тех
регио
-
нах
,
где
оно
составляет
3—4%
в
год
,
должно
находиться
в
соответствии
с
организационными
и
техническими
возможностями
передачи
и
распре
-
деления
увеличенных
потоков
энер
-
гии
и
мощности
,
быть
обеспечено
высоким
уровнем
эксплуатацион
-
ной
готовности
элементов
сетевой
Реалии и потенциал
эффективного
использования
сетевой
инфраструктуры
России
Владимир ШКАПЦОВ,
ведущий аналитик, к.т.н., ГК ОПТЭН,
Александр ОРЕШКИН,
руководитель отдела ОАО «СОЮЗТЕХЭНЕРГО»
Рис
. 1.
Показатели
роста
производства
и
потребления
электроэнергии
Источник
:
по
данным
РИА
«
Новости
»
Показатель
2011
г
.
в
%
к
2010
г
.
Выработка
электроэнергии
,
млрд
кВт
•
ч
10520
101,4
Электропотребление
,
млрд
кВт
•
ч
1021,1
101,2
Сальдо
перетоков
электроэнергии
,
млрд
кВт
•
ч
19,3
122,2
Установленная
мощность
электростанций
ЕЭС
России
,
ГВт
218,1
101,5
Потребление
электроэнергии
в
России
Производство
электроэнергии
в
России
Установленная
мощность
электростанций
ЕЭС
России
млрд
кВт
•
ч
млрд
кВт
•
ч
тыс
.
МВт
65
№ 2 (17), март–апрель, 2013
инфраструктуры
,
чтобы
гарантиро
-
вать
повышенную
пропускную
спо
-
собность
в
сочетании
с
высокой
на
-
дёжностью
и
устойчивостью
всех
её
компонентов
.
Сетевая
инфраструктура
Россий
-
ской
Федерации
включает
десятки
тысяч
километров
воздушных
линий
электропередачи
(
ВЛ
)
высокого
на
-
пряжения
35, 110
и
220
кВ
,
сотни
тысяч
километров
распределитель
-
ных
сетей
0,4—20
кВ
,
от
состояния
и
пропускной
способности
которых
зависит
возможность
эффективно
-
го
электроснабжения
потребителей
как
промышленного
,
так
и
бытового
секторов
энергопотребления
.
Оценить
состояние
всех
со
-
ставляющих
обширного
сетевого
хозяйства
отрасли
в
рамках
одной
статьи
представляется
сложной
про
-
блемой
.
Рассмотрим
вопрос
о
про
-
пускной
способности
электрических
сетей
на
базе
анализа
состояния
от
-
дельных
её
сегментов
сетевого
ком
-
плекса
,
например
линий
электропе
-
редачи
110
кВ
.
Для
выполнения
подобного
ана
-
лиза
использованы
данные
,
по
-
лученные
в
процессе
проведения
работ
по
оценке
технического
со
-
стояния
ВЛ
с
применением
прогрес
-
сивной
технологии
сканирования
протяжённых
инфраструктурных
объектов
специализированными
сканирующими
устройствами
,
уста
-
навливаемыми
на
борту
авиаци
-
онных
носителей
—
вертолётов
или
легкомоторных
самолётов
[1], [2].
Полученные
результаты
сканиро
-
вания
после
специализированной
обработки
с
применением
разра
-
ботанных
ГК
ОПТЭН
оригинальных
программных
продуктов
импортиру
-
ются
в
систему
автоматизированно
-
го
проектирования
,
использование
которой
позволяет
сформировать
двух
-
и
трёхмерные
модели
обсле
-
дуемых
линий
,
рельефа
местности
и
различных
наземных
объектов
(
строений
,
дорог
,
пересекаемых
ВЛ
низших
классов
напряжения
,
рас
-
тительности
и
проч
.).
Поскольку
в
ходе
обследования
регистрируются
режимные
параметры
ВЛ
и
метео
-
рологические
данные
,
последующее
математическое
моделирование
по
-
зволяет
анализировать
состояние
объекта
исследования
в
любых
ак
-
туальных
условиях
,
отличных
от
мо
-
мента
съёмки
.
Для
представленного
ниже
анали
-
тического
исследования
использова
-
ны
данные
о
техническом
состоянии
41-
й
ВЛ
110
кВ
из
расположенных
в
различных
регионах
РФ
.
Используе
-
мые
данные
получены
при
обследо
-
вании
вполне
конкретных
объектов
,
однако
принадлежность
данных
к
этим
объектам
не
раскрывается
в
целях
соблюдения
условий
конфи
-
денциальности
полученной
инфор
-
мации
об
их
состоянии
.
Осуществление
надёжной
и
без
-
опасной
эксплуатации
энергообъек
-
тов
,
находящихся
в
технически
ис
-
правном
состоянии
,
предполагает
соблюдение
всех
положений
дей
-
ствующего
ПУЭ
седьмого
издания
.
Здесь
необходимо
отметить
,
что
многие
находящиеся
в
настоящее
время
в
эксплуатации
линии
спро
-
ектированы
и
построены
30—40
лет
тому
назад
по
правилам
и
нормам
,
отличающимся
от
ПУЭ
-7.
Однако
ужесточение
норм
безопасности
актуально
и
для
линий
с
большими
сроками
службы
,
тем
более
что
при
выполнении
работ
по
переосна
-
щению
и
реконструкции
эти
линии
должны
быть
в
любом
случае
приве
-
дены
в
соответствие
с
действующи
-
ми
в
настоящее
время
Правилами
устройства
электроустановок
.
Полученные
данные
свидетель
-
ствуют
о
том
,
что
несоответствие
предписанным
ПУЭ
-7
нормативным
значениям
габаритов
проводов
до
земли
и
различных
наземных
объ
-
ектов
носят
массовый
характер
,
уже
сейчас
негативно
сказываясь
на
реализации
процессов
повыше
-
ния
эффективности
использования
существующих
ВЛ
.
В
перспекти
-
ве
эти
проблемы
будут
,
очевидно
,
только
обостряться
.
Поскольку
это
так
,
пришлось
для
оценки
состоя
-
ния
обследованных
ВЛ
с
подобны
-
ми
нарушениями
ввести
условные
категории
степени
риска
их
экс
-
плуатации
.
В
таблице
приведена
предлагаемая
условная
классифи
-
кация
категорий
риска
эксплуатации
ВЛ
110
кВ
в
зависимости
от
того
,
в
какой
мере
габариты
проводов
до
земли
и
до
пересекаемых
объектов
меньше
нормированных
ПУЭ
зна
-
чений
и
близки
к
величинам
наи
-
меньших
изоляционных
расстояний
по
воздуху
от
токоведущих
проводов
до
наземных
или
заземлённых
объ
-
ектов
при
рабочем
напряжении
(
та
-
блица
2.5.17
ПУЭ
).
Категория
риска
Расстояние
от
провода
до
объекта
,
м
,
при
рабочем
напряжении
ВЛ
Населённая
местность
,
м
Ненаселённая
местность
,
м
0
7,0/4,0
*
7/4,0
**
6,0/4,0
*
7,0/4,0
**
I
6,0—6,9/3,0—3,9 #
6,0—6,9/3,0—3,9 #
5,0—5,9/3,0—3,9 #
6,0—6,9/3,0—3,9 #
II
5,0—5,9/2,0—2,9 #
5,0—5,9/2,0—2,9 #
4,0—4,9/2,0—2,9 #
5,0—5,9/2,0—2,9 #
III
4,0—4,9/1,0—1,9
4,0—4,9/1,0—1,9
3,0—3,9/1,0—1,9
4,0—4,9/1,0—1,9
IV
3,0—3,9/0—0,9
3,0—3,9/0—0,9
2,0—2,9/0—0,9
3,0—3,9/0—0,9
Наименее
допустимое
расстоя
-
ние
провода
до
заземлённых
объектов
0,23
0,23
0,23
0,23
Примечания
:
*
в
числителе
—
минимальное
расстояние
до
земли
,
в
знаменателе
—
до
строений
;
**
в
числителе
—
минимальное
расстояние
до
автомобильной
дороги
,
в
знаменателе
—
до
провода
или
троса
пересекаемой
ВЛ
;
•
зелёным
выделены
категории
минимального
риска
;
•
фиолетовым
выделена
категория
высокого
риска
;
•
красным
выделена
категория
предельного
риска
.
Табл
.
Классификация
категорий
риска
эксплуатации
ВЛ
110
кВ
66
СЕТИ РОССИИ
Повышение
электропотребле
-
ния
на
величину
от
2,3
до
11%,
наблюдаемое
в
ряде
регионов
страны
,
непосредственно
связано
с
необходимостью
повышения
то
-
ков
нагрузки
существующих
линий
электропередачи
.
Имеются
ли
для
этого
необходимые
предпосылки
?
Находятся
ли
ВЛ
в
том
состоянии
,
которое
позволяет
повышать
токи
нагрузки
,
вызывающие
нагрев
и
температурные
удлинения
прово
-
дов
,
а
следовательно
,
уменьшение
габаритов
проводов
до
земли
и
раз
-
личных
наземных
объектов
?
Полученные
в
результате
лазер
-
ного
сканирования
и
последующей
обработки
данные
об
измеренных
габаритах
проводов
41-
й
ВЛ
ста
-
тистически
обработаны
и
пред
-
ставлены
ниже
в
форме
диаграмм
,
показывающих
,
какой
процент
об
-
следованных
линий
принадлежит
к
той
или
иной
категории
риска
даже
без
токовой
нагрузки
или
при
ми
-
нимальных
токовых
нагрузках
—
на
уровне
экономической
плотности
тока
.
Только
3%
из
обследованных
ВЛ
110
кВ
,
расположенных
в
насе
-
лённой
местности
,
имеют
габарит
проводов
до
земли
(
рис
. 2),
соответ
-
ствующий
требованиям
ПУЭ
.
Почти
половина
(47%)
всех
линий
имеет
габарит
проводов
до
земли
от
5
до
5,9
м
,
т
.
е
.
может
быть
отнесена
к
категории
минимального
риска
II.
Смертельную
опасность
для
населе
-
ния
представляют
3%
ВЛ
,
у
которых
провода
находятся
на
расстоянии
от
3
до
3,9
м
над
землёй
,
и
любой
чело
-
век
,
несущий
длинномерный
пред
-
мет
(
такой
как
удочка
,
например
),
населённой
местности
,
а
вот
на
тер
-
риториях
,
которые
формально
от
-
носятся
к
категории
ненаселённой
местности
,
только
6%
ВЛ
могут
быть
отнесены
к
категории
риска
0.
Боль
-
ше
всего
линий
(48%)
следует
отне
-
сти
к
категории
риска
II —
габарит
проводов
до
сооружений
(
рис
. 3)
составляет
от
2
до
2,9
м
.
К
более
высокой
III-
й
категории
риска
отно
-
сятся
13%
ВЛ
,
для
которых
харак
-
терно
расстояние
от
проводов
до
сооружений
от
1
до
1,9
м
.
Достаточно
серьёзную
опасность
представляют
нарушения
требуе
-
мых
габаритов
до
поверхности
до
-
рог
.
Только
4%
ВЛ
имеют
предписы
-
ваемый
ПУЭ
габарит
до
дорог
7
м
(
рис
. 4).
Наиболее
велик
риск
экс
-
плуатации
тех
10%
линий
,
провода
которых
находятся
на
расстоянии
от
4
м
до
4,9
м
от
поверхности
дорог
—
категория
риска
III.
Узаконенный
вертикальный
габарит
автотран
-
спорта
составляет
4
м
,
поэтому
лю
-
Рис
. 2.
Диаграмма
,
отражающая
данные
о
числе
ВЛ
с
различными
габаритами
проводов
до
земли
в
населённой
местности
Рис
. 3.
Диаграмма
,
отражающая
данные
о
числе
ВЛ
с
различными
габаритами
проводов
до
сооружений
в
ненаселённой
местности
Рис
. 4.
Диаграмма
распределения
категорий
риска
нарушения
габарита
проводов
до
поверхности
дорог
может
быть
поражён
электрическим
током
,
оказавшись
под
проводами
подобной
линии
электропередачи
.
Практически
нет
нарушений
га
-
баритов
проводов
до
сооружений
в
67
№ 2 (17), март–апрель, 2013
бой
избыточный
нагрев
проводов
от
внешних
воздействий
(
солнечная
радиация
,
экранирование
расти
-
тельностью
аэродинамических
по
-
токов
)
или
в
результате
повышения
токовых
нагрузок
,
а
также
проезд
по
дороге
негабаритных
транспортных
средств
может
привести
к
возникно
-
вению
технологических
нарушений
в
работе
таких
линий
.
Не
менее
серьёзный
риск
воз
-
никновения
технологических
нару
-
шений
в
работе
сетевых
объектов
представляет
собой
уменьшение
расстояний
от
токоведущих
прово
-
дов
до
проводов
или
грозозащитных
тросов
пересекаемых
ВЛ
низшего
класса
напряжения
.
К
III-
й
катего
-
рии
высокого
риска
(
рис
. 5)
отно
-
сится
39%
обследованных
линий
,
на
которых
обнаружены
пролёты
со
значительными
нарушениями
—
расстояние
от
провода
ВЛ
110
кВ
до
проводов
пересекаемой
линии
составляет
от
1,9
до
1,0
м
,
что
в
2,1—4
раза
меньше
нормативного
значения
.
В
зоне
IV-
й
категории
(
в
зоне
предельного
риска
)
находится
4%
обследованных
линий
,
на
пере
-
сечениях
которых
с
линиями
низших
классов
габарит
составляет
от
0,1
до
0,9
м
,
т
.
е
.
незначительное
повы
-
шение
температуры
провода
такой
ВЛ
может
привести
к
перекрытию
воздушного
изолирующего
проме
-
жутка
при
рабочем
напряжении
.
Ещё
более
серьёзным
является
риск
перекрытий
между
проводами
пере
-
секающихся
ВЛ
при
грозовых
и
ком
-
мутационных
перенапряжениях
.
Располагая
данными
о
техниче
-
ском
состоянии
линий
,
в
частности
о
габаритах
проводов
в
каждом
пролёте
при
фиксированных
то
-
ковых
нагрузках
,
известных
зна
-
чениях
температуры
проводов
и
окружающей
среды
,
можно
на
базе
использования
сформированных
2D
и
2D-
моделей
ВЛ
расчётным
путём
определить
их
термический
рейтинг
.
Термическим
рейтингом
здесь
и
далее
будем
называть
ту
наибольшую
температуру
провода
,
при
которой
габарит
провода
до
земли
соответствует
требованиям
ПУЭ
.
На
рис
. 6
приведён
пример
диаграммы
,
отражающей
термиче
-
ский
рейтинг
для
каждого
пролёта
реальной
ВЛ
110
кВ
,
условно
обо
-
значенной
«
ДЗП
-15».
Из
приведённой
диаграммы
следует
,
что
в
пролётах
между
опо
-
рами
123—124
и
166—167
габарит
провода
до
земли
нарушается
,
если
температура
провода
превышает
0
о
С
.
В
ряде
пролётов
нарушение
нормативного
значения
габари
-
та
происходит
при
температурах
провода
от
+8
о
С
до
+15
о
С
,
однако
в
большинстве
пролётов
данной
линии
требуемый
нормативами
ПУЭ
габарит
до
земли
сохраняет
-
ся
до
температуры
провода
+70
о
С
.
Устранив
имеющиеся
негабариты
в
20—30
пролётах
,
можно
значи
-
тельно
повысить
токовые
нагруз
-
ки
,
обеспечив
как
безопасную
и
надёжную
эксплуатацию
ВЛ
,
так
и
возможность
значительного
увели
-
чения
её
пропускной
способности
.
Исследование
и
моделирование
поведения
всех
рассматриваемых
сетевых
объектов
в
количестве
41-
й
ВЛ
110
кВ
показало
,
что
только
одна
из
всех
обследованных
линий
имеет
термический
рейтинг
+43
о
С
.
У
всех
остальных
термический
рейтинг
ра
-
вен
+0
о
С
по
причине
наличия
опре
-
делённого
числа
«
неблагополучных
»
пролётов
,
имеющих
различные
не
-
соответствия
габаритов
проводов
нормативным
требованиям
.
Имеющиеся
у
специалистов
ГК
ОПТЭН
данные
позволяют
вы
-
полнить
подобный
анализ
на
при
-
мере
более
чем
100
ВЛ
110
кВ
,
а
также
распространить
его
на
линии
220
кВ
,
но
даже
выполненный
нами
беглый
анализ
состояния
большин
-
ства
обследованных
объектов
пока
-
зывает
,
что
суть
полученных
оценок
это
существенно
не
меняет
.
При
том
техническом
состоянии
,
в
котором
находится
большинство
существую
-
щих
линий
высокого
напряжения
,
невозможно
обеспечить
надёжную
и
безопасную
эксплуатацию
даже
при
минимальных
перетоках
энер
-
гии
и
мощности
,
тем
более
риско
-
Рис
. 5.
Диаграмма
распределения
категорий
риска
нарушения
габарита
проводов
до
проводов
или
тросов
пересекаемой
ВЛ
низшего
класса
напряжения
Рис
. 6.
Термический
рейтинг
для
каждого
пролёта
ВЛ
«
ДЗП
-15»
Темпера
тура
,
о
С
68
СЕТИ РОССИИ
ванно
,
не
принимая
специальных
мер
,
повысить
эффективность
их
ис
-
пользования
путём
увеличения
то
-
ковых
нагрузок
большинства
линий
и
пропускной
способности
сетевого
комплекса
в
целом
.
Для
того
чтобы
подтвердить
приведённые
выше
соображе
-
ния
конкретным
примером
,
для
одной
из
рассматриваемых
линий
(
условно
обозначенной
выше
как
ВЛ
«
ДЗП
-15»)
были
выполнены
бо
-
лее
детальные
исследования
и
расчёты
.
Для
одного
из
«
неблаго
-
получных
»
пролётов
(
пролёт
между
опорами
203—204)
построена
за
-
висимость
габарита
провода
до
земли
от
его
температуры
(
рис
. 7).
В
данном
пролёте
нормативное
требование
для
габарита
в
ненасе
-
лённой
местности
6
м
не
выполня
-
ется
даже
при
температуре
прово
-
да
-5
о
С
.
При
расчётной
для
данной
линии
гололёдной
нагрузке
значе
-
ние
габарита
до
земли
составляет
4,2
м
,
а
при
температуре
+40
о
С
,
соответствующей
температуре
воз
-
духа
в
летний
период
,
габарит
до
земли
снижается
до
3,7
м
.
Для
широкого
диапазона
темпе
-
ратур
воздуха
(
от
-30
о
С
до
+40
о
С
)
поведение
провода
в
том
же
пролё
-
те
ВЛ
110
кВ
«
ДЗП
-15»
оценивалось
в
зависимости
от
величины
токовой
нагрузки
(
рис
. 8).
В
пролёте
с
подоб
-
ными
характеристиками
риск
по
-
ражения
автотранспортных
средств
возникает
при
температуре
воздуха
+20
о
С
уже
при
токах
нагрузки
300
А
и
более
,
а
при
температуре
воздуха
+40
о
С
габарит
провода
до
земли
становится
меньше
3
м
(
что
может
привести
к
поражению
людей
,
ока
-
завшихся
под
проводом
линии
в
данном
пролёте
)
при
токе
нагрузки
350
А
,
а
при
нагрузке
600
А
и
во
-
все
снижается
до
2
м
.
Это
означает
,
что
с
наступлением
летнего
сезона
и
штилевой
обстановки
передача
по
проводам
данной
ВЛ
тока
,
плот
-
ность
которого
превышает
1
А
/
мм
2
,
представляет
смертельный
риск
для
населения
и
высокий
риск
техноло
-
гических
нарушений
для
предприя
-
тия
электрических
сетей
.
И
всё
же
основания
для
оптими
-
стических
прогнозов
в
отношении
перспектив
существенного
повы
-
шения
пропускной
способности
и
эффективности
использования
существующих
ВЛ
высокого
напря
-
жения
есть
.
Состоят
они
в
том
,
что
«
неблагополучных
»
пролётов
не
так
уж
много
и
,
кроме
того
,
известен
ряд
экономически
рациональных
и
технологически
эффективных
инже
-
нерных
решений
[3],
реализация
которых
позволит
перевести
эти
пролёты
в
разряд
«
благополучных
».
Устранение
негабаритов
в
сочета
-
нии
с
широким
внедрением
уже
разработанных
и
в
целом
ряде
се
-
тевых
предприятий
работающих
систем
мониторинга
[4]
состояния
и
положения
проводов
ВЛ
,
а
также
использование
прогрессивной
тех
-
нологии
динамического
рейтинга
[5],
суть
которой
состоит
в
использо
-
вании
благоприятных
метеорологи
-
ческих
условий
для
управления
ре
-
жимом
работы
сетей
,
позволит
при
минимальных
затратах
повысить
потенциал
пропускной
способности
существующих
ВЛ
высокого
напря
-
жения
в
1,5—2
раза
.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Мисриханов
М
.
Ш
.
и
др
.
Техно
-
логия
аэросканирования
ВЛ
.
«
Электрические
станции
»,
№
3,
2007.
2. Mekhanoshin B.I. et all. Use of
aiborn laser locator to improve
availability and quality of mainte-
nance of overhead lines. Report
22-204,CIGRE session 2000.
3.
Механошин
К
.
Б
.
Повышение
пропускной
способности
линий
электропередачи
высокого
на
-
пряжения
.
Журнал
«
ЭЛЕКТРОЭ
-
НЕРГИЯ
.
Передача
и
распреде
-
ление
»,
№
1 (10), 2012
г
.
4.
Механошин
Б
.
И
.,
Шкапцов
В
.
А
.
Система
мониторинга
состоя
-
ния
воздушных
линий
электро
-
передачи
. «
Электро
»
№
6, 2006.
5. Puffer R. et all. Area-wide dynam-
ic line ratings based on weather
measurements. Report B2-106,
CIGRE session 2012.
Рис
. 8.
Зависимость
габарита
H
до
земли
от
токовой
нагрузки
I
при
значениях
температуры
воздуха
от
-30
о
С
до
+40
о
С
и
скорости
ветра
0
м
/c (
штиль
)
Рис
. 7.
Зависимость
габарита
до
земли
H
от
температуры
провода
T
Точкой
обозначен
габарит
до
земли
при
гололёде
.
H(I)
температура
провода
,
о
С
Оригинал статьи: Реалии и потенциал эффективного использования сетевой инфраструктуры России
Экономика России преодолела кризисный период (2008–2010 гг.), характеризовавшийся снижением потребления электроэнергии. Рост производственных показателей такой ключевой отрасли экономики государства, какой является электроэнергетика, является наглядным тому подтверждением. По оптимистическим прогнозам специалистов, рост потребления электроэнергии может составить в ближайшей перспективе 4,4% в год, по пессимистическим прогнозам — 2,3% в год. Вполне очевидно, что увеличение потребления электроэнергии, особенно в тех регионах, где оно составляет 3—4% в год, должно находиться в соответствии с организационными и техническими возможностями передачи и распределения увеличенных потоков энергии и мощности, быть обеспечено высоким уровнем эксплуатационной готовности элементов сетевой инфраструктуры, чтобы гарантировать повышенную пропускную способность в сочетании с высокой надёжностью и устойчивостью всех её компонентов.
