Снижение потерь энергии на корону воздушных линий электропередачи классов напряжения 330–750 кВ с использованием функционального покрытия провода

background image

background image

102

ВОЗДУШНЫЕ

ЛИНИИ

Снижение потерь энергии на корону 
воздушных линий электропередачи 
классов напряжения 330–750 кВ 
с использованием функционального 
покрытия провода

УДК

 621.315.1

Капустин

 

А

.

П

., 

старший

 

инженер

-

конструктор

 

филиала

 

АО

 «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

» — 

СибНИИЭ

Крусс

 

А

.

М

., 

заведующий

 

лабораторией

 

филиала

 

АО

 «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

» — 

СибНИИЭ

Лебедев

 

Д

.

Е

., 

начальник

 

Управления

 

оборудования

 

и

 

материалов

 

АО

 «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

»

Мазикин

 

Н

.

В

., 

ведущий

 

инженер

 

филиала

 

АО

 «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

» — 

СибНИИЭ

Семендяев

 

Р

.

Ю

.,

к

.

т

.

н

., 

инженер

 

филиала

 

АО

 «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

» — 

СибНИИЭ

Ключевые

 

слова

коронный

 

разряд

потери

 

электроэнергии

физическое

 

моделирование

супергидрофобное

 

покрытие

гидрофильное

 

покрытие

провода

 

с

 

пескоструйной

 

обработкой

С

нижение

 

потерь

 

электро

-

энергии

 

относится

 

к

 

приори

-

тетным

 

задачам

 

повышения

 

энергоэффективности

 

элек

-

трических

 

сетей

Одной

 

из

 

основных

 

составляющих

 

потерь

 

в

 

электриче

-

ских

 

сетях

 

сверхвысоких

 

классов

 

на

-

пряжения

 

являются

 

потери

 

на

 

корон

-

ные

 

разряды

.

Согласно

 [1] 

усредненные

 

по

-

тери

 

электроэнергии

 

на

 

корону

 

со

-

ставляют

 26% 

от

 

суммарных

 

потерь

 

в

 

ПАО

  «

ФСК

 

ЕЭС

», 

потери

 

в

 

сред

-

ствах

 

компенсации

 

реактивной

 

мощности

на

 

холостой

 

ход

 

транс

-

форматоров

 

и

 

потери

 

на

 

собствен

-

ные

 

нужды

 — 18%, 

а

 

нагрузочные

 

потери

 

в

 

ВЛ

 

и

 

трансформаторах

 — 

56% (

рисунок

 1).

По

 

усредненным

 

расчетным

 

оцен

-

кам

 

с

 

учетом

 

общей

 

протяженно

-

сти

 

ВЛ

 

разных

 

классов

 

напряжения

 

потери

 

на

 

корону

 

составляют

для

 

ВЛ

 220 

кВ

 — 2568 

ГВт

·

ч

ВЛ

 330 

кВ

 — 

840 

ГВт

·

ч

ВЛ

 500 

кВ

 — 4831 

ГВт

·

ч

ВЛ

 750 

кВ

 — 839 

ГВт

·

ч

суммарные

 

для

 

ВЛ

 220–750 

кВ

 — 9078 

ГВт

·

ч

При

 

годовой

 

выработке

 

электроэнер

-

гии

 

в

 

России

 ~ 1 

млн

 

ГВт

·

ч

 

потери

 

на

 

корону

  (

для

 

ВЛ

 220 

кВ

 

и

 

выше

со

-

ставляют

 

около

 1% 

от

 

произведен

-

ной

 

энергии

.

По

 

физической

 

природе

 

потери

 

энергии

 

на

 

корону

главным

 

обра

-

зом

 

тепловые

обусловлены

 

пере

-

Рис

. 1. 

Структура

 

потерь

 

электро

-

энергии

 

в

 

ПАО

 «

ФСК

 

ЕЭС

»

дачей

 

кинетической

 

энергии

за

-

пасаемой

 

ионами

 

в

 

электрическом

 

поле

нейтральным

 

молекулам

 

газа

 

в

 

результате

 

их

 

столкновений

 

и

 

по

-

вышением

 

скорости

 

молекул

 

и

 

тем

-

пературы

 

газа

 [2]. 

Незначительная

 

часть

 

потерь

  (

единицы

 

процентов

составляют

 

потери

 

на

 

ионизацию

 

газа

химические

 

реакции

 

в

 

зоне

 

ко

-

роны

 (

образование

 

озона

 

и

 

окислов

 

азота

 

в

 

воздухе

и

 

высокочастотное

 

излучение

 

в

 

диапазоне

 104–107 

Гц

 

(

радиопомехи

 

от

 

короны

акусти

-

ческий

 

шум

помехи

 

в

 

каналах

 

ВЧ

-

связи

) [3]. 

В

 

настоящее

 

время

 

существует

 

несколько

 

способов

 

уменьшения

 

этих

 

потерь

которые

 

рассмотрены

 

ниже

.

В

 

статье

 

рассмотрены

 

различные

 

способы

 

снижения

 

потерь

 

энергии

 

на

 

корону

 

на

 

воз

-

душных

 

линиях

 

электропередачи

Снижение

 

потерь

 

на

 

корону

 

достигается

 

нанесением

 

специального

 

покрытия

обладающего

 

гидрофильным

 

или

 

гидрофобным

 

эффектом

Проведены

 

натурные

 

эксперименты

 

со

 

следующими

 

образцами

 

проводов

с

 

супергид

-

рофобным

 

покрытием

с

 

гидрофильным

 

покрытием

с

 

пескоструйной

 

обработкой

 

по

-

верхности

а

 

также

 

с

 

образцом

 

провода

 

без

 

покрытия

 

после

 

многолетней

 

эксплуатации

Получены

 

экспериментальные

 

зависимости

 

потерь

 

энергии

 

на

 

корону

 

от

 

уровня

 

напря

-

жения

 

в

 

условиях

 

дождя

.


background image

103

АНАЛИЗ

 

СУЩЕСТВУЮЩИХ

 

СПОСОБОВ

 

СНИЖЕНИЯ

 

ПОТЕРЬ

 

НА

 

КОРОНУ

Способы

 

снижения

 

потерь

 

на

 

корону

 

в

 

зависимости

 

от

 

технических

 

решений

на

 

которых

 

они

 

основываются

можно

 

разделить

 

на

 

три

 

группы

 [4].

Первая

 

группа

 — 

способы

основанные

 

на

 

регули

-

ровании

 (

уменьшении

отношений

 

E

э

  

U

ф

 

или

 

,

 

E

0

 

U

н

где

 

E

э

 — 

эксплуатационная

 

напряженность

 

поля

 

на

 

проводе

E

0

  — 

напряженность

 

поля

 

начала

 

короны

U

ф

 — 

фазное

 

напряжение

U

н

 — 

напряжение

 

начала

 

короны

Этого

 

можно

 

добиться

 

путем

 

изменения

 

кон

-

струкции

 

фазного

 

провода

радиуса

 

провода

числа

 

составляющих

 

n

 

и

 

шага

 

расщепления

применения

 

проводов

 

с

 

гладким

 

профилем

.

Вторая

 

группа

 — 

способы

основанные

 

на

 

ре

-

гулировании

  (

уменьшении

отношения

 

U

ф

/

U

н

 

за

 

счет

 

схемно

-

режимных

 

мер

  (

снижения

 

рабочего

 

напряжения

 

ВЛ

 

при

 

неблагоприятных

 

погодных

 

условиях

).

Третья

 

группа

 — 

способы

основанные

 

на

 

приме

-

нении

 

тех

 

или

 

иных

 

функциональных

 

покрытий

 

про

-

водов

снижающих

 

интенсивность

 

коронных

 

разря

-

дов

 

при

 

неблагоприятных

 

погодных

 

условиях

.

Для

 

первой

 

группы

 

способов

 

снижения

 

потерь

 

на

 

корону

 

были

 

разработаны

 

и

 

внедрены

 

конструкции

 

проводов

 

ВЛ

 330–750 

кВ

Принятые

 

для

 

них

 

кон

-

структивные

 

параметры

 

по

 

радиусу

 

провода

числу

 

составляющих

 

и

 

шагу

 

расщепления

 

отвечают

 

кри

-

терию

 

минимальности

 

приведенных

 

затрат

 

на

 

со

-

оружение

 

ВЛ

 

и

 

являются

 

оптимальными

Какие

-

либо

 

изменения

 

принятых

 

на

 

сегодняшний

 

день

 

конструк

-

тивных

 

параметров

 

проводов

 

ВЛ

 330–750 

кВ

 

могут

 

быть

 

оправданы

 

только

 

при

 

соответствующем

 

изме

-

нении

 

подходов

 

к

 

проектированию

 

и

 

определению

 

приведенных

 

затрат

.

Основные

 

предложения

 

по

 

изменению

 

конструк

-

ции

 

проводов

 

для

 

снижения

 

потерь

 

на

 

корону

 

сводят

-

ся

 

к

 

увеличению

 

радиуса

 

составляющих

 

расщеплен

-

ного

 

провода

 [5, 6]. 

При

 

существующих

 

традиционных

 

конструкциях

 

сталеалюминевых

 

проводов

 

марки

 

АС

 

это

 

влечет

 

за

 

собой

 

изменение

 

требований

 

по

 

экономической

 

плотности

 

тока

 (1,0–1,3 

А

/

мм

2

), 

установленных

 

в

 [7], 

и

 

существенно

 

увеличивает

 

капитальные

 

затраты

 

на

 

сооружение

 

ВЛ

Соглас

-

но

 [6] 

при

 

указанных

 

увеличенных

 

радиусах

 

прово

-

дов

 

потери

 

на

 

корону

 

на

 

ВЛ

 220–500 

кВ

 

снижаются

 

на

 23–88%, 

а

 

на

 

ВЛ

 750 

кВ

 — 

в

 2 

раза

Однако

 

плот

-

ность

 

тока

соответствующая

 

передаче

 

натуральной

 

мощности

 

линий

снижается

 

при

 

этом

 

до

 0,6 

А

/

мм

2

что

 

существенно

 

меньше

 

экономической

 

плотности

 

тока

 

по

 

ПУЭ

 [7]. 

Вторая

 

группа

 

способов

 

снижения

 

потерь

 

на

 

коро

-

ну

 

при

 

неблагоприятных

 

погодных

 

условиях

 

активно

 

обсуждается

 

в

 

последнее

 

время

 

в

 

ряде

 

работ

 [6, 8]. 

Аргументами

 

в

 

пользу

 

эффективности

 

данной

 

меры

 

служат

 

малая

 

загруженность

 

в

 

настоящее

 

время

 

электрических

 

сетей

 220 

кВ

 

и

 

выше

а

 

главное

высо

-

кая

 

зависимость

 

уровня

 

потерь

 

на

 

корону

 

от

 

значе

-

ния

 

рабочего

 

напряжения

.

В

 

работе

 [8] 

на

 

примере

 

ВЛ

 500 

кВ

 

приводятся

 

оценки

 

суммарных

 

потерь

 

в

 

линии

 

в

 

зависимости

 

от

 

уровня

 

напряжения

 

с

 

учетом

 

потерь

 

на

 

корону

 

и

 

нагрузочных

 

потерь

 

при

 

изменении

 

передавае

-

мой

 

мощности

При

 

среднегодовых

 

погодных

 

ус

-

ловиях

когда

 

доля

 

потерь

 

на

 

корону

 

мала

общие

 

потери

 

определяются

 

в

 

основном

 

нагрузочной

 

со

-

ставляющей

что

 

приводит

 

к

 

снижению

 

общих

 

по

-

терь

 

с

 

ростом

 

напряжения

 

во

 

всем

 

диапазоне

 

пере

-

даваемых

 

мощностей

То

 

есть

 

уменьшение

 

потерь

 

на

 

корону

 

за

 

счет

 

снижения

 

напряжения

 

не

 

дает

 

в

 

этом

 

случае

 

положительного

 

эффекта

поскольку

 

общие

 

потери

 

в

 

линии

 

только

 

возрастают

Положи

-

тельный

 

эффект

 

достигается

 

при

 

изморози

когда

 

потери

 

на

 

корону

 

максимальны

 

и

 

превышают

 

нагру

-

зочные

 

в

 

режимах

 

малых

 

нагрузок

 

ВЛ

Однако

 

даже

 

в

 

этом

 

случае

 

снижение

 

общих

 

потерь

 

при

 

изме

-

нении

 

фазного

 

напряжения

 

в

 

области

 

допустимых

 

напряжений

 

от

 277 

кВ

 

до

 303 

кВ

 

для

 

линии

 500 

кВ

 

составляет

 

не

 

более

 5,5%. 

Таким

 

образом

данный

 

способ

 

снижения

 

потерь

 

на

 

корону

 

путем

 

регули

-

рования

  (

уменьшения

напряжения

 

имеет

 

весьма

 

ограниченную

 

эффективность

которая

 

достигает

-

ся

 

только

 

при

 

экстремальных

 

условиях

 

плохой

 

по

-

годы

 

и

 

малых

 

нагрузках

 

ВЛ

Дополнительные

 

суще

-

ственные

 

ограничения

 

обусловлены

 

трудностями

 

его

 

технической

 

реализации

.

Последняя

 

группа

 

мероприятий

 

по

 

снижению

 

по

-

терь

 

на

 

корону

 

базируется

 

на

 

применении

 

тех

 

или

 

иных

 

функциональных

 

покрытий

 

проводов

поз

-

воляющих

 

уменьшить

 

интенсивность

 

коронных

 

разрядов

 

при

 

неблагоприятных

 

погодных

 

усло

-

виях

Данный

 

способ

 

начал

 

активно

 

разрабаты

-

ваться

 

относительно

 

недавно

 [9–12]. 

Состояние

 

научной

 

проработки

классификация

 

и

 

обзор

 

за

-

щитных

 

покрытий

 

для

 

оборудования

 

электрических

 

сетей

 

представлены

 

в

 

докладе

 

рабочей

 

группы

 

СИГРЭ

 WG 

В

2.44 [13].

Как

 

показывают

 

исследования

 [14–17], 

снижение

 

интенсивности

 

коронных

 

разрядов

 

и

 

потерь

 

на

 

корону

 

может

 

быть

 

обеспечено

 

двумя

 

типами

 

функциональ

-

ного

 

покрытия

 

проводов

обладающего

 

свойствами

 

гидрофобности

 

или

напротив

гидрофильности

Как

 

в

 

том

так

 

и

 

другом

 

случае

функциональное

 

покры

-

тие

 

препятствует

 

образованию

 

неоднородностей

 

на

 

поверхности

 

провода

являющихся

 

очагами

 

короны

что

 

приводит

 

в

 

итоге

 

к

 

снижению

 

интенсивности

 

раз

-

рядов

 

и

 

потерь

 

на

 

корону

.

Для

 

определения

 

степени

 

снижения

 

потерь

 

на

 

корону

 

проведены

 

физические

 

испытания

 

прово

-

дов

 

с

 

различными

 

функциональными

 

покрытиями

 

в

 

условиях

 

дождевания

 (

данный

 

тип

 

погоды

 

выбран

 

приоритетным

так

 

как

 

согласно

 [18] 

суммарные

 

по

-

тери

 

электроэнергии

 

во

 

время

 

влажных

 

осадков

 

составляют

 40–60% 

от

 

всех

 

потерь

 

при

 

плохой

 

погоде

).

РЕЗУЛЬТАТЫ

 

СРАВНИТЕЛЬНЫХ

 

ИСПЫТАНИЙ

Сравнительные

 

испытания

 

проводились

 

на

 

макет

-

ных

 

образцах

 — 

отрезках

 

проводов

 

различной

 

дли

-

ны

Потери

 

на

 

корону

 

фиксировались

 

на

 

участках

 

 5 (80) 2023


background image

104

ВОЗДУШНЫЕ

ЛИНИИ

проводов

 

длиной

 100 

см

Макетные

 

образцы

 

прово

-

дов

 

с

 

функциональными

 

покрытиями

 

изготавлива

-

лись

 

из

 

новых

 

проводов

 

заводского

 

исполнения

не

 

находившихся

 

ранее

 

в

 

эксплуатации

функциональ

-

ное

 

покрытие

 

было

 

нанесено

 

по

 

лабораторным

 

тех

-

нологиям

В

 

таблице

 1 

представлены

 

исследуемые

 

образцы

.

Испытательная

 

установка

 

была

 

собрана

 

в

 

высо

-

ковольтном

 

зале

 

филиала

 

АО

  «

НТЦ

 

ФСК

 

ЕЭС

» — 

СибНИИЭ

ее

 

схема

 

и

 

внешний

 

вид

 

представлены

 

на

 

рисунке

 2. 

Испытания

 

проводились

 

на

 

переменном

 

напряжении

 

промышленной

 

частоты

В

 

качестве

 

ис

-

точника

 

напряжения

 

использовалась

 

испытательная

 

установка

 

переменного

 

напряжения

 WP 2250/2250. 

Измерение

 

напряжения

 

проводилось

 

с

 

помощью

 

стандартного

 

емкостного

 

делителя

 

высокого

 

напря

-

жения

входящего

 

в

 

состав

 

испытательной

 

установ

-

ки

Все

 

оборудование

участвующее

 

в

 

испытаниях

имеет

 

все

 

необходимые

 

аттестаты

свидетельства

 

и

 

сертификаты

.

Испытания

 

образцов

 

проводов

проводимые

 

на

 

модели

 

в

 

системе

 

электродов

 «

провод

-

плоскость

», 

имитируют

 

реальные

 

условия

 

возникновения

 

ко

-

ронных

 

разрядов

 

на

 

составляющих

 

расщепленного

 

провода

 

ВЛ

 500 

кВ

Условия

 

возникновения

 

и

 

харак

-

теристики

 

коронных

 

разрядов

 

определяются

 

напря

-

женностью

 

электрического

 

поля

 

на

 

проводе

исходя

 

из

 

этого

 

критерием

 

эквивалентности

 

испытаний

 

по

 

определению

 

характеристик

 

коронных

 

разрядов

 

является

 

равенство

 

максимальных

 

напряженно

-

стей

 

поля

 

на

 

образце

 

провода

 

в

 

условиях

 

испыта

-

ний

 

на

 

модели

 

и

 

на

 

составляющих

 

расщепленного

 

провода

 

ВЛ

 500 

кВ

Для

 

определения

 

коэффициен

-

та

 

масштаба

 

моделирования

 

по

 

напряжению

 

были

 

рассчитаны

 

максимальная

 

напряженность

 

поля

 

на

 

образце

 

провода

 

в

 

условиях

 

испытаний

 

на

 

модели

 

(15,62 

кВ

/

см

и

 

максимальная

 

напряженность

 

поля

 

на

 

расщепленном

 

проводе

 

ВЛ

 500 

кВ

 (6,57 

кВ

/

см

при

 

одинаковых

 

потенциалах

 

проводов

 (100 

кВ

). 

Масштаб

 

моделирования

 

по

 

напряжению

 

соста

-

вил

 1:2,38. 

При

 

данном

 

масштабе

 

моделирования

 

среднему

 

эксплуатационному

 

фазному

 

напряже

-

нию

 

ВЛ

 500 

кВ

 290 

кВ

 

соответствует

 

испытатель

-

ное

 

напряжение

 122 

кВ

а

 

наибольше

 

рабочему

 

303 

кВ

 — 127 

кВ

.

В

 

таблице

 2 

приведены

 

результаты

 

испытаний

 

всех

 

образцов

 

как

 

в

 

сухом

 

виде

так

 

и

 

под

 

дождем

 

(

интенсивность

 1 

мм

/

мин

), 

в

 

таблице

 3 

представле

-

ны

 

эопограммы

 

исследуемых

 

образцов

 

под

 

дождем

а

 

на

 

рисунке

 3 

показаны

 

зависимости

 

потерь

 

энергии

 

на

 

корону

 

от

 

напряжения

.

Табл

. 1. X

арактеристики

 

макетных

 

образцов

 

провода

Обозна

-

чение

Испытуемый

 

образец

Марка

 

провода

Внешний

диаметр

мм

Длина

см

О

1/

О

1*

Старый

 

провод

 

после

 

эксплуатации

 

на

 

ВЛ

 

в

 

течение

 

более

 20 

лет

АС

 330/43

25,2

1000

О

2/

О

2*

Провод

 

с

 

функциональным

 

супергидрофобным

 

покры

-

тием

АС

 240/39

21,6

100

О

3/

О

3*

Провод

 

с

 

функциональным

 

гидрофильным

 

покрытием

АС

 330/43

25,2

150

О

4

Провод

 

с

 

пескоструйной

 

обработкой

ACSR 550/71

32,46

2910

О

4*

Новый

 

провод

 

без

 

покрытия

АС

 500/64

30,6

3000

образцы

 

провода

 

без

 

функционального

 

покрытия

Рис

. 2. 

Внешний

 

вид

 (

а

и

 

схема

 (

б

испытательной

 

установки

~50 

Гц

ТР

C

в

C

н

C

с

C

и

R

и

L

Цифровой

осциллограф

ЭОП

2

1

б

)

а

)

Табл

. 2. 

Характеристики

 

коронных

 

разрядов

 

на

 

образцах

 

провода

U

кВ

Снижение

 

потерь

 

на

 

корону

 

на

 

проводах

 

с

 

ФП

, %

О

1

О

2

О

3

О

4

Образцы

 

под

 

дождем

100

42,1

18,8

73,7

37,8

120

35,8

14,7

91,9

18,0

140

34,7

11,8

65,8

26,3

160

29,5

13,1

47,6

26,1


background image

105

Испытания

 

образцов

 

провода

 

О

и

 

О

1* 

в

 

сухом

 

состоянии

 

показали

 

небольшую

 

разницу

 (

около

 4%) 

по

 

напряжениям

 

начала

 

коронных

 

разрядов

При

 

этом

 

напряжение

 

начала

 

короны

 

на

 

старом

 

проводе

 

О

после

 

многолетней

 

эксплуатации

 

выше

чем

 

на

-

пряжение

 

на

 

новом

 

проводе

 

О

1*. 

Мощность

 

потерь

 

на

 

корону

 

при

 

напряжении

 

1,1 

U

нк

 

на

 

старом

 

проводе

 

существенно

 

ниже

  (

при

-

мерно

 

в

 2 

раза

), 

чем

 

на

 

новом

 

проводе

Это

 

согласуется

 

с

 

из

-

вестным

 

эффектом

 «

тренировки

» 

провода

в

 

результате

 

чего

 

проис

-

ходит

 

постепенное

 

снижение

 

ин

-

тенсивности

 

коронных

 

разрядов

 

на

 

новом

 

проводе

 

в

 

процессе

 

экс

-

плуатации

.

В

 

условиях

 

дождя

 

напряже

-

ние

 

начала

 

коронных

 

разрядов

 

на

 

старом

 

проводе

  (

О

1) 

превышает

 

напряжение

 

начала

 

коронных

 

раз

-

рядов

 

на

 

новом

 

проводе

 (

О

1*) 

при

-

мерно

 

на

 9%. 

Мощность

 

потерь

 

на

 

корону

 

при

 

напряжении

 0,9 

U

нк

 

на

 

старом

 

проводе

 

в

 1,4–1,5 

раза

 

ниже

чем

 

на

 

новом

 

проводе

Сравнительные

 

испытания

 

провода

 

с

 

супергидрофобным

 

покрытием

  (

О

2) 

также

 

не

 

пока

-

зали

 

существенного

 

снижения

 

интенсивности

 

коронных

 

разря

-

дов

 

и

 

потерь

 

на

 

корону

 

по

 

срав

-

нению

 

с

 

проводом

 

без

 

покрытия

В

 

сухом

 

состоянии

 

напряжения

 

начала

 

коронных

 

разрядов

 

на

 

образце

 

О

и

 

О

2* 

отличают

-

ся

 

незначительно

в

 

пределах

 

3%. 

В

 

условиях

 

дождя

 

средней

 

интенсивности

 

напряжения

 

на

-

чала

 

КР

 

и

 

мощности

 

потерь

 

на

 

корону

 

на

 

проводе

 

с

 

покрыти

-

ем

 

и

 

без

 

покрытия

 

также

 

отличаются

 

весьма

 

не

-

значительно

в

 

одной

 

серии

 

опытов

 

был

 

получен

 

положительный

 

эффект

 

снижения

 

потерь

 

на

 

ко

-

рону

 

на

 

проводе

 

с

 

покрытием

 

по

 

сравнению

 

с

 

про

-

водом

 

без

 

покрытия

который

 

составил

 12–15%; 

в

 

другой

 

серии

 

опытов

напротив

зафиксировано

 

увеличение

 

потерь

 

на

 

корону

 

на

 

проводе

 

с

 

покры

-

тием

 

на

 15%.

Табл

. 3. 

Эопограммы

 

коронных

 

разрядов

Образец

O

n

O

n

*

Образцы

 

под

 

дождем

О

1

 

 

О

2

 

 

О

3

 

 

О

4

 

 

Рис

. 3. 

Зависимость

 

потерь

 

энергии

 

на

 

корону

 

от

 

напряжения

 

на

 

проводе

а

провод

 

после

 

многолетней

 

эксплуатации

б

провод

 

с

 

супергидрофобным

 

покрытием

в

провод

 

с

 

гидрофильным

 

покрытием

г

провод

 

с

 

пескоструй

-

ной

 

обработкой

 5 (80) 2023


background image

106

ВОЗДУШНЫЕ

ЛИНИИ

Данный

 

результат

 — 

отсутствие

 

существен

-

ного

 

эффекта

 

по

 

снижению

 

потерь

 

на

 

корону

 

на

 

проводе

 

с

 

супергидрофобным

 

покрытием

 

согла

-

суется

 

с

 

результатами

 

проверки

 

смачиваемости

 

провода

которые

 

показывают

 

образование

 

мно

-

гочисленных

 

капель

 

воды

 

на

 

поверхности

 

про

-

вода

 

под

 

дождем

  (

рисунок

 4), 

и

 

подтверждается

 

электронно

-

оптической

 

регистрацией

 

коронных

 

разрядов

При

 

одинаковом

 

напряжении

 

количе

-

ство

 

и

 

интенсивность

 

вспышек

 

короны

 

на

 

про

-

воде

 

с

 

покрытием

 

и

 

без

 

покрытия

 

практически

 

не

 

отличаются

.

Наилучшие

 

результаты

 

по

 

снижению

 

интенсив

-

ности

 

коронных

 

разрядов

 

и

 

потерь

 

на

 

корону

 

по

-

лучены

 

на

 

проводе

 

с

 

гидрофильным

 

покрытием

 

(

О

3). 

Положительный

 

эффект

 

снижения

 

потерь

 

на

 

корону

 

в

 

условиях

 

дождя

 

средней

 

интенсивности

 

составил

 1,6 

раза

 

по

 

сравнению

 

с

 

проводом

 

без

 

покрытия

.

В

 

сухом

 

состоянии

 

гидрофильное

 

покрытие

 

провода

 

не

 

оказывает

 

существенного

 

влияния

 

на

 

характеристики

 

коронных

 

разрядов

Напряжения

 

начала

 

коронных

 

разрядов

 

и

 

мощность

 

потерь

 

на

 

корону

полученные

 

на

 

проводе

 

с

 

покрытием

 

и

 

без

 

покрытия

 

практически

 

совпадают

 

в

 

пределах

 

по

-

грешности

 

их

 

определения

.

В

 

условиях

 

дождя

 

гидрофильное

 

покрытие

 

провода

 

приводит

 

к

 

существенному

 

ослаблению

 

коронных

 

разрядов

На

 

образцах

 

провода

 

с

 

гидро

-

фильным

 

покрытием

 

напряжение

 

начала

 

коронных

 

разрядов

 

повышается

 

на

 15–20%, 

а

 

мощность

 

по

-

терь

 

на

 

корону

напротив

снижается

 

в

 1,2–1,6 

раза

 

по

 

сравнению

 

с

 

проводом

 

без

 

покрытия

При

 

испы

-

тательном

 

напряжении

 120 

кВ

  (

среднеэксплуата

-

ционное

), 

мощность

 

потерь

 

на

 

корону

 

на

 

проводе

 

с

 

покрытием

 

в

 

условиях

 

дождя

 

составляет

 

менее

 

Вт

При

 

напряжении

 130 

кВ

соответствующем

 

наибольшему

 

рабочему

составляет

 

примерно

 

33% 

от

 

потерь

 

на

 

проводе

 

без

 

покрытия

.

Характеристики

 

мощности

 

потерь

 

на

 

корону

 

на

 

сухих

 

образцах

 

О

и

 

О

4* 

отличаются

 

незначи

-

тельно

Имеющееся

 

отличие

 

в

 

пределах

 5–10% 

не

 

столь

 

существенно

 

и

 

может

 

быть

 

связано

 

как

 

с

 

различной

 

структурой

 

поверхности

 

провода

 

(

с

 

покрытием

 

и

 

без

 

покрытия

), 

так

 

и

 

с

 

отличия

-

ми

 

в

 

геометрии

 

испытуемых

 

образцов

В

 

услови

-

ях

 

дождя

 

мощность

 

потерь

 

на

 

корону

 

на

 

проводе

 

ACSR 550/71 

с

 

покрытием

 

меньше

чем

 

на

 

проводе

 

АС

 500/64 

без

 

покрытия

примерно

 

в

 1,3–1,4 

раза

.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В

 

результате

 

проведенных

 

испытаний

модели

-

рующих

 

возникновение

 

коронных

 

разрядов

 

на

 

воздушной

 

линии

 

электропередачи

получены

 

сравнительные

 

данные

 

по

 

характеристикам

 

ко

-

ронных

 

разрядов

 

и

 

потерь

 

на

 

корону

 

в

 

сухом

 

со

-

стоянии

 

и

 

под

 

дождем

 

на

 

образцах

 

провода

 

с

 

раз

-

личными

 

функциональными

 

покрытиями

 

и

 

без

 

покрытия

.

Наилучший

 

эффект

 

по

 

снижению

 

интенсивно

-

сти

 

коронных

 

разрядов

 

и

 

потерь

 

на

 

корону

 

полу

-

чен

 

на

 

проводе

 

с

 

гидрофильным

 

покрытием

  (

О

3) 

по

 

технологии

 

микродугового

 

оксидирования

Близкие

 

потери

 

на

 

корону

 

показали

 

провода

 

с

 

пе

-

скоструйной

 

обработкой

 (

О

4) 

и

 

старый

 

провод

 

без

 

покрытия

 

после

 

многолетней

 

эксплуатации

 (

О

1).

Как

 

установлено

эффект

 

снижения

 

потерь

 

на

 

корону

 

на

 

проводе

 

с

 

гидрофильным

 

покрытием

 

(

О

3) 

достигается

 

за

 

счет

 

отсутствия

 

капель

 

на

 

по

-

верхности

 

провода

которые

 

являются

 

источника

-

ми

 

коронных

 

разрядов

 

во

 

время

 

дождя

Данное

 

покрытие

 

провода

 

не

 

деградирует

 

под

 

действием

 

высокой

 

напряженности

 

электрического

 

поля

 

и

 

ко

-

ронных

 

разрядов

что

 

подтверждается

 

неизменно

-

стью

 

характеристик

 

коронных

 

разрядов

 

в

 

процес

-

се

 

подъема

 

и

 

снижения

 

напряжения

.

Опытные

 

образцы

 

провода

 

прошли

 

комплекс

-

ные

 

испытания

 

на

 

соответствие

 

ГОСТ

 839-2019, 

в

 

том

 

числе

 

в

 

части

 

подтверждения

 

механических

 

и

 

электрических

 

характеристик

Также

 

были

 

прове

-

дены

 

испытания

 

по

 

определению

 

мощности

 

потерь

 

на

 

корону

 

в

 

условиях

 

естественного

 

инееобразо

-

вания

 

и

 

изморози

Эти

 

испытания

 

показали

что

 

по

-

крытие

 

не

 

оказывает

 

существенного

 

влияния

 

на

 

ха

-

рактер

 

образования

 

инея

 

и

 

изморози

В

 

настоящее

 

время

 

опытный

 

образец

 

провода

 

гидрофильным

 

покрытием

 

находится

 

в

 

опытно

-

промышленной

 

эксплуатации

а

б

Рис

. 4. 

Изображения

 

супергидрофобного

 

эффекта

а

супергидрофобный

 

провод

 

под

 

дождем

б

капля

 

на

 

поверхно

-

сти

 

супергидрофобного

 

покрытия


background image

107

ЛИТЕРАТУРА

1. 

Воротницкий

 

В

.

Э

Анализ

 

динами

-

ки

структуры

 

и

 

мероприятий

 

по

 

снижению

 

потерь

 

электроэнергии

 

в

 

электрических

 

сетях

 

России

 // 

Энергоэксперт

, 2017, 

 5–6. 

С

. 24–28.

2. 

Райзер

 

Ю

.

П

Физика

 

газового

 

раз

-

ряда

М

.: 

Наука

, 1987. 592 

с

.

3. 

Александров

 

Г

.

Н

Коронный

 

раз

-

ряд

 

на

 

линиях

 

электропередачи

М

.-

Л

.: 

Энергия

, 1964. 228 

с

.

4. 

Александров

 

Г

.

Н

., 

Ершевич

 

В

.

В

., 

Крылов

 

С

.

В

и

 

др

Проектирование

 

линий

 

электропередачи

 

сверхвы

-

сокого

 

напряжения

Л

.: 

Энергоатом

-

издат

, 1983. 368 

с

.

5. 

Тимашова

 

Л

.

В

., 

Костюшко

 

В

.

А

., 

Мерзляков

 

А

.

С

., 

Назаров

И

.

А

., 

Михайлов

 

С

.

М

Снижение

 

потерь

 

мощности

 

на

 

корону

 

на

 

воздуш

-

ных

 

линиях

 

электропередачи

 

пе

-

ременного

 

тока

 // 

Энергия

 

единой

 

сети

, 2016, 

 4(27). 

С

. 42–53. 

6. 

Тамазов

 

А

.

И

Потери

 

на

 

корону

 

и

 

их

 

снижение

 

в

 

сетях

 220 

кВ

 

и

 

выше

URL: https://pue8.ru/elektricheskie-

seti/628-poteri-na-koronu-i-ikh-

snizhenie-v-setyakh-220-kv-i-vyshe.

html.

7. 

Правила

 

устройства

 

электро

-

установок

. 7-

е

 

изд

М

.: 

Изд

-

во

 

НЦ

 

ЭНАС

, 2003.

8. 

Беляева

 

Л

.

А

., 

Булатов

 

Б

.

Г

Оценка

 

потерь

 

электроэнергии

 

на

 

корону

 

по

 

данным

 

телеметрии

 // 

Вестник

 

ЮУрГУ

Энергетика

, 2007, 

 20. 

С

. 43–45.

9.  Xu Z., Li R. Research on the anti-

corona Coating of the Power Trans-

mission Line Conductor. Energy and 

Power Engineering, 2013, vol. 5, 

no. 4, pp. 148-150.

10. Haripriya I., Megala V., Pugazhen-

dhi Sugumaran C. Analysis of n

а

no 

composite based anti-corona coat-

ing on ACSR conductor. Internation-

al Journal of Innovative Works in En-

gineering and Technology (IJIWET), 

2017, vol. 3, no. 2, pp. 224-232. 

11. 

Бойнович

 

Л

.

Б

Супергидрофоб

-

ные

 

покрытия

 — 

новый

 

класс

 

по

-

лифункциональных

 

материалов

 // 

Вестник

 

Российской

 

академии

 

наук

, 2013, 

т

. 83, 

 1. 

С

. 10–22.

12. 

Бойнович

 

Л

.

Б

., 

Емельяненко

 

А

.

М

Гидрофобные

 

материалы

 

и

 

покры

-

тия

принципы

 

создания

свойства

 

и

 

применение

 // 

Успехи

 

химии

2008, 

т

. 77, 

 7. 

С

. 619–638.

13. Gutman I., Radojcic M., Carl shem L. 

Reducing Ice Accretion Using Super-

hydrophobic Coatings on Conductors 

& Insulators. INMR, 2013, vol. 21, 

no. 2, issue 100, pp. 139-144. 

14. 

Тыныштыкбаев

 

К

.

Б

., 

Иманба

-

ев

 

Г

.

Ж

., 

Айнабаев

 

А

.

М

., 

Инсе

-

пов

 

З

.

А

Снижение

 

потерь

 

мощно

-

сти

 

в

 

коронном

 

разряде

 

в

 

условиях

 

осадков

 // 

Письма

 

в

 

ЖТФ

, 2018, 

т

. 44, 

 12. 

С

. 89–95.

15. 

Бойнович

 

Л

.

Б

., 

Жевненко

 

С

.

Н

., 

Еме

-

льяненко

 

А

.

М

., 

Гольдштейн

 

Р

.

В

., 

Епифанов

 

В

.

П

Адгезионная

 

проч

-

ность

 

контакта

 

льда

 

с

 

супергидро

-

фобным

 

покрытием

 // 

Доклады

 

Академии

 

наук

, 2013, 

т

. 448, 

 6. 

С

. 675–679.

16. 

Бойнович

 

Л

.

Б

., 

Емельяненко

 

А

.

М

Методы

 

борьбы

 

с

 

обледенением

 

ЛЭП

перспективы

 

и

 

преимуще

-

ства

 

новых

 

супергидрофобных

 

покрытий

 // 

Электро

Электротех

-

ника

электроэнергетика

электро

-

техническая

 

промышленность

2011, 

 6. 

С

. 9–17.

17. Schiller U., Reich K., Woschitz R., 

Leonhardsberger M., Pirker A., 

Oberzaucher O. Audible Noise Per-

formance of OHL Conductor Bun-

dles. First South East European Re-

gional CIGRÉ  Conference, Portoroz 

2016. URL: http://old.hro-cigre.hr/

downloads/SEERC_CD/papers/top-

ic_4/4-13_paper.pdf.

18. 

Левитов

 

В

.

И

Корона

 

переменного

 

тока

М

.: 

Энергия

, 1969. 272 

с

.

REFERENCES
1.  Vorotnitskiy V.E. Study of the dynam-

ics, the structure and the measures 

intended for reducing the energy loss 

in electrical networks of Russia // 

En-

ergoekspert

 [Energy expert], 2017, 

no. 5-6, pp. 24-28. (In Russian)

2.  Rayzer Yu.P. Gas discharge physics. 

Moscow, Nauka Publ., 1987. 592 p. 

(In Russian)

3.  Aleksandrov G.N. Corona discharge 

in transmission lines. Moscow-Len-

ingrad, Energiya Publ., 1964. 228 p. 

(In Russian)

4.  Aleksandrov G.N., Yershevich V.V., 

Krylov S.V. and others. Design of 

EHV transmission lines. Leningrad, 

Energoatomizdat Publ., 1983. 368 p. 

(In Russian)

5. Timashova L.V., Kostyushko V.A., 

Merzlyakov A.S., Nazarov I.A., 

Mikhaylov S.M. Reduction of the co-

rona power losses in AC overhead 

transmission lines // 

Energiya yedinoy 

seti 

[Energy of the united grid], 2016, 

no. 4(27), pp. 42-53. (In Russian)

6. 

Т

amazov A.I. Corona power losses 

and their reduction in 220 kV and 

higher networks. URL: https://pue8.

ru/elektricheskieseti/628-poteri-na-

koronu-i-ikh-snizhenie-v-setyakh-

220-kv-i-vyshe.html.

7.  Electric installation code. Edition 7. 

Moscow, NTTS ENAS Publ., 2003. 

(In Russian)

8.  Belyaeva L.A., Bulatov B.G., Evalua-

tion of corona power losses by the te-

lemetry data // 

Vestnik YUUrGU 

[Bul-

letin of South Ural State University]. 

Energetika [Power industry], 2007, 

no. 20, pp. 43-45. (In Russian)

9.  Xu Z., Li R. Research on the anti-

corona Coating of the Power Trans-

mission Line Conductor. Energy and 

Power Engineering, 2013, vol. 5, 

no. 4, pp. 148-150.

10. Haripriya I., Megala V., Pugazhe ndhi 

Sugumaran C. Analysis of n

а

no com-

posite based anti-corona coating on 

ACSR conductor. International Jour-

nal of Innovative Works in Engineer-

ing and Technology (IJIWET), 2017, 

vol. 3, no. 2, pp. 224-232. 

11. 

Boynovich L.B. Superhydrophobic 

coatings is a new class of multifunc-

tional materials // 

Vestnik Rossiyskoy 

akademii nauk 

[Bulletin of the Rus-

sian Academy of Sciences], 2013, 

vol. 83, no. 1, pp. 10-22. (In Russian)

12. Boynovich L.B., Emel’yanenko A.M. 

Hydrophobic materials and coatings: 

principles of creation, features and 

application // 

Uspekhi khimii 

[Achieve-

ments in chemistry], 2008, vol. 77, 

no. 7, pp. 619-638. (In Russian)

13. Gutman I., Radojcic M., Carl shem L. 

Reducing Ice Accretion Using Super-

hydrophobic Coatings on Conductors 

& Insulators. INMR, 2013, vol. 21, 

no. 2, issue 100, pp. 139-144. 

14. 

Tynyshtykbayev K.B., Imanbay-

ev G.Zh., Aynabayev A.M., Inse-

pov Z.A. Reduction of corona power 

losses in precipitation conditions // 

Pis’ma v ZHTF

 [Letters to Techni-

cal Physics Journal], 2018, vol. 44, 

no. 12, pp. 89-95. (In Russian)

15. Boynovich L.B., Zhevnenko S.N., 

Emel’yanenko A.M., Gol’dshtein R.V., 

Yepifanov V.P. Adhesive strength of 

the ice contact with the superhydro-

phobic coating // 

Doklady Akademii 

nauk 

[Reports of the Academy of 

Sciences], 2013, vol. 448, no. 6, 

pp. 675-679. (In Russian)

16. Boynovich L.B., Emel’yanenko A.M. 

Methods of 

fi

 ghting against trans-

mission line icing: future and ad-

vantages of new superhydrophobic 

coatings // 

Elektro. Elektrotekhnika, 

elektroenergetika, elektrotekhniches-

kaya promyshlennost’ 

[Electro. Elec-

tric engineering, power engineering, 

electromechanical industry], 2011, 

no. 6, pp. 9-17. (In Russian)

17. Schiller U., Reich K., Woschitz R., Le-

onhardsberger M., Pirker A., Oberza-

ucher O. Audible Noise Performance 

of OHL Conductor Bundles. First South 

East European Regional CIGRÉ  Con-

ference, Portoroz 2016. URL: http://

old.hro-cigre.hr/downloads/SEERC_

CD/papers/topic_4/4-13_paper.pdf.

18. Levitov V.I. AC corona. Moscow, Ener-

giya Publ., 1969. 272 p. (In Russian)

 5 (80) 2023


Оригинал статьи: Снижение потерь энергии на корону воздушных линий электропередачи классов напряжения 330–750 кВ с использованием функционального покрытия провода

Ключевые слова: коронный разряд, потери электроэнергии, физическое моделирование, супергидрофобное покрытие, гидрофильное покрытие, провода с пескоструйной обработкой

Читать онлайн

В статье рассмотрены различные способы снижения потерь энергии на корону на воздушных линиях электропередачи. Снижение потерь на корону достигается нанесением специального покрытия, обладающего гидрофильным или гидрофобным эффектом. Проведены натурные эксперименты со следующими образцами проводов: с супергидрофобным покрытием, с гидрофильным покрытием, с пескоструйной обработкой поверхности, а также с образцом провода без покрытия после многолетней эксплуатации. Получены экспериментальные зависимости потерь энергии на корону от уровня напряжения в условиях дождя.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 3(90), май-июнь 2025

Исследования разрядных характеристик бывших в эксплуатации стеклянных изоляторов ВЛ 110 кВ для целей управления состоянием линейной изоляции

Воздушные линии
Гвоздев Д.Б. Вычегжанин В.В. Королев А.А. Коробков И.Н. Болонов В.О. Титов Д.Е. Волхов К.В.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»