TVA повышает пропускную способность

«КАБЕЛЬ-news», № 3, 2014, www.kabel-news.ru

38

Актуально

ÊÀÁÅËÜÍÛÅ ËÈÍÈÈ

TVA повышает пропускную 
способность

Компания Tennessee Valley Authority завершает работы по повышению 

пропускной способности воздушной линии 500 кВ за счёт применения прово-
дов с композитным сердечником.  

Джеффри Л. ФИЛЛИПС (Jeffery L. PHILLIPS),

 компания Tennessee Valley Authority

К

омпания Tennessee Valley Authority (TVA) 
имеет большой опыт работы с линиями 
электропередачи 500 кВ, однако выбор оп-
тимального способа повышения пропускной 

способности этих линий Pin Hook-Wilson оказался 
непростой задачей.

Для достижения повышенной пропускной спо-

собности конструкторам TVA пришлось увеличить 
максимальную рабочую температуру проводов до 

100°C. Повышение рабочей температуры линии вы-
звало большее провисание проводов и привело к на-
рушению габаритной высоты, что обычно регулиру-
ется путём увеличения высоты крепления проводов, 
понижением длины переходов ЛЭП или изменением 
уровня их натяжения. 

Участок линии протяжённостью 1,6 км проходил 

над озером John Percy Priest Lake и парком Long 
Hunter State Park. Озеро находится в ведении Инже-

«КАБЕЛЬ-news», № 3, 2014, www.kabel-news.ru

39

Актуально

ÊÀÁÅËÜÍÛÅ ËÈÍÈÈ

Для промежуточных опор были спроектированы сдво-
енные гирлянды изоляторов с Т-образными стальны-
ми накладками и поддерживающими зажимами типа 
Thermolign. Для снижения градиента электрического поля 
и предотвращения коронного разряда по изоляторам и 
крепёжному оборудованию были предусмотрены экраны, 
выравнивающие распределение напряжения

Для установки сдвоенных гирлянд изоляторов и натяжных блоков 
были разработаны специальные рамы. Монтажные бригады монтиро-
вали провода с лестниц, которые свисали над водой на высоте 70 м

нерного корпуса сухопутных войск США 
(USACE), а парк — Национальной службы 
парков штата Теннесси (Tennessee State 
Park Service). Стрела провеса в пролёте 
над озером протяжённостью 771 м не укла-
дывалась в допуск 1970 USACE на 1,2 м. 
Однако когда TVA связалась с USACE с 
просьбой пересмотреть существующий до-
пуск, то новый допуск по минимальной вы-
соте подъёма проводов составил на 4,3 м 
больше, чем исходный. По этой причине 
расстояние от проводов до поверхности 
озера снизилось и составило всего 5,5 м, 
что меньше допустимого значения. 

СУЩЕСТВУЮЩИЕ УСЛОВИЯ

Существующая линия 500 кВ имела 

фазы, расщеплённые на три составля-
ющие, выполненные из сталеалюмини-
евых проводов марки ACSR (954 тыс. 
круговых мил, 54/7), протянутых между 
двумя промежуточными решётчатыми 
опорами высотой 76 м и двумя концевы-
ми решётчатыми опорами высотой 52 м. 
В зависимости от уровня воды озера фун-
даменты опор полностью или частично на-
ходились в воде. Проблемы, вызванные 
необходимостью соблюдать требования по 
экологической безопасности в отношении летучих 
мышей и скоп, а также условия по габаритам прово-
дов согласно соглашению с парком осложняли рабо-
ту и грозили затянуть реализацию проекта.

Хотя по нормам для обеих промежуточных опор 

высотой более 200 футов (61 м) даже в нормальных 
условиях потребовалась бы установка навигацион-
ных огней и маркеров, компании удалось обойти на-
вигационные требования, поскольку на более высо-
ких опорах смежных линий уже были установлены 
соответствующие огни и маркеры. 

АНАЛИЗ ВАРИАНТОВ

Для выполнения требований по габаритам TVA 

рассмотрела несколько вариантов, включая мо-
дернизацию опор, установку новых, повторную 
перетяжку существующих проводов и протяжку 
новых. 

Для модернизации существующих опор высотой 

76 м их необходимо было нарастить ещё на 6,1 м. 
Но при таком варианте опоры стали бы выше опор 
смежных линий, что потребовало бы установки на 
них навигационных сигнальных огней, солнечных 
панелей, аккумуляторов, систем мониторинга и 
сигналов опасности, а также покраски опор в ави-
ационный белый и оранжевый цвета. Для монтажа 
добавочных опор применялся бы подъёмный кран 
высотой 91 м, установленный на баржах посереди-
не озера. Кран пришлось бы транспортировать на 
автоприцепах и собирать по месту. 

Вариант проектирования и строительства новой 

опоры вблизи одной из уже существующих также 

«КАБЕЛЬ-news», № 3, 2014, www.kabel-news.ru

40

Актуально

ÊÀÁÅËÜÍÛÅ ËÈÍÈÈ

После демонтажа монтажного оборудования и рекультивации земли прово-
да ACCR выглядели так, как будто они были всегда там. Линия 500 Pin Hook-
Wilson 500 кВ справа

имел свои сложности. Эта опора должна была иметь 
высоту 91 м, и для её монтажа потребовался бы 
более высокий кран. Строительство фундаментов 
также пришлось бы вести непосредственно на озе-
ре. Естественно, использовались бы навигационные 
маркеры, как в предыдущем варианте. Потом необ-
ходимо было бы демонтировать старую опору. Этот 
вариант также предусматривал получение разреши-
тельных документов на ведение строительных работ 
на озере.

Также был проанализирован вариант перетяжки 

существующих проводов, но для того, чтобы добить-
ся необходимого габарита, величина натяжения на-
много превосходила все требования Национального 
свода правил по безопасному устройству электро-
установок для этого типа проводов. Дополнительное 
натяжение вызвало бы перегрузку концевых опор и, 
вполне возможно, фундаментов опор. 

Что касается варианта с заменой проводов, то 

ни один из проводов типа ACSR не обеспечивал не-
обходимый габарит и пропускную способность по 
току, более того, для них потребовалась бы значи-
тельная модернизация опор. Вариант с использо-
ванием проводов из отожжённого алюминия удов-
летворял требованиям по габаритам и провесу, но 
был отклонён из-за риска возникновения короны на 
линиях 500 кВ. 

И хотя TVA никогда в системах передачи не ис-

пользовала алюминиевый усиленный композитный 
провод (ACCR), инженеры компании решили в ка-
честве варианта проэкспериментировать с этими 

проводами. Провод ACCR (824 тыс. круговых мил, 
24/19) с рабочей температурой 112°C удовлетво-
рял всем минимальным требованиям по габариту и 
пропускной способности по току. Натяжение такого 
провода меньше, чем уже существующего. Другие 
провода ACCR меньшего сечения, но с более вы-
сокими рабочими температурами также могли бы 
подойти по характеристикам пропускной способ-
ности, но требования по возникновению короны 
потребовали использования провода диаметром 
25 мм или больше. 

ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЯ

После анализа всех вариантов TVA приняла ре-

шение: замена проводов будет наименее дорого-
стоящим и наиболее безопасным с точки зрения 
экологии вариантом. Обычно провода типа ACCR 
используются на линиях с высокими рабочими тем-
пературами из-за низкого коэффициента теплово-
го расширения сердечника провода, но для этого 
проекта основным преимуществом провода ACCR 
стал его вес. Провод ACCR (824 тыс. круговых мил, 
24/19) оказался на 36% легче имеющегося про-
вода ACSR (954 тыс. круговых мил, 54/7), что по-
зволило протянуть провод ACCR с натяжением на 
227 кг меньше предыдущего и провесом меньше 
на 7,3 м.

Когда TVA обратилась к производителю с вопро-

сом о возможности использования провода ACCR в 
этом проекте, был получен ответ, что такие провода 
применяются в Европе на напряжении 400 кВ с рас-

щеплением фазы на две составляю-
щие, но никогда не использовались 
на напряжении 500 кВ с расщепле-
нием фазы на три составляющие. 
Однако производитель проводов 
заинтересовался возможностью 
расширения области применения 
провода ACCR.

ПРЕОДОЛЕНИЕ ПРОБЛЕМ

Когда TVA направила произво-

дителю заказ на поставку провода 
ACCR осенью 2011 года, то полу-
чила ответ, что ввиду высокой за-
груженности для исполнения заказа 
понадобится два года. Такое вре-
мя выполнения заказа отодвигало 
реализацию проекта на один год. 
Однако в 2012 году производитель 
запустил новую производственную 
линию, и на сегодняшний день время 
изготовления провода ACCR состав-
ляет от трёх до четырёх месяцев. 

В соответствии с инструкциями 

по установке и консультациями мон-

«КАБЕЛЬ-news», № 3, 2014, www.kabel-news.ru

41

Актуально

ÊÀÁÅËÜÍÛÅ ËÈÍÈÈ

Команда вертолёта демонтирует старые и устанавливает новые дистанционные 
распорки-гасители вибрации после монтажа новых проводов

тажников производителя допу-
стимый угол изгиба проводов 
ACCR во время монтажа и в под-
держивающих зажимах должен 
быть минимальным. Для разра-
ботки узла подвеса для сдвоен-
ной гирлянды изоляторов линии 
500 кВ из трёхжильных прово-
дов были привлечены эксперты 
отрасли. Новый узел подвеса 
также был рассчитан на монтаж 
зажимов типа Thermolign. 

Для уменьшения угла изгиба 

провода до минимума во время 
монтажа были установлены спе-
циальные двойные натяжные 
блоки. Рамы натяжных блоков 
были спроектированы так, что-
бы выдержать расстояние меж-
ду изоляторами и разместить 
Т-образные накладки, использу-
емые в сборке подвески. 

Временное прекращение 

работы правительства США с 
1 по 16 октября 2013 года также угрожало задерж-
кой реализации проекта. Разрешение на очистку 
1 акра (0,4 га) земли от Службы охраны рыбных ре-
сурсов и диких животных (заявка была подана до 
прекращения работы правительства) было получено 
за два дня до начала строительных работ.

До начала реализации проекта производитель 

проводов ACCR прислал своего представителя, что-
бы убедиться, что монтажная бригада TVA готова 
для работы с проводами этого типа, а также чтобы 
осуществлять контроль за монтажом. 

Для демонтажа старых и установки новых дис-

танционных распорок-гасителей вибрации после 
монтажа проводов ACCR компания TVA фрахтовала 
вертолёт, который также использовался для транс-
портировки лестниц и такелажных приспособлений 
к опорам линии электропередачи. 

При раскатке проводов через озеро компании 

TVA также пришлось обеспечивать безопасность 
лодочников. Для приемлемых габаритов проводов 
над водой и соблюдения правил установки для об-
щественности и монтажников были разработаны 
подробные планы тяжения проводов. В начале и в 
конце участка проведения монтажных работ были 
установлены сигнальные буи, на озере, в критиче-
ски важных местах, курсировали катера компании, 
предупреждая лодочников о проведении высот-
ных работ на ЛЭП. Воздушное пространство так-
же контролировалось вертолётами TVA, которые 
по радиосвязи сообщали спасательным катерам о 
приближении на высокой скорости лодок к месту 
работ. 

ПОДАЧА НАПРЯЖЕНИЯ

Подача напряжения в первую линию TVA 500 кВ 

состоялась 15 мая 1965 года. В духе инноваций 4 де-
кабря 2013 года компания завершила первый в мире 
проект по монтажу линии электропередачи напря-
жением 500 кВ с использованием расщеплённого на 
три составляющие провода ACCR. Выбрав вариант 
использования ACCR, компании TVA удалось све-
сти к минимуму воздействие на окружающую среду, 
сэкономить значительные средства по сравнению с 
другими вариантами и продолжить усилия по обе-
спечению налогоплательщиков Теннесси дешёвой и 
надёжной электроэнергией. 

Джеффри Л. Филлипс

 (Jeffery L. Phillips, 

[email protected]) — ведущий инженер отдела 
проектирования линий электропередачи компании 
Tennessee Valley Authority. По окончании Универ-
ситета Теннесси (University of Tennessee) получил 
степень бакалавра, имеет диплом младшего специ-
алиста в машиностроении. Филлипс — зарегистри-
рованный инженер, штат Теннесси, стаж работы в 
компании TVA — 12 лет. В настоящее время отве-
чает за проектирование линий электропередачи и 
курирует вопросы проектирования, монтажа и тех-
нического обслуживания всех распределительных 
устройств и линий электропередачи. 

Компания, упомянутая в статье:

Tennessee Valley Authority | www.tva.gov