76
СЕТИ
РОССИИ
у
п
р
а
в
л
е
н
и
е
а
к
т
и
в
а
м
и
и
р
и
с
к
а
м
и
управление активами и рисками
НАДЁЖНОСТЬ
ОБОРУДОВАНИЯ
Надёжность
функционирования
электроэнергетического
оборудова
-
ния
закладывается
при
проектирова
-
нии
и
обеспечивается
соответствием
требованиям
действующих
норма
-
тивно
-
технических
и
организацион
-
но
-
распорядительных
документов
,
а
также
применением
современных
технических
решений
,
устройств
и
технологий
.
В
дальнейшем
надёжность
работы
оборудования
реализуется
при
стро
-
ительстве
и
поддерживается
при
экс
-
плуатации
выполнением
комплекса
мероприятий
.
Производится
монито
-
ринг
состояния
электросетевых
объ
-
ектов
,
в
том
числе
своевременная
диагностика
и
оценка
технического
состояния
электроэнергетического
оборудования
.
При
выполнении
ре
-
монтной
программы
и
техническом
перевооружении
сетевых
объектов
Вопросы надёжности
оборудования
в районах
повышенной
сейсмической
активности
Введение в действие ряда документов федерального зна-
чения и актуализация нормативно-технической докумен-
тации в строительстве увеличили уровень проектной на-
дёжности электросетевых объектов, что для отдельных
районов РФ привело к повышению уровня проектной сейс-
мичности. При этом вопросам аттестации электроэнерге-
тического оборудования на сейсмостойкость в ведущих
энергетических компаниях отрасли уделяется недостаточ-
ное внимание, что может привести к тяжелейшим техно-
генным и финансовым последствиям.
Марина ЕРМОШИНА, к.ф.-м.н., начальник,
Петр РОМАНОВ, к.т.н., ГИП,
Сергей КАСАТКИН, начальник сектора,
НИЛКЭС ПЦ «Севзапэнергосетьпроект»,
Любовь КАЧАНОВСКАЯ, к.т.н., заместитель генерального
директора по науке, ОАО «СевЗап НТЦ»
77
№
3 (24),
май
–
июнь
, 2014
применяются
современные
техни
-
ческие
решения
,
устройства
и
техно
-
логии
.
Особое
внимание
уделяется
организации
предупреждения
и
лик
-
видации
чрезвычайных
ситуаций
,
в
том
числе
уменьшению
времени
ликвидации
аварийной
ситуации
,
обеспечению
служб
эксплуатации
аварийным
резервом
и
спецтехни
-
кой
.
За
последние
годы
значительно
улучшено
оснащение
эксплуатиру
-
ющих
организаций
,
пополнен
парк
техники
линейных
бригад
,
проводят
-
ся
соревнования
и
учения
по
ликви
-
дации
чрезвычайных
ситуаций
.
Существенные
изменения
про
-
изошли
и
в
нормативном
регу
-
лировании
.
В
2002
году
вышел
федеральный
закон
№
184-
ФЗ
«
О
техническом
регулировании
»,
предписавший
руководствоваться
системой
технических
регламентов
.
Вышедший
в
2009
году
№
384-
ФЗ
«
Технический
регламент
о
безопас
-
ности
зданий
и
сооружений
»
раз
-
делил
все
национальные
стандарты
и
строительные
нормы
и
правила
на
применяемые
на
добровольной
и
обязательной
основах
,
а
также
предписал
к
2012
году
осуществить
актуализацию
строительных
норм
и
правил
,
в
результате
применения
которых
на
обязательной
основе
обеспечить
соблюдение
требований
№
384-
ФЗ
.
АКТУАЛИЗАЦИЯ
СТРОИТЕЛЬНЫХ
НОРМ
И
ПРАВИЛ
В
результате
актуализации
стро
-
ительных
норм
и
правил
наблюда
-
ются
общие
тенденции
,
связанные
с
направлением
развития
миро
-
вой
научной
школы
и
сближением
с
международными
стандартами
,
в
том
числе
Еврокодами
.
Так
же
как
и
в
организационно
-
распорядительных
документах
ве
-
дущих
российских
энергетических
компаний
и
отраслевых
нормах
(
например
,
ПУЭ
),
повышен
уровень
надёжности
проектируемых
энер
-
гообъектов
за
счёт
увеличения
ко
-
эффициентов
надёжности
и
ужесто
-
чения
требований
к
задаваемым
исходным
данным
.
Необходимость
использования
для
расчётов
сложных
программно
-
расчётных
комплексов
также
нашла
своё
отражение
при
актуализации
,
что
прежде
всего
связано
со
слож
-
ностью
разрабатываемых
конструк
-
ций
(
рис
. 1,2).
СНиП
II-23-81* «
Стальные
кон
-
струкции
»
предписывал
выполнять
расчёты
инженерными
методиками
с
учётом
эффективного
использова
-
ния
ЭВМ
.
Каждый
инженер
с
помо
-
щью
приведённых
в
СНиП
формул
и
таблиц
мог
выполнить
расчёты
с
использованием
простых
устройств
(
калькулятора
или
логарифмиче
-
ской
линейки
)
или
написав
соб
-
ственную
расчётную
программу
на
ЭВМ
.
СП
16.13330.2011 «
Стальные
конструкции
.
Актуализированная
редакция
СНиП
II-23-81*»
регла
-
ментирует
проверку
устойчивости
стержневых
конструкций
и
опре
-
деление
расчётных
длин
сжатых
элементов
пространственных
ре
-
шётчатых
конструкций
выполнять
с
использованием
сертифицирован
-
ных
вычислительных
комплексов
(
рис
. 3).
Параметры
и
коэффици
-
енты
,
вычислявшиеся
ранее
по
та
-
блицам
в
зависимости
от
исходных
данных
,
должны
определяться
чис
-
ленными
методами
.
СНиП
2.02.03-85 «
Свайные
фун
-
даменты
»
и
СП
50-102-2003 «
Про
-
ектирование
и
устройство
свайных
фундаментов
»
предписывали
вы
-
полнение
расчётов
свай
по
предель
-
ным
состояниям
обеих
групп
,
в
том
числе
расчёт
на
совместное
дей
-
ствие
вертикальных
и
горизонталь
-
ных
сил
и
моментов
,
инженерными
методиками
.
СП
24.13330.2011
Рис
. 1.
Фундамент
из
ортотропных
плит
для
высотных
многогранных
опор
ВЛ
220
кВ
Рис
. 2.
Фундамент
опоры
АТ
155
а
перехода
ВЛ
220
кВ
через
р
.
Амур
78
СЕТИ РОССИИ
«
Свайные
фундаменты
.
Актуализи
-
рованная
редакция
СНиП
2.02.03-
85»
регламентирует
выполнение
расчётов
только
численными
мето
-
дами
.
Таблицы
для
определения
па
-
раметров
и
коэффициентов
также
исключены
из
актуализированной
редакции
.
СП
52-01-2003 «
Бетонные
и
железобетонные
конструкции
»,
ут
-
верждённый
взамен
СНиП
2.03.01-
84*,
поддерживает
наблюдаемую
тенденцию
:
инженерные
методики
исключены
,
расчёты
конструкций
по
прочности
,
деформациям
,
об
-
разованию
трещин
должны
выпол
-
няться
методом
конечных
элемен
-
тов
.
Дальше
всех
в
этом
направ
-
лении
шагнул
СП
14.13330.2011
«
Строительство
в
сейсмических
районах
.
Актуализированная
ре
-
дакция
СНиП
II-7-81*».
Если
в
СНиП
II-7-81*
расчётные
сейсмические
нагрузки
определялись
инженер
-
ными
методиками
,
то
в
актуали
-
зированной
редакции
отсутствуют
даже
аналитические
методы
рас
-
чёта
!
При
определении
расчётных
сейсмических
нагрузок
на
здания
и
сооружения
следует
принимать
расчётные
динамические
модели
конструкций
[1].
Кроме
того
,
проек
-
тирование
систем
сейсмоизоляции
и
выполнение
расчётов
сооружений
на
сейсмические
нагрузки
,
соответ
-
ствующие
уровню
максимального
расчётного
землетрясения
(
данный
расчёт
относится
к
обязательным
при
проектировании
),
следует
осу
-
ществлять
«
при
научном
сопрово
-
ждении
специализированной
ор
-
ганизации
».
Данное
утверждение
фактически
вводит
монополизм
на
выполнение
расчётов
сейсмостой
-
кости
зданий
и
сооружений
.
При
формировании
расчётной
модели
для
определения
сейсмо
-
стойкости
оборудования
в
первую
очередь
строится
расчётная
схема
рассматриваемой
реальной
кон
-
струкции
.
Логикой
инженерных
рас
-
чётов
предусмотрено
максималь
-
ное
упрощение
расчётной
схемы
.
При
построении
расчётной
динами
-
ческой
модели
конструкций
рассма
-
тривается
пространственный
харак
-
тер
деформирования
сооружения
и
задаётся
пространственная
модель
сейсмических
воздействий
.
Далее
задаются
исходные
данные
для
расчётов
—
сейсмичность
площад
-
ки
строительства
,
определяются
сейсмические
нагрузки
.
Оценка
сейсмичности
площадки
носит
при
-
ближённый
характер
как
в
сейсмо
-
логической
части
, —
определение
силы
землетрясения
,
так
и
в
веро
-
ятностном
отношении
, —
определе
-
ние
возможной
частоты
сотрясений
и
интенсивности
во
времени
.
Сейс
-
мические
нагрузки
также
опреде
-
ляются
приближённо
:
используются
обобщённые
спектры
ответа
.
При
-
ближённое
определение
исходных
данных
укладывается
в
логику
ин
-
женерных
расчётов
:
на
их
осно
-
ве
строится
понятная
расчётная
схема
,
с
использованием
методик
СНиП
выполняются
расчёты
,
ре
-
зультаты
которых
легко
проверить
.
Применение
сложных
и
высокоточ
-
ных
методов
расчёта
при
исполь
-
зовании
приближённых
исходных
данных
неэффективно
,
поскольку
не
гарантирует
параметрической
устойчивости
решения
относитель
-
но
исходных
данных
,
следователь
-
но
,
результат
может
быть
получен
с
очень
большой
погрешностью
.
При
этом
инженерные
методики
исключены
из
актуализированных
редакций
СНиП
,
что
не
позволяет
с
помощью
простой
расчётной
моде
-
ли
проверить
результаты
численных
расчётов
.
ПРОЕКТНОЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ
Следствием
идеологии
,
заложен
-
ной
при
актуализации
строитель
-
ных
норм
и
правил
,
стало
то
,
что
проектное
моделирование
имеет
ограниченную
степень
достоверно
-
сти
,
что
в
свою
очередь
приводит
к
существенным
погрешностям
в
расчётном
определении
характе
-
ристик
.
Результаты
расчётов
невос
-
производимы
в
связи
с
большим
количеством
задаваемых
параме
-
тров
и
приближённым
характером
исходных
данных
.
Как
следствие
,
повышение
отдельных
коэффици
-
ентов
надёжности
не
приводит
к
увеличению
надёжности
энергообъ
-
ектов
,
а
единственной
объективной
проверкой
результатов
расчётов
является
проведение
механических
испытаний
конструкций
.
В
качестве
примера
можно
при
-
вести
конструкцию
многогранной
опоры
для
ВЛ
500
кВ
—
ПМГ
500-
11.232.
Одноцепная
двухстоечная
опора
была
разработана
для
при
-
менения
на
конкретной
ВЛ
500
кВ
и
заменила
предусмотренную
про
-
ектом
опору
базовой
серии
(«
типо
-
вую
»,
разработанную
по
заказу
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
»).
У
специалистов
возник
-
ли
вопросы
относительно
конструк
-
тива
,
однако
было
принято
реше
-
ние
не
проводить
испытания
.
Опора
ПМГ
500-11.232
была
рассчитана
с
использованием
программно
-
рас
-
чётного
комплекса
,
правильность
принятых
технических
решений
под
-
тверждена
результатами
расчётов
.
После
поставки
опор
на
трассу
пред
-
ставители
заказчика
,
осуществля
-
ющие
надзор
за
строительством
—
специалисты
ОАО
«
ЦИУС
ЕЭС
»,
а
Рис
. 3.
Карта
эквивалентных
напряжений
в
узле
конструкции
трансформаторного
портала
ОРУ
ПС
330
кВ
79
№
3 (24),
май
–
июнь
, 2014
также
эксперты
исполнительного
аппарата
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
», —
на
-
стояли
на
проведении
испытаний
,
которые
прошли
неуспешно
, —
про
-
изошло
разрушение
траверсы
сред
-
ней
фазы
опоры
.
Было
предписано
после
усиления
конструкции
прове
-
сти
повторные
испытания
,
при
про
-
ведении
которых
также
произошло
разрушение
траверсы
,
но
уже
в
дру
-
гом
расчётном
режиме
(
рис
. 4).
При
третьих
испытаниях
при
нагружении
были
погнуты
тросостойки
.
Несмо
-
тря
на
выполненные
в
программ
-
но
-
расчётном
комплексе
расчёты
,
подтверждающие
соответствие
опоры
требованиям
нормативно
-
технической
документации
,
простой
инженерный
расчёт
показал
,
что
прочность
траверсы
недостаточна
,
а
конструкция
опоры
ПМГ
имеет
ряд
существенных
недостатков
,
что
и
подтвердили
результаты
механи
-
ческих
испытаний
.
Использование
программно
-
вы
-
числительных
комплексов
сопряже
-
но
с
рядом
проблем
.
Для
решения
каждой
специфической
расчётной
задачи
,
как
правило
,
применяется
один
комплекс
,
обеспечивающий
решение
всех
возникающих
в
этой
области
задач
.
Распространение
программного
обеспечения
через
официального
российского
пред
-
ставителя
часто
приводит
к
моно
-
полизму
в
определённой
отрасли
,
когда
организации
вынуждены
об
-
ращаться
к
официальному
предста
-
вителю
за
решением
определённых
задач
,
вносить
регулярные
платежи
за
техническую
поддержку
и
лицен
-
зирование
,
обучать
персонал
.
Иде
-
ология
программного
обеспечения
внедряется
через
стандарты
орга
-
низации
по
отдельным
направле
-
ниям
деятельности
,
что
приводит
к
нарушению
антимонопольного
за
-
конодательства
.
Систематизирован
-
ное
обучение
работе
в
программно
-
расчётных
комплексах
в
ведущих
инженерных
ВУЗах
страны
без
уде
-
ления
должного
внимания
вопро
-
сам
построения
расчётных
схем
и
оценке
результатов
расчётов
при
-
водит
к
снижению
квалификации
инженерных
кадров
.
Молодые
спе
-
циалисты
являются
пользователями
расчётных
программ
,
не
понимая
физической
сущности
решаемых
задач
.
Кроме
того
,
подавляющее
большинство
программно
-
вычисли
-
тельных
комплексов
разработано
в
США
,
что
ставит
получение
и
прод
-
ление
лицензий
на
их
применение
в
зависимость
от
политической
об
-
становки
в
мире
.
СЕЙСМОСТОЙКОСТЬ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО
ОБОРУДОВАНИЯ
Вопросы
теоретической
и
фак
-
тической
оценки
сейсмостойкости
в
нашей
стране
были
впервые
под
-
няты
применительно
к
сооружениям
самого
высокого
уровня
ответствен
-
ности
—
атомным
электростанциям
.
Впервые
сейсмостойкость
энергети
-
ческих
сооружений
,
оборудования
и
трубопроводов
анализировалась
в
середине
70-
х
годов
прошлого
века
применительно
к
Армянской
АЭС
.
Были
разработаны
и
введены
в
дей
-
ствие
нормы
проектирования
сейс
-
мостойких
атомных
станций
с
учё
-
том
рекомендаций
МАГАТЭ
,
и
после
катастрофического
землетрясения
в
Армении
в
1988
году
были
откор
-
ректированы
требования
к
сейс
-
мостойкости
АЭС
и
других
атомных
объектов
.
На
сегодняшний
день
требования
нормативно
-
технической
докумен
-
тации
в
части
АЭС
регламентируют
многоуровневый
анализ
.
На
стадии
проектирования
выполняются
рас
-
чёты
(
инженерными
методиками
и
в
сложных
программно
-
расчётных
комплексах
).
После
изготовления
оборудования
проводятся
стендо
-
вые
испытания
на
сейсмостойкость
.
При
вводе
в
эксплуатацию
выполня
-
ются
поэлементные
проверки
сейс
-
мостойкости
,
включая
эксперимен
-
тальное
определение
динамических
характеристик
в
реальных
условиях
с
проведением
при
необходимости
компенсирующих
мероприятий
[2].
Комплексный
подход
к
оценке
фак
-
тической
сейсмостойкости
увеличи
-
вает
надёжность
АЭС
при
сейсмиче
-
ских
воздействиях
.
Для
обеспечения
сейсмостой
-
кости
электроэнергетического
обо
-
рудования
в
международной
прак
-
тике
применяются
рекомендации
СИГРЭ
[3]
и
Института
инженеров
по
электротехнике
и
электронике
(IEEE) [4],
предписывающие
при
-
Рис
. 4.
Неуспешные
испытания
опоры
типа
ПМГ
для
ВЛ
500
кВ
(
разрушена
траверса
)
80
СЕТИ РОССИИ
менение
сейсмоизоляции
(
специ
-
альных
демпфирующих
устройств
,
рис
. 5),
учёт
совместной
работы
конструкций
с
грунтом
основания
,
а
также
проведение
натурных
испы
-
таний
оборудования
подстанций
на
сейсмостойкость
.
После
землетрясения
в
Японии
был
проведён
анализ
разрушений
на
подстанциях
[5],
который
по
-
казал
,
что
вывод
оборудования
из
строя
произошёл
во
многих
случа
-
ях
из
-
за
разрушения
или
подвижек
стальных
элементов
крепления
.
Для
увеличения
сейсмостойкости
обору
-
дования
рекомендовано
:
—
увеличить
количество
данных
,
получаемых
в
результате
ис
-
пытаний
на
сейсмостойкость
(
в
том
числе
проводить
испыта
-
ния
для
разных
частот
сейсмиче
-
ских
воздействий
);
—
увеличить
объём
проводимых
ис
-
следований
(
на
испытательном
стенде
с
шестью
степенями
сво
-
боды
движения
);
—
проводить
испытания
комплект
-
ных
изделий
(
совместно
с
эле
-
ментами
крепления
).
В
России
сейсмостойкость
энергетического
оборудования
обеспечивается
нормативным
ре
-
гулированием
.
Как
следствие
акту
-
ализации
нормативно
-
технической
документации
,
увеличен
проектный
уровень
надёжности
.
В
частности
,
уровень
сейсмичности
района
стро
-
ительства
может
быть
повышен
по
грунтовым
условиям
и
по
уровню
ответственности
сооружения
.
При
проектировании
электросетевых
объектов
впервые
возникла
си
-
туация
,
когда
расчётный
уровень
сейсмичности
района
строитель
-
ства
равен
10
баллам
,
а
в
районе
Ленинградской
АЭС
,
уровень
сейс
-
мичности
района
которой
состав
-
лял
ранее
5
баллов
,
он
установлен
равным
7
баллам
.
Таким
образом
,
к
оборудованию
,
поставляемому
на
подстанциях
и
воздушных
линиях
электропередачи
в
районе
ЛАЭС
,
предъявляются
дополнительные
требования
по
сейсмостойкости
.
Испытания
высоковольтного
оборудования
на
сейсмостойкость
,
в
том
числе
российского
произ
-
водства
,
проводятся
в
крупных
европейских
и
международных
ис
-
пытательных
центрах
.
Испытания
конструкций
и
оборудования
для
среднего
и
низкого
классов
на
-
пряжения
проводятся
в
неспеци
-
ализированных
,
часто
не
аккреди
-
тованных
,
лабораториях
.
Вопрос
испытаний
электросетевого
обору
-
дования
неоднократно
поднимался
ведущими
энергетическими
компа
-
ниями
России
,
тем
не
менее
в
тех
-
ническом
задании
на
проектирова
-
ние
Федерального
испытательного
центра
ОАО
«
Россети
»
отсутствуют
требования
к
стенду
для
испытаний
на
сейсмостойкость
.
В
настоящее
время
вопросам
сейсмичности
в
электроэнергетике
уделяется
недостаточное
внима
-
ние
.
В
России
отсутствует
система
аттестации
и
сертификации
элек
-
троэнергетического
оборудования
,
применяемого
в
зонах
повышен
-
ной
сейсмической
активности
.
Возникновение
аварийных
ситуа
-
ций
,
связанных
с
природными
ка
-
таклизмами
,
приводит
к
тяжелей
-
шим
техногенным
последствиям
,
финансовые
последствия
таких
аварийных
ситуаций
превосходят
любые
оценки
.
В
сложившейся
ситуации
выс
-
ший
законодательный
орган
РФ
поднял
вопрос
о
необходимости
подтверждения
сейсмической
устойчивости
.
Комитетом
Государ
-
ственной
Думы
РФ
по
промышлен
-
ности
дано
указание
ОАО
«
Газпром
»
об
обязательности
проведения
сейсмических
испытаний
оборудо
-
вания
,
материалов
и
строительных
конструкций
,
применяемых
в
газо
-
вой
отрасли
.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Нормативное
регулирование
обеспечивает
надёжность
функцио
-
нирования
электроэнергетического
оборудования
.
Актуализация
строи
-
тельных
норм
и
правил
и
исключе
-
ние
инженерных
методик
расчётов
привели
к
тому
,
что
единственной
объективной
проверкой
результа
-
тов
расчётов
является
проведение
механических
испытаний
конструк
-
ций
.
Необходим
комплексный
под
-
ход
:
выполнение
расчётов
инже
-
нерными
методиками
и
уточнение
результатов
в
программно
-
расчёт
-
ных
комплексах
.
Для
обеспечения
возможности
проверки
результатов
расчётов
ин
-
женерные
методики
необходимо
включить
в
нормативно
-
техниче
-
скую
документацию
энергетических
компаний
,
например
в
качестве
стандартов
организации
.
Для
обеспечения
сейсмостойко
-
сти
энергетического
оборудования
необходимо
включение
в
систему
аттестации
и
сертификации
ведущих
компаний
энергетической
отрасли
требований
по
проведению
испыта
-
ний
энергетического
оборудования
на
сейсмостойкость
.
Для
проведе
-
ния
испытаний
необходимо
созда
-
ние
в
России
современного
испы
-
тательного
центра
,
который
сможет
обеспечить
подтверждение
требуе
-
мой
сейсмостойкости
оборудования
на
международном
уровне
.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Айзенберг
Я
.
М
.
Актуализирован
-
ная
редакция
и
проблемы
даль
-
нейшего
развития
СНиП
II-7-81*
Строительство
в
сейсмических
районах
/
Сейсмостойкое
строи
-
тельство
.
Безопасность
сооруже
-
ний
,
№
6, 2011.
2.
Емельянова
А
.
Д
.,
Казновс
-
кий
А
.
П
.,
Казновский
П
.
С
.,
Ка
-
сьянов
К
.
Г
.,
Рясный
С
.
И
.
Об
объёме
и
составе
расчётно
-
экс
-
периментальных
обследований
сейсмостойкости
оборудования
АЭС
/
Электрические
станции
,
№
1, 2014.
3. TB 532 CIGRE WG B3.23 «Sub-
station Uprating and Upgrading»,
April, 2013.
4.
IEEE 693-2005 IEEE Recom-
mended Practice for Seismic De-
sign of Substations.
5. I. Ohno, T. Ito, T. Kobayashi. Seis-
mic damage situation of substa-
tion equipment caused by the
Great East Japan Earthquake and
future action / CIGRE Symposium
“Best Practice in Transmission
and Distribution in a Changing
Enviroment”, Auckland, New Zea-
land, September, 2013.
Рис
. 5.
Сейсмоизоляция
трансформатора
460
кВ
(
установка
на
демпферы
)
Оригинал статьи: Вопросы надёжности функционирования электроэнергетического оборудования в районах повышенной сейсмической активности
Введение в действие ряда документов федерального значения и актуализация нормативно-технической документации в строительстве увеличили уровень проектной надёжности электросетевых объектов, что для отдельных районов РФ привело к повышению уровня проектной сейсмичности. При этом вопросам аттестации электроэнергетического оборудования на сейсмостойкость в ведущих энергетических компаниях отрасли уделяется недостаточное внимание, что может привести к тяжелейшим техногенным и финансовым последствиям.
