70
в
о
з
д
у
ш
н
ы
е
л
и
н
и
и
воздушные линии
Вопросы влияния
климатических факторов
на воздушные линии
электропередачи
УДК
621.311.1
О
дной
из
самых
обсуждаемых
в
России
и
за
рубежом
проблем
в
последние
годы
являют
-
ся
климатические
изменения
,
которые
про
-
являются
увеличением
нехарактерных
для
многих
регионов
метеорологических
явлений
,
а
также
необходимость
оценки
их
влияния
как
на
экономику
каждого
региона
в
целом
,
так
и
на
основные
системы
жизнеобеспечения
городов
в
отдельности
для
повы
-
шения
надежности
их
функционирования
.
Климатические
изменения
,
наблюдаемые
в
Мо
-
скве
в
последние
годы
,
не
сводятся
только
к
повы
-
шению
температуры
воздуха
у
поверхности
Земли
.
Возникающие
экстремальные
метеорологические
яв
-
ления
в
Московском
регионе
неоднозначны
и
трудно
сопоставимы
с
явлениями
,
наблюдаемыми
в
средних
широтах
.
Все
чаще
проявляются
аномалии
во
всех
компонентах
климатической
системы
,
в
частности
,
в
резкой
вариативности
температурного
режима
[1].
Благодаря
географическому
расположению
в
зоне
умеренного
климата
в
центре
Восточно
-
Европейской
равнины
и
городским
эффектам
,
возникающим
в
ре
-
зультате
антропогенной
деятельности
человека
,
кли
-
матические
изменения
в
мегаполисе
выражены
зна
-
чительно
более
ярко
,
чем
в
среднем
по
планете
или
по
территории
России
.
В
соответствии
с
Докладами
Департамента
приро
-
допользования
и
охраны
окружающей
среды
города
Москвы
в
последние
десятилетия
фиксируется
значи
-
тельный
рост
средней
годовой
температуры
воздуха
и
количества
опасных
природных
явлений
.
Средняя
годовая
температура
воздуха
в
2017
году
в
Москве
со
-
ставила
6,2°
С
,
что
на
1,3°
С
выше
нормы
.
В
2016
году
средняя
годовая
температура
превысила
норму
бо
-
лее
чем
на
1°
С
и
составила
6,6°
С
[2].
Прогнозные
оценки
возникновения
климатических
аномалий
в
год
в
период
до
2035
года
для
Москвы
[3]
представлены
в
таблице
1.
В
качестве
значений
резких
перепадов
Кондратьева
О
.
Е
.,
д
.
т
.
н
.,
доцент
,
заведующая
кафедрой
ИЭиОТ
НИУ
«
МЭИ
»
Локтионов
О
.
А
.,
аспирант
кафедры
ИЭиОТ
НИУ
«
МЭИ
»
Гашо
Е
.
Г
.,
к
.
т
.
н
.,
доцент
кафедры
ИЭиОТ
НИУ
«
МЭИ
»
Мясникова
Е
.
М
.,
магистр
кафедры
ИЭиОТ
НИУ
«
МЭИ
»
В
статье
рассмотрена
проблема
обеспечения
работоспособ
-
ности
воздушных
линий
электропередачи
в
условиях
климати
-
ческих
изменений
,
представлен
обзор
нормативно
-
правовой
базы
в
области
обеспечения
надежности
и
устойчивости
линий
электропередачи
к
метеорологическим
факторам
,
проанали
-
зированы
причины
аварийности
электросетевого
комплекса
Московского
региона
,
определены
наиболее
значимые
группы
факторов
,
приводящие
к
технологическим
нарушениям
,
и
полу
-
чены
значения
коэффициентов
корреляции
для
данных
групп
.
Ключевые
слова
:
линии
электропереда
-
чи
,
аварийность
,
кли
-
матические
факторы
,
анализ
надежности
Keywords:
power transmission
lines, accident rate,
climatic factors, reliability
analysis
71
Табл
. 1.
Прогнозные
оценки
возникновения
климатических
аномалий
в
год
в
период
до
2035
года
для
Москвы
,
дни
2020–2025
гг
. 2025–2030
гг
. 2030–2035
гг
.
Экстремальные
температуры
2,3
2,3
1,8
Резкие
перепады
температуры
71
69
73
Переходы
через
0°
С
21
25
28
Сильный
дождь
/
ливень
35
35
38
Ледяной
дождь
13
13
14
Мокрый
снег
,
гололед
,
изморось
17
18
19
Табл
. 2.
Перечень
нормативных
документов
и
стандартов
в
области
проектирования
линий
электропередачи
Страна Наименование
документа
Тип
подхода
РФ
ПУЭ
-7
Правила
устройства
электроустановок
СП
20.13330.2016
Нагрузки
и
воздействия
Детерминированный
подход
(
определе
-
ние
критических
нагрузок
и
прочности
)
США
NESC
Национальный
свод
правил
по
безопасности
электроустановок
Детерминированный
подход
(
определе
-
ние
критических
нагрузок
и
прочности
)
Руководство
ASCE
№
74:
Рекомендации
по
нагрузке
на
структуры
линий
Вероятностный
подход
(
расчет
коэф
-
фициентов
нагрузки
и
устойчивости
)
Япония
JEC-127
Стандарты
проек
-
тирования
сооружений
для
линий
электропередачи
Детерминированный
подход
с
элемен
-
тами
вероятностного
(
определение
воз
-
можных
нагрузок
с
учетом
вероятности
возникновения
опасного
явления
)
температуры
используется
пара
-
метр
превышения
смежных
сред
-
несуточных
температур
более
чем
на
5°
С
.
Экстремальными
темпе
-
ратурами
в
холодный
период
года
были
обозначены
температуры
ниже
–35°
С
,
а
в
теплый
период
—
более
+35°
С
.
В
начале
2012
года
междуна
-
родным
органом
по
оценке
из
-
менения
климата
(IPCC),
создан
-
ным
в
рамках
Программы
ООН
по
окружающей
среде
(UNEP),
был
подготовлен
Специальный
доклад
«
Управление
рисками
экстремаль
-
ных
явлений
и
стихийных
бедствий
для
адаптации
к
изменению
кли
-
мата
» [4].
Результаты
исследова
-
ний
,
представленных
в
докладе
,
показывают
,
что
существует
риск
увеличения
количества
отключе
-
ний
и
снижения
надежности
функ
-
ционирования
воздушных
линий
электропередачи
(
ВЛЭП
)
в
ре
-
зультате
воздействия
экстремаль
-
ных
метеорологических
явлений
,
так
как
значительная
часть
ЛЭП
во
всем
мире
проектировалась
более
30
лет
назад
и
на
данный
момент
наблюдается
высокий
про
-
цент
износа
оборудования
.
Наша
страна
не
является
исключением
,
так
например
,
согласно
отчету
Минэнерго
РФ
[5]
о
показателях
технического
состояния
объектов
электроэнергетики
на
2018
год
,
среднее
значение
износа
основ
-
ного
оборудования
электрических
сетей
составляет
для
:
–
трансформаторов
110
кВ
—
25%;
–
трансформаторов
220
кВ
и
выше
— 23%;
–
магистральных
ЛЭП
110
кВ
—
32%;
–
магистральных
ЛЭП
220
кВ
и
выше
— 27%.
Что
касается
физического
изно
-
са
объектов
электрических
сетей
ПАО
«
МОЭСК
»,
то
общее
значе
-
ние
по
всему
субъекту
доходит
до
26%,
а
для
таких
объектов
,
как
:
–
Восточные
электрические
сети
— 21%;
–
Западные
электрические
сети
— 29%;
–
Северные
электрические
сети
— 46%;
–
Южные
электрические
сети
— 49%.
Данные
значения
показателей
технического
состояния
объектов
электроэнергетики
обусловлены
износом
воздушных
ЛЭП
,
релей
-
ной
защиты
и
автоматики
,
масля
-
ных
выключателей
,
низким
уров
-
нем
автоматизации
,
отсутствием
секционирования
или
АВР
.
Именно
поэтому
в
настоящий
момент
особую
актуальность
име
-
ет
разработка
новых
подходов
к
учету
климатических
факторов
при
проектировании
и
техниче
-
ском
обслуживании
ЛЭП
.
Обзор
отечественных
и
зарубежных
нор
-
мативных
документов
и
стандар
-
тов
по
проектированию
линий
электропередачи
с
учетом
клима
-
тических
факторов
представлен
в
таблице
2.
Большинство
нормативных
до
-
кументов
по
проектированию
и
обеспечению
нормального
функ
-
ционированию
линий
электропе
-
редачи
как
в
России
,
так
и
за
ру
-
бежом
сформированы
с
учетом
детерминированного
подхода
,
который
основывается
на
опре
-
делении
климатических
нагрузок
на
провода
(
тросы
)
и
конструкции
ВЛ
.
Данный
подход
включает
в
том
числе
:
–
расчет
значений
коэффициен
-
тов
защищенности
,
нагрузки
,
прочности
для
различных
кли
-
матических
условий
;
–
определение
пороговых
зна
-
чений
ветрового
давления
,
толщины
стенки
гололеда
для
возникающих
климатических
аномалий
с
повторяемостью
—
1
раз
в
25
лет
(
для
России
)
и
1
раз
в
50
лет
(
США
,
Япония
);
–
расчет
среднегодовой
продол
-
жительности
гроз
;
–
расчет
интенсивности
пляски
проводов
с
частотой
повторяе
-
мости
— 1
раз
в
5
лет
.
Проблема
использования
де
-
терминированного
подхода
для
проектирования
ЛЭП
заключается
в
том
,
что
существует
необходи
-
мость
пересмотра
значений
по
-
роговых
значений
анализируемых
параметров
вследствие
наблюда
-
емых
климатических
изменений
.
Исходные
данные
значений
кри
-
тических
нагрузок
и
прочности
,
№
6 (51) 2018
72
представленные
в
нормативных
документах
[6, 7],
были
разрабо
-
таны
несколько
десятилетий
на
-
зад
и
не
позволяют
достигать
нор
-
мативных
значений
надежности
в
условиях
меняющегося
климата
,
что
приводит
к
повышенному
ри
-
ску
.
Карты
климатического
райо
-
нирования
обладают
лишь
общей
информацией
,
необходимой
для
грубой
оценки
состояния
проекти
-
руемого
объекта
.
Для
более
точных
результатов
расчета
,
которые
в
свою
очередь
позволят
минимизировать
веро
-
ятность
возможных
аварийных
отключений
от
факторов
клима
-
тической
среды
,
необходимо
ис
-
пользовать
риск
-
ори
ен
тированный
подход
,
основывающийся
на
сни
-
жении
воздействия
и
уязвимости
,
а
также
повышении
устойчивости
к
возможным
негативным
послед
-
ствиям
климатических
явлений
,
даже
тогда
,
когда
риск
не
может
быть
полностью
устранен
.
В
рамках
научно
-
исследова
-
тельской
работы
по
изучению
влияния
климатических
факторов
на
ЛЭП
при
поддержке
РНФ
№
18-
79-10255
была
проведена
оценка
работоспособности
электросете
-
вого
хозяйства
Западных
электри
-
ческих
сетей
Московского
региона
в
условиях
изменяющего
клима
-
та
.
В
качестве
исходных
данных
по
техническому
состоянию
сетей
использовались
сведения
ПАО
«
МОЭСК
»
об
аварийных
отключе
-
ниях
по
границам
территориаль
-
ных
зон
деятельности
организа
-
ции
за
период
с
2013
по
2017
год
.
Для
определения
значений
мете
-
орологических
параметров
были
использованы
сведения
8
метео
-
станций
относительно
одинако
-
во
распределенных
по
площади
Западных
электрических
сетей
ПАО
«
МОЭСК
».
Для
формирования
ана
-
лизируемого
массива
данных
о
технологических
нарушениях
вследствие
влияния
метеоро
-
логических
факторов
была
про
-
ведена
классификация
всех
возможных
причин
отключения
.
Анализ
причин
аварийных
отклю
-
чений
на
ЛЭП
Западных
элек
-
трических
сетей
ПАО
«
МОЭСК
»
позволил
их
классифицировать
следующим
образом
:
1)
исчерпание
ресурса
технологи
-
ческого
оборудования
— 33%;
2)
влияние
метеорологических
факторов
— 28%;
3)
внешнее
воздействие
— 26%;
4)
прочее
— 13%.
При
оценке
уязвимости
ЛЭП
к
влиянию
климата
причины
ава
-
рийных
отключений
,
обозначенные
как
«
влияние
метеорологических
факторов
»,
были
преобразованы
в
несколько
различных
групп
при
-
чин
,
объединенных
схожими
свой
-
ствами
.
Для
проверки
гипотезы
о
том
,
что
часть
аварий
,
связанных
с
внешним
воздействием
(
таких
как
,
например
,
падение
деревьев
на
провода
,
обрыв
,
схлест
и
т
.
д
.),
может
быть
спровоцирована
ме
-
теорологическими
факторами
и
являться
косвенным
проявле
-
нием
погодных
явлений
,
была
введена
группа
причин
«
Ветер
+
косвенные
воздействия
».
Вве
-
дение
данной
группы
позволяет
оценить
целесообразность
учета
мультиплитикативной
составля
-
ющей
проявления
неблагопри
-
ятных
климатических
факторов
в
совокупности
с
внешними
воздействиями
,
а
также
оценить
корректность
отнесения
той
или
иной
аварийной
ситуации
к
выде
-
ленным
группам
причин
по
ито
-
гам
расследования
.
Полученные
группы
причин
с
учетом
как
пря
-
мого
,
так
и
косвенного
воздей
-
ствия
климатических
факторов
представлены
в
таблице
3.
Для
оценки
влияния
метеоро
-
логических
явлений
на
работоспо
-
собность
воздушных
линий
элек
-
тропередачи
был
применен
метод
корреляционного
анализа
,
кото
-
рый
позволяет
осуществить
оценку
связи
между
показателями
отклю
-
чений
ЛЭП
и
климатическими
фак
-
торами
.
Таблица
с
коэффициента
-
ми
корреляции
Пирсона
для
пяти
выявленных
групп
причин
аварий
в
результате
влияния
климатиче
-
ских
факторов
в
период
с
2013
по
2017
год
для
Западных
элек
-
трических
сетей
ПАО
«
МОЭСК
»
приведена
в
таблице
4.
ВЫВОДЫ
В
результате
проведения
корре
-
ляционного
анализа
между
по
-
казателями
групп
причин
аварий
и
метеорологическими
фактора
-
ми
с
помощью
корреляционного
метода
Пирсона
установлено
,
что
наибольшим
влиянием
обла
-
дают
причины
из
группы
«
Ветер
+
косвенное
воздействие
»,
что
подтверждает
предположение
о
необходимости
комплексного
учета
климатических
факторов
в
совокупности
с
внешними
воз
-
действиями
.
Значения
коэффи
-
циентов
корреляции
для
таких
групп
воздействия
,
как
«
Ветер
»
и
«
Осадки
»
свидетельствуют
о
наличии
стабильной
средней
Табл
. 3.
Причины
возникновения
аварий
на
ЛЭП
в
результате
влияния
климатических
факторов
Наименование
группы
Причины
аварий
Ветер
Ветер
Ветер
+
косвенные
воздействия
Ветер
,
падение
ветки
,
падение
дерева
,
схлест
,
обрыв
Температурные
изменения
Экстремальный
холод
,
экстремальная
жара
,
резкие
перепады
температуры
Осадки
Дождь
,
снегопад
,
град
Грозовые
пере
-
напряжения
Гроза
,
молния
Табл
. 4.
Коэффициенты
корреляции
Пирсона
причин
технологических
нарушений
в
Западных
электрических
сетях
ПАО
«
МОЭСК
»
Наименование
группы
Коэффициент
кор
-
реляции
Пирсона
Ветер
0,33
Ветер
+
косвен
-
ные
воздействия
0,56
Температурные
изменения
0,28
Осадки
0,15
Грозовые
пере
-
напряжения
0,09
ВОЗДУШНЫЕ
ЛИНИИ
73
На
правах
рекламы
ЛИТЕРАТУРА
1.
Кондратьева
О
.
Е
.,
Локтионов
О
.
А
.,
Гашо
Е
.
Г
.,
Королев
И
.
В
.,
Боровкова
А
.
М
.,
Чувирова
С
.
А
.
Оценка
влия
-
ния
выбросов
парниковых
газов
на
показатель
общей
смертности
населения
Москвы
//
Безопасность
жизне
-
деятельности
, 2018,
№
2.
С
. 25–31.
2.
Доклад
о
состоянии
окружающей
среды
Департамента
природопользования
и
охраны
окружающей
среды
го
-
рода
Москвы
за
2017
год
. URL: https://www.mos.ru/eco/
documents/doklady/view/217165220/.
3.
Шерстюков
Б
.
Г
.
Изменения
,
изменчивость
и
колебания
климата
.
Обнинск
:
ФГБУ
«
ВНИИГМИ
-
МЦД
», 2011. 293
с
.
4.
Техническая
брошюра
CIGRE
№
598 «
Руководящие
указания
по
управлению
рисками
,
связанными
с
суро
-
выми
климатическими
условиями
и
изменениями
кли
-
мата
в
отношении
воздушных
линий
»,
Ноябрь
2014.
URL: http://www.cigre.ru/news/rnk/9374/.
5.
Показатели
технико
-
экономического
состояния
объек
-
тов
электроэнергетики
/
Министерство
энергетики
РФ
.
URL: https://minenergo.gov.ru/node/11201 (
дата
обраще
-
ния
: 22.10.2018).
6.
ПУЭ
7.
Правила
устройства
электроустановок
.
Раздел
2.
Канализация
электроэнергии
. URL: http://
fi
renotes.ru/x_
pue/pue-razdel-2/pue-razdel-2_a.html.
7.
СП
20.13330.2016.
Нагрузки
и
воздействия
.
Актуализи
-
рованная
редакция
СНиП
2.01.07-85. URL: http://docs.
cntd.ru/document/456044318.
REFERENCES
1. Kondrateva O. E., Loktionov O.A., Gasho E. G., Ko-
rolev I.V., Borovkova A.M., Chuvirova S. A. Assessment of
greenhouse gases effect on the general mortality indicator
of Moscow population //
"Bezopasnost Zhiznedeyatelnosti"
(Life Safety), 2018, No. 2, pp. 25-31 (in Russian)
2. Report on the state of the environment of the Department
of nature management and environmental protection of
Moscow for 2017.
3. Sherstyukov B. Changes, variability and climate
fl
uctua-
tions. Obninsk: FGBU "RIHMI-WDC", 2011.
4. Technical brochure CIGRE No.598 "Guidelines for the
management of risks associated with severe climate condi-
tions and climate change in relation to air lines”, November
2014.
5. Indicators of technical and economic condition of electric
power facilities. Ministry of energy of the Russian Federa-
tion. URL: https://minenergo.gov.ru/node/11201 (date of
application: 22.10.2018).
6. "Rules for electrical installations (PUE-7)" Section 2. Elec-
tricity transmission.
7. Set of rules SP 20.13330.2016 "Loads and impacts”.Up-
dated version of SNiP 2.01.07-85.
связи
между
данными
группами
причин
аварий
и
климатическими
факторами
.
Результаты
данного
исследо
-
вания
планируется
использовать
при
разработке
методов
оценки
уязвимости
линий
электропереда
-
чи
в
условиях
климатических
изме
-
нений
.
№
6 (51) 2018
Оригинал статьи: Вопросы влияния климатических факторов на воздушные линии электропередачи
В статье рассмотрена проблема обеспечения работоспособности воздушных линий электропередачи в условия климатических изменений, представлен обзор нормативно-правовой базы в области обеспечения надежности и устойчивости линий электропередачи к метеорологическим факторам, проанализированы причины аварийности электросетевого комплекса Московского региона, определены наиболее значимые группы факторов, приводящие к технологическим нарушениям, и получены значения коэффициентов корреляции для данных групп.
