Инновационные предложения и научные дискуссии в целях повышения надежности линий электропередачи

13 декабря в головном офисе «Россетей» состоялось очередное очное заседание секции «Технологии и оборудование линий электропередачи» научно-технического совета (НТС) компании. Заседание проходило под председательством заместителя Председателя Правления ПАО «ФСК ЕЭС», руководителя секции НТС ПАО «Россети» Павла Корсунова. В работе секции приняла участие директор издательства журнала «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» Екатерина Гусева.

Повестка заседания была сформирована в соответствии с планом работы секции, утвержденном на заседании Президиума НТС в сентябре 2017 года и включала в себя обсуждение по трем вопросам:

  1. Интеллектуальная система плавки гололёда на проводах и грозозащитных тросах воздушных линий электропередачи от универсальной установки плавки гололёда.
  2. Разработка комплекса мер по снижению аварийности на ВЛ АО «Тюменьэнерго» в сложных инженерно-геологических, климатических и геокриологических условиях.
  3. Защита кабельных сетей от перенапряжений.

Сергей Шовкопляс, инженер, ассистент кафедры «Электрические станции и электроэнергетические системы» энергетического факультета ЮРГПУ(НПИ)           С докладом по первому вопросу выступил Сергей Шовкопляс, инженер, ассистент кафедры «Электрические станции и электроэнергетические системы» энергетического факультета ЮРГПУ(НПИ), который сообщил собравшимся о потенциальных возможностях интеллектуальной системы плавки гололёда (СПГ) на проводах и грозозащитных тросах ВЛ. В частности, предлагаемый к разработке опытно-промышленный образец универсальной установки плавки гололёда (УУПГ), состоящий из управляемого тиристорного выпрямителя, высоковольтного тиристорного коммутатора и низковольтного автономного резонансного инвертора реализует способ плавки гололёда импульсами постоянного тока (сверхнизкой частоты) как одновременно на трёх фазах (КПД схемы до 99%) и изолированных тросах, так и поочерёдно: «фаза – фаза» в 2 цикла (КПД 75%), «фаза – две фазы» в 3 цикла (КПД 67%), «фаза – фаза» цикл и «фаза – две фазы» цикл (КПД 86%).

Для схем плавки гололёда с использованием УУПГ характерно увеличение тока плавки гололёда практически до максимально допустимого значения, уменьшение мощности на плавку гололёда, а также уменьшение времени вывода из работы проплавляемых ВЛ и экономия электроэнергии, затрачиваемой на плавку гололёда.

УУПГ при переводе в режим автономного резонансного инвертора осуществляет плавку гололёда индуктированным током повышенной частоты на многократно заземлённых грозозащитных тросах ВЛ на подходах к ПС.

За счёт дискретного (релейного) управления УУПГ (угол открытия близкий к нулю) не требуется компенсация реактивной мощности и дополнительных искажений формы питающего напряжения при увеличении угла открытия при импульсно-фазовом управлении.

Для переключения схем соединения проводов фаз ВЛ не требуются разъединители плавки, управляемые персоналом, а применяется тиристорный коммутатор, так как у тиристорных плеч высокий коммутационный ресурс. Отказ от разъединителей плавки гололёда, используемых ранее для переключения схем соединения проводов фаз ВЛ, удешевляет систему плавки гололёда на ВЛ и увеличивает надежность работы схемы плавки гололёда.

Блок конденсаторов, используемый УУПГ в режиме автономного резонансного инвертора, можно эксплуатировать как устройство компенсации реактивной мощности на ПС.

д.т.н., профессор, академик АЭН, заслуженный энергетик РФ и СНГ Иван ЛевченкоНаучный руководитель проведенных работ – д.т.н., профессор, академик АЭН, заслуженный энергетик РФ и СНГ Иван Левченко отметил положительный эффект от внедрения в опытную эксплуатацию УУПГ по сравнению с существующей на «пилотной» подстанции системой плавки гололёда переменным током по способу трёхфазного КЗ,: увеличение тока плавки гололёда, уменьшение мощности на плавку гололёда, а также уменьшение времени вывода из работы проплавляемых ВЛ и экономия электроэнергии, затрачиваемой на плавку гололёда. На примере осенне-зимнего периода получено расчётом уменьшение: требуемой полной мощности на плавку гололёда до 53% (9,2 МВт), времени вывода из работы проплавляемых ВЛ до 64 % (суммарно 17 часов) и экономия электроэнергии – до 72% (суммарно 90 тыс. кВт·ч) Группой компаний «Россети» будут проработаны объекты электросетевого комплекса (подстанции и воздушные линии электропередачи), на которых может быть реализован результат рассмотренного НИОКР.

Начальник отдела композитных материалов Центра композитных материалов и сверхпроводимости Дирекции инновационного оборудования и энергоэффективности АО «НТЦ ФСК ЕЭС» Александр МерзляковАлександр МерзляковПо второму вопросу с докладом «Разработка комплекса мер по снижению аварийности на АО «Тюменьэнерго» в сложных инженерно-геологических, климатических и геокриологических условиях» выступил Начальник отдела композитных материалов Центра композитных материалов и сверхпроводимости Дирекции инновационного оборудования и энергоэффективности АО «НТЦ ФСК ЕЭС» Александр Мерзляков.

В настоящее время в АО «Тюменьэнерго» проводится научно-исследовательская работа, в результате которой при помощи созданного авторами ГИС-проекта осуществляется пространственный анализ данных и опыта эксплуатации ВЛ 35, 110, 220 кВ АО «Тюменьэнерго» (далее – ВЛ АО «Тюменьэнерго»). Работа выполняется в два этапа. На момент рассмотрения вопроса на НТС ПАО «Россети» на первом этапе выявлены связи существующей аварийности с данными о природных климатических и геокриологических условиях в соответствии с требованиями ПУЭ-7 расчётных климатических условий, заложенных при проектировании ВЛ АО «Тюменьэнерго».

Разработан ГИС-проект, предназначенный для нанесения трасс ВЛ на картографическую основу, хранения пространственной и технической информации о них, с учётом данных опыта эксплуатации ВЛ. Нанесены трассы действующих ВЛ 35 – 220 кВ АО Тюменьэнерго на картографическую основу в среде ArcGIS. По результатам анализа аварийных отключений ВЛ АО «Тюменьэнерго», произошедших по причине климатических воздействий (морозное пучение свай, гололёдо-изморозевые отложения, пляска проводов и т.п.), было определено направление по разработке комплекса мероприятий.

 Основной причиной отключения ВЛ АО «Тюменьэнерго» являются атмосферные перенапряжения (70% от общего количества отключений из-за перенапряжений в следствии грозовых воздействий).

 При посещении филиалов АО «Тюменьэнерго» специалистами АО «НТЦ ФСК ЕЭС» был отмечен достаточно высокий уровень ведения технической и эксплуатационной документации.

В рамках выполнения второго этапа работы разработаны рекомендации по повышению надежности фундаментов, предложено новое конструкторское решение из трубчатых свай с продольными лопастями по борьбе с морозным пучением свай фундамента опор ВЛ. Разработанная методика расчета касательных сил морозного пучения и сил, удерживающих сваи от выпучивания, позволила провести сравнительный анализ различных вариантов фундаментных конструкций опор ВЛ, и разработать рекомендации по применению различных типов свай в условиях вечномерзлых грунтов, сильно- и чрезмерно-пучинистых грунтов. Разработаны предложения по проектированию фундаментов опор ВЛ, учитывающие природно-климатические особенности, позволяющие снизить аварийность ВЛ АО «Тюменьэнерго». Предложена технология перестановки опор ВЛ на поверхностные фундаменты с 3 точками опирания без демонтажа проводов и тросов, без снятия напряжения.

В рамках работы подтверждена эффективность применяемых АО «Тюменьэнерго» решений по борьбе с морозным пучением в виде крестовых свай и «лежневых фундаментов» с 4 точками опирания, ранее разработанных АО «Тюменьэнерго» в рамках НИОКР.

Предложенный пространственный метод анализа и сопоставления принятых расчетных климатических нагрузок впервые применен при выполнении данной научно-исследовательской работы.

Участниками заседания НТС ПАО «Россети» был одобрен разработанный АО «НТЦ ФСК ЕЭС» ГИС-проект, который может быть использован для проведения пространственного анализа ВЛ любого региона.

По результатам рассмотрения представленных документов Техническим советом АО «Тюменьэнерго» будет сформирован вывод и дано соответствующее заключение о возможности использования результатов работы для производственных или управленческих нужд организации и получения будущих экономических выгод.

         Большое внимание было уделено и вопросам повышения надежности кабельных линий. С докладом на тему: «Защита кабельных сетей от перенапряжений» выступил к.т.н., доцент Санкт-Петербургского Политехнического университета, научный редактор журнала «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» Михаил Дмитриев.к.т.н., доцент Санкт-Петербургского Политехнического университета, научный редактор журнала «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» Михаил Дмитриев

По его сообщению, в нормативной документации, есть ряд не урегулированных вопросов, что при широком толковании нормативной документации дает свободу проектным организациям в выборе технических решений, и в ряде случаев уже привело к авариям в сетях.

Для исправления ситуации было предложено сформулировать выводы из уже накопленных к настоящему моменту расчетов и опыта эксплуатации, в частности:

  1. Защита от грозовых перенапряжений кабельных участков воздушных линий 6-500 кВ требуется вне зависимости от их протяженности. Для защиты кабеля на переходных опорах требуется установка ОПН соответствующего кабелю класса напряжения 6-500 кВ. Требования пункта 4.2.154 ПУЭ, разрешающего не устанавливать защитные устройства от грозовых перенапряжений на воздушных линиях с кабельными участками длиной более 1.5 км должно быть пересмотрено или усилено в стандартах предприятия.
  2. Необходимо снять разночтения по нормированию сопротивления заземления для переходных пунктов. Сопротивление переходных пунктов кабельно-воздушных линий должно быть обосновано расчетами или однозначно нормировано.
  3. В случае использования АПВ на кабельно-воздушных линиях кабельные участки необходимо оснащать средствами защиты, которые не позволят включить линию под напряжение при наличии короткого замыкания на кабельном участке.
  4. Необходимо учесть опыт работы отдельных энергосистем и рассмотреть целесообразность обязательного требования установки защиты кабельных линий 6-10 кВ от коммутационных перенапряжений в сетях с изолированной (компенсированной) нейтралью. В частности практика показывает, что установка ОПН целесообразна, когда кабельные линии подключены к трансформаторам (силовым или измерительным), двигателям или другим устройствам с витковой изоляцией, в других случаях ОПН могут приводить к дополнительным отказам, а их защитные функции не востребованы.
  5. С учетом существующего запаса по изоляции и сложностей по эксплуатации необходимо рассмотреть и уточнить вопрос требований к рабочему напряжению ОПН при защите оболочек однофазных кабелей 35-500 кВ от импульсных (грозовых и коммутационных) перенапряжений. Использование ОПН с рабочим напряжением 8-10 кВ обеспечит возможность испытаний оболочки кабелей постоянным напряжением 10 кВ без необходимости отключения ОПН.
  6. Необходимо уточнить вопросы сооружения узлов транспозиции экранов кабелей 35-500 кВ, где отсутствуют рекомендации в части норм заземления коробок транспозиции и длины соединительных проводов между транспозиционными муфтами экранов кабелей 35-500 кВ.

На секции принято решение рекомендовать по ряду вопросов организовать дополнительные обсуждения на НТС и организовать выпуск информационных писем и/или корректировки НТД.

Членами секции «Технологии и оборудование линий электропередачи» были рассмотрены предложения в план работы на 2018 год. На данный момент членами НТС, его экспертами, а также руководителями дочерних структур компании «Россети», предложено около полутора десятка актуальных тем по вопросам повышения надежности ЛЭП всех типов и классов напряжения. Все предложения рассматриваются членами секции в рабочем порядке. Для повышения эффективности обсуждения отдельные предложенные темы объединяются и дополняются смежными вопросами. Итоговый план работы секции планируется сформировать и утвердить на первом заседании 2018 года.

Журнал «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» будет продолжать информировать Вас о всех важных событиях в электросетевом комплексе России. Следите за нашей лентой новостей!

Чтобы иметь своевременный доступ ко всей актуальной аналитической информации, рекомендуем оформить подписку на издание.



Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»