Обзор онлайн-конференции «Высоковольтные воздушные и кабельные линии электропередачи: актуальные вопросы и новые тенденции»

28–30 апреля состоялась онлайн-конференция «Высоковольтные воздушные и кабельные линии электропередачи: актуальные вопросы и новые тенденции». Организаторами выступили АО «НПО «Стример», АО «Электросетьстройпроект», Российский Национальный Комитет СИГРЭ, Комитет B2 РНК СИГРЭ. Журнал «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» выступил соорганизатором конференции и оказал информационную поддержку мероприятию.

Конференция длилась три дня и проходила в онлайн-формате, собрав достаточно большое количество участников — свыше 370 зарегистрировавшихся. К участию были приглашены представители электросетевых компаний, проектных и строительно-монтажных организаций, заводов-изготовителей.

Вступительное слово и первый доклад на конференции представила руководитель направления альтернативного проектирования АО «НПО «Стример», модератор конференции Марина Ермошина «Воздушные линии электропередачи против кабельных: кто победит?».

Для подробной оценки преимуществ и недостатков воздушных линий (ВЛ) и кабельных линий (КЛ) она провела их сравнение по основным показателям: экологическим требованиям, безопасности, общественному одобрению применяемых технических решений, облуживанию, ремонту и продлению срока службы оборудования, устойчивости к внешним воздействиям, реконструкции и экономическим факторам.

Краткое сравнение преимуществ КЛ и ВЛ можно представить в виде таблицы:

Конечно, количество ВЛ в России все еще лидирует, но уверенно растет и количество кабельных линий. Применять воздушные или кабельные линии — решается индивидуально, для каждого конкретного проекта.

На вопрос представителя журнала «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» о том, в каком направлении будут развиваться дальше технические решения по строительству ВЛ и КЛ и какие внешние условия и факторы будут оказывать наибольшее влияние на принятие таких решений Марина Ермошина ответила: «Развитие технических решений по строительству линий электропередачи идет в сторону развития технологий мониторинга, направления архитектуры (когда ЛЭП превращаются в объекты искусства). Что же касается факторов, у меня такое ощущение, что у нас остался единственный фактор — это инвестиции. Инвестиционные программы электросетевых компаний существенно сокращаются и с учетом ситуации на сегодня, с учетом экономического кризиса определяющая роль объема инвестиций сохранится и на ближайшие годы».

Инженер НИЛКЭС ООО «ПО «Энергожелезобетонинвест» Татьяна Трухина рассказала о железобетонных опорах ВЛ 110–500 кВ из центрифугированных секционированных стоек, рассчитанных по требованиям ПУЭ-7.

Основными преимуществами секционированных стоек являются:

• повышенная долговечность;
• применение бетона класса прочности В60 (вместо В30 и В40 по ГОСТ);
• морозостойкость более F₁400;
• водонепроницаемость более W14;
• увеличение жесткости отдельных секций и снижение повреждаемости при транспортировке;
• простота и пониженная стоимость транспортировки обычным транспортом;
• вес секций (не превышает 4 тонн).

Опыт замены типовых железобетонных опор ВЛ 220–500 кВ на секционированные аналоги при техническом перевооружении ВЛ на объектах ПАО «ФСК ЕЭС» показал существенное сокращение времени и затрат на транспортировку. Специалистами НИЛКЭС разработан «Альбом железобетонных опор ВЛ 35–500 кВ. Модификации унифицированных опор на базе секционированных стоек» (16.003), который ежегодно пополняется новыми разработками и куда входят конструкции на базе секционированных стоек, применяемые в качестве аварийного резерва и замены как железобетонных, так и металлических опор ВЛ.

С 2016 по 2018 год в рамках НИОКР ПАО «Ленэнерго» была разработана серия современных промежуточных и анкерно-угловых железобетонных опор из секционированных стоек для ВЛ 110 кВ, которые полностью соответствуют требованиям действующих нормативных документов. Результаты НИОКР по теме «Разработка железобетонных опор для ВЛ 110 кВ из центрифугированных секционированных стоек» включены в Реестр инновационных решений ПАО «Россети» (уникальный номер 18-027-0067/1). Проект является Лауреатом национального этапа конкурса «Сделано в России». За разработку авторы отмечены дипломами Лауреатов Международного конкурса ТЭК-2019.

Помимо привычных конструкций, устанавливаемых путем погружения нижней части опоры в пробуренный котлован, в данном проекте были разработаны повышенные опоры, устанавливаемые на фундамент.

Использование базовой серии современных железобетонных промежуточных и анкерно-угловых унифицированных опор ВЛ 110 кВ, разработанных в одноцепном и двухцепном вариантах, вдвое сокращает затраты на опоры и фундаменты при строительстве и реконструкции, экономя не менее 0,8 млн рублей на каждый километр трассы линии, по сравнению с вариантом использования металлических опор. В настоящее время инициирована НИОКР по разработке типовых опор для ВЛ 220–500 кВ.

В рамках конкретных проектов в 2016–2018 гг. разработаны более 20 типов новых опор для ВЛ 220, 330, 500 кВ. В их числе и опора для ВЛ 500 кВ, спроектированная для работы в условиях высоких ветровых и гололедных нагрузок (до 4 района по ветру и гололеду), которая успешно прошла испытания на полигоне ОРГРЭС в мае 2015 г.

В январе 2019 года 5 модифицированных опор этого типа установлены на ВЛ Донская АЭС — Старый Оскол 2. Стоимость железобетонных опор 2СПБ500-3В на ВЛ 500 кВ оказалась в 1,5 раза меньше стоимости аналогичных по конструкции портальных многогранных опор. Разница в стоимости многогранных и железобетонных опор составила порядка 1,9 млн руб. на 1 км трассы ВЛ 500 кВ.

Комплекс выполненных работ позволяет применять железобетонные опоры из центрифугированных секционированных стоек:

• при выполнении ремонтов и аварийно-восстановительных работ (для замены старых железобетонных и металлических опор),
• при новом строительстве (для снижения стоимости сооружения и эксплуатации ВЛ).

Продолжил конференцию заместитель заведующей НИЛКЭС, к.т.н. Петр Романов, который сообщил о стратегических направлениях развития в проектировании железобетонных опор ВЛ 0,4 и 6–10 кВ.

Необходимость разработки новой серии железобетонных опор ВЛ 0,4 кВ и 6–10 кВ возникает как в связи с исчерпанием срока службы более половины существующих конструкций, так и с изменением ряда нормативных документов и введением в действие ПУЭ 7-го издания. В нормативных документах современной редакции изменились требования к методикам расчета, нагрузкам и воздействиям, коэффициентам надежности, применяемым материалам, условиям работы и т.д.

Постоянное развитие техники, появление новых технологий, применение высокопрочных проводов и использование СИП неизменно приводит к увеличению нагрузок на опоры и повышению требований к их несущей способности.

Решение задачи повышения таких эксплуатационных характеристик железобетонных вибрированных стоек для опор ВЛ, как несущая способность, трещиностойкость, морозостойкость, водонепроницаемость и коррозионная стойкость отчасти достигается за счет рационального использования внутренних резервов цементсодержащей системы путем применения активирующих химических добавок нового типа. Это подтверждает промышленный выпуск на заводах ООО «ПО «Энергожелезобетонинвест» партии железобетонных изделий с применением наномодифицированного бетона.

На этапе проектирования железобетонных опор ВЛ 0,4–10 кВ необходимо предусмотреть и организацию внешнего заземления, в том числе и в заводских условиях.

С целью контроля качества железобетонных стоек, поставляемых на объекты ПАО «Россети», предлагается применение системы электронной паспортизации. Данная система заключается в маркировке изделий радиочастотными метками (микрочипами), содержащими уникальный идентификационный номер, по которому предоставляется доступ к электронному паспорту, то есть к комплекту технической документации с подробной информацией о выпущенном изделии, качестве сырьевых материалов, составе и содержании компонентов и технологических параметрах процесса производства.

Общий экономический эффект от разработки новой унифицированной серии железобетонных опор оценивается почти в 7 млрд рублей, что позволяет говорить о целесообразности скорейшего внедрения новых технологий и разработки унифицированной серии железобетонных опор ВЛ 0,4 кВ и 6–10 кВ повышенной долговечности с использованием наномодифицированного бетона и элементов электронной паспортизации в рамках НИОКР «ПАО «Россети».

Далее директор ООО «СевЗап НПЦ Архимет» Константин Собин рассказал слушателям об опыте обследования энергетической конструкции на Ленинградской атомной электростанции (ЛАЭС), основных сложностях, с которыми пришлось столкнуться, и о результатах работы: «ЛАЭС эксплуатируется уже 50 лет, на данный момент выведен из работы 1 блок и вводятся новые блоки ЛАЭС-2 и есть необходимость подключения ЛАЭС-2 к ЛАЭС-1. В связи с этим производились обследования открытого распределительного устройства (ОРУ) 330 кВ и ОРУ 750 кВ (ЛАЭС-1) и нового здания КРУЭ-330 кВ (ЛАЭС-2). В ходе обследования мы столкнулись со сложностями бюрократического характера (разработка программы обследования, работа в архиве, материальные пропуска на оборудование и фототехнику). Подготовительный этап занял 4 месяца. Приступив к фактическому обследованию (которое имеет совершенно стандартные этапы: визуальный контроль, инструментальный контроль, камеральная обработка) возникли осложняющие факторы: оборудование находилось в работе. Результаты обследования строительных конструкций дали неожиданные результаты — новый объект оказался хуже старого. Построенные конструкции на ЛАЭС-1 в 1970 году оказались в хорошем состоянии. На обследование ЛАЭС-2 (2018 года) мы закладывали несколько дней, но оказалось, что за красивыми конструкциями скрывается печальная картина — повсеместные дефекты (отслаивается штукатурка, разрушение в бетонной отмостке, металлические конструкции со следами коррозии). За красивой обложкой скрывался совершенно некачественный проект и исполнение. Результаты мы передали заказчику, все остальное на его усмотрение».

Затем другие спикеры первой секции (28 апреля) «Опоры, фундаменты, заземляющие устройства воздушных линий электропередачи» — Ольга Ивашевская (зам. коммерческого директора АО «Опытный завод Гидромонтаж»), Леонид Ивашевский (руководитель группы ОГК АО «Опытный завод Гидромонтаж») и Денис Смазнов (руководитель ГК Amast PL) обсудили вопросы развития и проектирования опор ВЛ.

Второй день онлайн конференции был не менее насыщенный. Эксперты выступили с докладами на секциях «Изоляторы воздушных линий электропередачи», «Провода и линейная арматура воздушных линий электропередачи», «Соединения воздушных и кабельных линий».

Начальник отдела эксплуатации ВЛ 35–110 кВ филиала «Пермэнерго» «Россети Урал» Алексей Правков выступил с докладом «Применение провода с защитной изоляцией для воздушных линий электропередачи напряжением 110 кВ».

Он рассказал, что при проектировании 5 пускового комплекса объекта КВЛ 110 кВ «ТЭЦ-9 — Заостровка I,II,III,IV цепь» необходимо было решить задачу прохождения проектируемой 4-х цепной КВЛ 110 кВ по существующей трассе ВЛ 110 кВ, при этом ограничивающим фактором являлось наличие жилых домов, попадающих в охранную зону ВЛ: «Для решения данной задачи было принято решение применить защищенный провод СИП-7 с одновременным снижением ширины охранной зоны ВЛ. Для реализации проекта необходимо было выполнить следующие задачи: разработать и согласовать специальные технические условия (СТУ) с целью увеличения величины охранной зоны; согласовать СТУ с Министерством строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ; разработать проектную и рабочую документацию, пройти государственную экспертизу. После монтажных работ были проведены измерения внутри жилых домов, которые попадали в охранную зону. Электрическая и магнитная составляющая — в несколько раз меньше, чем нормируемое значение. Благодаря приятому техническом решению мы достигли необходимых результатов». 

Что из себя представляет провод СИП-7

1.  Провод одножильный с токопроводящей жилой из проволок алюминиевого сплава.
2.  Водоблокирующие элементы (либо нити, либо лента, либо порошок).
3.  Экран по жиле из электропроводящего полиэтилена.
4.  Слой изоляции из сшитого полиэтилена.
5.  Слой оболочки из атмосферостойкого, трекингостойкого полиэтилена.

Если сравнивать провод СИП-7 (производства завода «Севкабель») с зарубежным LMF SAX 355 (ФИНЛЯНДИЯ), то масса и разрывные характеристики проводов практически одинаковые, но при этом в зарубежном проводе применяется материал токоведущей жилы с более низким удельным сопротивлением, а это значит, что зарубежный аналог обладает лучшей пропускной способностью, имеет меньший нагрев при протекании одинаковых рабочих токов, имеет меньшие стрелы провеса при одинаковых длинах пролетов, а габаритные пролеты ВЛ имеют большую длину — следовательно, на 1 км ВЛ нужно меньше опор. Таким образом, для улучшения провода СИП-7 необходимо применение высокотемпературных сплавов. (К сожалению, сравнение проводов с учетом экономической составляющей в настоящее время представляет сложность в виду отсутствия актуальной информации о стоимости).

Преимущества применений СИП-7 для ВЛ 110кВ:

• применение малогабаритных, менее материалоемких опор;
• повышение устойчивости ВЛ к возникновению коротких замыканий;
• повышение безопасности ВЛ для сторонних лиц;
• снижение влияния электромагнитных излучений от ВЛ;
• снижение потерь на корону.

Далее с докладом «Основные технические решения для переходных пунктов КВЛ 110 кВ, применяемые в компании «Россети Московский регион» выступил начальник Департамента эксплуатации сетей 35–500 кВ «Россети Московский регион» Василий Вычегжанин: «В настоящее время в эксплуатации ПАО «МОЭСК» 130 переходных пунктов напряжением 35–220 кВ. 65% — открытые, 29% — закрытые переходные пункты. Оставшиеся 6% — ОПП на портале, ОПП на опоре, ЗПП с выключателями, ЗПП с КРУЭ. Их немного, потому что их история не так давно началась».

В новых проектах наиболее часто рассматриваются современные технические решения. Подробнее хотелось бы остановиться на техническом решении, которое было разработано компанией «Россети Московский регион» (МОЭСК) совместно с компанией «Стример» — это Унифицированный переходной пункт на опоре ВЛ ППМ-110.

Описание переходного пункта:

• в составе оборудования ПП — три однополюсных вертикальных разъединителя с заземляющими ножами в сторону КЛ с двигательным приводом, оптический трансформатор тока опорного исполнения, ОПН и кабельные концевые муфты «сухого» типа;
• фундамент опоры переходного пункта — в зависимости от инженерно-геологических изысканий (из одиночных стальных свай-оболочек, из одиночных буронабивных свай);
• наличие на опоре ПП двух площадок обслуживания (площадка на отм. +5,000 для проведения оперативных переключений с размещением щита собственных нужд, шкафа вторичных систем, шкафов приводов разъединителей; площадка на отм. +7,500 с установленным основным оборудованием);
• наличие освещения площадок переходного пункта и контроля проникновения с блокировками, учет СН;
• питание собственных нужд ПП от внешнего источника 0,4 кВ;
• наличие подъезда к ПП.

Основные характеристики:

• средняя площадь на одну цепь — 4 кв м;
• класс напряжения — 110 кВ;
• номинальный ток — до 2000 А;
• ток термической стойкости —до 40 кА.

Преимущества:

• минимальная площадь землеотвода;
• не требует наличия у персонала прав работ на высоте и применения ГПМ при эксплуатации;
• возможность повторного использования;
• один подъезд к опоре с площадкой (исключен круговой проезд);
• исключен несанкционированный доступ (антивандальное исполнение);
• не требует согласования с Мосархитектурой;
• возможность установки на селитебных территориях;
• сжатые сроки монтажа – 1 неделя.

Недостатки:

• наличие ограничений области применения.

«Немаловажный фактор, это внешний вид наших конструкций в среде города. Такое техническое решение как переходной пункт на опоре может иметь красивый и привлекательный вид», — добавил Василий Вычегжанин.

Примеры вариантов дизайна переходных пунктов на опоре:

От редакции: В журнале «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 5(50), октябрь-ноябрь 2018 г. на с. 74 опубликована статья «Обзор мирового опыта строительства переходных пунктов кабельно-воздушных линий высокого напряжения» авторов: Вычегжанин В.В., Ткачук Я.В., Дмитриев М.В., Ермошина М.С. Данный выпуск находится в открытом доступе.

Следующий доклад об организации переходных пунктов для соединения ВЛ и КЛ представила Мария Александрова, ведущий специалист направления альтернативного проектирования АО «НПО «Стример». В своем выступлении она подробнее рассмотрела факторы, которые влияют на выбор конструкции переходного пункта, рассказала об основном оборудовании переходных пунктов, наглядно показала виды переходных пунктов и поделилась со слушателями опытом компании «Стример» по установке переходных пунктов, адаптированных под индивидуальный проект заказчика.

Третий и заключительный день онлайн-конференции включал доклады по секциям «Кабельные линии» и «Электрические воздействия на ВЛ и КЛ».

Секцию «Кабельные линии» открыл доклад главного инженера по высоковольтным проектам в России и СНГ ООО «Тайко Электроникс РУС» Александра Маталыгина «Особенности выбора кабельной арматуры для переходов воздушных линий в кабель». Эксперт рассказал про особенности выбора арматуры и нюансы, о которых нужно знать при проектировании и эксплуатации. При выборе концевых муфт для установки на опорах ВЛ необходимо учитывать следующие факторы:  

• масса муфты (муфты должны иметь минимально возможную массу);
• габариты муфты;
• максимально допустимое боковое усиление на кабельный наконечник муфты;
• климатическое исполнение муфты;
• возможность эксплуатации муфт при расположении их под углом к вертикальной оси;
• степень загрязнения окружающей среды;
• затраты на эксплуатацию муфт (требуют ли муфты постоянного надзора и ревизионных работ);
• стоимость муфт (по цене бывают разные, в зависимости от конструкции).

Без рассмотрения этих пунктов нельзя грамотно выбрать изделие, чтобы оно работало долго и надежно.

Директор по развитию АО «Профотек» Леонид Александров выступил с докладом «Селективное АПВ кабельно-воздушных линий с использованием электронно-оптических трансформаторов». Это полностью отечественная разработка, уникальный продукт для рынка электроэнергетики, энергоемких производств, линий электропередачи переменного и постоянного тока, генерации и распределения электроэнергии.

Эксплуатационные преимущества:

• повышение эксплуатационной безопасности для обслуживающего персонала;
• повышение эксплуатационной безопасности вторичного оборудования;
• меньший вес и габариты, удобство монтажа и эксплуатации;
• возможности подключения устройств разных производителей;
• высокая пожаробезопасность.

Экономические преимущества:

• отсутствие медных вторичных цепей что снижает затраты на материалы и монтаж;
• нет риска перебоев в электроснабжении потребителей за счет повышения наблюдаемости;
• снижение затрат на текущую эксплуатацию;
• ценовое преимущество по сравнению с мировыми производителями;
• высокая унификация с сокращением запасных частей;
• проведение диагностики обслуживания по запросу.

Леонид Александров также рассказал о сотрудничестве с компанией АО «ОЭК»: «Они выполняли требование ПУЭ пункта 3.3.2 для создания систем АПВ ВКЛ. По требованиям все линии выше 110 кВ должны быть оснащены устройствами автоматического повторного включения и отказ от его применения должен быть обоснован. Системный оператор обратил внимание компании ОЭК на очень большую подстанцию «Герцево» в Москве — центр питания 13 линий 110–220 кВ. Для этой подстанции было рассмотрено несколько вариантов создания АПВ ВКЛ. Компания ОЭК выбрала для себя наше решение. Первоначально мы сделали для них макетное испытание, где отработали на имитации системы АПВ все необходимые действия, режимы, подтвердили то, что это будет работать и все это было заложено в проект. Решение, которое было применено для подстанции, позволило выполнить защиту кабельных линий. Главная отличительная особенность такого решения заключалась в том, что в качестве детектирующего элемента была применена дифференциальная токовая защита с торможением, так как по своему принципу действия она относится к защитам абсолютной селективности и практически на 100% позволяет определить любой вид повреждения внутри защищаемого объекта».

Уникальность данного проекта:

– оптические трансформаторы установлены в точке перехода кабельно-воздушной линии без сложных строительно-монтажных работ, что невозможно при использовании классических электромагнитных трансформаторов тока;

– впервые оптические трансформаторы тока применяются в электросетевой компании без резервирования классическими электромагнитными трансформаторам тока;

– впервые применены терминалы РЗА, использующие в своем алгоритме одновременно данные от цифровых и аналоговых трансформаторов тока.

«Смонтированные оптические трансформаторы совместно с терминалами защиты, установленные на подстанции «Герцево», включены в работу уже более года. Идет подготовка обратных концов КВЛ, и система будет вводиться в действие. Также в настоящее время ведутся проектные работы по созданию аналогичных систем еще на двух подстанциях АО «ОЭК» — «Нововнуково» и «Яшино», – добавил Леонид Александров.

Подводя итоги работы конференции, Марина Ермошина еще раз поблагодарила всех организаторов за поддержку, в том числе журнал «ЭЛЕКТРОЭЕНЕРГИЯ. Передача и распределение» за привлечение слушателей, освещение мероприятия и возможность сделать его доступным для более широкого круга специалистов.

Всего для участия в онлайн-конференции зарегистрировался 371 участник: 315 из России, 38 из Казахстана, по 3 участника из Узбекистана, Грузии и Латвии, по 2 участника из Украины, Австралии и ДНР, по одному из Азербайджана, Таджикистана и Беларуси. Максимум подключившихся во время доклада — 131 участник, среднее количество слушателей — 100 человек.

41% участников представляли электросетевые организации, 37% — проектные, 10% — производственные, остальные — образовательные, строительно-монтажные и другие компании.