Повышение надежности сетевого комплекса за счет применения инновационных опор воздушных линий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оренбургский государственный университет

Повышение надежности сетевого комплекса за счет применения инновационных опор воздушных линий

Нелюбов В.М., канд. техн. наук, доцент,

Лунев В. Г.

В наше время при проектировании электросетевых объектов стремятся к более эффективному использованию ресурсов: экономии материалов, трудозатрат, сокращению времени строительства и увеличению надежности ЛЭП. В 2003 году вышла 7 редакция "Правил устройства электроустановок (ПУЭ)", в ней были повышены требования к надежности, в том числе и за счет увеличения расчетных нагрузок на элементы линий электропередачи.

Опоры ЛЭП являются жизненно важным компонентом и необходимо учитывать надежность и безопасность этих конструкций при проектировании и эксплуатации систем электроснабжения. Особое значение это имеет в регионах, со сложными климатическими условия, которые обязывают закладывать в проект повышенную надежность.

Для повышения надежности ЛЭП низкого напряжения (6-10 кВ), прежде всего необходимо проанализировать статистику и провести анализ основных причин аварий в этих сетях. На обрыв одного или нескольких проводов приходится - 25%; повреждение изоляторов - 35%; повреждение опор - 40% всех повреждений[1].

Если провести анализ подобной статистики для линий электропередачи более высоких классов напряжения, например 35-110 кВ, то можно увидеть что они по показателям надежности в разы лучше, чем в сетях более низкого напряжения. В тяжелых геолого-климатических условиях стойки ВЛ 35 - 110 кВ выдерживают более длительный срок службы, порядка 40-50 лет, в то время как для стоек ВЛ 6-10 кВ срок службы в этих регионах редко превышает 10 лет.

Причина такой большой разницы в надежности кроется в том, что при возведении трасс ЛЭП указанных классов напряжения, применяются другие технические решения. Используются стальные опоры, при возведении фундаментов, в грунт устанавливаются сваи большой длины, увеличенные междуфазные расстояния, применяются подвесные изоляторы для проводов.

Анализ литературы показал, что повышение надежности сетевого комплекса, за счет применения инновационных воздушных опор, возможно осуществить двумя способами:

1. Разработка новых конструкций опор с использованием традиционных материалов.

2. Разработка опор с использованием инновационных материалов.

Первый вариант предусматривает проектирование опор новых конструкций.

Опоры серии С10П устанавливаются на свайный фундамент из стальной трубы, с посредством фланцевого крепления.

В качестве линейной изоляции предлагается применять инновационные подвесные полимерные изоляторы вместо обыкновенных штыревых стеклянных и фарфоровых.

Опоры из гнутого стального профиля, обладают большим количеством достоинств, в сравнении с опорами из железобетона: уменьшенный вес(270 против 1150 килограмм), что облегчает транспортировку, установку и замену; повышенный срок службы, и меньшая склонность к повреждениям. [2] электропередача опора полимерный изолятор

Так же большую надежность показали решетчатые и многогранные стальные опоры.

Решетчатая опора - это каркасная конструкция из стальных или алюминиевых профилей. Решетчатые стойки используются для линий электропередач всех напряжений и являются наиболее распространенным типом для высоковольтных линий электропередач. Решетчатые опоры обычно изготавливаются из оцинкованной стали. Алюминий используется для снижения веса

Стальные многогранные опоры используются для возведения высоковольтных ЛЭП. Данные стойки эксплуатируются в I-V ветровых и гололедных районах в соответствии с ПУЭ-7, они могут эксплуатироваться при температуре до -65?С. Многогранные металлические опоры выполняются из стоек в виде полых усечённых пирамид, с поперечным сечением в форме правильного многогранника.

Проектирование ЛЭП с использованием решетчатых опор будет оптимальным, с учетом, что данная серия опор, изначально рассчитывалась в соответствии с требованиями ПУЭ-7.

Преимущества решетчатых опор для ЛЭП были доказаны 20 лет назад, когда применялись первые многогранные опоры, соединяемых на фланцах. Данные опоры были установлены ВЛ в Западной Сибири.

Применение новых конструкций стоек из стали позволяет в разы уменьшить аварийность участков ВЛ в труднодоступных регионах со сложными климатическими условиями.

Но у них есть свои недостатки. Как и все металлоконструкции эти опоры подвержены коррозии, так же немаловажной проблемой является их цена. Первый вопрос можно решить: использованием более коррозионно-стойких сплавов, оцинковкой или покрытием полимерными материалами. Второй вопрос не может быть так решен, но металлические стойки обладают большим сроком службы, и металл из которого они состоят можно вторично использовать в производстве.

Второй вариант предусматривает использование опор из инновационных материалов.

Композитные опоры ЛЭП - конструкции, выполненные с использованием полимерных композиционных материалов, которые обеспечивают данным опорам особые свойства.

Второй вариант предусматривает использование опор из инновационных материалов.

Композитные опоры ЛЭП - конструкции, выполненные с использованием полимерных композиционных материалов, которые обеспечивают данным опорам особые свойства.

Композитные стойки изготавливают по различным технологиям, одна из них, намотка нити из стекловолокна по конической форме, с изменением углам к ее оси для получения требуемых показателей. Так же используются базальтовые композиты, которые превосходят стеклопластик по прочности и долговечности при равенстве прочих характеристик. Опора имеет сборную модульную конструкцию, а технология производства такова, что секции опоры можно получать любой длины. Зарубежные производители изготавливают опоры до 36 м, удовлетворяющие всем требованиям прочности.[3]

Они хорошо зарекомендовали себя как влаго- и коррозионно стойкие, невосприимчивые к повреждениям от животных и окружающей среды.

Эти материалы более экономичны с учетом внутренних свойств, таких как: электрическая изоляция, коррозионная стойкость, высокое соотношение прочности и веса[4].

Сегменты транспортируются упакованными по схеме «матрешка». Траверсы, арматура и изолятры (при полной поставкой) также размещены внутри секций стойки. Меньшие по размеру секции перевозятся в секциях большего размера. Очень низкий вес и высокая надежность по сравнению с железобетонными и деревянными опорами, с учетом увеличения транспортных расходов, увеличенная гибкость, позволяющая локальным нагрузкам более безопасно распределяться и уменьшения вероятности обрыва провода, являются дополнительными конкурентными преимуществами [5].

Данные опоры требуют меньших затрат на обслуживание. Но они имеют свои недостатки:

1. Прочность. Несмотря на то что данные опоры соответствуют всем требованиям, они все равно уступают другим типам стоек, некоторые виды внутри полые. Эту проблему можно решить использованием более прочных, толстостенных опор, либо добавлением поперечных конструкций внутри и ребер жесткости снаружи.

2. Горючесть. Данные опоры подвержены горению и способствуют распространению огня, если их не обрабатывать спецсоставами.

3. Цена. Как и металлические стойки, композитные отличаются высокой ценой, вместо одной опоры из композитных материалов возможно установить несколько других, но с учетом более длительного срока службы и меньших затрат на обслуживание, они выгоднее.

Воздушные линии электропередачи имеют большое значение для надежности системы электроснабжения. И все выше описанные свойства обеспечивают опорам высокую надежность, и как следствие меньшие затраты на обслуживание. Так же композитные и стальные опоры новых серий в разы легче чем железобетонные опоры. Их можно переносить вручную, легче доставлять к месту аварий, для установки не требуется тяжелая крупногабаритная техника.

Список литературы

1. Главный энергетик: ежемес. журн. / учредитель Изд. дом «Панорама». 2003, май. . Москва - ISSN 2074-7489. 2009, № 1 (100).

2. ГК «ЭЛСИ». Применение стальных опор при строительстве воздушных линий электропередачи напряжением 6-10 кВ. Режим доступа - электронный - http://www.elsi.ru/publications/primenenie-stalnykh-opor-pri-stroitelstve-vozdushnykh-liniy-elektroperedachi-napryazheniem-6-10-kv/

3. Composites on the Line Режим доступа - электронный - https://www.compositesworld.com/articles/composites-on-the-line

4. Бочаров Ю.Н. Электронные библиотеки: статья / Бочаров Ю.Н., Жук В.В., К вопросу о композитных опорах воздушных линий Режим доступа - электронный - https://cyberleninka.ru/article/n/k-voprosu-o-kompozitnyh-oporah-vozdushnyh-liniy.

5. МВТУ имени Н.Э. Баумена. Композиты России. Режим доступа - электронный http://www.emtc.ru/ru/project/razrabotka-i-organizaciya-proizvodstva-opor-lep-i-stroitelnyh-konstrukciy-iz.

Размещено на Allbest.ru