ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ПУТЕМ ВНЕДРЕНИЯ МОДЕРНИЗИРОВАННЫХ ПРОВОДОВ

В 21 веке, особенно остро стоит вопрос бесперебойного снабжения потребителей электроэнергией. Надежность обеспечения электроэнергией требует новых разработок и проектов, использования современных материалов и технологий. Социально-экономические условия выполнения инноваций предполагают применение рациональных и эффективных решений. По мере роста стоимости энергоресурсов электроснабжение признано стратегической задачей, связанной с поддержанием электросетей на современном уровне.

Согласно статистическим данным НТЦ «Электроэнергетики» за 11 лет наблюдений за ЛЭП 110-750 кВ более половины (60%) технологических сбоев в электросетях приходится на провода.

Очевидно, что повышение надежности проводов повысит и надежность всей системы электропередачи. Анализ мирового и отечественного передового опыта показывает, что при строительстве новых и замены действующих воздушных линий электропередач целесообразно использование модернизированных проводов, обладающих улучшенными механическими и электрическими  характеристиками (термообработанный алюминий и алюминиевые сплавы с добавками металлов, алюминиево-циркониевые термостойкие сплавы),  что в значительной степени снижают риски выхода линий электропередач из строя из-за угрозы повреждений и воздействия погодных условий, а также повышают надежность и пропускную способность воздушных линий.

Современные провода сохраняют свои механические свойства в условиях длительной работы в экстремальных условиях, при повышенных температурах, особенно в сложных аварийных и послеаварийных режимах работы сети. Серия испытаний образцов показала, что применение композитных материалов в качестве несущего сердечника позволяет добиться уникальных свойств у проводов.      

Рассмотрим основные преимущества модернизированных проводов

Высоковольтные неизолированные провода - это провода новой конструкции с использованием Z-образных и трапециевидных проволок и новые материалы повышенной проводимости и прочности.       

Высокотехнологичные провода типа Z c улучшенными механическими характеристиками:

- АААСZ (ALL Alluminium Alloy Conductor, Z-type) - провод из алюминиевого сплава. в котором 1-2 внешних слоя выполнены из проволок Z-образного сечения;

- AACSRZ (Alluminium Alloy Conductor Steel Reinforsed, Z-type) - провод из алюминиевого сплава со стальным сердечником, 1-2 внешних слоя выполнены из проволок Z-образного сечения.

В проводах типа Z в качестве 1-2 наружных слоев взамен круглых использованы проволоки Z-образного профиля, что дает возможность получить наружный слой практически идеально гладким. При сравнении проводов равного эффективного сечения опоры на линиях и сами провода типа Z испытывают меньшие механические напряжения, что снижает риски выхода из строя при возникновении повышенных нагрузок в виде шквалистых ветров и гололедно-изморозевых отложений. Также данная конструкция более компактная и позволяет увеличить эффективное сечение провода, а значит снизить потери и повысить пропускную способность воздушной линии.

Термостойкие провода с зазором G(Z) TACSR - это провода из термостойкого алюминиевого сплава со стальным сердечником. Эти провода позволяют существенно увеличить пропускную способность линии без замены опор, обеспечивая заданный габарит.

Провода повышенной проводимости АААС UHC - это провода из алюминиевого сплава повышенной проводимости, в наружном слое используется материал с минимальным электрическим сопротивлением - термообработанный алюминий. Позволяет снизить потери линии до 9%.

При проектировании переходов воздушных линий через водные преграды применяются модернизированные провода высокотемпературные с повышенной прочностью марки ACS из стали, плакированной алюминием.

Использование в проводах композитного сердечника (ACCC, ACCR) способствует повышению механической прочности. значительному уменьшению массы и коэффициенту температурного линейного удлинения, что позволяет, при применении таких проводов обеспечивать уменьшенные стрелы провеса по сравнению с проводами ACSR.

Новинка российской электроэнергетики компактированный HTLS провод с высокопрочным углеродным композитным сердечником (аналог провода АССС). Основной материал композитного сердечника - высокопрочное углеродное волокно и эпоксидное связующее горячего отверждения, а для защиты углепластиковой части сердечника от металлической электропроводящей части провода используется внешняя неэлектропроводящая (изолирующая) оболочка - стеклопластик на основе однонаправленных стеклянных волокон. Токопроводящая часть провода состоит из профилированных проволок трапецеидального сечения. Материал- высокотемпературный алюминиевый сплав ZTAL. Это инновационная технология американской компании ЗМ обладает следующими преимуществами:

- максимально высокая электропроводность;

- позволяют сократить потери линии и увеличить пропускную способность в 2 раза;

- легче по сравнению с проводами АС аналогичного сечения;

- не подвержены коррозии;

- устойчивость к старению и погодным воздействиям;

- высокая механическая прочность.

Таблица 1.

Результаты испытаний провода HTLS в сравнении с проводом ACSR 400/64

Из таблицы видно, что провода HTLS имеют следующие преимущества:

- уменьшение внешнего диаметра провода на 10%;

- снижение массы провода на 19,5%;

- повышение разрывной прочности на 40%;

- увеличение длины пролета при одинаковой стреле провеса на 11,5%;

- снижение количества промежуточных опор на 10 км. линии на 14%

Первый провод ACCR был применен при реконструкции воздушной линии 110 кВ Очаково-Одинцово (был заменен провод ACSR 240/32 на ACCR 477-T16 Hawk сечением 238 мм². Пропускная способность линии увеличилась на 98 %. Реконструкция была выполнена с использованием существующих опор.

На церемонии открытия 44-й сессии СИГРЭ, состоявшейся 26 августа 2012 г. выступил Президент Государственной Сетевой Корпорации Китая Лью Зенья. Основная тема его выступления составляло представление

идеи формирования межконтинентальных магистральных энергетических потоков, использование которых будет способствовать решению проблем оптимизации использования глобальных энергетических ресурсов. В процессе модернизации мировой энергетики предстоит решить ряд важнейших проблем.

Одна из тем сессии была сформулирована следующим образом:

Повышение эффективности использования линий электропередачи и включала 4

направления среди которых была оптимизация существующих коридоров линий, включая применение проводов, произведенных по новым технологиям

В докладе группы авторов из Ирландии (В2-104) рассматривается опыт применения высокотемпературного провода G(Z)TACSR на ВЛ 110 кВ и 220 кВ, целью которого является повышение пропускной способности существующей сети. Конструкция провода с зазором: Он состоит из семипроволочного сердечника (оцинкованная сталь) и двух повивов проводящих проволок из сплава алюминия с цирконием, один из которых выполнен из профилированных проволок и формирует арочную структуру, обеспечивающую наличие зазора между сердечником и проводящими повивами. Зазор заполнен тексатропной смазкой, усиливающей способность сердечника перемещаться в зазоре в продольном направлении. Благодаря этому всю нагрузку растяжения провода воспринимает только сердечник, а проволоки проводящих повивов не воспринимают этой нагрузки. Поскольку монтаж проводов с зазором производитель рекомендуют производить в анкерных секциях относительно малой протяженности, при установке проводов в существующих анкерных пролётах значительной длины монтировались временные промежуточные опоры. 

В дискуссии по докладу был отмечен положительный опыт применения проводов с зазором, накопленный как в Японии, где они были разработаны и производятся, так и в ряде других стран Европы и Азии.

Вывод

Применение модернизированных проводов позволяет решить проблему повышения надежности, а также сократить потери в линии до 30% и увеличить пропускную способность воздушных линий в 1,5-2 раза, бесперебойности электроснабжения.

И это достаточно результативный и не самый дорогой путь.

В настоящее время по причине роста стоимости энергоресурсов потери, которым ранее почти не придавалось значение. сейчас обходятся слишком дорого. Высокий уровень потерь в российских электросетях (около 5% для ФСКИ 8-11% для МРСК) определяется не только уровнем износа оборудования, а также российскими климатическими условиями.

Реконструкция с заменой опор процесс достаточно длительны и затратный, поэтому замену проводов энергоснабжающая организация вполне может выполнить своими силами и средствами. Поэтому применение современных проводов с учетом оптимизации конструкций опор позволяют существенно сократить стоимость за счет уменьшения материалоемкости конструкций опор и фундаментов, а также трудозатраты на их изготовление и монтаж.

Список литературы:

1. ЭСКО. "Энергетика и промышленность» №2, 2013 - 13 с.
2. А.Правков «Будущее - новые технологии» (Электрическая энергия, № 1, январь-февраль 2013 г.). – 43 с.
3. Анализ докладов ИК-В2 «Воздушные линии», представленных на 44-й сессии СИГРЭ Париж - Москва 2012 год – 176 с.
4. «Руководство для квалифицированных высокотемпературных проводников для использования на воздушных линиях электропередач» (техническая брошюра № 426, август 2010 г.). – 113 с.