ЭНЕРГОСИСТЕМЫ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ

– 0,115264 = 0,884736. Средний период превышения bý получим из уравнения (2)

Сказанное наглядно характеризуют данные òàáë. 2, составленной по результатам анализа сведений Сельэнергопроекта о гололедных нагрузках на территории Окско-Донской низменности за 35 лет измерений гололеда. На этой территории Сельэнергопроектом рекомендовано bý = 15 мм. Как видно из данных òàáë. 2, на территории ОкскоДонской низменности значение bý = 15 мм превышалось 8 раз в разные годы.

В результате надежность bý = 15 мм составляет F(bý) = 1 – 8:36 = 0,777, т.е. значение bý может быть превышено в среднем 1 раз в 36 8 = 4,5 года.

Приведенный анализ показывает, что по [1] не представляется возможным с использованием интегральных статистических функций распределения bn для нескольких метеостанций выделить территорию между этими метеостанциями и на периферии, где бы нормативное значение bý25 соответствовало бы его ежегодной надежности F (bý) = 0,96. Следовательно, методика [1] в этой части не отвечает своему основному назначению: определять территорию, на которой нормативные атмосферные нагрузки превышаются в среднем не чаще 1 раза в 25 лет.

При оценке надежности данных о гололедных нагрузках, действующих на элементы ВЛ, необходимо учитывать информацию, полученную при анализе актов энергосистем об авариях систем ВЛ после воздействия гололедных нагрузок [3, 4]. Анализ, выполненный в [3, 4], позволяет сделать следующие выводы.

1. Данные актов энергосистем о значительных авариях ВЛ показали, что гололедные нагрузки неравномерно образуются на проводах пространст-

венно распределенных систем ВЛ. Имеется местоположение эпицентра гололедных нагрузок, где происходят наибольшие повреждения опор ВЛ (опор км2). По мере удаления от эпицентра гололедных нагрузок (на периферии атмосферного процесса) удельная повреждаемость опор (опор км2) уменьшается.

2.Местоположения эпицентров гололедных нагрузок случайны в пространстве.

3.Гололедные нагрузки на проводах ВЛ в эпицентре изменчивы по годам, т.е. случайны по времени.

4.Увеличение расчетной нагрузки при проектировании ВЛ до значений, больших, чем в эпицентре гололедных нагрузок данного атмосферного процесса, позволит сохранить работоспособность систем ВЛ. В других случаях, когда гололедная нагрузка в эпицентре превысит расчетные для ВЛ значения гололедных нагрузок, принятые при проектировании этих ВЛ, действует правило: чем больше расчетные гололедные нагрузки приняты при проектировании, тем меньше площадь территории, на которой будут иметь место повреждения систем ВЛ.

Из сказанного следует, что одним из факторов повышения надежности систем ВЛ является обоснованная оценка ежегодной надежности атмосферных нагрузок на территории расположения систем ВЛ (а не на площадке метеостанции). Оценка ежегодной надежности атмосферных нагрузок на ВЛ и определение значений должны выполняться для территории по интегральной статистической функции, составленной из годовых максимумов гололедных нагрузок на этой территории (а не на площадке метеостанции), характеризуемой общими признаками (равнина, низменность, возвышенность и др.). Все участки территории, отнесенные к данному нормативному району, дол-

жны располагаться в интервале высотных отметок местности не более 150 м.

На рисунке для примера приведены: интегральная функция (кривая 2) распределения bn для территории Окско-Донской низменности с использованием данных 13 метеостанций (òàáë. 2), расположенных в пределах высотных отметок от 90 до 177 м (измерения в течение 35 лет); интегральная функция распределения bn (кривая 1) для территории Среднерусской возвышенности по данным измерений на метеостанциях, расположенных в пределах высотных отметок от 119 до 263 м (измерения в течение 35 лет).

Зависимости 1 è 2 на рисунке, построенные в координатах lnbn, lnlnF (bn ), линейны, что обусловлено тем, что интегральные функции bn = = f (F (bn )) соответствуют второму предельному закону распределения экстремальных значений случайных величин bn

где 7 и 8 – параметры распределения.

Из уравнения (4) получаем уравнение (5)

По данным интегральной статистической функции распределения для двух сочетаний значений b1, F (b1) è b2, F (b2) получаем два уравнения, совместное решение которых дает уравнение (6)

Из уравнения (6) получаем значение параметра 8 для данной интегральной статистической функции распределения bn

ln b1 b2

Значение 7 определяется из следующего уравнения:

Ò à á ë è ö à 1

Для повышения надежности оценок 7 и 8 рекомендуется получить их оценки для нескольких со- четаний bn, f (F (bn )) . 0,8 и использовать в дальнейшем средние значения оценок 7 и 8 для экстраполяции результатов измерений экстремальных значений bn в область более редких значений bn è F (bn ).

Далее приведены результаты расчетов для Ок- ско-Донской низменности.

На рисунке для сравнения приведены зависимости bn = f (F (bn )), полученные по данным метеостанций Липецка (отметка высоты 169 м) и Ельца (отметка высоты 126 м). Обе метеостанции расположены на территории Окско-Донской низменности.

Применительно к результатам измерений на метеостанции Ельца (зависимость 4 на рисунке)

(см. [5]), обусловленный тем, что эпицентр гололедной нагрузки в данном атмосферном процессе территориально практически совпал с площадкой метеостанции Ельца. Значение “выброса” bý = = 25 мм хорошо согласуется с зависимостью 2 для территории Окско-Донской низменности. “Выброс” bn не учитывается в методике [1].

Из сравнения зависимостей 2 è 4 видно, что значение bý = 15 мм, принятое по методике [1], при определении по зависимости 2 имеет оценку ежегодной надежности F (bn ) = 0,775, а при определении по зависимости 4 (на площадке метеостанции) имеет оценку ежегодной надежности F (bn ) = 0,96. Оценке надежности толщины стенки гололеда F (bn ) = 0,96 на территории Окско-Дон- ской низменности соответствует значение bý = 23,5 мм, которое в ПУЭ относится к III району по гололедным нагрузкам.

После разработки региональных карт атмосферных нагрузок необходимо учитывать, что в последующие годы статистический ряд ежегодно пополняется. Например, последние региональные карты атмосферных нагрузок разработаны в 1989 г. В них предусмотрено, что нормативная на-

грузка bý определяется с ежегодной вероятностью ее непревышения P = 0,96 по формуле (1) при n = ní = m = 24. В этом случае средний период ее непревышения T = 1 (1 – 0,96) = 25 лет. Можно предположить с вероятностью 0,96, что за прошедшие 14 лет величины bn были меньше bý. В результате через Ò 6 = 14 лет нормативные значения bý имеют ежегодную вероятность непревышения

F6(bý ) ní nò , m nò 1

ãäå m = 24 – число лет наблюдений по состоянию на 1989 г. (общее число членов статистического ряда), m + nò = 24 + 14 = 38 – то же через 14 лет; ní

– номер bý по возрастающим значениям в статистическом ряду по состоянию на 1989 г.; ní + nò = 24 + 14 = 38 – то же, но через 14 лет. Тогда F6 (b) = 38 39 = 0,97436. Следовательно, в рассматриваемом случае через 14 лет ежегодная вероятность непревышения bý возросла. Период непревышения равен

Ежегодная вероятность превышения bý равна 1 – 0,96 = 0,04 по оценке в 1989 г. Если через 14 лет после 1989 г. превышение bý имело место k раз, тогда в 2003 г. номер bý в возрастающем статистическом ряду будет равен ní + nò = k, ежегодная вероятность непревышения

F6(bý ) ní nò k 24 14 k . m nò 1 24 14 1

Возможные современные оценки в рассматриваемом случае приведены далее.

Ò à á ë è ö à 2

Значения k > 1 могут быть обусловлены ошибками при оценке значений ежегодной надежности F (bý). В этом случае имеют место частые аварии ВЛ. Для повышения надежности ВЛ необходимо уточнить оценки надежности нагрузок на территории прохождения ВЛ, выполнить реконструкцию ВЛ либо воспользоваться плавкой гололеда на проводах ВЛ.

Выводы

1.Методика [1] не учитывает, что нормативные значения атмосферной нагрузки, например толщи-

ны стенки гололеда bý, измеренные на площадках нескольких метеостанций – независимые случайные величины, реализуемые на каждой метеостанции в разные годы. Поэтому нормативные нагрузки на территории, выделенной как “район нормативной атмосферной нагрузки”, превышаются чаще, чем предусмотрено в гл. 2.5 ПУЭ 7-го издания. В результате имеет место повышенная аварийность ВЛ при воздействии атмосферных нагрузок.

2.Учитывая, что атмосферные нагрузки распределены пространственно и действуют на про- странственно-распределенные системы ВЛ, для повышения надежности ВЛ при воздействии атмосферных нагрузок рекомендуется оценки нормативных значений атмосферной нагрузки и оценки

ååежегодной надежности принимать по одной интегральной статистической функции, составленной из годовых максимумов нагрузки, измеренных метеостанциями на этой территории, характеризу-