1.4. Повышение надёжности работы воздушных линий электропередачи для совершенствования технического обслуживания электрических сетей
Основным фактором, снижающим надёжность ВЛ, является воздействие ветра и гололёда.
Гололёдно-изморозевые отложения представляют опасность для нормальной эксплуатации электрических сетей и часто приводят к повреждению опор, линейной арматуры и изоляции, а также обрывам проводов линий электропередачи, вследствие воздействия повышенных механических нагрузок на эти элементы. Кроме этого при прохождении трассы линии через лесные массивы, повреждения могут происходить в результате падения деревьев на провода ВЛ, из-за налипания больших объёмов снега на их ветках и стволах.
При наличии относительно небольших гололедных отложений в сочетании с порывистым ветром могут возникать различные виды колебаний проводов ВЛ: пляска проводов при одностороннем отложении гололеда либо вибрация при цилиндрической форме гололёдных образований. Пляска проводов приводит к их схлестыванию и иногда пережиганию электрической дугой, а также к схлестыванию проводов с тросом. При пляске возникают значительные динамические усилия в линейной арматуре и в траверсах опор, наблюдаются повреждения проводов, линейной арматуры, изоляторов и самих опор. Вибрация проводов при продолжительном действии приводит к усталостному разрушению проводов, арматуры, изоляторов и некоторых элементов опор.
Аварии при гололедно-ветровых нагрузках парализуют систему энергоснабжения потребителей на значительных территориях и требуют от эксплуатационно-ремонтного персонала предприятий электрических сетей значительных усилий по их устранению.
Для предотвращения гололёдных аварий применяют следующие мероприятия:
усиление ВЛ, за счет применения дополнительных опор либо более прочных элементов (опор, проводов). При проектировании ВЛ определение расчетных условий по гололеду производится на основании соответствующих карт климатического районирования территории, в соответствии с рисунком 6. Если трасса ВЛ проходит в зоне где ожидаются гололедные отложения с большой толщиной стенок, то опоры и другие элементы линии электропередачи рассчитываются на повышенную нагрузку,
Рисунок 6 - Карта районирования территории РФ по толщине
стенки гололёда
увеличение расстояния между проводами (ПУЭ-6, п.2.4.21; ПУЭ-7, п.2.4.29 ) Расстояния между неизолированными проводами ВЛ до 1 кВ на опоре и в пролете по условиям их сближения в пролете при наибольшей стреле провеса до 1,2 м должны быть не менее: при вертикальном расположении проводов и расположении проводов с горизонтальным смещением не более 20 см: 40 см в I, II и III районах по гололеду, 60 см в IV и особом районах по гололеду; …, а также применение определенных схем подвески проводов на опорах ВЛ,
применение проводов из специальных материалов, не подверженных обледенению. Эксплуатационный персонал предприятий электрических сетей отмечает, что на ВЛ наблюдается значительное сокращение числа гололёдных аварий при применении изолированных проводов (ВЛИ, ВЛЗ), так как на них затрудняется налипание снега и образование гололёда,
установка демпферов (ограничителей закручивания проводов). Односторонние гололёдные образования на проводах приводят к их закручиванию, что в свою очередь способствует дальнейшему увеличению толщины стенки гололёда. Поэтому применение устройств препятствующих закручиванию проводов является эффективным способом снижения массы гололёдных отложений на проводах ВЛ, в соответствии с рисунком 7,
а) б) Рисунок 7 - Ограничитель гололёдообразования: а – типа ОГК;
б – типа ГВКУ
установка виброгасителей и гасителей пляски проводов. При наличии гололёда на проводах в сочетании с ветровыми нагрузками на ВЛ может возникнуть колебание проводов (пляска или вибрация). Указанное явление может привести к аварии на линии электропередачи, поэтому в районах, где существует вероятность пляски и вибрации проводов, следует применять специальную защитную линейную арматуру, в соответствии с рисунком 8,
а) б)
Рисунок 8 - Гасители пляски проводов: а - типа ГПС; б – типа ГПР
применение защитных колец или спиралей для ограничения налипания мокрого снега. Мокрый снег, налипающий на провод под действием ветра, проскальзывает в нижнюю его часть вдоль скрутки наружного повива провода. Кольца или спираль, установленные на проводе, препятствуют скольжению налипающего снега вдоль скрутки провода и способствуют его сбрасыванию, в соответствии с рисунком 9,
Рисунок 9 - Провод с кольцами, препятствующими скольжению снега
внедрение информационной системы гололёдообразования. Подобного рода системы обеспечивают, при помощи устройств радиосвязи и телемеханики, передачу информации о гололедно-ветровых нагрузках и температуре воздуха из пунктов контроля, размещенных на ВЛ, в оперативно-диспетчерские службы. Применение информационных систем гололёдообразования дает возможность вести круглосуточный мониторинг за гололедообразованием на большой территории, а также повышает оперативность и эффективность принятия решений о необходимости удаления гололеда,
механическое удаление гололёда на проводах и грозозащитных тросах ВЛ. Применяется обычно на небольших участках ВЛ. Для механической очистки проводов и тросов от гололеда могут быть применены следующие способы: сбивание гололеда деревянными, бакелитовыми, стеклопластиковыми шестами; срезание гололеда металлическим крюком (например, четырехгранным), протаскиваемым по проводу с помощью двух шестов; срезание гололеда металлическим тросиком, перекинутым через провод или трос, концы которого тянут два человека, идущие вдоль ВЛ; очистка гололеда с помощью деревянной рогатки, которая накидывается на провод или трос и протаскивается вдоль очищаемого пролета с помощью верейки.
Удаление гололеда с провода может производиться как на отключенной ВЛ, так и на ВЛ, находящейся под напряжением. В последнем случае используются шесты и канаты из изоляционного материала,
плавка гололёда на проводах и грозозащитных тросах электрическим током. Плавка гололеда является эффективным способом предупреждения гололедных аварий на ВЛ. Плавка позволяет в короткий срок удалить гололед на десятках километров проводов линий электропередачи. Данное мероприятие предусматривается на ВЛ выше 1 кВ, проходящих в районах с толщиной стенки гололеда 25 мм и более, а также с частыми образованиями гололеда или изморози в сочетании с сильными ветрами и в районах с частой и интенсивной пляской проводов. На ВЛ где используется плавка гололеда организовывается наблюдение за гололедом, путем применения сигнализаторов появления гололеда и устройств контроля окончания плавки гололеда.