3.4. Мероприятия по ограничению сближений

проводов ВЛ 6–10 кВ при ветре

Проведенные исследования показали, что одной из причин высокой повреждаемости проводов ВЛ 6–10 кВ является недостаточное горизонтальное расстояние между фазными проводами, принятое типовыми проектами. Вследствие этого при сильных ветрах возникают опасные сближения и схлестывания проводов, в результате чего происходят короткие замыкания и, как следствие, пережоги проводов или отдельных их проволок, ведущие к обрывам проводов в ослабленных местах при допустимых механических нагрузках. Поэтому нами были выполнены комплексные исследования путей ограничения сближений проводов ВЛ 6–10 кВ в ветровых режимах, включая разработку рекомендаций по выбору горизонтальных расстояний между проводами по условиям их сближений при несинхронных колебаниях в нестационарном ветровом потоке.

3.4.1. Определение горизонтальных расстояний между проводами,

исключающих их опасные сближения при ветре

В типовых проектах ВЛ 6–10 кВ горизонтальное расстояние между фазами при треугольном расположении проводов составляет 1,1…1,3 м. Проведенные нами исследования [107] показали, что в ряде случаев сближения фазных проводов при их несинхронных маятниковых колебаниях в ветровом потоке соизмеримы с горизонтальными межфазными расстояниями. Сделанный вывод о недостаточности межфазных горизонтальных расстояний ВЛ 6–10 кВ подтверждается многолетней практикой электросетевых предприятий во многих регионах страны – многочисленные отключения линий электропередачи этого класса напряжения, вызванные электрической дугой между проводами в результате их опасных сближений при сильных ветрах, не превышающих расчетные значения.

Согласно ПУЭ [83] расстояния между фазными проводами ВЛ 6–10 кВ определяются на основе эмпирического подхода и не учитывают возможных значений сближений проводов малых сечений при различных скоростях ветра и параметрах пролета. Поэтому горизонтальные расстояния между проводами, при которых исключаются междуфазовые короткие замыкания, могут быть определены только на основе теоретических и экспериментальных исследований маятниковых колебаний проводов при воздействии ветровых нагрузок.

В разделах 3.1 и 3.2 была разработана и экспериментально подтверждена математическая модель сближения фазных проводов сельских ВЛ 6–10 кВ при воздействии ветра. Модель позволяет определить наименьшие расстояния между проводами при их маятниковых колебаниях за время паузы между порывами ветра. В выражении (3.3) возведем обе его части в квадрат и получим

(3.35)

где углы отклонения проводов от вертикали в момент времени их максимального сближения.

Для определения допустимых расстояний между проводами , исключающих их опасные сближения, подставим в выражении (3.35) вместо величину ( – наименьшее изоляционное расстояние по ПУЭ, коэффициент запаса) и представим его в виде квадратного уравнения

решение которого запишем в следующем виде:

(3.37)

После математических преобразований выражение (3.37) представим следующим образом:

(3.38)

Расчеты допустимых расстояний между проводами ВЛ 6–10 кВ, исключающих их опасные сближения при ветре, выполнены применительно к различным районам по ветру, для которых в соответствии с ПУЭ скорость ветра составляет: для I и II района 25 м/с, для III – 29 м/с, для IV – 32 м/с, для V – 36 м/с.

Для указанных скоростей ветра были выполнены расчеты расстояний между проводами в процессе их маятниковых колебаний при условиях и по методике, описанных в разделе 3.1 и определены наименьшие значения расстояний и соответствующие им моменты времени. Результаты расчетов приведены в таблице 3.6.

Расчеты допустимых горизонтальных расстояний между проводами, исключающих их опасные сближения при ветре, выполнены на ПК по формуле (3.38) с использованием данных таблицы 3.6. Результаты расчетов для пяти районов СНГ по ветру приведены в таблице 3.7.

Таблица 3.6

Наименьшие расстояния между проводами в процессе

их маятниковых колебаний и соответствующие

им моменты времени

Скорость ветра, м/с	Начальный угол отклоне-ния проводов рад	Коэффициент разрегулировки стрел провеса проводов	Наименьшее расстояние между проводами м	Время максимального сближения проводов с
25	1,172	0,3	0,158	4,74
		0,4	0,111	3,04
		0,5	0,045	3,02
		0,6	0,116	3,02
29	1,235	0,3	0,115	4,78
		0,4	0,058	3,06
		0,5	0,005	3,04
		0,6	0,079	3,02
32	1,277	0,3	0,088	4,80
		0,4	0,025	3,08
		0,5	0,039	3,06
		0,6	0,054	3,04
36	1,326	0,3	0,056	4,84
		0,4	0,021	3,10
		0,5	0,076	3,08
		0,6	0,036	3,06

Анализ таблицы 3.7 показывает, что на ВЛ 6–10 кВ с учетом возникающей на практике разрегулировки стрел провеса горизонтальные расстояния между проводами, при которых исключаются междуфазовые короткие замыкания, должны составлять: для I и II района по ветру 1,5 м; для III и IV – 1,6 м; для V – 1,7 м.

Горизонтальное расстояние между проводами ВЛ 6–10 кВ ограничивается возможностью выполнения работ по закреплению провода к изолятору с опоры без нарушения требований эргономики труда. Поэтому были изучены условия выполнения работ по монтажу провода на опорах с траверсами повышенной длины [107]. Экспериментальные исследования показали, что работы по закреплению провода на опоре (монтаж изолятора, закрепление провода на изоляторе) выполняются без затруднения при длине траверсы до 1,7 м.

Т аблица 3.7

Допустимые горизонтальные расстояния между проводами,

исключающие их опасные сближения при ветре

Районы СНГ по ветру	Горизонтальные расстояния между проводами (м) при разрегулировке их стрел провеса
	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
I, II	1,20	1,20
III	1,20	1,20
IV	1,20	1,20
V	1,20	1,20

П римечание: В числителе приведены расстояния при 1,1; в знаменателе – при 1,2.

Подтверждением результатов проведенных нами исследований и представленных рекомендаций является опыт эксплуатации ВЛ 6–10 кВ на одностоечных опорах с горизонтальными расстояниями 1,5 м и выше.

Мероприятиями по повышению надежности электроснабжения объектов нефтедобычи, утвержденными Министерством нефтяной промышленности СССР в 1976 году, регламентировано, что межфазные расстояния между проводами ВЛ 6–10 кВ при новом строительстве должны быть не менее 1,5 м, при капитальном ремонте линий должны доводиться до 1,5 м. По данным ПО «Башнефть» по состоянию на 1991 год на балансе подразделений находилось 9630 км ВЛ 6–10 кВ, при этом за счет нового строительства и реконструкции действующих сетей на ВЛ 6–10 кВ общей длиной 8600 км горизонтальные межфазные расстояния составляли 1,5…1,6 м. Проведение данного мероприятия позволило существенно повысить надежность электроснабжения нефтепромыслов, практически исключив массовые отключения ВЛ при скоростях ветра, превышающих 20…22 м/с.

Сетевые предприятия ПОЭиЭ «Башкирэнерго» также имеют некоторый опыт эксплуатации ВЛ 10 кВ с повышенными горизонтальными расстояниями, принятых, в основном, на баланс от нефтяников. По данным ПОЭиЭ «Башкирэнерго» накоплен опыт 800 км∙лет эксплуатации ВЛ 10 кВ с межфазными горизонтальными расстояниями от 1,5 до 1,7 м. Анализ работы таких ВЛ показал их высокую надежность в ветровых режимах.

Детальный анализ опыта эксплуатации ВЛ 10 кВ с увеличенными межфазными горизонтальными расстояниями выполнен по Белебеевскому ПЭС Башкирэнерго, в зоне которого расположены объекты нефтедобычи. Всего на обслуживании этого предприятия находится 41,6 км ВЛ 10 кВ с увеличенными длинами траверс: 13,7 км с траверсами длиной 1,5 м и 27,9 км с траверсами длиной 1,7 м. Траверсы на железобетонных опорах установлены в период 1985–1989 гг. Длина пролетов составляет от 40 до 60 м. Участки ВЛ расположены в III районе по ветру и в III (12,0% от общей протяженности), IV (47,8%), особом (40,2%) районах по гололеду.

Отказов этих ВЛ, вызванных опасными сближениями проводов при воздействии ветра, не возникало. Однако на ВЛ 10 кВ, построенных по типовым проектам, отказы такого характера достигали 60% от общей повреждаемости проводов. При скоростях ветра более 22…25 м/с наблюдались массовые отключения линий электропередачи (до 20% фидеров от их общего числа).

Таким образом, проведенные исследования показали, что увеличение горизонтальных расстояний между проводами ВЛ 10 кВ существенно повышает их работоспособность, предотвращая опасные сближения проводов при воздействии ветра. На основе выполненных расчетов рекомендуется на линиях нового строительства в I и II районах по ветру применять траверсы длиной 1,5 м, в III и IV – 1,6 м, V – 1,7 м. Высокая надежность таких ВЛ подтверждается опытом их эксплуатации в ветровых режимах.

На действующих ВЛ 6–10 кВ удлинение траверс требует выполнения громоздких реконструктивных работ с длительными перерывами электроснабжения потребителей. В связи с этим ниже нами рассмотрены перспективные методы и устройства по ограничению сближений проводов при ветре, предусматривающие их активное воздействие на колебательные процессы.