CC BY
131
Электротехнические комплексы и системы
// Mezhvuz. sb. nauchn. trudov «Innovacionnye bytovoj tehniki ot netradicionnyh avtonomnyh metodov tehnologii», vyp. 2. - M.: IGUPIT, RosNOU, 2009. - [Tekst] // Mezhvuz. sb. nauchn. trudov «Innovacionnye S. 20-30. tehnologii», vyp. 1. - M.: IGUPIT, RosNOU, 2007. -
7. Feoktistov N.A. Perspektiva sozdanija sistem S. 6-11. stabilizacii pri pitanii radiojelektronnoj apparatury i
Титов Д.Е.
Titov D.E.
ассистент кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А.», старший преподаватель кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» Камышинский технологический институт ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет», Россия, г. Волгоград
Щуров А.Н.
Shchurov A.N
ассистент кафедры «Электрические станции и электроэнергетические системы» ФГБОУ ВПО «Южно-Российский государственный политехнический университет имени М.И. Платова», Россия, г. Новочеркасск
УДК 73.29.61
АНАЛИЗ СТАТИСТИЧЕСКИХ ДАННЫХ О РЕЗУЛЬТАТАХ РАБОТЫ СИСТЕМ МОНИТОРИНГА ГОЛОЛЕДООБРАЗОВАНИЯ
В статье проводится анализ данных о результатах работы гравитационной системы мониторинга гололедообразования СТГН. Анализ проводится для двух параллельных линий ВЛ-110 кВ ПО КЭС «Волгоградэнерго» (V район по гололеду), на одной из которых установлен пост СТГН.
Если бы установка поста системы СТГН не имела системного эффекта, то соотношение отказов линий до и после установки поста должно было бы сохраниться. Реальное соотношение отказов изменилось. Сделан вывод, что установка одного поста СТГН на 50 км линии 110 кВ в V районе по гололеду позволяет снизить поток отказов в 3,6 раза. Аналогично по соотношению потерь электроэнергии при плавках выявлено, что установка СТГН в тех же условиях повышает затраты на плавку более чем в 7 раз (-7,4 раза).
По статистическим данным, только 65% плавок на линии с СТГН - успешны. Полностью исключить неуспешные плавки не представляется возможным, в первую очередь, из-за позднего обнаружения отложений и сложности определения интенсивности нарастания отложений. Для повышения надежности линии необходимо знать момент начала образования отложений, знать интенсивность нарастания и максимально возможную массу отложений, уметь прогнозировать динамику процесса.
Все это становится возможным при условии, что отслеживаются не гололедная муфта на проводе и ее вес, а условия, приводящие к ее возникновению. В рамках данной концепции работает система мони-
12
Электротехнические и информационные комплексы и системы. № 4, т. 10, 2014
Electrical facilities and systems
торинга интенсивности гололедообразования «МИГ», натурные испытания которой проводятся в сетях ОАО «Волгоградэнерго». Система «МИГ» позволяет определить момент начала образования, вид, максимально возможную массу отложений и интенсивность ее нарастания в реальном времени. Кроме того, система позволяет контролировать температуру провода при подогреве и плавке гололеда, перегрузках линии в летнее время, прогнозирует изменение интенсивности гололедообразования.
Ключевые слова: интенсивность образования гололеда, гололедно-изморозевые отложения, конденсация и десублимация пара.
ANALYSIS OF STATISTICAL DATA ON RESULTS OF WORK OF SYSTEMS OF GLAZE ICE MONITORING
In article the analysis of data on results of work of gravitational system of glaze ice monitoring of STGN is made. The analysis is made for two parallel air lines 110 kV, on one of which STGN post is established.
In article the analysis of data on results of work of gravitational system of monitoring of icing of STGN is made. The analysis is made for two parallel VL-110 lines of kV of PO KES of «Volgogradenergo» (the V area on ice), on one of which STGN post is established.
Installation of a post of system of STGN changes a ratio of refusals of lines. Installation of one post of STGN allows to reduce number of refusals by 3,6 times. The analysis of data on electric power losses is made at swimming trunks. It is revealed that the STGN installation raises costs of melting by 7 times («7,4 times).
According to statistical data only 65% of swimming trunks for STGN of the line are successful. Completely it is impossible to exclude unsuccessful swimming trunks because of late detection of ice and complexity of determination of intensity of icing. For increase of reliability of the line it is necessary to know the moment of the beginning of formation of deposits, to know intensity of increase and the greatest possible mass of deposits, to be able to predict dynamics of process.
It becomes possible if the ice weight, and the conditions leading to its emergence are traced not. Within this concept the system of monitoring of intensity of icing «МИГ». Natural tests «МИГ» are carried out in networks of JSC «Volgogradenergo». The «МИГ» system allows to define the moment of the beginning of education, a look, the greatest possible mass of glaze ice and intensity of its increase in real time. Besides, the system allows to control wire temperature at heating and melting of ice, line overloads in summertime, predicts change of intensity of icing.
Key words: icing intensity, glaze-ice and rime deposition, steam condensation and desublimation.
Современные системы мониторинга гололедообразования на проводах воздушных линий электропередачи начали внедрять относительно недавно (2006-2007 гг.). Для оценки системного эффекта от их внедрения необходимо проанализировать снижение параметра потока отказов, вызванных гололедом, снижение затрат на эксплуатацию линии в гололедный период по накопленным статистическим данным. В статье проводится анализ данных о результатах работы системы мониторинга гололедообразования СТГН (разработка НТЦ «Микро», г. Энгельс) как одной из наиболее успешных. СТГН работает по гравитационному способу - производит замер веса отложений на проводе.
Анализ проводится для линий ВЛ-110 кВ N° 423 и ВЛ-110 кВ № 424 ПО КЭС «Волгоградэнерго» (ВЛ № 423: длина - 22,6 км, провод АС-185, ж/б опоры, степень износа 64%; ВЛ № 424: длина 50 км, провод АС-185, ж/б опоры, степень износа - 64%). Обе ли-
нии находятся в Камышинском районе Волгоградской области, протянуты с подстанции «Литейная» на юг (№ 423 - ПС «ГНС-2»; № 424 - ПС «Анти-повская»). ВЛ-110 кВ № 423 резервируется ВЛ-110 кВ № 461, а ВЛ-110 кВ № 424 - ВЛ-110 кВ № 462. На обеих линиях предусмотрена плавка отложений переменным током и есть возможность проведения плавки постоянным током. В начале 2008 года на линии № 424 был установлен пост СТГН. Установка произведена после необычайно гололедного декабря 2007 года. Обе линии находятся в V нормативном районе гололедно-ветровых нагрузок (рис. 1).
Местность, по которой проходят линии, подвергается частым гололедным отложениям с интенсивностью роста по диаметру до 1 мм/час (по накопленным данным в ходе работы СТГН [1]). Среднее число дней в году с гололедом, изморозью и сложными отложениями - 32 [2].
Electrical and data processing facilities and systems. № 4, v. 10, 2014 = ------ 13
Электротехнические комплексы и системы
Рис. 1. План расположения ВЛ-110 кВ № 423 и ВЛ-110 кВ № 424 ПО КЭС «Волгоградэнерго»
По динамике изменения упущенной прибыли от реализации электроэнергии по причине гололеда (табл. 1) нельзя сказать о ее снижении после внедрения СТГН. Потребители ПС «Антиповская»
являются более ответственными, чем ПС «ГНС-2», на ПС «Антиповская» предусмотрен АВР, поэтому электроснабжение потребителей имеет высокую надежность.
Таблица 1
Упущенная прибыль от реализации электроэнергии по причине гололеда
Год Линия № 423 Линия № 424
кВт-ч тыс. руб. кВт-ч тыс. руб.
всего по причине гололеда всего по причине гололеда всего по причине гололеда всего по причине гололеда
2007 0 0 0 0 655 655 1978 1978
2008 9 0 27 0 0 0 0 0
2009 3644 3644 11005 11005 0 0 0 0
2010 362 0 1093 0 0 0 0 0
2011 6182 834 18670 2519 0 0 0 0
2012 0 0 0 0 0 0 0 0
2013 710 710 2144 2144 0 0 0 0
14
Электротехнические и информационные комплексы и системы. № 4, т. 10, 2014
Electrical facilities and systems
Линия № 423 на 93% своей длины проложена параллельно линии № 424, поэтому можно принять, что на обе линии оказывается одинаковое атмосферное воздействие. Так как обе линии имеют одинаковую степень износа (64%), то можно допустить, что вероятности отказа линий на участке параллельной прокладки одинаковы.
В табл. 2 представлен поток отказа линий (в
том числе по причине гололеда) и количество плавок (в том числе успешных).
Резкое снижение отказов после 2007 года нельзя объяснить применением СТГН, так как 21 отказ в сумме на обеих линиях в 2007 году обусловлен случайным фактором - погодными условиями (гололедный декабрь 2007 года).
Таблица2
Количество отключений линий (в том числе по причине гололеда) и количество проводимых плавок (в том числе успешных)
Год Поток отказа линии Количество проводимых плавок
№ 423 № 424 № 423 № 424
всего по причине гололеда всего по причине гололеда всего успешных всего успешных
2007 9 8 14 13 2 1 4 4
2008 1 0 0 0 1 1 3 3
2009 3 3 2 1 2 1 6 3
2010 1 0 2 0 0 0 5 3
2011 3 1 1 1 1 1 2 1
2012 1 0 1 0 0 0 1 0
2013 7 5 3 2 1 1 7 6
В 2007 году линии № 423 и 424 находились в одинаковых условиях эксплуатации. Соотношение отказов линий по причине гололеда 8 : 13 (0,61), а соотношение длин 21 км : 50 км (0,42), различие обусловлено тем, что на участке параллельной прокладки находится наиболее подверженное метеорологическим воздействиям место по результатам многолетних наблюдений (район 13-го км трассы Камышин - Волгоград).
Примем допущение, что соотношение отказов 0,61 является среднестатистическим, тогда это соотношение должно было сохраниться по итогам 2008-2013 гг. На рисунках 2 и 3 представлены гистограммы распределения отказов по причине гололеда, проводимых плавок и успешных плавок на линиях № 423 и 424 соответственно.
Рис. 2. Количество отказов по причине гололеда, проводимых плавок и успешных плавок на линии № 423
Electrical and data processing facilities and systems. № 4, v. 10, 2014
15
Электротехнические комплексы и системы
2QQ7 200В 2000 201□ 2011 2012 2013
□ отказы Оплавки □успешные плавки
Рис. 3. Количество отказов по причине гололеда, проводимых плавок и успешных плавок на линии № 424
За 2008-2013 годы на линии № 423 зафиксировано 9 отказов по причине гололеда. Соответственно, при условии отсутствия СТГН на линии № 424 должно было бы наблюдаться около 14-15 отказов, а наблюдалось 4 отказа. Значит, в ориентировочных
расчетах можно принять, что установка одного поста СТГН на 50 км позволяет снизить поток отказов в 3,6 раза. Соотношение потерь электроэнергии при плавках в 2007 году (рис. 4-5) схоже с соотношением отказов линий (0,65 ~ 0,61).
7
6
5
0 CQ
1 4
ш
ь:
о 3
J3
t-
2
1
О
Рис. 4. Потери электроэнергии при плавках (в том числе успешных) на линии № 423
3,24
2,97 2,97
2,27 2,27
0,14 0,15 0,15 0,17 0,14 „ я ’ 0,000,00 0,00 0,00
--1 1-----1—1------1-------1—— ' —г I—■—
2007 2008 2009 2010 20111 2012 2013
□ всего Вуспешно
2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
□ всего Вуспешно
Рис. 5. Потери электроэнергии при плавках (в том числе успешных) на линии № 424
16
Электротехнические и информационные комплексы и системы. № 4, т. 10, 2014
Electrical facilities and systems
Примем аналогичное допущение, что соотношение потерь на плавку 0,65 является среднестатистическим, тогда это соотношение должно было сохраниться по итогам 2008-2013 гг.
За 2008-2013 годы на линии № 423 потери электроэнергии на плавку составили 5,552 тыс. кВт-ч. Соответственно, при условии отсутствия СТГН на линии № 424 должно было быть потрачено на плавку около 8,54 тыс. кВт-ч, а было потрачено 63,281 тыс. кВт-ч. Значит, в ориентировочных расчетах можно принять, что установка СТГН повышает затраты на плавку более чем в 7 раз («7,4 раза).
Если до установки системы СТГН плавка отложений не производилась в ущерб надежности, то после установки обоснованность проведения плавки повышается, за счет чего снижается количество отказов по причине гололеда.
Далеко не каждая плавка отложений на линии, оборудованной СТГН, является успешной. За период с 2008 по 2013 г. на линии № 424 из 24 плавок только 16 оказались успешными. Полностью исключить неуспешные плавки не представляется возможным, в первую очередь, из-за позднего обнаружения отложений и сложности определения интенсивности нарастания отложений. В условиях ограниченного количества оперативных бригад при необходимости организации последовательных плавок нескольких линий дефицит времени и неспособность прогнозирования развития ситуации являются лимитирующими факторами для надежности линии [3].
Для повышения надежности линии необходимо знать момент начала образования отложений, интенсивность нарастания и максимально возможную массу отложений, уметь прогнозировать динамику процесса.
Все это становится возможным при условии, что отслеживаются не гололедная муфта на проводе и ее вес, а условия, приводящие к ее возникновению [4]. В рамках данной концепции работает система мониторинга интенсивности гололедообразования «МИГ». В данный момент проводятся ее натурные испытания в сетях ОАО «Волгоградэнерго». Система «МИГ» позволяет определить момент начала образования, вид, максимально возможную массу отложений и интенсивность ее нарастания в реальном времени [5]. Кроме того, система позволяет контролировать температуру провода при подогреве и плавке гололеда, перегрузках линии в летнее время, прогнозирует изменение интенсивности гололедообразования. Система «МИГ» универсальна: она может быть применена на любом проводе, находящемся в воздухе. Состоит «МИГ» из диспет-
черского пункта и постов измерения и передачи. На посту устанавливаются датчики направления и скорости ветра, температуры и влажности воздуха, температуры провода.
Список литературы
1. Исследование интенсивности гололедообразования на проводах ВЛ с использованием опытных данных/ А.Н. Щуров, Д.Е. Титов // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. -2014. - № 3. - С. 25-29.
2. Число дней с различными явлениями, Саратов [Электронный ресурс] // Погода и климат: [сайт] [2014]. - Режим доступа: http://pogodaiklimat.ru/ climate/34171.htm.
3. Системы мониторинга гололедообразования и перспективы их совершенствования [Текст] / Д.Е. Титов, Г.Г. Угаров // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. - М., 2014. - № 7. - С. 52-59.
4. Физические процессы образования гололедных отложений на проводах воздушных линий электропередачи [Текст] / Д.Е. Титов // ЭЛЕКТРО. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. - М., 2014. - № 1. - С. 31-35.
5. Термодинамический способ мониторинга гололедных отложений на проводах [Текст] / Д.Е. Титов, Г.Г. Угаров // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. - М., 2014. - № 4. - С. 37-44.
References
1. Issledovanie intensivnosti gololjodoobrazovanija na provodah VL s ispol'zovaniem opytnyh dannyh/ A.N. Shhurov, D.E. Titov // Izvestija vuzov. Severo-Kavkazskij region. Tehnicheskie nauki. - 2014. - № 3. - S. 25 - 29.
2. Chislo dnej s razlichnymi javlenijami, Saratov [Jelektronnyj resurs] // Pogoda i klimat: [sajt] [2014]. -Rezhim dostupa: http://pogodaiklimat.ru/climate/34171. htm.
3. Sistemy monitoringa gololedoobrazovanija i perspektivy ih sovershenstvovanija [Tekst] / D.E. Titov, G.G. Ugarov // Jelektrooborudovanie: jekspluatacija i remont. - M., 2014. - № 7. - S. 52-59.
4. Fizicheskie processy obrazovanija gololednyh otlozhenij na provodah vozdushnyh linij jelektroperedachi [Tekst] / D.E. Titov // JeLEKTRO. Jelektrotehnika, jelektrojenergetika, jelektrotehnicheskaja promyshlennost'. - M., 2014. -№ 1. - S. 31-35.
5. Termodinamicheskij sposob monitoringa gololednyh otlozhenij na provodah [Tekst] / D.E. Titov, G.G. Ugarov // Jelektrooborudovanie: jekspluatacija i remont. - M., 2014. - № 4. - S. 37-44.
Electrical and data processing facilities and systems. № 4, v. 10, 2014
17
