CC BY
9УДК 621.315.1
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ИНВЕСТИЦИЙ В ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЯ НА ЧАСТОТУ АВАРИЙНЫХ ОТКАЗОВ
ВЛ 6-10 КВ
Мешков Б.Н, Чернышов В.А
ФГБОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет»
Аннотация: Проведен анализ статистических данных, показывающих слабое влияние инвестиций в техническое обслуживание ВЛ 6-10 кВ, на частоту аварийных отключений. Обоснована необходимость изменений конструкции ВЛ 6-10 кВ для повышения устойчивости их работы.
Ключевые слова: Статистика, аварийные отключения, ВЛ 6 - 10 кВ, капитальный ремонт, техническое обслуживание, инвестиции.
Введение.
Опыт эксплуатации и многочисленные исследования показывают, что количество отключений, приходящихся на ВЛ 6-10 кВ всегда превышает количество отключений на ВЛ более высокого напряжения.
Для определения соотношения аварийности линий электропередач (ЛЭП) разных типов и напряжений, удобны в рассмотрении системы электроснабжения крупных предприятий, включающие в себя все стадии движения электрической энергии от ее выработки до преобразования и потребления.
Анализ статистических данных аварийности многоуровневой энергосистемы предприятия ОАО «Магнитогорский Металлургический Комбинат» за период с 2007—2013 гг. [1], включающей в себя основные электростанции ТЭС, ПВЭС, узловые электростанции и ВЛ напряжением 10-220 кВ, показал, что 30,43% отключений приходится на воздушные линии, из них 51,5 % отключений на ВЛ напряжением 10 кВ.
Исследование.
Показатель аварийности, отнесенный к фондам предприятий, преобладающими техническими ресурсами которых являются ВЛ 6-10 кВ, показывает колоссальные убытки, вызванные аварийными отключениями. Что в свою очередь обуславливает необходимость детального изучения низкого уровня устойчивости ВЛ 6 -10 кВ к различным возмущениям, и поиска средств увеличения их прочности.
Филиал «МРСК-Центра» - «Орелэнерго» основной поставщик электроэнергии предприятиям АПК Орловской области. Статистические данные, раскрывающие производственный потенциал филиала и опубликованные на официальном сайте показывают, что ВЛ напряжением 6 -10 кВ являются преобладающим фондом компании и составляют 45,3 % от общей протяженности всех ЛЭП.
Таблица 1 - Протяженность ЛЭП филиала «МРСК-Центра» -
«Орелэнерго»
Исполнение, класс Протяженность, км. % от общей
напряжения протяженности ЛЭП
ВЛ 110 (220) кВ 1641,86 5,76
ВЛ 35 кВ 1891,84 6,64
ВЛ 6-10 кВ 12913,69 45,33
ВЛ 0,4 кВ 11922,79 41,85
Итого ВЛ 28370,18 99,58
КЛ 110 кВ 0,98 0,003
КЛ 35 кВ 0,76 0,002
КЛ 6-10 кВ 92,67 0,33
КЛ 0,4 кВ 25,41 0,09
Итого КЛ 119,82 0,42
Для оценки размера ущерба, вызванного аварийными отключениями ВЛ 6 - 10 кВ произведен анализ статистических данных (см. таблицу 2). Исходными данными для анализа послужили отчёты об авариях (технологических нарушениях) с 2008 - 2013 гг. и отчеты о проведенных капитальных ремонтах (КР) с 2008 - 2011 по филиалу ОАО «МРСК-Центра» - «Орелэнерго»[2].
Таблица 2- Погодичный уровень аварийных отключений (инцидентов), недоотпуска электроэнергии и затрат на ремонт ВЛ 6-10 кВ
Год 2008 2009 2010 2011 2012 2013
Инциденты, шт. 1 080 1 866 1 416 1 925 1 878 1 425
Недоотпуск эл. энергии, кВт-ч 336,67 424,54 305,82 328,38 200,72 254,53
Затраты на КР ВЛ до 10 кВ, тыс. руб. 20833,46 22102,12 27 144,2 29 900,3 33 397 36 913,4
Из данных таблицы 2 видно следующее.
1. Затраты на КР, ВЛ возрастают практически линейно (см. рисунок 1).
2. Суммарный недооттпуск электроэнергии колебательно изменяется и в целом имеет тенденцию к снижению (см. рисунок 2).
3. Количество аварийных отключений (инцидентов) год от года колеблется, но в целом имеет тенденцию к увеличению (см. рисунок 3).
Исходя из построенных зависимостей можно сделать вывод о том, что возрастающий уровень инвестиций в техническое обслуживание ВЛ 6-10 кВ, в целом положительно сказывается снижении количества недоотпущенной по причине отключений электроэнергии. При этом стоит отметить, что количество аварийных отключений имеет тенденцию к увеличению, что в свою очередь требует логического объяснения.
40000,00
30000,00 -^^^
20000,00 -—^
10000,00 За 1 рл ы
0,00 200820092010201120122013
Рисунок 1.- Погодичное распределение затрат на техническое обслуживание ВЛ 6-10 кВ по филиалу ОАО «МРСК-Центра» -
«Орелэнерго»
сФ
л л л
^
Недоотпуск
электроэнергии
кВТ-ч
Рисунок 2.- Погодичный недоотпуск электроэнергии по филиалу ОАО «МРСК-Центра» - «Орелэнерго»
2 500,0 2 000,0 1500,0 1000,0 500,0 0,0
С?1 С? О
•Количество инцидентов, шт.
Рисунок 3. Погодичное количество инцидентов по филиалу ОАО «МРСК-Центра» - «Орелэнерго»
Для объяснения причин обратно пропорциональной зависимости количества инцидентов, связанных с отключением электроэнергии от уровня капиталовложений в обслуживание ВЛ, произведен анализ статистических данных из оперативных справок по Орловскому РЭС филиала ОАО «МРСК-Центра» - «Орелэнерго» за 2013 г. В оперативные справки включена информация об отключениях, не ликвидированных действием автоматического повторного включения (АПВ).
Оперативные справки содержат следующую информацию.
- Наименование ПС, питающей присоединение;
- Номер присоединения;
- Дату и время отключения;
- Причину отключения;
- Время ликвидации причины отключения.
Анализ произведен по 24-м ВЛ, питающихся от 12-ти ТП.
Для целей проводимого исследования причины отключений разделены на следующие группы:
1. Выявленные повреждения.
-Повреждения элементов сети, обнаруженные после отключения
ВЛ.
2. Не выявленные повреждения.
- Повреждения, при которых сработала сигнализация «земля», но поврежденные элементы небыли обнаружены.
- Неустановленные причины, самоустранившиеся при ручном повторном включении (РПВ).
- Неустановленные причины в целях локализации которых применено секционирование (отключение части участков ВЛ при помощи секционирующих пунктов, разъединителей, реклоузеров и т.д.).
Результаты сведены в таблицу 3.
Таблица 3 - Причины аварийных отключений в сетях 6-10 кВ и время их ликвидации в Орловском РЭС филиала ОАО «МРСК-Центра» -«Орелэнерго»_
Соотн Время
№ Причина Кол-во, шт ошен ие, ликвидации (самоликви Среднее время ликвидации, мин
% дации), мин
Выявленные повреждения
1 Повреждения оборудования 42 25 7950 189,29
Не выявленные повреждения
Повреждения,
при которых сработала
сигнализация
4 «земля», но поврежденные элементы не были обнаружены 21 12,5 2714 129,24
Неустановлен
5 ные причины, самоустранив шиеся при РПВ 89 53 2599 29,2 64,2
Неустановлен
ные причины, в
целях
6 локализации которых применено секционирова ние 16 9,5 2775 173,44
Наибольшая продолжительность отключения составляет 189,29 минуты, требующихся для ликвидации выявленных повреждений оборудования ВЛ. При этом количество выявленных повреждений составляет 25 % от общего числа аварийных отключений.
Выявленные причины повреждений, предшествующие отключениям представлены в таблице 4.
Таблица 4 Выявленные причины отключений
Причина отключения Предшествующее повреждение
Двойные замыкания на 1 Обрыв вязки на изоляторе
2 Обрыв провода с касанием земли
землю 3 Разрушение изоляторов на опорах, разъединителях, ТП.
4 Падение деревьев и ветвей
5 Разрушение разрядников
Междуфазные замыкания 6 Выход из строя оборудования ТП
7 Выход из строя кабельной муфты
8 Выпадение крюков на деревянных опорах, перехлест проводов.
9 Обрывы проводов
Преобладающее количество отключений имеет не выявленные причины (75 %), средняя продолжительность времени их ликвидации составляет 64,2 минуты.
Наиболее вероятные причины отключений - быстрое обнаружение которых затруднено по техническим причинам, представлены в таблице 5.
Таблица 5 - Невыявленные причины отключений
Причина отключения Предшествующее повреждение
Двойные замыкания на землю 1 Дуговой пробой фарфоровой изоляции опор, разъединителей и ТП.
2 Пробой «земляной» изоляции кабельной вставки
3 Перекрытие изоляции при сильном загрязнении или увлажнении.
4 Срабатывание разрядника при наличии замыкания на землю на разноименной фазе.
5 Касание ветвей деревьев провода.
Междуфазные замыкания
6 Перекрытие при разряде молнии в опору или провод
7 Перекрытие при индуцированном перенапряжении
8 Перекрытие птицами
Приведённые в таблице 5 повреждения с высокой вероятностью имеют неустойчивый характер. Большая их часть устраняется при однократном АПВ. Электрическая прочность изоляции в части случаев восстанавливается с течением времени, о чем свидетельствует 53 % отключений, устранившихся от РПВ и 12,5 % процентов случаев восстановления показаний сигнализации после РПВ. Оставшаяся часть приобретает устойчивый характер, но требует для своего обнаружения значительного времени. Для минимизации количества обесточенных потребителей, в части случаев применено отключение участка ВЛ с устойчивым повреждением секционирующими пунктами - 9,5 % случаев.
Для определения влияния эффективности проводимых ремонтов на динамику отключений, выполнено соотношение видов проводимых работ согласно [3] с причинами повреждений, (см. таблицы 4 и 5).
Таблица 6-Сотношение мероприятий, проводимых в сетях 6-10 кВ при ремонте с причинами отключений_
№ Мероприятия, производимые при ремонте по прил. 12 [3] № таблицы с причиной повреждения Описание причин отключения по таблицам 2и3
1 Расчистка просек ВЛ от кустарников, сваленных деревьев и сучьев, поддержание ширины просеки в размере, установленном проектом. 4 Падение деревьев и ветвей
5 Касание ветвей деревьев провода.
2 Вырубка вне просеки деревьев, угрожающих падением на провода и опоры ВЛ. 4 Падение деревьев и ветвей
3 Выправка опор, подсыпка и уплотнение грунта у оснований опор. 4 Обрывы проводов
4 Замена стоек, траверс, подкосов, приставок. 4 Обрывы проводов Выпадение крюков на деревянных опорах, перехлест проводов.
5 Установка дополнительных приставок и подкосов. 4 Обрывы проводов Выпадение крюков на деревянных опорах, перехлест проводов.
6 1 Перетяжка, замена и ремонт (установка и замена соединителей, ремонтных муфт, бандажей) проводов, замена ответвлений от ВЛ к вводу в жилые дома и производственные здания. 60 Агротехник 4 а и энергообеспе» Обрывы проводов 1ение. - 2014. - № 3 (3)
Продолжение таблицы 6
Устройство двойных креплений. Обрывы проводов Выпадение крюков
7 4 на деревянных опорах, перехлест проводов.
Замена изоляторов на опорах, Разрушение
8 разъединителях. 4 изоляторов на
опорах, разъединителях, ТП.
Установка дополнительных Перекрытие
изоляторов. изоляции при
9 5 сильном
загрязнении или увлажнении. Обрывы проводов
Замена крюков и штырей. Обрывы проводов Выпадение крюков
10 4 на деревянных опорах, перехлест проводов.
Регулировка, ремонт или замена Разрушение
11 разъединителей. 4 изоляторов на
опорах, разъединителях, ТП.
Замена заземляющих спусков, Перекрытие при
устройство заземления. разряде молнии в
12 5 опору или провод Перекрытие при индуцированном перенапряжении
Проверка, замена и установка Перекрытие при
недостающих устройств разряде молнии в
13 грозозащиты. 5 опору или провод Перекрытие при индуцированном перенапряжении
Вынос отдельных опор ВЛ из зон выпучивания грунта (болотистая Обрывы проводов Выпадение крюков
14 местность, весенние размывы, затопление и т.п.). 4 на деревянных опорах, перехлест проводов.
Из перечня исключены организационные мероприятия по оценке и определению технического состояния ВЛ 6-10 кВ.
Соотношение показывает что 71,4 % из указанных в таблице мероприятий при капитальных ремонтах ВЛ 6-10 кВ направлены на предупреждение и ликвидацию причин аварийных повреждений (см. таблицу 4), то есть обнаруживаемых при осмотре и относящимся к повреждениям по пункту 1 (см. таблицу 3) , и 28,6 % мероприятий, способствующих профилактике и ликвидации трудно обнаруживаемых причин аварийных повреждений ВЛ 6-10 кВ (см. таблицу 5).
Выводы.
Таким образом, доказано, что 71,4 % проводимых при капитальных ремонтах мероприятий практически не оказывают влияние на частоту аварийных отключений с не выявленными причинами, составляющими 75 % от общего количества отключений. Инвестирование в обслуживание ВЛ 6 - 10 кВ в целом сокращает недоотпуск электроэнергии, однако не оказывает заметного влияния на общее количество отключений, количество которых растет соразмерно с расширением электросетевого хозяйства предприятия.
Проведенный анализ статистических данных говорит о том, что неустойчивость ВЛ 6-10 кВ к аварийным отключениям, является в большей степени свойством традиционно применяемой в Орловской области конструкции ВЛ 6-10 кВ, чем приобретаемым фактором по мере износа основного электрооборудования.
Для увеличения отказоустойчивости требуется пересмотр конструктивных особенностей ВЛ 6 - 10 кВ, обращение внимания специалистов на слабый уровень изоляции, делающий возможным возникновение аварийных ситуаций, а также направление концепции обслуживания сетей 6-10 кВ в сторону предупреждения аварийности, а не регулирования и устранения свершившегося факта аварии.
Список используемой литературы
1. Кондрашова Юлия Николаевна, Николаев Артемий Андреевич, Николаев Андрей Андреевич, Гладышева Мария Михайловна. Технические науки — от теории к практике»: сборник статей по материалам XXXIII международной научно-практической конференции. (23 апреля 2014 г
2. ОАО «МРСК-Центра»-Стандарт раскрытия информации субъектами оптового и розничных рынков электрической энергии http://www.mrsk1.ru/ru/clients/filial/repair 1/. Дата обращения 18.09.2014
3. РД 153-34.3-20.662-98. Типовая инструкция по техническому обслуживанию и ремонту воздушных линий электропередачи напряжением 0,38 - 20 кВ с неизолированными проводами.
Борис Николаевич Мешков, генеральный директор,boris1307@bk.ru, Россия, Орел, ООО «ЭнерГарант».
Чернышов Вадим Алексеевич, кандидат технических наук, доцент, blackseam78@mail.ru, Россия, Орел, Орловский государственный аграрный Университет.
ANALYSIS OF THE IMPACT OF MAINTENANCE ON THE FREQUENCY OF EMERGENCY OUTAGES OF TRANSMITING POWER LINES OF 6-10 KV VOLTAGE
Abstract: the analysis of statistical data showing a weak impact of investment in the maintenance of transmitting power lines of 6-10 kV voltage, the frequency of blackouts. The necessity of changes in their design to improve the stability
Keywords: Statistics, emergency shutdown, transmitting power lines of 6-10 kV voltage, overhaul, maintenance, and investment.
BorisM. Meshkovthe Director-General, boris1307@bk.ru, Russia, Orel, LLC "EnerGarant".
Vadim A. Chernyshev, candidate of technical Sciences, Associate Professor, blackseam78@mail.ru, Russia, Orel, Orel State Agrarian University
