CC BY
258
Сведения об авторах Власко Денис Игоревич,
стажер-исследователь лаборатории надежности и эффективности оборудования энергосистем Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, мкр. Академгородок, д. 21А эл. почта: [email protected]
Невретдинов Юрий Масумович,
заведующий лабораторией надежности и эффективности оборудования энергосистем Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН, к.т.н.
Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, мкр. Академгородок, д. 21А эл. почта: [email protected]
УДК 621.311
Е.А.Токарева, Г.П.Фастий, А.С.Карпов. Д.И.Власко, А.П.Домонов ОБСЛЕДОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВОЗДУШНЫХ ЛЭП, ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ В КОЛЬСКОМ РЕГИОНЕ
Аннотация
Выполнено обследование технического состояния воздушных линий электропередачи 150 и 330 кВ Кольской энергосистемы на основе технической документации подразделений «МРСК Северо-Запада» «Колэнерго», актов технического освидетельствования воздушных линий и выборочного наружного осмотра. По результатам документального и выборочного натурного обследований элементов ЛЭП определен коэффициент дефектности ВЛ и даны оценки реального состояния воздушных линий электропередачи, степень износа рассматриваемых линий Кольской энергосистемы.
Ключевые слова:
воздушные линии электропередачи, оценка технического состояния
E.A.Tokareva, G.P.Fastiy, A.S.Karpov, D.I.Vlasko, A.P.Domonov SURVEE OF TECHNICAL CONDITION OF OVERHEAD TRANSMISSION LINES, OPERATED IN THE KOLA REGION
Abstract
The technical state investigation of overhead transmission lines 150 and 330 kV of the Kola power system based on the technical documentation of the IDGC NorthWest Kolenergo departments, technical inspection acts of overhead lines and selective visual inspection have been carried out. The overhead lines deficiency coefficient as a result of documental and selective power lines elements field observation has been determined, the actual state estimates of overhead power lines and considered lines wear degree of the Kola power system have been given.
Keywords:
overhead transmission line, estimate of technical state
Мурманская обл. имеет стратегическое значение для российского Севера. Богатые запасы природных ресурсов, содержащихся в недрах Кольского п-ова, необходимость надежного энергоснабжения мощностей морских портов,
транспортной инфраструктуры, частей и соединений Вооруженных сил обусловили развитие заполярной энергетики начиная со второй половины 1930-х годов.
Нормальная работа любой энергосистемы невозможна без сетевого комплекса. Общая протяженность сетей составляет 6683 км, в том числе воздушных линий (ВЛ) электропередачи 150 кВ - 2135 км и 330 кВ - 757 км (состояние на 2005 г.).
Анализ опыта эксплуатации выявил наличие в энергосистеме Кольского п-ова большого числа ВЛ с большим сроком эксплуатации, достигающим 30 50 лет и более.
Кольский п-ов является крайней северо-западной частью территории России. Территория полуострова относится в основном к районам, подверженным гололедообразованию и значительным ветровым нагрузкам. Кроме того, на территории области выбрасывается в атмосферу большое количество загрязняющих веществ, основная доля которых приходится на цветную металлургию. Основными источниками выбросов являются ОАО ГМК «Печенганикель» и ОАО «Комбинат «Североникель». Все это оказывает влияние на износ электрооборудования. Поэтому для поддержания технического состояния воздушных линий электропередачи необходимо проводить периодические осмотры оборудования.
Техническое освидетельствование энергетических объектов проводится в соответствии с требованиями «Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации», п.1.5.2, утвержденных Минэнерго России № 229 от 19.06.03, зарегистрированных Минюстом России № 4799 от 20.06.03, и «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей», п.п.1.6.7; 2.3.7 и 2.3.11, утвержденных Минэнерго России № 6 от 13.01.93, зарегистрированных Минюстом России № 4145 от 22.01.03 [1].
Целью технического освидетельствования является определение возможности сохранять во времени значение технических параметров, характеризующих способность энергетического объекта выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения (оценка возможности продления срока эксплуатации).
В объем технического освидетельствования входят следующие работы:
а) наружный и внутренний осмотры;
б) проверка технической документации, предусмотренной нормативными документами;
в) испытания на соответствие условиям безопасности;
г) проверка выполнения предписаний надзорных органов и мероприятий, намеченных по результатам расследования нарушений в работе объекта, а также мероприятий, разработанных при предыдущем техническом освидетельствовании.
Наружный и внутренний осмотры проводятся визуально. При осмотре обращается внимание на состояние наиболее ответственных деталей и узлов, обеспечивающих технические параметры, работоспособность оборудования и его безопасность. Все обнаруженные дефекты должны быть зафиксированы фотографированием.
При наружном и внутреннем осмотрах воздушных линий
электропередачи обследуются следующие основные элементы: опоры,
фундаменты, провода, грозозащитные тросы, оттяжки опор, линейная изоляция, линейная арматура, заземляющие устройства. Обследованию подлежит не менее 10% протяженности ВЛ в пределах одной однородной зоны.
При осмотре особо отмечаются наиболее существенные неисправности ВЛ, угрожающие аварийным отключением, создающие угрозу безопасности эксплуатационного персонала и населения или препятствующие дальнейшей эксплуатации ВЛ.
Предварительно проводится идентификация объекта по следующим характеристикам и эксплуатационным документам освидетельствуемой ВЛ:
• год ввода в эксплуатацию;
• общая протяженность ВЛ;
• состав и характеристика элементов ВЛ (опор и фундаментов, проводов, изоляторов, арматуры);
• метеорологические характеристики, климатические условия и нагрузки: районы по ветру, гололеду, температуре воздуха, «пляске» проводов, интенсивности грозовой деятельности, степени загрязнения атмосферы;
• сведения о выполненных ремонтах и реконструкциях ВЛ.
Развитие электрической сети Кольской энергосистемы идет в основном
за счет строительства подстанций и ВЛ класса 330 кВ и реконструкции отдельных участков линий напряжением 110-150 кВ.
Запланированная на 2013 г. разработка Штокмановского газоконденсатного месторождения и строительство завода сжиженного газа тоже окажет влияние на развитие Кольской энергосистемы. Поэтому в 2010 г. ЦФТПЭС КНЦ РАН было организовано независимое низовое выборочное обследование состояния ряда воздушных линий электропередач класса 150 и 330 кВ на основе технической документации и актов технического освидетельствования воздушных линий.
Всего выборочно было проведено низовое обследование 116 опор на 13 ВЛ: Л-153/154 - 12 опор; Л-171/172 - 6 опор; Л-179 - 4 опоры; Л-226 -4 опоры; Л-397 - 16 опор; Л-398 - 15 опор; Л-399 - 12 опор; Л-400 - 17 опор; Л-401 - 6 опор; Л-404 - 8 опор и Л-406 - 16 опор. Из них дефектными являются 7 опор Л-153/154; 4 опоры Л-171/172; 2 опоры Л-179; 2 опоры Л-226; 12 опор 397; 9 опор Л-398; 3 опоры Л-399; 12 опор Л-400; 4 опоры Л-404 и 10 опор Л-406.
При обследовании опор были обнаружены следующие дефекты:
• проседание фундамента - на 3 опорах;
• разрушение фундамента (сколы, раковины, трещины) - на 45 опорах;
• оголение арматуры подножников - на 8 опорах;
• неплотное прилегание пят к подножникам - на 29 опорах;
• язвенная коррозия пяты и подпятника - на 2 опорах;
• язвенная коррозия пяты - на 5 опорах;
• отсутствие болтов в креплениях стяжек опоры - на 2 опорах;
• отсутствие одной из стяжек опоры - на 2х опорах;
• коррозия оттяжек и их креплений к фундаментам - на 3 опорах;
• язвенная коррозия заземляющих спусков с разрушением более 50% сечения - на 3 опорах;
• коррозия заземляющих спусков - на 65 опорах;
• отсутствие заземляющих спусков - на 27 опорах;
• обрыв заземляющего спуска - на 2 опорах;
• повреждения изоляции (количество разбитых изоляторов) -
56 изоляторов;
• налет ржавчины на верхних изоляторах всех поддерживающих гирлянд обследованных опор - на всех обследованных 116 опорах;
• коррозия на поверхности арматуры - на 106 опорах;
• деформация траверсы - на 1 опоре;
• погнутость троса гасителя вибрации - на 1 опоре;
• наличие птичьего гнезда - на 1 опоре.
Примеры дефектов представлены на рис.1-6.
На опорах № 292 и № 324 линии Л-153/154 имеется существенное оседание фундаментов. К одной ноге опоры № 292 приварена накладка (рис.1, а). На опоре № 2 отсутствует одна из стяжек между ногами опоры (рис.1, б).
Рис.1. Оседание фундамента опоры линии (а) и отсутствие стяжки между ногами опоры (б) (Л-153/154)
У опоры № 8 Л-153/154 отмечен дефект установки - неплотное прилегание одной из пят опоры к фундаменту вследствие разрушения фундамента (рис.2, а). Кроме того, у опоры № 8 имеются дефекты одного из подножников - раковины размером около 70x50 мм и глубиной 15 мм, 70х30 мм и глубиной 25 мм, а также раковины меньших размеров (рис.2, б); у двух других подножников имеются большие сколы бетона с оголением арматуры фундамента. Один из заземляющих спусков имеет коррозию, в результате которой произошло его истончение на длине около 15 см (рис.2, в).
а
Рис. 2. Дефекты фундаментов опоры и заземляющего спуска № 8 линии Л-153/154
Рис. 3. Сколы бетона, раковины и трещины, неплотное прилегание одной из пят к подножнику с образованием щели шириной 1-4 см на опоре № 8 линии Л-171/172
У опоры № 22 Л-397 вследствие частичного разрушения фундамента наблюдается неплотное прилегание подпятника к подножнику. В пяте опоры имеются 2 раковины размером 20х30 мм и глубиной около15 мм (рис.4, а). На подножнике имеются трещины, раковины площадью более 25 см2, сколы бетона. Начинается разрушение нижней части фундамента.
Рис. 4. Опора № 22 линии Л-397
Оценка технического состояния ВЛ и ее элементов основывается на сравнении выявленных дефектов и неисправностей ВЛ. По результатам проведенного обследования ВЛ, а также на основе полученных данных расчетов или испытаний элементов ВЛ (если последние проводились) определяется комплексная качественная оценка технического состояния ВЛ в целом и ее элементов (опор, фундаментов, проводов, тросов, изоляторов и арматуры) с требованиями норм и допусками, приведенными в проектных материалах обследуемой ВЛ, в государственных стандартах и ПУЭ.
В соответствии с «Методическими указаниями по оценке технического состояния воздушных линий электропередачи напряжением 35-750 кВ и их элементов» (СПО ОРГРЭС, Москва 1996 г.) по результатам оценки всех элементов ВЛ определяется коэффициент дефектности ВЛ. Расчет комплексной качественной оценки технического состояния ВЛ производится на основе коэффициентов дефектности элементов (табл.1).
Рис.5. Неплотное прилегание пят опоры № 171 Л-398 к подножникам с образованием зазора между пятой и подножником: в одном случае -около 1 см (а), в другом случае - порядка 4 см (б)
Рис. 6. Дефект установки опоры № 77 линии Л-400 на подножник
Таблица 1
Коэффициент дефектности Количество дефектных элементов, зарегистрированных на данной ВЛ по состоянию на 31 декабря отчетного года Количество установленных элементов, находящихся в эксплуатации на данной ВЛ по состоянию на 31 декабря отчетного года
1 2 3
по Опоры, КДО =-100 по п°д - количество опор п° - количество опор
у Фундаменты (КДФ), пф - количество о пф - количество
пф КДФ = -ф • 100 пу фундаментов фундаментов
у Провода (КДП), Ь"д - протяженность Ту - протяженность
Тп КДП = -£■ • 100 Ту проводов, км проводов, км
1
2
3
Тросы (КДТ)
КДТ =
тт
-У-100
т
—у
Изоляторы (КДИ),
КДИ = -*- -100
пи„
Арматура (КДА),
КДА = -д- -100
па„
Щ - протяженность тросов, —у - протяженность тросов,
км
у
км
п“ - количество изоляторов пи - количество изоляторов
пад - количество арматуры па - количество арматуры
и
а
Комплексная качественная оценка технического состояния одной ВЛ 35-750 кВ устанавливается на основании коэффициента дефектности (КДВЛ) данной ВЛ:
КДВЛ = 0.40 КДО + 0.10 КДФ + 0.30 КДП + 0.10 КДТ + 0.07 КДИ + 0.03 КДА,
где 0.40; 0.10; 0.30; 0.10; 0.07 и 0.03 - весовые коэффициенты, отражающие соответственно влияние технического состояния опор, фундаментов, проводов, тросов, изоляторов и арматуры на стоимость ремонтных работ по замене всех дефектных элементов ВЛ 35-750 кВ исправными аналогичными элементами [2].
На основании значения коэффициента дефектности обследованной ВЛ 35-750 кВ устанавливается комплексная качественная оценка ее технического состояния и срок следующего технического освидетельствования рекомендуется устанавливать в зависимости от коэффициента дефектности (табл.2).
Таблица 2
Значение Комплексная
коэффициента качественная Срок следующего технического
дефектности, оценка технического освидетельствования
(КДВЛ) состояния ВЛ
0 Хорошее Через 5 лет
1-10 Удовлетворительное Через 4 года
10-20 Через 3 года
20-30 Через 2 года
30-60 Неудовлетворительное Очередное техническое освидетельствование проводится после устранения дефектов, определивших неудовлетворительное состояние ВЛ
Выше 61 Непригодное Не устанавливается. ВЛ должна быть немедленно выведена из эксплуатации
По результатам документального и выборочного натурного обследований получены ориентировочные оценки реального состояния воздушных линий электропередачи, степени износа рассматриваемых линий Кольской энергосистемы (табл.3).
Характеристика технического состояния линий электропередачи
Системный номер линии Класс напряжения, кВ Год постройки Срок эксплуатации, лет Кол-во опор, шт Коэффициент дефектности ВЛ, КДВЛ Оценка состояния, мероприятия Степень износа, %
1 2 3 4 5 6 7 8
Л-153/154 150 1968 41 447 30 (75.4) Неудовлетворительное. Требуется замена фундаментов, опор, изоляторов, арматуры. 70
Л-171/172 150 1966/1980 43/29 128 30 (67.1) То же 70
Л-179 150 1982 27 100+26 30 (75.4) « 54
Л-223/224 150 1957 52 160/158 30 Удовлетворительное. Требуется обследование. 60
Л-226 150 1988 21 303 30 (более 80) Неудовлетворительное. Требуется замена фундаментов, восстановление заземлений. 42
Л-397 330 1980 29 204 20 (более 80*) Требуется восстановление и защита фундаментов и крепежа опор. 58
Л-398 330 1973 36 193 20 (более 80*) Неудовлетворительное. Требуется замена фундаментов, восстановление заземлений. 70
1 2 3 4 5 6 7 8
Л-399 330 1976 33 85 20 (42.1) Удовлетворительное. Требуется восстановление фундаментов и заземлений. 66
Л-400 330 1976 33 263 20 (более 80) Неудовлетворительное. Требуется восстановление фундаментов и заземлений. 66
Л-401 330 1973 2001 (рек) 8 (после рек.) 332 20 (9.6) Удовлетворительное. Требуется контроль. 16
Л-404 330 1989 20 180 20 (57.1) Удовлетворительное. Требуется восстановление и защита фундаментов, защита опор и крепежа от коррозии. 40
Л-406 330 1989 20 290 10 (62.5) То же 40
Примечание. Коэффициент дефектности выборочно обследованных опор приведен в скобках. Полученная оценка имеет ограниченный характер вследствие несоответствия числа обследованных опор рекомендациям РД и ограниченного объема обследований.
Основой для расчетов степени физического износа является нормативный срок службы оборудования и нормы амортизационных отчислений, который, по рекомендации руководящих указаний, берется из постановления Совета Министров СССР от 22 октября 1990 г. № 1072 [3]. Нормативный срок службы воздушных линий электропередачи напряжением 35-220, 330 кВ и выше на металлических и железобетонных опорах составляет 50 лет [4].
Расчетные оценки степени износа приведены в табл.3. Были учтены проведенные реконструкции и частичная замена элементов линий при проведении ремонтных работ, ориентировочные оценки, полученные при выборочном обследовании линий, а также принята ограниченная представительность этих обследований вследствие относительно небольшого числа опор и обследованных участков ВЛ. В приведенном материале по обследованиям линий отмечается значительная разница с данными эксплуатации.
Для всех обследованных участков характерен недостаточный уровень эксплуатационных обследований линий (особенно ВЛ 330 кВ) и принятие своевременных решений об устранении недостатков. Об уровне осмотров и принятии мер свидетельствует наличие на опоре Л-398 птичьего гнезда (рис.7). Поэтому необходимым мероприятием улучшения эффективности эксплуатации воздушных линий электропередачи и продления их срока службы является повышение качества осмотров и обследований их специализированными службами и своевременное принятие решений об устранении выявленных недостатков.
« шт *
Г*4 '"И.
кТ в"
РЛ 0
~ « А
С г ^
Рис.7. Наличие гнезда на опоре № 134 линии Л-398
В «Положении об экспертной системе контроля и оценки состояния и условий эксплуатации воздушных линий электропередачи 110 кВ и выше» сформулированы методические рекомендации по организации внутреннего контроля (самоаудита) состояния и условий эксплуатации воздушных линий электропередачи [5].
Проведение экспертизы и оценки является одним из элементов самоаудита, осуществляемого собственными специалистами и техническими руководителями энергопредприятий в соответствии с «Основными положениями контроллинга производственно-хозяйственной деятельности и методическими указаниями по организации внутреннего аудита в рамках контроллинговых систем» [6].
Выполненные обследования показали, что независимый аудит при техническом освидетельствовании энергетических объектов может оказать существенную помощь при оценке состояния ВЛ и послужить гарантией повышения объективности самооценки состояния и уровня эксплуатации воздушных линий электропередачи.
Литература
1. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей / Госэнергонадзор Минэнерго России. М.: Энергосервис, 2003.
2. Методические указания по оценке технического состояния воздушных линий электропередачи напряжением 35-750 кВ и их элементов / СПО ОРГРЭС. М., 1996.
3. О единых нормах амортизационных отчислений на полное восстановление
основных фондов народного хозяйства СССР: постановление Совета
Министров СССР от 22 октября 1990 г. N 1072. М., 1990.
4. Правила организации технического обслуживания и ремонта оборудования, зданий и сооружений электростанций и сетей: СО 34.04.181-2003 / Российское ОАО энергетики и электрификации «ЕЭС России». М., 2003.
5. РД 153-34.3-20.524-00. Положение об экспертной системе контроля и оценки состояния и условий эксплуатации воздушных линий электропередачи 110 кВ и выше. М., 2000.
6. РД 153-34.0-08.102-98. Основные положения контроллинга производственнохозяйственной деятельности и методическими указаниями по организации внутреннего аудита в рамках контроллинговых систем. М., 1998.
Сведения об авторах
Токарева Евгения Александровна,
младший научный сотрудник лаборатории надежности и эффективности оборудования энергосистем Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, мкр. Академгородок, д. 21А
Фастий Галина Прохоровна,
научный сотрудник лаборатории надежности и эффективности оборудования
энергосистем Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, мкр. Академгородок, д. 21А эл. почта: [email protected]
Карпов Алексей Сергеевич,
научный сотрудник лаборатории надежности и эффективности оборудования
энергосистем Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, мкр. Академгородок, д. 21А эл. почта: [email protected]
Власко Денис Игоревич,
стажер-исследователь лаборатории надежности и эффективности оборудования
энергосистем Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, мкр. Академгородок, д. 21А эл. почта: [email protected]
Домонов Александр Петрович,
младший научный сотрудник лаборатории надежности и эффективности оборудования энергосистем Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН Россия, 184209, Мурманская область, г. Апатиты, мкр. Академгородок, д. 21А эл. почта: [email protected]
