CC BY
46ЭНЕРГЕТИКА
ю.р. гунгер, ю.А. лавров, ЗАО «ВНПО ЭЛСИ», г. Новосибирск
опыт строительства и эксплуатации воздушных линий электропередачи 6-10 кв на объектах нефтегазового комплекса
До последнего времени аварийность распределительных сетей 6-10 кВ в значительной степени определялась аварийностью воздушных линий (ВЛ), которые в основной своей массе были представлены ВЛ, построенными на
ОАО «Газпром» является одним из крупнейших балансодержателей распределительных электрических сетей напряжением 6-10 кВ. Сети этого класса напряжения составляют основу электроснабжения предприятий ОАО «Газпром»: сети обустройства месторождений, вдольтрассовые воздушные линии электропередачи (ВЛ) магистральных газопроводов и конден-сатопроводов, внутриплощадочные сети. При этом до недавнего времени сети именно этого класса напряжения являлись наиболее аварийными. По этой причине перед Управлением энергетики ОАО «Газпром» стояли две наиболее актуальные задачи - улучшение технического состояния существующих электрических сетей и повышение надёжности их элементов.
железобетонных опорах ПБ-10. Опоры ПБ-10 выполняются на стойке СВ105-3,5 из вибрированного бетона с расчетным изгибающим моментом 3,5 тсм и предусматривают закрепление проводов на штыревых фарфоровых или стеклянных изоляторах. Аварийность ВЛ 6-10 кВ, выполненных подобным способом, в расчете на 100 км линий составляет 20-30 аварий в год для районов со сложными климатическими и грунтовыми условиями (районы Сибири и Крайнего Севера). Также следует отметить, что в этих районах существенно снижается срок службы железобетонных стоек, который составляет 7-10 лет вместо нормативных 40 лет. Следует отметить, что большинство объектов газовой добычи ОАО «Газпром» находится именно в этих районах. В отдельную задачу можно выделить проблему повышения надежности вдольтрассовых ВЛ магистральных газонефтепроводов, по которым получа-
ют электропитание пункты контроля и управления (ПКУ), осуществляющие аварийное закрытие задвижек при повреждении трубопроводов. Отсутствие электрического питания на ПКУ в момент повреждения трубопровода может стать причиной не только серьезного материального ущерба, но и создать угрозу для жизни и здоровья людей в связи с утечками газа. Учитывая значительный материальный ущерб от аварий электрических сетей и особенно конструкций опор ВЛ 6-10 кВ, предприятия нефтегазового комплекса заинтересованы в применении ВЛ 6-10 кВ, обеспечивающих необходимую эксплуатационную надежность по механической части, под которой понимаются конструкции и типоразмеры опор, фундаментные решения, тип электрической изоляции.
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ОПОРЫ СЕРИИ С10П
Опоры из гнутого стального профиля
72 \\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\
\\ № ТО \\ октябрь \ 2007
Таблица 2. Объем земляных работ
Таблица 1. Количество опор и фундаментов
опоры пролет, м опор на км из них промеж. из них ау диам., мм стенка, мм фундамент, длина, мм вес, кг труба, на км, кг труба, на км, м
П10-1 50 20 18 2 325 8 7000 447 9837 154
50 20 18 2 219 8 7000 301 6628 154
ПС10П 75 13 11 2 219 8 7000 301 4519 105
100 10 8 2 219 8 7000 301 3616 84
опоры пролет, м глубина, м котлован на км, м диаметр, м объем пазухи, куб.м объем пазух на км объем сваи, куб.м объем свай, на км
П10-1 50 6 132 0,45 0,46 10,04 0,52 11,55
50 6 132 0,35 0,35 7,73 0,23 4,98
ПС10П 75 6 90 0,35 0,35 5,27 0,23 3,40
100 6 72 0,35 0,35 4,22 0,23 2,72
предполагают подвеску голых и самонесущих изолированных проводов типа SAX (СИП-3), а также использование в качестве линейной изоляции наряду с традиционными штыревыми стеклянными изоляторами более прогрессивных подвесных полимерных изоляторов ЛК 70/10. Опоры серии С10П крепятся через фланец или пасынкованием стальными хомутами к свайному фундаменту из стальной трубы диаметром 219 или 325 мм. Разработанные конструкции стальных опор серии С10П предназначены для применения в I-V ветровых районах и в I-IV районах по гололеду, рассчитаны на эксплуатацию в экстремальных условиях с расчетной температурой холодной пятидневки до -650С. Проектирование и строительство ВЛ 6-10 кВ на стальных опорах новой конструкции дает следующие основные преимущества по отношению к варианту строительства ВЛ с применением типовых железобетонных опор (ЖБО): возможность многократного использования и большая долговечность (до 50 лет) стальных опор; больший габаритный пролет за счет более высокой механической прочности приводит к сокращению объема строительно-монтажных работ; меньший вес опор серии С10П (270-350 кг против 1150 кг для ЖБО); увеличенные междуфазные расстояния на опорах позволяют избежать схлестывания проводов и их пережи-
гания; высокая стойкость стальных опор к повреждениям при перевозках и проведении погрузочно-разгрузоч-ных работ приводит к отсутствию отбраковки опор и к исключению возможности установки в ЛЭП опор с повреждениями, которые впоследствии могут привести к авариям; наличие решетчатой грани обеспечивает подъем персонала на опору при строительстве и обслуживании ВЛ, что делает возможным проведение монтажных и строительных работ без применения автовышек, а также обеспечивает более безопасный подъем на опору, чем для ЖБО опор при помощи лазов); использование подвесной полимерной изоляции позволяет исключить аварии, вызванные разрушением изоляторов и обрывом вязок, кроме того, полимерная изоляция имеет малый вес, повышенную долговечность, надежность, трекинго-эрозионную стойкость и устойчивость к фактам вандализма («расстрелу» изоляторов).
сравнительный технико-экономический АНАЛИЗ
Цель настоящего технико-экономического сравнения эффективности строительства ВЛ 6-10 кВ на опорах различного конструктивного исполнения заключается в обосновании принципиальной возможности широкого внедрения в проекты электроснабжения объектов нефтегазового комплекса но-
вых перспективных разработок в области технологий строительства линий электропередачи, которые позволят существенно сократить затраты на сооружение ВЛ и сроки строительства при одновременном увеличении надежности эксплуатации ВЛ. Технико-экономические показатели строительства ВЛ 6-10 кВ существенно зависят от местных условий строительства, при этом основой для их расчета служат физические объемы выполняемых работ.
Сравнение вариантов строительства ВЛ при использовании опор различных конструкций рассмотрено на примере сооружения 1 км ВЛ 10 кВ в районе Крайнего Севера (Новый Уренгой) на железобетонных опорах и опорах серии С10П при различных длинах пролетов. При этом в качестве технико-экономического обоснования целесообразности использования опор компании «ЭЛСИ» ниже рассматривается лишь одна составляющая экономической эффективности - экономия затрат на сооружение ВЛ 10 кВ при замене железобетонных опор типа ПБ10 на стальные опоры серии С10П. Физические объемы работ при строительстве 1 км ВЛ 6-10 кВ для районов Крайнего Севера РФ представлены в табл. 1 и 2. Расчет объемов работ выполнен исходя из следующих фундаментных решений:опоры ПБ10 и С10П устанавливаются на фундамент из
WWW.NEFTEGAS.INFO
\\ ЭНЕРГЕТИКА \\ 73
ЭНЕРГЕТИКА
Таблица 3. Сравнение стоимостных показателей ВЛ на опорах различного конструктивного исполнения
В ценах 1984 г. В ценах 2007 г. Стоимость ВЛ
опоры пролет, м Свайные ВЛ 10 кВ, Итого ВЛ, Свайные ВЛ 10 кВ, Итого ВЛ, в %% от ВЛ
основания, руб. руб. руб. основания, руб. руб. руб. на ж.б. опорах
П10-1 50 19 290 5 583 24 872 1 253 850 362 895 1 616 745 100%
50 12 593 6 385 18 979 818 545 415 025 1 233 570 76%
ПС10П 75 8 589 4 716 13 305 558 285 306 540 864 825 53%
100 6 872 4 016 10 888 446 680 261 040 707 720 44%
стальной трубы соответствующего диаметра с заглублением в грунт на 6 метров. Район строительства - Новый Уренгой. Как видно из представленных данных, стальные опоры серии С10П характеризуются существенно меньшими физическими объемами строительных работ.
На основе приведенных в табл. 1 и 2 физических объемов работ были выполнены сметные расчеты строительства ВЛ 6-10 кВ, которые касаются только двух разделов локальных смет - свайные основания и ВЛ, а не всего объекта в целом. В табл.3. приведены результаты сметных расчетов стоимости 1 км ВЛ на железобетонных опорах и опорах С10П. Из приведенных данных видно, что при увеличении длины пролета в два раза при использовании стальных опор (что вполне реально за счет их большей несущей способности) строительство ВЛ 6-10 кВ на опорах С10П наряду с повышением надежности ВЛ до показателей ВЛ следующего класса напряжения наблюдается снижение стоимости строительства на 56% по сравнению со строительством на железобетонных опорах ПБ10. Практика строительства и эксплуатации ВЛ 6-10 кВ на объектах нефтегазового комплекса в районах Крайнего Севера с применением стальных опорах серии С10П показала, что применение опор С10П позволяет существенно сократить объем строительно-монтажных работ, снизить стоимость и время строительства ВЛ, сократить трудозатраты при одновременном увеличении эксплуатационной надежности ВЛ. Этот вывод подтверждается соот-
ветствующими отзывами проектных, строительных и эксплуатирующих организаций, например, входящих в структуру ОАО «Газпром».
результаты
ПРОМЫШЛЕННОГО ВНЕДРЕНИЯ
В период с 1999 г. по настоящее время общая протяженность ВЛ 6(10) кВ, построенных на опорах конструкции ЭЛСИ, составляет 4900 км, из которых 2700 км приходится на объекты ОАО «Газпром» и 2000 км на объекты нефтегазового комплекса. За этот период опоры С10П применены на следующих объектах ОАО «Газпром»: Пунгинское подземное хранилище газа (1999 г.); вдольтрассовая ВЛ газопровода УГПК-12 ООО «Уренгойгаз-пром»(2001 г.); обустройство Песцового ГКМ (2002-2004 гг.); вдольтрассо-вые ВЛ магистрального газопровода «СРТО-Торжок» (2003-2006 г.); обустройство ГКМ - Анерь-Яхского ГКМ (2003 г.), Юбилейного (2003 г.), Еты-Пуровского (2003 г.), Заполярного (20032005 гг.), Таб-Яхинского (2003 г.), Се-веро-Уренгойского (2005 г.), Хорву-тинского (2006 г.).
Следует отметить, что вдольтрассовая ВЛ 6(10) кВ нефтепровода «Восточная Сибирь-Тихий океан» также запроектирована на опорах конструкции ЭЛСИ. Из 4500 км по состоянию на 01.07.2007 г. построено уже около 700 км ВЛ.
экономический эффект
Оценим полученный экономический эффект при сооружении ВЛ на стальных опорах (с длиной пролета 75 м) вместо железобетонных опор (длина
пролета 50 м). Расчеты в соответствии с ПУЭ седьмого издания показывают, что габаритные пролеты для опор С10П больше 75 метров, однако для получения не завышенных результатов ограничимся выше отмеченными длинами пролетов. Согласно табл.3 экономия при внедрении опор новых конструкций по сравнению с вариантом строительства ВЛ с использованием традиционных железобетонных опор составляет около 752 тыс. рублей в расчете на 1 км сооружаемых ВЛ 6-10 кВ. Таким образом, коммерческий эффект от внедрения опор серии С10П только на объектах ОАО «Газпрома» превысил 1 миллиард рублей. Сокращение издержек производственно-хозяйственной деятельности ОАО «Газпром» достигается за счет того, что большая механическая прочность стальных опор серии С10П позволяет при строительстве ВЛ обеспечивать пролеты практически в два раза больше по сравнению с вариантом сооружения ВЛ 6-10 кВ с применением традиционных железобетонных опор. При этом увеличение пролетов приводит к уменьшению количества опор и фундаментов, необходимых при строительстве ВЛ и как следствие к сокращению объемов транспортных перевозок и строительно-монтажных работ - от 30 до 40% от общей стоимости ВЛ. Следует также отметить сокращение срока строительства ВЛ при использовании опор новых конструкций, что в условиях Крайнего Севера с ограниченным периодом строительства по климатическим условиям весьма актуально.
В ближайшей перспективе предпола-
74 \\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\
\\ № 10 \\ октябрь \ 2007
гаемый масштаб внедрения - от нескольких сотен до тысячи километров ВЛ 6(10) кВ в год при строительстве и реконструкции ВЛ газовых месторождений и вдольтрассовых ВЛ магистральных газопроводов ОАО «Газпром». С учетом перспектив развития отраслевой энергетики в ближайшем будущем наиболее важными объектами внедрения представляются объекты газодобычи и газотранспортной системы полуострова Ямал и газопровода «Алтай».
ПОКАЗАТЕЛИ
эксплуатационной надежности
ВЛ 6-10 кВ на стальных опорах С10П обладают существенно более высокими показателями надежности, чем ВЛ на железобетонных опорах. Так, по состоянию на апрель 2006 г. накоплен опыт эксплуатации ВЛ 6-10 кВ на стальных опорах серии С10П более 8000 километролет, в основном в тяжелых климатических условиях Крайнего Се-
вера и Заполярья. При таком опыте эксплуатации не зафиксировано ни одной аварии, произошедшей по причине падения опор от природных воздействий, обрыва изоляторов или схлестывания проводов. Было зафиксировано несколько аварий, вызванных внешними причинами - обрыв проводов и повреждение опор транспортными средствами. Для сравнения - ВЛ 6-10 кВ на железобетонных опорах за аналогичный период эксплуатации должны были накопить от 900 до 1350 аварий. Приведенное сравнение доказывает высокую надежность ВЛ на опорах серии С10П, которая на три порядка выше надежности ВЛ на железобетонных опорах.
заключение
Проектирование и строительство ВЛ 6-10 кВ на стальных опорах серии С10П дает ряд существенных преимуществ в сравнении с вариантом строи-
тельства ВЛ с применением типовых железобетонных опор, которые изложены выше. Эти преимущества повышают надежность эксплуатации ВЛ, снижают стоимость и сокращают сроки строительства ВЛ. Экономическая эффективность от внедрения опор серии С10П по сравнению с вариантом строительства ВЛ с использованием традиционных железобетонных опор составляет около 752 тыс. рублей в расчете на 1 км сооружаемых ВЛ 6-10 кВ.
группа КОМПАНИЙ «ЭЛСИ»
630024, г. Новосибирск,
ул. Сибиряков-Гвардейцев, д. 50
тел.: (383) 353-46-62, 217-40-09, 217-40-10
e-mail: elsi@elsi.ru
www.elsi.ru
