ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЛ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Т Е Х Н И Ч Е С К И Е

НАУКИ

А.Д. Мухин

ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЛ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В данной статье будут рассмотрены актуальные проблемы высоковольтных воздушных линий электропередачи, в частности их надежности и энергоэффективности. Проведен анализ нынешних линий электропередач, а также предложен вариант их частичной замены на более совершенный аналог для повышения надежности линий, и их энергоэффективности.

Рассмотрены актуальные проблемы, связанные с необходимостью реконструкции и технического перевооружения высоковольтных линий электропередачи с целью обеспечения их энергоэффективности. Предложен вариант реконструкции за счет замены традиционных ста-леалюминевых проводов на высокотемпературный провод.

Ключевые слова: электроэнергетика, энергоэффективность, потери, изоляторы, воздушные линии, опоры, реконструкция.

Электросетевой комплекс России на сегодняшний характеризуется низкой энергоэффективностью, важнейшим показателем которого является уровень потерь энергии. Среди мер по решению этой проблемы в первую очередь рассматривается вопрос реконструкции и технического перевооружения электрических сетей за счет использования прогрессивных технических разработок, современных технологий и материалов, повышающих безотказность, долговечность и ремонтопригодность линий электропередачи. Важно еще и то, что при реконструкции линий заменой проводов решается не только проблема снижения потерь энергии, но и повышается пропускная способность линий электропередачи, что позволяет повысить эффективность электроснабжения без дополнительных затрат на строительство новых линий, полной перестройки существующих линий, подвески новых цепей и т.д.

В связи с этим, в настоящее время актуален вопрос поиска и внедрения инновационных проводников с улучшенными характеристиками: высокой электропроводностью, высокой механической прочностью, устойчивостью к высоким температурам, старению и агрессивным воздействиям со стороны окружающей среды.

© Мухин А.Д., 2021.

Научный Руководитель: Николаева Светлана Ивановна - кандидат технических наук, доцент, Волгоградский государственный аграрный университет, Россия.

Отметим основные технические потери в линиях.

1. Потери в соединениях проводников линии.

Чем длиннее воздушная линия электропередачи, тем больше соединений проводников ей потребуется. Как правило, проводники соединяются "внахлест" как изображено на рисунке (Рис.1). Это не единственный, но самый распространённый способ соединения. [1] Такое соединение способствует повышению сопротивления, и как следствие, повышению температуры, что негативно сказывается на передаче энергии. [2] С повышением количества соединений, так же возрастет сопротивление системы.

а 20...25

-- ашз

к 20...25

б

Рис. 1 Метод соединения воздушных линий:

а) - подготовленный к скручиванию провод, б) готовое контактное соединений проводов

2.Потери от токов утечки на изоляторах.

Существует такой термин, как диэлектрические потери. Это процесс преобразования в теплоту энергии электрического поля, пронизывающий диэлектрическую среду, то есть, это электрическая мощность, направленная на нагревание изоляционного материала.[1] Естественно, что ни одна воздушная линия не может существовать без опор, на каждой опоре имеются изоляторы, на которых закреплены воздушные линии. Отсюда следует, как и в предыдущем случае, что с увеличением длины линии будет расти количество точек с токами утечки на изоляторах, а значит, и потери в линии [2].

Перечень технических потерь, конечно, гораздо больше, но поскольку в статье рассматриваются именно потери в воздушных линиях, ограничиваемся перечисленными выше.

Анализируя все вышесказанное, отметим, что на более долгосрочном этапе реконструкции электросетевого комплекса предусматривается полное восстановление электропередачи на железобетонных и металлических опорах, а при меньших сроках ~ реконструкция активной части ВЛ.

Электрические сети Волгоградской области не являются исключением в рассматриваемой проблеме. Более того, учитывая особые природные условия Волгоградской области (высокая температура окружающей среды, большие ветровые нагрузки) изношенность сетей оказывается основным фактором, вызывающим аварии в системе. Например, по данным МРСК Юга в 2016 году статистика аварий была следующей: нарушение структуры ВЛ - 4%; электродуговое повреждение, пережог - 6%; нарушение изоляции - 30%; механические повреждения, деформация, перекос - 30%; механический износ из-за длительной эксплуатации - 20%; воздействие атмосферных явлений - 9%; прочие - 2%. То есть, треть всех отключений происходит по причине обрывов цепи, около 20 % - по причине механического износа сетей вследствие их старения. На сегодняшний день ситуация изменилась мало, более того, срок службы устаревших проводов увеличился, что, естественно, сказалось на из повреждаемости.

На первом этапе можно решать проблемы повышения энергоэффективности линий простой и быстрой заменой типовых проводов на инновационные, причем без использования дорогостоящего оборудования. Сравнительный анализ новых высокотемпературных проводов, представленных отечественной промышленностью, позволил остановиться на проводах марки АСВТ.

Результаты численных экспериментов, проведенных при исследовании эффективности применения современных высокотемпературных проводов марки АСВТ в электросетевом комплексе, позволили сделать следующие выводы:

1. По результатам сравнительного анализа проводов АСВТ и АС по условию сохранения механической прочности, установлено, что при равных условиях окружающей среды, разница допустимой нагрузки для сравниваемых проводов составляет 5%. При увеличении тока в проводе, температура у АСВТ ниже, чем у АС. Разница показателей достигает 5-7% при высоких токовых нагрузках.

2. Для проводов одинакового диаметра длительно допустимый ток для высокотемпературного провода на 30-35 % превышает значение для стандартного провода.

3. При равных допустимых токах для проводов марок АСВТ и АС одинакового сечения, тепловые потери в стандартном сталеалюминевом проводе превышают потери в проводе АСВТ на 17%.

4. Относительное снижение намагниченности высокотемпературного провода АСВТ в сравнении с проводом АС составляет 3-7 %.

5. Полученные результаты позволяют сделать вывод о применимости инновационных высокотемпературных проводов в случаях, когда необходимо существенно повысить токовые нагрузки на линии электропередач не увеличивая сечения, а также в районах с высокими температурами окружающей среды.

Эти выводы и дают возможность рекомендовать реконструкцию проводов в Волгоградских электрических сетях поэтапной заменой сталеалюминевого провода АС на высокотемпературный провод марки АСВТ, без увеличения сечения проводов.

Библиографический список

1. Н.П. Бадалян, Г.П. Колесник, Д.П. Андрианов, Ю.С. Чебрякова. Кабельные и воздушные линии электропередачи// Учебное пособие. - 2019. - 260 с.

2. Андриевский В.Н. Эксплуатация воздушных линий электропередачи// Академическая литература. -1976. -

616с.

МУХИН АРТЕМ ДМИТРИЕВИЧ - магистрант, Волгоградский государственный аграрный университет, Россия