Ресурсосберегающая технология строительства и реконструкции распределительных сетей 6-10 кВ

В энергетике России распределительные электрические сети напряжением 6 – 10 кВ являются наиболее протяженными, их общая длина оценивается более чем в два миллиона километров. При этом сети именно этого класса напряжения являются наиболее аварийными. Анализ аварийности ВЛ 6 – 10 кВ выполнялся фирмой ОРГРЭС. По данным ОРГРЭС на 1992 год более 280 тыс. км ВЛ 6 – 10 кв находилось в крайне неудовлетворительном техническом состоянии. По оценкам различных авторов к началу 1999 года эта цифра возросла до 550 – 600 тыс. км в связи с тем, что в этот период практически не выполнялись реконструкция и ремонт распределительных электрических сетей. Ремонт и реконструкция сетей в подобном объеме требует отвлечения большого количества материальных и финансовых ресурсов. Высокая аварийность сетей класса напряжения 6 – 10 кВ определяется не только их изношенностью, но и техническими решениями, применяемыми при их проектировании и строительстве.

В связи с вышеизложенным является актуальной задача разработки новых ресурсосберегающих подходов к проектированию, реконструкции и строительству распределительных сетей 6 – 10 кВ, которые позволят повысить надежность работы сетей при сниженном потреблении необходимых для этого ресурсов.

АНАЛИЗ АВАРИЙНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ 6-10 кВ

Аварийность ВЛ 6-10 кВ характеризуется следующими цифрами. Удельное число отключений ВЛ 6-10 кВ на 100 км длины ВЛ составляет 6-7 раз в год, а для районов со сложными геолого-климатическими условиями, к которым относится большинство регионов Сибири – 20-30 раз в год.

Для решения задачи повышения надежности электрических сетей 6-10 кВ в первую очередь необходимо проанализировать основные источники и причины аварийности этих сетей. Источниками аварийности ВЛ 6-10 кВ по данным ОРГРЭС являются:

• повреждение опор – 40 %;
• повреждение изоляторов – 35 %;
• повреждение проводов – 25 %.

Основные причины аварийности ВЛ на железобетонных опорах состоят в следующем:

• выпучивание опор с их последующим падением в пучинистых грунтах, вызванное фиксированной длиной стойки, не позволяющей заглублять опору более чем на 2 – 2,5 метра;
• физическая коррозия бетона опор, установленных в обводненных или засоленных грунтах, в результате многократного замерзания воды или кристаллизации соли в структуре бетона;
• обрыв проволочных вязок на изоляторах и разрушение изоляторов;
• недостаточные междуфазные расстояния, приводящие к схлестыванию и перегоранию проводов.

НОВЫЙ ПОДХОД К ПОВЫШЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Анализ аварийности ВЛ более высоких классов напряжения – 35 – 110 кВ показывает, что эти ВЛ имеют показатели надежности в 20 раз более высокие, чем ВЛ 6-10 кВ (данные ОРГРЭС). ВЛ 35 – 110 кВ даже в регионах со сложными геолого-климатическими условиями выдерживают нормированный срок службы на уровне 40-50 лет, в то время как для ВЛ 6-10 кВ срок службы в этих регионах не превышает 7 лет.

Причиной такого разрыва в надежности является то, что при строительстве ВЛ указанных классов напряжения применяются другие технические решения:

• стальные опоры;
• фундаменты из железобетонных или из стальных свай большой длины;
• подвесная изоляции проводов;
• большие междуфазные расстояния.

Группой компаний ЭЛСИ предлагается новый подход к повышению надежности электрических сетей 6-10 кВ, суть которого состоит в адаптации к ВЛ 6-10 кВ технических решений, обеспечивающих высокую надежность ВЛ более высоких классов напряжения. Этот подход состоит в использовании при строительстве ВЛ 6 – 10 кВ специально разработанных стальных опор 10 кВ с подвесной полимерной изоляцией.

Группой компаний ЭЛСИ разработаны, сертифицированы и освоены в промышленном производстве стальные опоры серии С10П для ВЛ 6 – 10 кВ. Стойки опор изготавливаются из гнутых стальных профилей переменного по высоте сечения, что обеспечивает оптимальное использование механических свойств стали в каждом сечение опоры и определяет малый вес опоры. Опоры устанавливаются на фундамент из стальной трубы диаметром 219 мм через фланец или пасынкованием стальными хомутами.

В 2001 году совместно с ЗАО "Завод полимерных изоляторов" выполнена разработка, проведена сертификация и освоено промышленное производство полимерных подвесных изоляторов ЛК70/10 для ВЛ 10 кВ.

Опоры серии С10П имеют ряд преимуществ перед железобетонными опорами:

• большая долговечность – срок службы стальных опор составляет 50 лет;
• больший габаритный пролет за счет более высокой механической прочности (несущая способность на изгиб составляет 74 кНм против 35-50 кНм для железобетонных опор), что приводит к сокращению расхода материалов и объема строительно-монтажных работ;
• увеличенные междуфазные расстояния (230 см против 130 см для железобетонных опор) позволяют избежать схлестывания проводов и их пережигания даже при больших пролетах;
• подвесная полимерная изоляция позволяет исключить аварии, вызванные разрушением изоляторов и обрывом вязок;
• меньший вес опор (300 кг против 1150 кг для железобетонной опоры) приводит к сокращению объема перевозок, облегчает выполнение погрузо-разгрузочных и монтажных работ;
• высокая стойкость к повреждениям при перевозках, проведении погрузо-разгрузочных и монтажных работ приводит к отсутствию отбраковки опор и к тому, что исключается возможность установки в ЛЭП опор с повреждениями, которые впоследствии могут привести к авариям.

РЕСУРСОЕМКОСТЬ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Показатели ресурсоемкости и стоимости строительства ВЛ 6-10 кВ определяются физическими объемами работ. При этом как ресурсоемкость, так и стоимость строительства, существенно зависят от местных условий, т.к. для различных регионов отличаются проектные фундаментные решения, стоимость материалов, транспортные схемы.

В таб. 1. представлены сравнительные характеристики физических объемов работ при строительстве 1 км ВЛ 6 – 10 кВ на типовых железобетонных опорах ПБ10 и стальных опорах серии С10П, разработанных в ЗАО "ВНПО ЭЛСИ". Как видно из представленных в таблице данных объемы работ при использовании опор С10П ниже для условий средней полосы от 1,7 до 7,5 раз, а для условий крайнего севера – от 2 до 10 раз. Такая разница в физических показателях объемов работ определяет значительное сокращение потребления материальных ресурсов при строительстве ЛЭП 6-10 кВ. Сниженное потребление ресурсов при строительстве ЛЭП приводит к сокращению объемов перевозок и строительно-монтажных работ, что в свою очередь влечет за собой снижение объемов перевозок материалов, трудоемкости, потребности в работе машин и механизмов, меньший экологический ущерб, наносимый строительными работами.

Таблица 1. Физические объемы работ при строительстве 1 км ВЛ на опорах ПБ10 и С10П.