Технические науки/5.Энергетика

Панасенко М.В.

Камышинский технологический институт ФГБОУ ВПО (филиал) «Волгоградский государственный технический университет», Россия

Системы мониторинга воздушных линий

электропередачи

Природные факторы и явления, действующие на значительно изношенные воздушные линии электропередачи (далее ВЛ), с каждым годом оказывают всё большее влияние на их успешную эксплуатацию.

При этом, как показывает практика, те линии, которые оборудованы устройствами обнаружения воздействий, объединённых в систему (т.е. системой мониторинга ВЛ), в значительно меньшей степени подвержены разрушениям от «непредвиденных» природных воздействий.

Под мониторингом воздушных линий понимается специально организованное, систематическое наблюдение в реальном масштабе времени за гололедно-ветровыми, температурными и другими воздействиями на ВЛ, с целью их оценки, контроля и прогнозирования.

В настоящее время на рынке устройств, получивших распространение в сетях 35-500 кВ, устойчивое положение занимают устройства, принцип обнаружения воздействий, которых основан на прямом измерении массы провода. Из них чаще всего встречаются устройства с одним силоизмерительным датчиком на каждую фазу. Это были одни из первых устройств.

К достоинству данного вида устройств можно отнести лишь только минимум изменений в конструкцию ВЛ, действительно, в цепочку «траверса-гирлянда-провод» добавляется силоизмерительный датчик, к которому предъявляется требование прочности: усилие на разрыв должно быть не менее усилия на разрыв самой арматуры ВЛ.

К недостаткам относится: низкая вероятность правильного обнаружения отложений 40-50%, большая неточность в определении скорости нарастания отложений и как результат – невозможность определения времени начала принятия мер по удалению отложений (сборки схем плавок), что может приводить к неверной оценке опасных ситуаций, и соответственно, либо к ненужной плавке, либо к разрушению ВЛ.

На смену предыдущим появились устройства с двумя силоизмерительными датчиками на фазу, которые устанавливаются между траверсой опоры и гирляндами изоляторов на расстоянии друг от друга равном длине гирлянды изоляторов с датчиком, а нижние концы гирлянд соединены между собой шарнирно, образуя Y- или V- образную подвеску провода.

Вероятность правильного обнаружения отложений данным устройством доходит до 90%. При такой вероятности определения наличия отложений, с большой точностью определяются скорость их нарастания и время до начала сборки схем плавки отложения. Помимо этого, Y-образная подвеска проводов, благодаря более жесткому подвесу провода, снижает такое явление как «пляска проводов».

К основным недостаткам, по которым такие устройства не получили широкого применения относятся необходимость конструктивного вмешательства в траверсу (устройство дополнительных точек для крепления датчиков) или ее замена.

Таким образом, для построения систем мониторинга ВЛ с высокой вероятностью правильного обнаружения воздействий, необходимы такие устройства, которые сочетали бы в себе достоинства обоих вариантов и в них также отсутствовали бы перечисленные выше недостатки.

Как один из вариантов, рассмотрим устройство обнаружения отложений с датчиками крена, разработанное КТИ (филиал) ВолгГТУ.

Увеличение точности измерения гололёдно-ветровых нагрузок связано с тем, что помимо силовых нагрузок измеряется угол наклона гирлянды изоляторов α под действием силы ветра (рис. 1).

Рисунок 1.

а) – Устройство обнаружения отложений с датчиками крена:

1 – тело опоры ВЛ, 2 – траверса, 3 – силоизмерительный датчик, 4 – датчики крена, расположенные в перпендикулярных плоскостях, 5 – гирлянда изоляторов, 6 – провод, 7 – блок питания, опроса, сбора, хранения и передачи информации, 8 – соединительные кабели;

б) – Векторная диаграмма распределения отложений:

P_S - общая нагрузка, измеряемая силоизмерительным датчиком, P_пр - нагрузка, вносимая проводом ВЛ, P_отл - масса отложений (гололёдно-изморозевых, например), P_в - нагрузка, вносимая ветром

Благодаря измеренному углу α создаются условия для определения массы отложений по формуле:

(1)

А нагрузка, вносимая ветром, будет определяться по формуле:

(2)

Второй датчик крена измеряет наклон гирлянды изоляторов вдоль оси визирования ВЛ. По его показаниям определяют распределение отложений в анкерном пролёте ВЛ, что помогает лучше «увидеть» картину природного явления и предотвратить возникновение аварийной ситуации.

Кроме того, по показаниям датчиков крена, можно определить возникновение «предвестника» пляски проводов и заблаговременно принять меры по ее предотвращению.

Таким образом, мы имеем устройство, которое не только с высокой вероятностью определяет наличие отложений на проводах ВЛ, но определяет и распределение отложений вдоль провода анкерного пролёта ВЛ, а также не требует внесения изменений в конструкцию траверс ВЛ.

Литература:

1. Кузнецов П.А. Совершенствование мониторинга воздушных линий электропередачи при экстремальных метеорологических воздействиях: диссертация кандидата технических наук: 05.09.03 / П.А. Кузнецов; [Место защиты: ГОУВПО «Саратовский государственный технический университет»]. – Саратов, 2008. – 173 с.

2. Дьяков А.Ф., Засыпкин А.С., Левченко И.И Диагностика, реконструкция и эксплуатация воздушных линий электропередачи в гололедных районах: учеб. пособие / И.И. Левченко, А.С. Засыпкин, А.А. Аллилуев, Е.И. Сацук. – М.: Издательский дом МЭИ, 2007. – 448 с.: ил.