Центр поддержки клиентов 8 800 2501 220 бесплатно по России

Алексей Правков: «Будущее - за новыми технологиями» (журнал «Электроэнергия. Передача и распределение»)

19 февраля 2013

Два с небольшим года тому назад, почти по-будничному, незаметно в Перми произошло знаковое для филиала ОАО «МРСК Урала» - Пермэнерго и потребителей его услуг событие: завершилась реконструкция ВЛ-110 кВ ТЭЦ-6 - Пермь. В прямом смысле слова историческую значимость ему придал тот факт, что на линии впервые на Урале был использован высокотемпературный, композитный провод  ACCR  американской компании «3М», позволяющий передавать электрическую мощность в три раза большую по сравнению с общеприменимым сталеалюминиевым проводом такого же сечения.   Тогда, в России им были оснащены только две ЛЭП - в Московской и Читинской областях. Поскольку по заведенной в компании «3М» традиции все композитные проводники получают названия птиц, примененный пермскими энергетиками  провод ACCR-297-T16, именовался «Ostrisch-300», что в переводе означает «страус».  Сегодня по просьбе редакции об опыте его монтажа, эксплуатации и планах дальнейшего распространения в Пермском крае рассказывает начальник отдела эксплуатации высоковольтных линий Пермэнерго  Алексей Александрович Правков. 

Решение о применении композитного провода с большой пропускной способностью было принято в 2009 году и обуславливалось необходимостью обеспечить повышенную пропускную способность ВЛ-110 кВ ТЭЦ-6 - Пермь, при минимальной замене существующих опор в условиях городской застройки. Дело в том, что на тот момент, на  пермской ТЭЦ-6 планировалось строительство и ввод в действие новой парогазовой установки (ПГУ) мощностью 124 МВт. Это увеличивало электрическую мощность электростанции втрое - до 175,7 МВт. Для обеспечения её выдачи в сети ОАО «МРСК Урала» взяло на себя перед КЭС-Холдингом «Генерация Урала» обязательство: поднять до необходимых величин пропускную способность двух линий электропередачи 110 кВ ТЭЦ-6 - ТЭЦ-9 и Пермь - ТЭЦ-6. И, если первая требовала простой реконструкции, то вторая нуждалась в гораздо более глубоком обновлении. Ведь она была  построена в середине 60-х годов прошлого века на двухцепных металлических и железобетонных опорах, и поначалу проходила по малозастроенным участкам города. Впоследствии, под ней появилось множество коллективных садов, а часть опор оказалась на территории промышленных предприятий. К тому же, при восьмикилометровой длине трасса ВЛ  проходит по Перми, часто - вдоль городских улиц, имеет множество пересечений с всевозможными коммуникациями городской инфраструктуры. При принятии решения о реконструкции ЛЭП технические специалисты учитывали и то, что она является транзитной, через узловую ПС Пермь связывает ТЭЦ-6 с Камской ГЭС и имеет несколько отпаек на три ПС «Технологическая», «Суханки», «Старёхи», которые обеспечивают электроснабжение крупных промышленных объектов, а также - жилых кварталов центральных районов города Свердловского и Мотовилихинского.

Итак, по всем расчётам, новая пропускная способность ВЛ-110 кВ Пермь - ТЭЦ-6   могла быть обеспечена лишь при применении провода АС c сечением алюминиевой части 300 мм²/ Но это в свою очередь привело бы к полной замене существующих опор на опоры для ВЛ 220 кВ, что в условиях городской застройки, скорее всего, стало бы невозможным. Вместе с тем, нельзя было и заменить провод сначала на одой цепи ВЛ, а затем на другой без ограничения энергопотребления или погашения потребителей. Далее, уже при проектировании реконструкции выяснилось, что простой монтаж нового композитного провода без замены опор не обеспечивал нормируемый ПУЭ габарит  провода до земли для населённой местности. Кроме того, без замены опор, эксплуатировавшихся более 40 лет, нельзя было рассчитывать на надёжную работу ВЛ. При достаточно больших затратах на провод это было бы неоправданно. Все это подтолкнуло нас к решению частично заменить отслужившие своё опоры для линий 110 кВ, на предназначенные для более высокого уровня напряжения. Таким образом, из 53 опор для дальнейшей эксплуатации без замены были оставлены только 12.

Такова  предыстория выбора «продукта» ACCR. Теперь необходимо рассказать о его технических характеристиках. По сечению и весу он имеет, практически, такие же параметры, что и провод АС 150/24,  поэтому мог бы быть применён вместо него, в случае подвески на существующих опорах.   Физические и технические характеристики представлены в виде сравнительной таблицы:

 
Ostrisch-300 ACCR-297-T16
АС-150/24
Конструкция скрутки провода
26/7
26/7
Диаметр:
 
 
Проволоки сердечника, мм
2,111
2,1
Проволоки повива провода, мм
2,714
2,7
Сердечник в целом, мм
6,332
6,3
Провод в целом, мм
17,187
17,1
Сечение:
 
 
Алюминий, мм²
150
149
Провод в целом, мм²
175
173,2
Масса:
 
 
Сердечник, кг/м
0,085
0,190
Алюминий, кг/м
0,416
0,409
Провод в целом, кг/м
0,501
0,599
Прочность на разрыв, Н
54890
52279
Модуль упругости, ГПа
78
82,8
Коэффициент теплового удлинения:
 
 
Провод в целом, 10¯⁶/°С
16,7
18,9
Максимальная допустимая температура провода в режиме:
 
 
Длительно-допустимом, °С
210
70
Перегрузки, °С
240
70
Токовая нагрузка при температуре провода 210 °С, А
896
 
Токовая нагрузка при температуре провода 240 °С, А
954
 
Токовая нагрузка при температуре провода 70 °С, А
 
450

Проведенное сравнение проводов показывает, что вес ACCR  меньше, чем у АС 150/24, хотя сечения обоих, практически, совпадают. При этом по композитному проводу можно пропустить в длительно-допустимом режиме токовую нагрузку, составляющую 195%, от токовой нагрузки провода АС в длительно-допустимом режиме, 896 А против 450 А, то есть, почти в два раза больше. Увеличение пропускной способности провода возможно за счёт применения сплавов, способных работать при температурах 200°С, а при остывании сохранять свои механические и физические свойства. При этом температурные удлинения происходят в пределах упругих деформаций провода и компенсируются за счёт его большей жёсткости и более низкого коэффициента температурного расширения, что даёт возможность нагревать провод без значительного увеличения его провисания в пролётах. В то же время, на проводе марки АС, при его нагревании свыше 90°С а затем остывании, возникает деформация верхних алюминиевых повивов  в виде «фонарей». Возникает, так называемый, эффект «птичьей клетки».

Практика свидетельствует, что при проектировании линий с применением композитного провода необходимо использовать программные комплексы, способные учитывать  отличие его технических характеристик  от обычных, неизолированных проводов АС. Это даст возможность наиболее эффективно спроектировать ВЛ с оптимальным, то есть - минимальным, количеством опор, реконструировать существующую ЛЭП без их замены. Разрабатывая проект, особое внимание необходимо также уделять применяемой натяжной, поддерживающей и соединительной  арматуре, наилучшим вариантом которой нам представляются спиральные зажимы. Ведь особенность композитного провода компании 3М заключается в том, что его сердечник не выдерживает изгибы меньше определённого радиуса, а тем более перегибы. Он ломается, поэтому монтаж провода обязательно должен выполняться при помощи лидер троса и специальных тягово-тормозных машин. При этом монтажные ролики должны быть не меньше определённого диаметра, чтобы при протягивании провода на углах поворота трассы ВЛ, он не был повреждён.

И еще - несколько слов о непредвиденных обстоятельствах, с которыми нам пришлось столкнуться при проектировании реконструкции ВЛ-110 кВ Пермь-ТЭЦ 6. В сметах проекта монтаж провода был заложен в стандартных расценках, что, естественно, не отражало фактических затрат на эту операцию. К тому же проектировщиками не было учтено наличие монолитных фундаментов у старых анкерных опор линии, фундаменты которых приходилось раскалывать гидравлическим молотом на части, так как целиком их было невозможно извлечь из земли. В конечном итоге эти затраты  пришлось нести по дополнительным соглашениям к договору подряда.

Исходя из опыта, мы пришли к выводу, что наиболее целесообразно применять композитный провод на ЛЭП, эксплуатирующихся не более 15 лет. В оптимальном варианте это исключает полную замену опор, требуя лишь установки минимального количества новых.  А на подстанциях можно обойтись без замены порталов, заменяя только ошиновку, которая является ограничивающим элементом. В заключении подчеркну, что опыт монтажа и эксплуатации провода ACCR на высоковольтных линиях 110 кВ в полной мере показал, что за ним - будущее.

Журнал «Электроэнергия. Передача и распределение»
№1/2013

Наверх