Работа на воздушных линиях электропередачи (ВЛ) под высоким напряжением - это одна из самых опасных и видов работ в энергетике, которая требует специальной подготовки, квалификации, соблюдения правил техники безопасности и использования защитного оборудования.
Основной объем ремонтно-эксплуатационных работ на воздушных линиях электропередачи (ВЛ) в основном проводится с отключением линий.
Однако вывод из работы магистральных и межсистемных линий подобного класса напряжения для выполнения плановых работ по ремонту и техническому обслуживанию приводит к снижению устойчивости энергосистем и другим нежелательным последствиям: переходу на неэкономичные режимы работы электростанций, ограничению энергоснабжения потребителей, увеличению потерь электрической энергии и т. д.
Единственной возможностью, позволяющей предотвратить ущерб, связанный с отключением ВЛ напряжением 330 — 750 кВ, является проведение их ремонта под напряжением. При этом может быть обеспечено более планомерное обслуживание линий, не связанное с оперативными переключениями в электросети.
Схемы выполнения работ на ВЛ под напряжением
Работы под напряжением на ВЛ могут проводиться по двум принципиально различным схемам:
- «Провод — изоляция — человек — земля» — работы на проводе или других элементах ВЛ, находящихся под напряжением, с изоляцией работающего от провода. Такие работы выполняются с использованием изолирующих штанг при нахождении работающего на опорах, заземленных металлических конструкциях, телескопических вышках, подъемниках;
- «Провод — человек — изоляция — земля» — работы с непосредственным касанием провода или других элементов ВЛ, находящихся под напряжением, с изоляцией работающего от земли. Работы выполняются при нахождении монтеров на изолирующих лестницах, в изолирующих кабинах под полным потенциалом провода линии.
Применение тех или иных схем зависит от напряжения линии электропередачи, объема выполняемой работы и технических возможностей производства работ под напряжением. Причем в разных странах при одной и той же схеме работ под напряжением применяются различные технологии их выполнения.
В настоящее время, большинство верховых работ на промежуточных опорах ВЛ 110 — 330 кВ выполняются под напряжением по схеме «Провод — изоляция — человек — земля» (работающий изолирован от токоведущих частей).
Время производства работ под напряжением фактически не превосходит времени, затрачиваемого на эту же работу со снятием напряжения.
В ряде случаев определенная экономия времени при работах под напряжением получается за счет отсутствия операций по согласованию отключений, отключения ВЛ, проверки отсутствия напряжения, наложения заземления на провода.
Так, подготовка к производству работ под напряжением на ВЛ занимает около 1 ч, а непосредственно сама работа, например, по замене одной цепи двухцепной гирлянды на промежуточной опоре ВЛ 330 кВ — 30 мин. Суммарная продолжительность выполнения работ под напряжением меньше продолжительности работы в случае отключения линии.
Под напряжением производятся профилактические проверки и измерения, в частности, контроль изоляторов, соединителей, а также работы по установке разрядников, гасителей вибрации, замена поддерживающих и натяжных гирлянд изоляторов или отдельных изоляторов в гирлянде, а также поддерживающих зажимов и сцепной арматуры, ремонт провода и грозозащитного троса и т. п.
Преимущества метода выполнения работ на ВЛ без отключения напряжения
Отечественный и зарубежный опыт работы энергосистем, а также применения методов и средств работ под напряжением на магистральных и межсистемных линиях электропередачи позволяет оценить преимущества данного вида работ и определить экономический эффект от их внедрения.
В литературе имеется расчет экономического эффекта, который был проведен для ВЛ 750 кВ. Однако выводы, касающиеся ремонтных работ под напряжением на этих линиях, с определенными коррективами могут быть использованы и для ВЛ других напряжений.
Метод ремонтных работ под напряжением на ВЛ 330 — 750 кВ по сравнению с существующими методами работ при отключении линии позволяет следующее:
- сохранить оптимальные режимы работы энергосистем и обеспечить экономичные режимы работы электростанций. Отключение линий электропередачи приводит к менее экономичным режимам работы станций, увеличивающим расход сжигаемого топлива;
- повысить надежность работы ВЛ посредством своевременного устранения обнаруженных дефектов на линии. Возможность отключения линий такого класса напряжения для ремонтно-эксплуатационных работ весьма ограничена, что приводит к накоплению дефектов, а следовательно, и к аварийным отключениям линий электропередачи;
- обеспечить более надежное электроснабжение крупных промышленных центров. Необходимость отключения линии приводит к определенному дефициту мощности, а также к снижению устойчивости работы энергосистем;
- снизить потери электроэнергии в электрических сетях. Отключение ВЛ напряжением 330 — 750 кВ приводит к неоптимальному токораспределению по оборудованию подстанций и проводам оставшихся в работе ВЛ более низкого класса напряжения;
- снизить затраты времени на выполнение работы вследствие исключения потерь времени на согласование заявки для отключения линии, выполнение операций по ее отключению, проверку отсутствия напряжения на рабочем месте и наложение переносного заземления на провода;
- обеспечить более планомерную работу и загрузку персонала и механизмов в течение года, при этом исключается необходимость сверхурочных работ, работ в выходные и праздничные дни, внезапных сборов персонала для выполнения аварийно-восстановительных работ.
Экономический эффект от внедрения работ под напряжением на ВЛ 750 кВ определяется посредством сравнения затрат на выполнение этих работ с затратами на проведение работ при отключении линии электропередачи.
Снижение издержек за счет обеспечения оптимальных режимов работы электростанций при выполнении ремонтно-технического обслуживания ВЛ 750 кВ под напряжением определялось следующим образом.
Было принято, что отключение такой линии приводит, как правило, к изменению режима работы электросети и, как следствие, к дополнительной загрузке ближайших к месту потребления электроэнергии электростанций. При этом нарушается оптимальный график работы электростанций, в действие может быть введено оборудование с менее экономичными параметрами работы, что приводит к дополнительному расходу топлива на электростанциях.
Отключение ВЛ 750 кВ обуславливает необходимость передачи мощности по линиям электропередачи более низких напряжений.
Производство работ под напряжением на ВЛ дает высокую эффективность, причем с ростом напряжения линии эта эффективность существенно возрастает.
История применения метода работы под высоким напряжением
Метод работ под напряжением по второй схеме (работающий изолирован от земли) был разработан в СССР. В 1944 г. были проведены первые ремонты по этой схеме (в августе 1944 г. в седьмом районе ВВС Мосэнерго был проведен ремонт поддерживающих зажимов на ВЛ 110 кВ без ее отключения).
В 1956 г. уже 75% энергосистем СССР проводили ремонты ВЛ 35 — 220 кВ по такой схеме с использованием изолирующих лестниц, телескопических вышек с изолирующим звеном, изолирующих площадок и других аналогичных изолирующих устройств, выполненных из древесины.
В первой половине 1980-х годов были разработаны технологии и приспособления для выполнения работы под напряжением на ВЛ сверх- и ультравысокого напряжения 330 — 750 кВ с использованием новых материалов из стекловолокна.
В качестве материала для изготовления лестниц начали использоваться трубы из стекловолокна на эпоксидной основе с заполнителем внутренней полости труб — пенистым полиуретаном.
В США метод работ под напряжением с непосредственным касанием токоведущих частей ВЛ получил название «метода голых рук».
Первые лабораторные исследования этого метода были проведены в 1960 г. на изолированной от земли кабине, соединявшейся гибкой перемычкой с линейным проводом, на который подавались различные напряжения до 220 кВ включительно.
Практическое применение этого метода было продемонстрировано летом 1960 г. при выполнении под напряжением ряда работ на ВЛ 34 кВ Балтимора — Портэдж.
В конце 1961 г. в лабораторных условиях была доказана возможность производства ремонтов на линиях электропередачи 500 кВ с непосредственным касанием провода, а в 1962 г. этот метод был продемонстрирован на опытном участке ВЛ 775 кВ Эппл-Грув.
Для работ использовалась стандартная конструкция двухкабинного гидравлического подъемника с высотой подъема 19,8 м, изолирующим звеном длиной 4 м (ток утечки по изоляции не превышал 350 мкА).
В настоящее время среди различных методов работы на линии под напряжением, применяемых в США, «метод голых рук» (по второй схеме) рекомендуется как наиболее простой и безопасный.
Схема работы с использованием изолированных штанг (первая схема) обычно применяется на ВЛ 138 кВ и ниже.
Американская фирма American Elecrtic Power, выполняющая ремонтные работы под напряжением на ВЛ 750 кВ «методом голых рук», использует для этого следующие механизмы и приспособления:
- вертолеты,
- автомашины с подъемными устройствами и изолирующими рабочими платформами;
- поворотные изолирующие платформы, укрепляемые на опорах ВЛ в горизонтальном или вертикальном положениях;
- изолирующие подвески (лестницы);
- тележки для перемещения по проводам.
Используемые при работах под напряжением устройства и приспособления отличаются малой массой, простотой конструкции и высокой надежностью. Все составные элементы рассчитаны на четырехкратный запас по электрической и восьмикратный запас по механической прочности.
Изолирующие штанги изготовляются из стекловолокна, изолирующие канаты — из полипропиленовой бумаги, применяемые при работах по замене изоляторов изолирующие тяги изготовляются в виде длинностержневого изолятора из пластикового материала.
В Германии работы под напряжением проводятся практически на ВЛ всех классов напряжений от 0,4 кВ до 380 кВ. На ВЛ напряжением до 30 кВ работы проводятся с помощью изолирующих штанг, на выше 110 кВ — с непосредственным касанием токоведущих частей.
Вывод
Производство работ под напряжением на ВЛ 330 — 750 кВ по сравнению с выполнением работ при отключении линии имеет следующие основные преимущества: обеспечение оптимальных режимов работы энергосистем и более планомерной работы персонала в течение года, повышение надежности ВЛ 330 — 750 кВ и электроснабжения крупных промышленных центров, снижение потерь электроэнергии в электрических сетях.
Следует разрабатывать и внедрять в энергосистемах страны методы работ под напряжением в первую очередь на магистральных и межсистемных линиях электропередачи.
Смотрите также по этой теме: Производство работ под напряжением на вертолете