На условия эксплуатации ВЛ оказывают значительное влияние рельефно-климатические особенности местности и неравномерность размещения главных потребителей электроэнергии.
Линии электропередачи проложены по гористой и малодоступной местности с перепадами высот над уровнем моря и почти при полном отсутствии автодорог, а также по степным и полупустынным участкам и по горным лесным массивам, вблизи больших естественных и искусственных водоемов. В этих условиях многие ВЛ выполнены с применением железобетонных опор и металлических, используемых на наиболее сложных участках трасс.
Эксплуатация ВЛ в горной местности имеет ряд особенностей, связанных с трудностью доступа, сложностью рельефа, высокими перепадами высот, сильными ветрами, снегом и наледью.
Некоторые из особенностей эксплуатации ВЛ в горной местности:
- Необходимость проведения дополнительных проектно-изыскательских работ для выбора оптимальной трассы, учета геологических, гидрологических, сейсмических и климатических факторов, а также воздействия на окружающую среду.
- Применение специальных типов опор, проводов, изоляторов и арматуры, адаптированных к горным условиям, таких как высокая прочность, устойчивость к ветровым нагрузкам, механическим повреждениям, коррозии, замерзанию и обледенению.
- Использование специальных методов и средств монтажа, ремонта и обслуживания ВЛ, таких как вертолеты, канатные дороги, лебедки, альпинистское снаряжение, снегоходы и т.д.
- Повышенные требования к безопасности и квалификации персонала, занимающегося эксплуатацией ВЛ, а также к соблюдению правил и инструкций по технике безопасности, охране труда и пожарной безопасности.
Множество потребителей I и II категорий, большая протяженность и труднодоступность трасс из-за бездорожья и снежных заносов в зимнее время требуют высокой эксплуатационной надежности ВЛ.
Опыт эксплуатации ВЛ на железобетонных опорах и аварийная статистика показывают, что в некоторых случаях надежность ВЛ 110 — 35 кВ на этих опорах ниже, чем на металлических.
Число аварийных отключений ВЛ 110 кВ на железобетонных опорах по многолетним данным почти в 2 раза превышает подобный показатель для ВЛ 110 кВ на металлических опорах.
Причиной такой низкой надежности ВЛ 110 кВ на железобетонных опорах, как правило, являются не сами железобетонные стойки опор (аварии со стойками — редкое явление).
Типичной причиной частых отключений этих ВЛ является их неустойчивость к ветровым воздействиям в условиях пересеченной местности. При ветре раскачивающийся провод приближается на недопустимое расстояние к раскосам верхних траверс опор, а иногда к самим траверсам и стойкам опор и вызывает перекрытия изоляции проводов с отключением ВЛ.
Эти явления часты на линиях с легким проводом и на опорах, стоящих в пониженных местах, где нагрузка гирлянд изоляторов ослаблена массой провода.
Подобная неустойчивость к ветровым воздействиям имеет место и на ВЛ 35 кВ с двухцепными опорами и проводом АС-70.
Эксплуатационному персоналу приходится выявлять наиболее аварийные участки ВЛ и применять меры, повышающие устойчивость ВЛ к ветру. Такими мерами являются:
- дополнительная подвеска грузов даже на тех участках ВЛ, где нет «подсечек» и проектом грузы не предусмотрены;
- применение устройства изоляционных растяжек, ограничивающих боковое отклонение провода;
- реконструкция раскосов верхних траверс, исключающих возможность приближения к ним проводов.
Как правило, эти меры действенны и существенно снижают число аварийных отключений. Так, например, из задокументированного опыта эксплуатации, одна двухцепная ВЛ 110 кВ длиной 40 км в горной местности после ввода в эксплуатацию давала 48 аварийных отключений в год в основном по указанным причинам.
Для повышения ее надежности была реконструирована 81 опора, т. е. установлены 64 дополнительные оттяжные гирлянды изоляторов, переделано 75 раскосов верхних траверс и на 11 опорах подвешены балластные грузы. После этих мер годовое число аварийных отключений снизилось в 3 раза.
Понятно, что подобные реконструкции опор требуют больших затрат и отвлечения персонала.
Также регистрируется повышенная аварийная отключаемость ВЛ 110 кВ на железобетонных опорах на горных участках трасс вблизи больших водоемов.
В условиях поздней осени и начала зимы еще не замерзающие водоемы способствуют гололедообразованию на проводах. Причем из-за особенностей рельефа гололед образуется локально, на коротких участках трассы, а иногда даже только на части анкерного пролета в ущелье, логе и т. д.
В этих условиях бессмысленны меры по своевременному обнаружению гололеда с помощью гололедных постов, а значит и невозможны предупредительные меры.
Локальная гололедная нагрузка на участках пролетов ВЛ приводит к продольному перемещению проводов, когда поддерживающие гирлянды приобретают не вертикальное, а почти горизонтальное положение и провода приближаются к траверсам. Бывает, что после подобных явлений провода оказываются лежащими на траверсах вместе с балластными грузами.
Неустойчивость линий к таким явлениям относится к ошибкам в проектировании, которое проводилось без учета специфики рельефных и климатических условий.
В процессе эксплуатации ВЛ на железобетонных опорах весьма ощутимо влияние работы линий электропередачи на условия обитания птиц.
Железобетонные стойки опор с открытыми отверстиями в верхней части становятся местом массового гнездования. Размещаясь на траверсах опор, птицы сильно загрязняют изоляторы поддерживающих гирлянд, что иногда при сырой погоде приводит к аварийным отключениям.
Следует отметить, что при проектировании и изготовлении опор ВЛ необходимо сразу предусматривать устройства, препятствующие гнездованию и размещению птиц над изоляционными конструкциями.
При эксплуатации ВЛ 110 кВ весьма значительную долю составляют утренние отключения с успешным АПВ. К ним относятся в основном отключения на рассвете и обычно в летне-осенний период.
Аварийная статистика из задокументированного опыта эксплуатации показывает, что доля утренних отключений ВЛ 110 кВ на железобетонных опорах существенно выше, чем число отключений линий на металлических опорах.
Так, в среднем за восемь лет эксплуатации утренние отключения ВЛ 110 кВ с железобетонными опорами составляют 35% общего числа отключений в год, а ВЛ на металлических опорах — только 10%.
К сожалению, на сегодняшний день неизвестны истинные причины нарушений линейной изоляции ВЛ на рассвете, а источники информации не дают четкого объяснения этим явлениям.
Следует отметить, что на линиях с малыми токами к. з. поиск мест перекрытий очень затруднен из-за незначительности следов дуги.
Наиболее общими причинами утренних отключений являются безветренная ясная погода, а также расположение опор в пониженных участках рельефа и вдали от источников загрязнений.
Перекрытия происходят, как правило, на поддерживающих гирляндах изоляторов. Удельная поверхностная проводимость изоляции в районе мест перекрытий обычно составляет менее 3 мкСм.
Наиболее очевидной мерой, снижающей число аварийных отключений, является усиление изоляции до пределов, позволяемых расстоянием между траверсами. Такие меры частично повышают надежность ВЛ, но не исключают полностью утренние отключения.
Сложность эксплуатации горных ВЛ в условиях суровой снежной зимы и плохой доступности трасс, а также невозможность абсолютно точного учета при проектировании климатических воздействий на элементы конструкций ВЛ в условиях пересеченного рельефа требует больших запасов по прочности, изоляционным расстояниям и другим характеристикам при проектировании, чем это принимается сейчас по аналогии с ВЛ для равнинной местности.
Эксплуатация ВЛ в горной местности представляет собой сложную и ответственную задачу, которая требует применения специальных знаний, навыков и технологий. Однако при правильном проектировании, строительстве и обслуживании ВЛ в горной местности можно обеспечить надежную и эффективную передачу электрической энергии к потребителям.
Смотрите дальше: Как выполняется охрана воздушных линий электропередачи в горной местности