Рассмотрен вопрос о модернизации и строительстве новых высоковольтных линий в Иркутской области в свете требований приказа Министерства энергетики Российской Федерации № 108 от 28.02.2023 года
электроснабжение, надёжность электроснабжения, высоковольтные линии электропередачи, электроэнергетические системы и сети
Дефицит мощности в потреблении электроэнергии в Иркутской области в целом может быть перекрыт в случае, если социально-экономическое развитие региона будет ежегодно расти в пределах от 1,5 до 2 % [1]. Существенный дефицит мощности и электроэнергии может возникнуть в Иркутской области в случае, если темпы роста социально экономического развития Иркутской области и юга Сибири составят от 5 до 10 %. В Иркутской области при равном потреблении в 2022 г. и в 1989 г. от 64 до 66 млрд. кВт·час, промышленное потребление сократилось с 74 до 56 %, а нагрузка населения увеличилась с 4 до 15 % и рост продолжает увеличиваться. В результате оказались перегруженными районные сети напряжения 35 кВ и ниже.
Другая структурная проблема связана с тем, что освободившиеся в результате сокращения потребления электроэнергии промышленностью в Иркутской области, непосредственные мощности оказались сосредоточенными на севере, а электрические нагрузки (прежде всего население и социальные сферы) возрастают на юге. Это приводит к необходимости строительства либо линий электропередачи, либо новых источников генерации. Учитывая все диспропорции, которые могут возникнуть в результате роста промышленного производства, приводящие к росту потребления, распределения мощности и электроэнергии, учитывая все регионы России, Министерство энергетики РФ выпустило приказ № 108 от 28 февраля 2023 г. «Об утверждении схемы и программы развития электроэнергетических систем России на 2023-2028 гг.».
Основное направление развития экономики РФ направлены на повышение производительности промышленных предприятий, строительство новых и модернизация старых производств, построенных в период Советского Союза, развитие социальной сферы и т.д. Всё это потребует увеличение потребления мощности и электроэнергии. В приказе №108 Минэнерго РФ для Иркутской области внесено 96 проектов, по модернизации существующих и строительству новых электроэнергетических систем и сетей (ЭЭС и С).
Основными требованиями модернизации и строительства новых ЭЭС и С, являются:
- Обеспечение прогнозированного потребления электрической энергии и мощности.
- Исполнение решений протокола совещания под руководством Министерства энергетики РФ от 31.08.2021 г. № НШ 249/1 пр. [2].
- Исключение рисков выхода параметров электроэнергетического режима работы энергосистемы за пределы допустимых значений.
Актуальность и необходимость технического перевооружения воздушных линий (ВЛ) продиктованы физическим и моральным износом электрических сетей, но при этом требованиями повышения их пропускной способности. Моральный износ вызван техническим старением в результате научно-технического прогресса, а физический износ – отработкой ВЛ срока эксплуатации. Проблемы морального износа решаются техническим перевооружением, а физического – реконструкцией и капитальным ремонтом.
Данные по интенсивности и частоте отказов по элементам ВЛ приведены в таблице 1 [3].
Таблица 1
Распределение отказов по элементам воздушных линий
|
Элементы воздушных линий |
Поток отказов в % от общего количества |
|
|
База учёта грозовых перенапряжений |
С учётом грозовых перенапряжений |
|
|
Опоры |
9 |
13 |
|
Провода и тросы |
37 |
52 |
|
Изоляторы |
23 |
31 |
|
Арматура |
3 |
4 |
Анализ причин технологических нарушений в работе энергосистем позволил классифицировать отказы ВЛ, и, в частности аварии, вызванные нарушением работоспособности отдельных элементов ВЛ. Этот анализ показывает, что значительное число отказов ВЛ является следствием повреждения проводов, изоляторов, а также отключений из-за грозовых перенапряжений. Опоры являются достаточно надёжным элементом линий электропередачи, однако разрушения опор имеют наиболее тяжёлые последствия и приводят к большим затратам, связанным с восстановлением ВЛ и недоотпуском электроэнергии.
Структура отказов показывает на очередность проведения мероприятий по повышению надёжности:
– повышение нагрузок от ветра и гололеда на стадии проектирования нового строительства и реконструкции старых сетей;
– проведение перерасчёта опор старой унификации на действующие нагрузки и создание новой унификации опор;
– повышение качества эксплуатации на основе улучшения диагностики состояния элементов опор и проведения своевременного ремонта.
Параметр потока отказов в последнее время для металлических опор составляет 0,0129, для железобетонных опор – 0,0105, для деревянных опор – 0,11.
Опора линии электропередачи является основным элементом, который определяет надёжность ВЛ. Распределение отказов в зависимости от вида опор в процентах приведено в таблице 2 [3].
Таблица 2
Распределение отказов в зависимости от вида опор (в %)
|
Причина отказов |
Металлические |
Железобетонные |
Деревянные |
|
Нагрузки и воздействия: - ветер выше расчетного; - ветер и гололед выше расчётного. Итого: |
33,7 13,2 46,9 |
21,7 24,8 46,5 |
52,2 5 57,2 |
|
Качество проектирования и строительства |
9,2 |
35,5 |
1,5 |
|
Качество эксплуатации |
26,9 |
18 |
41 |
|
Разбор конструкции посторонними лицами |
16,9 |
- |
0,3 |
Среди новых конструкций для ВЛ рассматривается применение стальных многогранных оцинкованных опор закрытого профиля, устанавливаемых на буронабивных, а в пучинистых грунтах – на шпунтозабивных фундаментах.
Многогранные опоры имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с решетчатыми металлическими и железобетонными конструкциями. Они технологичны при изготовлении и монтаже, позволяют в короткие сроки строить и восстанавливать ВЛ; а также долговечны за счёт обтекаемой формы, отсутствия мест скопления влаги и невозможности проявления фактора вандализма.
Применение унифицированных многогранных стальных опор на базе модуля для ВЛ напряжением от 35 до 750 кВ позволяет:
– снизить расход металла до 20% по сравнению с решетчатыми конструкциями опор ВЛ;
– удешевить стоимость сооружений новых ВЛ от 5 до 10% по сравнению с ВЛ с решетчатыми конструкциями опор;
– минимизировать объём запаса строительных конструкций для ликвидации аварий на существующих ВЛ, который по количеству типоразмеров сведётся к одному модулю с комплектующими деталями, обеспечить создание компактных складов аварийного резерва энергосистемы, не требующих полного набора всей номенклатуры установленных опор ВЛ от 35 до 750 кВ;
– сократить время и трудозатраты на ремонтно-восстановительные работы, так как опоры собираются из готовых секций;
– обеспечить доставку опор в труднодоступные места, так как секции опор имеют небольшие вес и габариты;
– исключить затраты, связанные с временной установкой и последующей заменой опор, так как опоры рассчитаны на рабочие ветровые и гололёдные нагрузки и устанавливаются для постоянной эксплуатации;
– исключить ущерб от вандализма, который составляет 15% и более от общего количества отказов ВЛ с решетчатыми опорами;
– наиболее повреждаемыми элементами линий электропередачи являются провода (таблица 1). Это требует принятие технических мер по повышению надёжности проводов в эксплуатационный период.
На основании изложенного можно сделать следующие выводы:
– повреждаемость опор носит износовый характер, её величина определяется нормами проектирования, материалом, из которого изготовлены опоры, уровнем обслуживания при эксплуатации, качеством оценки технического состояния и проведения необходимых ремонтов;
– период до капитального ремонта металлических опор, запроектированных по ПУЭ составляет от 30 до 35 лет;
– уровень отказов опор еще не стабилизировался и превышает установившийся уровень 1970-х годов до 2 раз.
1. Приказ Министерства энергетики Российской Федерации №108 от 28.02.2023.г. [Электронный ресурс] // «Об утверждении схемы и программы развития электроэнергетических систем России на 2023–2028 гг». https://minenergo.gov.ru/system/download/21366/172564. (обращение 11.03.2024).
2. Протокола совещания под руководством Министерства энергетики РФ от 31.08.2021 г. № НШ 249/1 пр. [Электронный ресурс]//https://minenergo.gov.ru/system/download/21366/172564. (обращение 11.03.2024).
3. Мероприятия по повышению надежности воздушных линий. [Электронный ресурс]// https://studfile.net/preview/2215989/page:6/. (обращение 11.03.2024).
