Анализ технического состояния и сроков нахождения в эксплуатации воздушных линий электропередачи 110 кВ Курской области

Введение . В настоящее множество работ направлено на повышение эффективности эксплуатации, исследование режимов работы, оценку экологического воздействия, упрощение расчётов при сооружении и реконструкции воздушных линий электропередачи 110 кВ.

Например, в рамках темы сооружения воздушных линий электропередачи 110 кВ, в работе [1] рассмотрено применение программы для оптимального выбора материала опор воздушных линий электропередачи 110 кВ по значениям предполагаемого срока службы и стоимости возведения трассы линии электропередачи. Программа позволяет проектировать двухцепные трассы воздушных линий электропередачи 110 кВ на железобетонных и композитных опорах [2].

Множество работ направлено на оценку технического состояния действующих воздушных линий электропередачи 110 кВ. Так, в работе [3] на примере на двухцепной воздушной линии ВЛ 110 кВ «Кызылская - Городская с отпайкой на ПС Южная» произведена качественная оценка технического состояния подстанций, воздушной линии и ее охранной зоны. Предлагаются мероприятия по повышению её эксплуатационных характеристик. В работе [4] произведен расчёт показателей надёжности воздушных линий электропередачи 110 кВ, находящихся в эксплуатации в Центральном и Приволжском Округах РФ, на основе данных об аварийных и плановых отключениях, а также статистических данных о протяжённости и их количестве.

В рамках повышения надёжности функционирования воздушных линий электропередачи 110 кВ при атмосферных воздействия с целью предотвращения перенапряжений в работе [5] предложено использовать ограничители перенапряжения вместо действующих разрядников, которые используются в течение длительного периода времени. В работе [6] произведено технико-экономическое обоснование применения резервной фазы на воздушных линиях электропередачи 110 кВ, которая позволит при повреждении одной из рабочих фаз сохранить нормальный режим работы электрической сети.

Значительное внимание уделяется влиянию воздушных линий электропередачи 110 кВ на окружающую среду и безопасность их эксплуатации. Так, в работе [7] проведено исследование распределения электромагнитного поля вдоль трассы двухцепной воздушной линии электропередачи 110 кВ. Выявлено, что расположение лесополос вдоль трассы воздушной линии снижает электромагнитный фон, который оказывает вредное воздействие для животных и людей. В работах [8-10] рассмотрены особенности расчётов величины наведённого напряжения на отключенных воздушных линиях электропередачи 110, что позволило выявить опасные поражающие ситуации для персонала электросетевых компаний. Для минимизации случаев возникновения наведённого напряжения на воздушных линиях электропередачи 110 кВ проводятся как технические и организационные мероприятия, реализуемые электросетевыми компаниями, так и разрабатываются новые способы и технические средства научными организациями [11].

Значительное внимание также уделяется моделированию режимов работы и расчётам характерных для них электрических параметров. Для выявления коммерческих потерь электроэнергии разработана методика определения нормированных технических потерь в линиях электропередачи 110 кВ [12], которая позволяет выявлять факты несанкционированного потребления электроэнергии, что позволит уменьшить потери в целом и обеспечить снижение тарифов на электроэнергию. С целью моделирования режимов работы воздушных линий электропередачи 110 кВ разработаны компьютерные программы на основе метода фазных координат [13, 14], которые позволяют определять электрические параметры в различных нормальных и аварийных режимах работы. Ряд особенностей моделирования воздушных линий электропередачи 110 кВ с использованием метода фазных координат также рассмотрен в работе [15].

Также важным направлением является анализ эксплуатационных и технических характеристик воздушных линий электропередачи 110 кВ, который позволит обеспечить моделирование наиболее часто используемых типов электрооборудования, которое применяется в электросетевом комплексе. Так, в работах [16, 17] произведён анализ эксплуатационных и технических характеристик линий электропередачи 110 кВ на примере Орловской области. При этом не менее важным является рассмотрение эксплуатационных параметров линий электропередачи 110 кВ других регионов, что в данной работе будет рассмотрено на примере Курской области.

Цель работы заключается в анализе эксплуатационных и технических характеристик воздушных линий электропередачи 110 кВ Курской области.

Материалы и методы исследования. Для проведения исследования были использованы данные «Схемы и Программы развития электроэнергетики Курской области», утверждённой в январе 2024 года. В документе содержатся сведения о типах и сечениях проводов воздушных линий электропередачи 110 кВ, сроках ввода их в эксплуатацию и техническом состоянии. Согласно представленным в документе сведениям в регионе эксплуатируется 101 воздушная линия электропередачи 110 кВ, что в 1,5 раза превышает количество воздушных линий электропередачи 110 кВ эксплуатируемых в Орловской области, которых в регионе 66 единиц [16]. Суммарная протяжённость воздушных линий электропередачи 110 кВ Курской области составляет 2489,785 км, что в 1,4 раза превышают суммарную протяжённость воздушных линий электропередачи 110 кВ Орловской области со значением 1736 км [16].

Оценка технического состояния воздушных линий электропередачи 110 кВ Курской области произведена специалистами филиала ПАО «Россети Центр»-«Курскэнерго» согласно приказа Министерства энергетики РФ от 26 июля 2017 г. №676 «Об утверждении методики оценки технического состояния основного технологического оборудования и линий электропередачи электрических станций и электрических сетей».

Анализ сроков службы был произведён с учётом положений СТО 5694700729.240.01.053-2010 (Методические указания по проведению периодического технического освидетельствования воздушных линий электропередачи ЕНЭС; стандарт организации ПАО «ФСК ЕЭС», дата введения 24.08.2010 г.). В нормативном документе отмечено, что срок службы линейной арматуры, изоляторов и проводов составляет 25 лет. В связи с этим, срок службы воздушных линий электропередачи 110 кВ был разделён на следующие диапазоны: до 25 лет, 25-50 лет (что соответствует от 1-ого до 2-х номинальных сроков эксплуатации), более 50 лет (превышает 2 номинальных срока эксплуатации).

При анализе типов и сечений проводников воздушных линий электропередачи 110 кВ Курской области использовались положения ПУЭ в части соответствия их механической прочности с использованием карт районирования РФ по гололёдным и ветровым нагрузкам.

Результаты исследований и их обсуждение. Результаты анализа технического состояния воздушных линий электропередачи 110 кВ Курской области представлены на рисунке 1.

34%

66%

Хорошее   Удовлетворительное

Рисунок 1 – Анализ технического состояния воздушных линий электропередачи 110 кВ Курской области

Результаты анализа, представленные на рисунке 1, позволяет сделать вывод о том, что воздушные линии электропередачи класса напряжения 110 кВ Курской области характеризуются не высокими показателями технического состояния. Среди всех воздушных линий электропередачи 110 кВ Курской области 67 единиц находится в удовлетворительном техническом состоянии со степенью физического износа 30-50%, что составляет 66% от общего количества. Для сравнения в Орловской области данный показатель составляет 12% [16]. При этом в хорошем состоянии со степенью физического износа 15-30% находятся 34 воздушные линии электропередачи 110 кВ, которые составляют 34% от общего количества. При это в Орловской области данный показатель составляет 48% [16]. В свою очередь, в Курской энергосистеме нет воздушных линий электропередачи 110 кВ, которые находятся в очень хорошем техническом состоянии со степенью физического износа не более 15%, при этом в Орловской энергосистеме данный показатель имеют 40% линий [16].

Данные показатели технического состояния, которые хуже, чем в Орловской энергосистеме, могут быть вызваны как большим объёмом обслуживаемого электрооборудования в регионе, так и ухудшением геополитической обстановки в приграничных районах, что проявляется в огневых воздействиях на энергетические объекты, в том числе, воздушные линии электропередачи 110 кВ.

Анализ сроков эксплуатации воздушных линий электропередачи 110 кВ Курской области представлен на рисунке 2.

9%

36%

55%

■ До 25 лет ■ 25-50 лет ■ Более 50 лет

Рисунок 2 – Анализ сроков эксплуатации воздушных линий электропередачи 110 кВ Курской области

Исходя из результатов анализа, представленных на рисунке 2, было выявлено, что 9 воздушных линий электропередачи 110 кВ (9% от общего количества) не превысили номинальный срок службы в 25 лет. В свою очередь, сроком эксплуатации до 25 лет характеризуются 9% воздушных линий электропередачи 110 кВ Орловской области [16]. Наименьшим сроком эксплуатации характеризуется ВЛ 110 кВ «Рыльск – Глушково», которая была сооружена в 2018 году. В свою очередь, сроком эксплуатации 25-50 лет характеризуются 36 воздушных линий электропередачи 110 кВ Курской области, которые составляют 36% от общего количества. При этом более 50 лет в эксплуатации находятся 56 воздушных линий электропередачи 110 кВ Курской области, которые составляют 55% от общего количества. Наибольшим сроком эксплуатации в Курской энергосистеме характеризуются 7 воздушных линий электропередачи 110 кВ, которые были построены в 1958 году и связывают города Фатеж и Железногорск, а также Курскую ТЭЦ-1 с промышленными предприятиями областного центра.

Результаты анализа типов и сечений проводов, используемых на ВЛ 110 кВ Курской области представлены на рисунке 3.

Воздушные линии электропередачи 110 кВ Курской области в основном выполнены с использованием провода АС-150, протяженность которого в регионе составляет 1491,56 км (60% от общей протяженности воздушных линий электропередачи класса напряжения 110 кВ). При этом в Орловской области 61% протяжённости воздушных линий электропередачи 110 кВ выполнен с использованием провода АС-120 [16].

Рисунок 3 – Анализ типов и сечений прооводов воздушных линий электропередачи 110 кВ Курской области

При этом протяжённость провода АС-185 в Курском регионе составляет 5%, а в Орловском – 23% [16]. С использованием провода АС-120 в Курском регионе выполнено 8% протяжённости воздушных линий электропередачи 110 кВ. Протяжённость провода АС-95 в Курском регионе составляет 21% от общей, а в Орловском – 5% [16]. Следует отметить, что в Курской энергосистеме на воздушных линиях электропередачи 110 кВ используются типы и сечения проводов, которые не используются в Орловском. Так, с использованием провода АС-240 в Курской энергосистеме выполнено 103,63 км воздушных линий электропередачи 110 кВ, с использованием провода АС-300 – 25,82 км, а с использованием АЖ-120 – 19,75 км.

Использование больших сечений проводов в Курской области обуславливается рядом факторов, одними из которых является наличие в регионе атомной электростанции с текущей установленной мощностью 2000 МВт, а также наличие производств по добыче и переработке железной руды, добываемой в Курском магнитной аномалии.

Согласно пункта 2.5.77 ПУЭ-7 на ВЛ 35 кВ и выше минимальное сечение проводов по условиям механического прочности должно быть не менее 120 мм2 (вне зависимости от районов по ветру и гололеду). Таким образом, 21% протяженности воздушных линий электропередачи 110 кВ Курской энергосистемы (511,38 км) не соответствуют данному требованию, при этом в Орловском регионе данному требованию не соответствуют 5% протяжённости воздушных линий электропередачи 110 кВ [16].

Выводы.

Исходя из результатов анализа технических и эксплуатационных характеристик воздушных линий электропередачи 110 кВ Курской области можно сделать следующие выводы:

• 1.    Суммарная протяжённость воздушных линий электропередачи 110 кВ Курской области составляет 2489,785 км, что в 1,4 раза превышает суммарную протяжённость воздушных линий электропередачи 110 кВ Орловской области со значением 1736 км. При этом в Курском регионе эксплуатируется 101 воздушная линия электропередачи 110 кВ, что в 1,5 раза превышает количество воздушных линий электропередачи 110 кВ эксплуатируемых в Орловской области, которых в регионе 66 единиц;

• 2.    Воздушные линии электропередачи 110 кВ Курской области характеризуются средними показателями технического состояния. Среди них 67 единиц находится в удовлетворительном техническом состоянии со степенью физического износа 30-50%, что составляет 66% от общего количества;

• 3.    Больше всего воздушных линий электропередачи 110 кВ Курской области находятся в эксплуатации более 50 лет. Так, среди 101 линии 56 воздушных линий электропередачи 110 кВ, составляющие 55% от общего количества были сооружены до 1974 года включительно;

• 4.    На воздушных линиях электропередачи 110 кВ Курской энергосистемы преимущественно используются провода типа АС-150, протяженность которого в регионе составляет 1491,56 км (60% от общей протяженности воздушных линий электропередачи класса напряжения 110 кВ). При этом 21% протяженности воздушных линий электропередачи 110 кВ Курской энергосистемы (511,38 км км) не соответствуют данному требованию пункта 2.5.77 ПУЭ-7, предъявляющего требования к механической прочности проводов воздушных линий электропередачи 35 кВ и выше.