Ресурсосберегающая технология строительства и реконструкции распределительных сетей 6-10 кВ.


Автор: Гунгер Юрий Робертович
Организация: ЗАО "ВНПО ЭЛСИ"


ВВЕДЕНИЕ

В энергетике России распределительные электрические сети напряжением 6 – 10 кВ являются наиболее протяженными, их общая длина оценивается более чем в два миллиона километров. При этом сети именно этого класса напряжения являются наиболее аварийными. Анализ аварийности ВЛ 6 – 10 кВ выполнялся фирмой ОРГРЭС. По данным ОРГРЭС на 1992 год более 280 тыс. км ВЛ 6 – 10 кв находилось в крайне неудовлетворительном техническом состоянии. По оценкам различных авторов к началу 1999 года эта цифра возросла до 550 – 600 тыс. км в связи с тем, что в этот период практически не выполнялись реконструкция и ремонт распределительных электрических сетей. Ремонт и реконструкция сетей в подобном объеме требует отвлечения большого количества материальных и финансовых ресурсов. Высокая аварийность сетей класса напряжения 6 – 10 кВ определяется не только их изношенностью, но и техническими решениями, применяемыми при их проектировании и строительстве.

В связи с вышеизложенным является актуальной задача разработки новых ресурсосберегающих подходов к проектированию, реконструкции и строительству распределительных сетей 6 – 10 кВ, которые позволят повысить надежность работы сетей при сниженном потреблении необходимых для этого ресурсов.


АНАЛИЗ АВАРИЙНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ 6-10 кВ

Аварийность ВЛ 6-10 кВ характеризуется следующими цифрами. Удельное число отключений ВЛ 6-10 кВ на 100 км длины ВЛ составляет 6-7 раз в год, а для районов со сложными геолого-климатическими условиями, к которым относится большинство регионов Сибири – 20-30 раз в год.

Для решения задачи повышения надежности электрических сетей 6-10 кВ в первую очередь необходимо проанализировать основные источники и причины аварийности этих сетей. Источниками аварийности ВЛ 6-10 кВ по данным ОРГРЭС являются:

  • повреждение опор – 40 %;
  • повреждение изоляторов – 35 %;
  • повреждение проводов – 25 %.

В настоящее время подавляющая часть электрических сетей 6-10 кВ представлена воздушными линиями электропередачи (ВЛ), выполненными на опорах из железобетонных стоек, изготовленных из виброжелезобетона, с креплением проводов на штыревых фарфоровых изоляторах.

Основные причины аварийности ВЛ на железобетонных опорах состоят в следующем:

  • выпучивание опор с их последующим падением в пучинистых грунтах, вызванное фиксированной длиной стойки, не позволяющей заглублять опору более чем на 2 – 2,5 метра;
  • физическая коррозия бетона опор, установленных в обводненных или засоленных грунтах, в результате многократного замерзания воды или кристаллизации соли в структуре бетона;
  • обрыв проволочных вязок на изоляторах и разрушение изоляторов;
  • недостаточные междуфазные расстояния, приводящие к схлестыванию и перегоранию проводов.


НОВЫЙ ПОДХОД К ПОВЫШЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Анализ аварийности ВЛ более высоких классов напряжения – 35 – 110 кВ показывает, что эти ВЛ имеют показатели надежности в 20 раз более высокие, чем ВЛ 6-10 кВ (данные ОРГРЭС). ВЛ 35 – 110 кВ даже в регионах со сложными геолого-климатическими условиями выдерживают нормированный срок службы на уровне 40-50 лет, в то время как для ВЛ 6-10 кВ срок службы в этих регионах не превышает 7 лет.

Причиной такого разрыва в надежности является то, что при строительстве ВЛ указанных классов напряжения применяются другие технические решения:

  • стальные опоры;
  • фундаменты из железобетонных или из стальных свай большой длины;
  • подвесная изоляции проводов;
  • большие междуфазные расстояния.

Промышленность России до настоящего времени не выпускала стальных опор для ВЛ 6-10 кВ, а простое копирование приведенных технических решений путем строительства ВЛ 6-10 кВ в габаритах ВЛ 35 кВ приводит к неоправданному удорожанию стоимости строительства ВЛ, в результате чего этот способ повышения надежности электрических сетей используется только для особо ответственных объектов.

Группой компаний ЭЛСИ предлагается новый подход к повышению надежности электрических сетей 6-10 кВ, суть которого состоит в адаптации к ВЛ 6-10 кВ технических решений, обеспечивающих высокую надежность ВЛ более высоких классов напряжения. Этот подход состоит в использовании при строительстве ВЛ 6 – 10 кВ специально разработанных стальных опор 10 кВ с подвесной полимерной изоляцией.

Группой компаний ЭЛСИ разработаны, сертифицированы и освоены в промышленном производстве стальные опоры серии С10П для ВЛ 6 – 10 кВ. Стойки опор изготавливаются из гнутых стальных профилей переменного по высоте сечения, что обеспечивает оптимальное использование механических свойств стали в каждом сечение опоры и определяет малый вес опоры. Опоры устанавливаются на фундамент из стальной трубы диаметром 219 мм через фланец или пасынкованием стальными хомутами.

В 2001 году совместно с ЗАО "Завод полимерных изоляторов" выполнена разработка, проведена сертификация и освоено промышленное производство полимерных подвесных изоляторов ЛК70/10 для ВЛ 10 кВ.

Опоры серии С10П имеют ряд преимуществ перед железобетонными опорами:

  • большая долговечность – срок службы стальных опор составляет 50 лет;
  • больший габаритный пролет за счет более высокой механической прочности (несущая способность на изгиб составляет 74 кНм против 35-50 кНм для железобетонных опор), что приводит к сокращению расхода материалов и объема строительно-монтажных работ;
  • увеличенные междуфазные расстояния (230 см против 130 см для железобетонных опор) позволяют избежать схлестывания проводов и их пережигания даже при больших пролетах;
  • подвесная полимерная изоляция позволяет исключить аварии, вызванные разрушением изоляторов и обрывом вязок;
  • меньший вес опор (300 кг против 1150 кг для железобетонной опоры) приводит к сокращению объема перевозок, облегчает выполнение погрузо-разгрузочных и монтажных работ;
  • высокая стойкость к повреждениям при перевозках, проведении погрузо-разгрузочных и монтажных работ приводит к отсутствию отбраковки опор и к тому, что исключается возможность установки в ЛЭП опор с повреждениями, которые впоследствии могут привести к авариям.


РЕСУРСОЕМКОСТЬ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Показатели ресурсоемкости и стоимости строительства ВЛ 6-10 кВ определяются физическими объемами работ. При этом как ресурсоемкость, так и стоимость строительства, существенно зависят от местных условий, т.к. для различных регионов отличаются проектные фундаментные решения, стоимость материалов, транспортные схемы.

В таб. 1. представлены сравнительные характеристики физических объемов работ при строительстве 1 км ВЛ 6 – 10 кВ на типовых железобетонных опорах ПБ10 и стальных опорах серии С10П, разработанных в ЗАО "ВНПО ЭЛСИ". Как видно из представленных в таблице данных объемы работ при использовании опор С10П ниже для условий средней полосы от 1,7 до 7,5 раз, а для условий крайнего севера – от 2 до 10 раз. Такая разница в физических показателях объемов работ определяет значительное сокращение потребления материальных ресурсов при строительстве ЛЭП 6-10 кВ. Сниженное потребление ресурсов при строительстве ЛЭП приводит к сокращению объемов перевозок и строительно-монтажных работ, что в свою очередь влечет за собой снижение объемов перевозок материалов, трудоемкости, потребности в работе машин и механизмов, меньший экологический ущерб, наносимый строительными работами.

Таблица 1. Физические объемы работ при строительстве 1 км ВЛ на опорах ПБ10 и С10П.

Показатель

Средняя полоса

Крайний север

ПБ10

С10П

Разница

ПБ10

С10П

Разница

Количество опор, шт.

14

8

1,8

20

10

2

Вес опор, т

16

2,6

6,2

23

3,2

7,2

Вес фундаментов, т

-

1,2

-

8,8

2,9

3

Итого вес конструкций, т

16

3,8

4,2

31,8

6,1

5,2

Объем земляных работ, м3

7

2

3,5

24

6

4

Перевозки по ж.д., вагонов

0,3

0,17

1,8

0,6

0,22

2,7

Перевозки а/м, рейсы

3

0,4

7,5

5

0,5

10


На основе приведенных в таб. 1 физических объемов были выполнены сметные расчеты строительства ЛЭП 6 – 10 кВ. Результаты сметных расчетов представлены в таб. 2. Приведенные сметные расчеты отражают стоимость только двух локальных смет – свайные основания и ВЛ, а не всего объекта в целом.



Таблица 2. Стоимость строительства 1 км ВЛ на опорах ПБ10 и С10П, тыс. руб.

Средняя полоса

Крайний север

ПБ10

С10П

Разница

ПБ10

С10П

Разница

В ценах 1984 г.

4,0

3,5

-12%

24,9

10,9

-56%

В ценах 2002 г.

167

241

+44%

1 041

456

-56%




Как видно из результатов сметных расчетов, для условий средней полосы России стоимость строительства ВЛ 6-10 кВ в текущих ценах на стальных опорах С10П с подвесной полимерной изоляцией на 44 % дороже, чем ВЛ на типовых железобетонных опорах. Удорожание стоимости строительства произошло из-за более высоких цен на опоры, изоляцию и сцепную арматуру, т.к. при строительстве в простых условиях основную составляющую цены ВЛ определяет стоимость материалов. Для указанных регионов использование стальных опор С10П может быть оправдано для ответственных объектов, где требуется обеспечение высокой надежности электроснабжения. При этом удорожание ВЛ на 44 % можно рассматривать как плату за увеличение надежности ее работы более, чем на порядок.

При строительстве ВЛ на опорах С10П в регионах крайнего севера увеличение надежности сопровождается более чем двукратным снижением стоимости строительства ВЛ. Это объясняется тем, что для районов со сложными условиями строительства основную составляющую цены определяет уже не стоимость материалов, а стоимость перевозок и строительно-монтажных работ, которые напрямую зависят от физических объемов работ. В районах со сложными условиями строительства целесообразно неограниченное применение опор серии С10П при строительстве и реконструкции сетей 6-10 кВ. Следует отметить, что большая часть территории Сибири относится к районам со сложными условиями строительства.


СТЕПЕНЬ ВНЕДРЕНИЯ

По состоянию на 31.03.2003 г. на опорах серии С10П построено более 700 км ЛЭП 6 – 10 кВ для следующих предприятий нефтегазового комплекса Сибири:

  • ОАО Газпром, Тюментрансгаз, г. Югорск, ХМАО, 1999 г.;
  • ОАО Тюменская Нефтяная Компания, ТНК-Нягань, г. Нягань, ХМАО, 2000 г.;
  • ЗАО Нортгаз, г. Новый Уренгой, ЯНАО, 2000 – 2001 г.;
  • АК Транснефть, Транссибнефть, Иркутская обл., 2001 – 2002 гг.;
  • ОАО Юрхаровнефтегаз, г. Новый Уренгой, ЯНАО, 2002 г.;
  • ОАО Сибирская нефтегазовая компания, г. Новый Уренгой, ЯНАО, 2002 г.;
  • ОАО Газпром, Уренгойгазпром, г. Новый Уренгой, ЯНАО, 2002 г.;
  • ОАО Газпром, Ямбурггаздобыча, г. Новый Уренгой, ЯНАО, 2003 г.;
  • ОАО Газпром, Надымгазпром, г. Надым, ЯНАО, 2003 г.;
  • ОАО Газпром, Ямалгазинвест, г. Новый Уренгой, ЯНАО, 2003 г..

С 2002 года ОАО "Газпром" выполняет проектирование ВЛ 6 – 10 кВ для газовых промыслов и газопроводов в сибирском регионе на опорах серии С10П группы компаний ЭЛСИ.

Проектирование ведут следующие институты, входящие в состав ОАО "Газпром":

  • ТЮМЕННИИГИПРОГАЗ, г. Тюмень;
  • ВНИПИГАЗДОБЫЧА, г. Саратов;
  • ГИПРОСПЕЦГАЗ, г. Санкт-Петербург;
  • ГИПРОГАЗЦЕНТР, г. Нижний Новгород;
  • СЕВЕРНИПИГАЗ, г. Ухта;
  • ЮЖНИИГИПРОГАЗ, г. Донецк;
  • НИПИГАЗПРОЕКТ, г. Москва.


Также проектирование ВЛ на опорах группы ЭЛСИ освоили следующие проектные институты:

  • ОМСКГАЗВОДПРОЕКТ, г. Омск;
  • СИБНЕФТЕТРАНСПРОЕКТ, г. Омск;
  • СИБЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ, г. Новосибирск;
  • ТОМСКЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ, г. Томск;
  • ВОСТОКСИБСЕЛЬЭНЕРГОПРОЕКТ, г.Иркутск.
  • НОРМАТИВНАЯ И ПРОЕКТНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ


Опоры серии С10П в соответствии с требованиями ПУЭ прошли приемочные механические испытания. Испытания проведены фирмой ОРГРЭС.

Авторские права на опоры С10П защищены патентом РФ.

Опоры выпускаются в соответствии с ТУ 5264-001-47512888-00 "Опоры стальные ВЛ 10 -220 кВ из гнутого профиля", зарегистрированными в органах Госстандарта.

Опоры имеют сертификат соответствия Госстандарта России со сроком действия до 20.11.2003 г.. Номер сертификата РОСС RU.MX02.H00073.

Разработку опор, нормативной и проектной документации выполняет ЗАО "ВНПО ЭЛСИ". Лицензия на выполнение проектных работ НСП 009017, срок действия до 06 апреля 2003 года.

Опоры серии С10П прошли экспертизу Госгортехнадзора, одобрены и рекомендованы Госгортехнадзором для строительства ВЛ 6 -10 кВ на предприятиях по добыче и транспортировке нефти и газа.


ВЫВОДЫ

1. Предложен новый подход к повышению надежности электрических сетей 6-10 кВ, состоящий в адаптации к ВЛ 6-10 кВ технических решений, обеспечивающих высокую надежность ВЛ более высоких классов напряжения. При этом для повышения надежности ВЛ 6-10 кВ применены следующие технические решения:

  • стальные опоры из гнутого профиля переменного сечения;
  • подвесные полимерные изоляторы на напряжение 10 кВ;
  • увеличенные междуфазные расстояния.

 
2. Характеристики надежности ВЛ 6-10 кВ, построенных с применением стальных опор группы компаний ЭЛСИ и полимерных изоляторов ЛК 70/10, отвечают характеристикам надежности ВЛ более высоких классов напряжения. В результате надежность ВЛ 6-10 кВ повысится в 20 раз и более. Срок службы стальных опор даже в тяжелых условиях составляет 50 лет.

 
3. Использование при строительстве ЛЭП 6 – 10 кВ стальных опор серии С10П в районах со сложными геолого-климатическими условиями существенно сокращает потребление следующих ресурсов:
  • материальные ресурсы (опоры и фундаменты);
  • трудозатраты;
  • работа машин и механизмов;
  • капитальные вложения;
  • время строительства.

4. Опоры получили широкое промышленное внедрение. На опорах серии С10П по состоянию на 01.10.2002 г. на предприятиях нефтегазового комплекса построено более 500 км ЛЭП.

5. Опоры серии С10П прошли приемочные и сертификационные испытания и имеют сертификат соответствия Госстандарта России. Разработана типовая проектная документация для массового применения опор серии С10П в проектах ВЛ.


Возврат к списку