Повышение надежности функционирование воздушных линий электропередачи.
Применение стальных многогранных опор

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Экономические науки


Узнать стоимость новой

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ. ПРИМЕНЕНИЕ СТАЛЬНЫХ МНОГОГРАННЫХ ОПОР
Хамидуллин Искандер Наилевич
аспирант Казанского Государственного Энергетического Университета, РФ,
г. Казань
Е-mail: kalparik@ggmail. com Сабитов Линар Салихзянович
канд. техн. наук, доцент Казанского Государственного Энергетического
Университета, РФ, г. Казань Ильин Владимир Кузьмич д-р тех. наук, проф. Казанского Государственного Энергетического
Университета, РФ, г. Казань Кузнецов Иван Леонидович д-р тех. наук, проф. Казанского Государственного Архитектурно-
строительного Университета, РФ, г. Казань
IMPROVE THE RELIABILITY OF OVERHEAD POWER LINES. USING
STEEL MULTIFACETED POLES
Khamidullin Iskander
Ph.D. student of Kazan State Power Engineering University, Russia, Kazan
Sabitov Lenar
candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Kazan State Power
Engineering University, Russia, Kazan
Ilin Vladimir
doctor of Technical Sciences, Professor of Kazan State Power Engineering
University, Russia, Kazan Kuznetsov Ivan
doctor of Technical Sciences, Professor of Kazan State University of Architecture
and Construction, Russia, Kazan
АННОТАЦИЯ
Износ основных фондов является основной причиной технологических нарушений воздушных линий электропередачи. Ограниченность финансовых ресурсов обуславливает необходимость проведения анализа всех элементов системы и выбора наиболее оптимальных решений.
В статье проведен статистический анализ повреждаемости элементов ВЛ и их влияние на показатели надежности. В результате моделирования эквивалентных нагрузок на двух типах опор сделан вывод о возможности
Created by DocuFreezer | www. DocuFreezer. com |
применения стальных многогранных опор для повышения показателей надежности ВЛ.
ABSTRACT
Depreciation of fixed assets is a major cause of technological failures of overhead power lines. Limited financial resources necessitates an analysis of all elements of the system and select the most optimal solutions.
In this paper, the statistical analysis of damage to elements of the OPL and their impact on reliability. The simulation of equivalent loads on two types of poles the conclusion about the possibility of the use of steel multifaceted poles to improve the performance reliability of the OPL.
Ключевые слова: воздушные линии электропередачи- надежность электрических систем- стальные многогранные опоры- моделирование нагрузки.
Keywords: overhead power lines- the reliability of electrical systems- steel multifaceted poles, modeling loads.
В энергосистемах современных государств эксплуатируется миллионы километров линий электропередач. Например, протяженность электрических сетей России напряжением 110 кВ и выше на начало 2011 г. составила свыше 457 тыс. км, в том числе 0,95 тыс. км — ВЛ 1150 кВ, 3 тыс. км — ВЛ 750 кВ, 39,4 тыс. км — ВЛ 500 кВ, 10,8 тыс. км — ВЛ 330 кВ и 99,1 тыс. км — ВЛ 220 кВ [1]. Основная часть воздушных линий электропередачи 35−500 кВ, функционирующее в настоящее время, была построена в 60−70-х годах прошлого столетия и к настоящему времени имеет срок службы больше нормативного.
Даный вопрос актуален так же из-за участившихся техологических нарушений из-за экстремальных метеоусловий (пере ход правил устройства электроустановок (ПУЭ-7) на период повторяемости в 25 лет увеличил нормативные ветровые нагрузки на 20−30%, а норативную толщину стенки на 5 мм. [7]).
С учетом вышеизложенного при проектировании ВЛ, необходимо учитывать, что надежность линий зависит от надежности элементов ВЛ. К таковым необходимо отнести: опоры, провода и тросы, изоляторы, арматуру ВЛ.
р
И если взять, что опора — надёжность одного элемента (опоры ВЛ), — других (провода, изоляторов, арматуру) то вероятность того, что все элементы будут работать безотказно в течении времени t [6]:
г г г г
рпосл (г)=Роп (г) риз (г) рпр (г) рар (г)= ехр[~^ ХопЛ ХизЛ ]ехр[~'- ХпрЛ ]ехр[~ '- ХарЛ ]
0 0 0 0 (1)
XXX
где: из, пр ар — интенсивности отказов элементов, которые м.б. постоянными или переменными во времени-
Тогда вероятность того, что один или оба элемента откажут:
а (1) = а (г) + а (г) + а (г) + а (г) = 1 — Р (г) +1 — Р (г) +1 — Р (г) +1 — Р (г) —
^послу'- 4опора у '- чпр у '- чиз у '- чарм у '- опора ^ '- из у '- пр у '- арм ^ '-
1-Р (г)
опора
1-Р (г)
из
1-Р (г)
пр
1-Р (г)
арм
= 1 — Р (г)
посл
Потенциально отказ любого из этих элементов может привести к отказу всей системы (к прекращению электроснабжение). Однако каждый элемент имеет свою вероятность отказа и степень тяжести последствия отказа. Так, например, наиболее тяжелые последствия для линий электропередачи имеет разрушения опор, приводящее к большим затратам, связанным с восстановлением ВЛ и недоотпуском электроэнергии. Другими словами, повышая надежность именно этого элемента возможно наиболее существенно снизить затраты на восстановления ВЛ в случаи отказа.
Таблица 1.
Статистика отказов элементов ВЛ
Поток отказов в % от общего
Наименование элемента ВЛ количества
РФ (СССР) США Германия
Опоры 13 29 16
Провода и тросы 52 33 53
Изоляторы 31 30 37
Арматуры 4 8 4
Как видно из таблицы доля отказов ВЛ 35−500 кВ из-за опор составляет 13% (Для РФ (СССР). Более того, согласно статистическому анализу ОГРЭС за 1966−1989 годы удельное число отказов железобетонных опор составил 0,034, в то время как для металлических этот показатель равняется 0,022 [2]. То есть можно сделать вывод что, металлические опоры меньшую интенсивность отказов, чем железобетонные.
Основная причина значительной разницы в повреждаемости между металлическими и железобетонными опорами заключается в сильной зависимости несущей способности последних от качества заделки их в грунте. Часто железобетонные опоры под действием внешних нагрузок приобретают крен. Это создает дополнительный изгибающий момент в стойке опоры, вызванный значительной собственной массой конструкции, способствующий дальнейшему увеличению наклона. В результате этого, несущая способность железобетонных опор резко снижается, что приводит к их разрушению.
Главный недостаток металлических опор ЛЭП из уголкового проката — большое количество сборочных единиц, и как следствие, увеличенные трудозатраты при монтаже. Сроки монтажа решетчатых стальных опор ВЛ в 6 раз больше, чем у аналогичных железобетонных или стальных многогранных [3]. Учитывая тот факт, что пролетные расстояния у решетчатых и многогранных опор приблизительно равны и в 1,5−2 раз больше железобетонных, можно сделать вывод, что строительство ВЛ на стальных многогранных опорах имеет преимущество по скорости строительства перед стальными решётчатыми и железобетонными опорами.
В настоящее время в РФ при строительстве и реконструкции ВЛЭП используют приемущесественно типовые (унифицированные) опоры, разработынные 70−80 годы прошлого столетия. Измение нормативной базы, переход на рыночную экономику, и как следствие, необходимость в привлечении инвестеров в электросетевой комлекс РФ для реализации необходимых проектов требуют применения оптимальных технических и экономических решений.
Строительство воздушных линий электропередачи на опорах из многогранных гнутых стоек является одним из таких решений.
При современном строительстве и проектировании хорошо себя зарекомендовали опоры выполненые из многогранных гнутых стоек (МГС). Такие опоры надежные, эстетичные, универсальные, т. е. способны к адаптациям, это когда из базовой опоры можно собрать опоры различной высоты из множества типовых секций. т. к. проектированиеи производство конструкции стойки максимально автоматизировано. Имея испытанную на полигоне базовую опору, завод-производитель может в течение короткого времени организовать производство опоры новой модификации, которая является подходящей для конкретной трассы воздушных линий.
Для сравнения смоделируем нагрузки на опору ВЛ 110 кВ, выполненную из многогранной гнутой стойки ПМ-110−1 [5]. При этом смоделирована нагрузка, при котором произошло разрушение реальной опоры ВЛ из центрифугированной железобетонной стойки марки СК-1 на территории РТ.
Рисунок 1. Разрушение опоры ВЛ 110 кВ, выполненной из железобетонной
стойки СК-1
Анализ напряженно-деформированного состояния стойки при заданных нагрузках проведем в программе Autodesk Simulation Mechanical выполняющее моделирование методом конечных элементов.
«M = 35,03 т • с • м
При результирующей нагрузке J, при котором происходит
разрушение железобетонной опоры ВЛ, стойка опора из многогранной гнутой стойки не подвергся неэластичной деформации. Допустимое отклонение
вершины металлической опоры ВЛ от вертикальной оси вдоль и поперек оси линии составляет 1/200 высоты опоры [4], для рассматриваемой опоры-
1доп = 110 мм
. По результатам моделирования максимальное смещение вдоль
оси
/доп = 71 мм
Рисунок 2 Общий вид опоры ПМ-110−1 и показатели смещения вершины при
моделировании нагрузки
При этом моделирование показало, что при заданной нагрузке стойка имеет запас прочности, а, следовательно, и возможности для оптимизации конструкции стойки.
Вывод: Отказ воздушных линий электропередачи в результате разрушения опор является наиболее тяжелым, затратным и долгим по времени восстановления. С увеличением износа линий, находящихся в эксплуатации более 25 лет, число подобных отказов возрастает.
Авторами проанализирована статистика отказов ВЛ и разрушения опор. Проведен анализ конкретного отказа ВЛ на территории РТ с последующим моделированием тех же условий на опоре из металлической гнутой стойки. По результатам моделирование сделан вывод, что данная опора не только имеет
более высокие прочностные характеристики, но и имеет определенный запас прочности, позволяющий оптимизировать конструкцию опоры, то есть при сохранении требуемой степени надежности (безотказной работы ВЛ) удешевить опорную конструкцию.
Список литературы:
1. Волков Э. П., Баринов В. А., Гаврилов А. Ф. Разработка программы модернизации электроэнергетики России на период до 2020 года. М.: 2011 — 244 с.
2. Звенин А. А., Константинова Е. Д. Основные положения методики расчета проводов и нагрузок на опоры ВЛ на основе метода предельных состояний// Линии электропередачи 2006: проектирование, строительство, опыт эксплуатации и научно-технический прогресс. Новосибирск: 2006. — С. 183−193.
3. Линт Н. Г., Казаков С. Е. Экономика строительства линий электропередачи на стальных многогранных опорах// Электро, — 2007 — № 6 — C. 47−53.
4. СНиП 3. 05. 06−85. Электротехнические устройства М.: Минмонтажспецстрой СССР, 1985. — C. 16.
5. Ударов В. М. Стальные многранные опоры ВЛ 110 кВ. Рабочие чертежи. ОАО РОСЭП, 2003. — С. 17.
6. Хамидуллин И. Н., Сабитов Л. С., Ильин В. К., Кузнецов И. Л. К вопросу о надежности воздушных линий электропередачи 35−500 кВ//Воздушные линии. — 2015 — № 1 — С. 63−67.
7. Цейтлин М. А. Опыт проектирования и применения опор ВЛ со стальными многогранными стойками // Прогрессивные решения в электросетевом строительстве: сб. науч. тр. М., Энергосетьпроект, 1988. — С. 112−123.

Показать Свернуть
Заполнить форму текущей работой