Вопросы проектирования перспективных решений в электроэнергетике
Суровый климата Сибири и Дальнего Востока, усложняет и так не легкую задачу сверхдальнего транспорта электроэнергии, повышая требования к надежности. Бесперебойное снабжение электроэнергии имеет существенный, производственный и социальный эффекты для развития регионов. В связи с этим необходим тщательный подход к выбору технических решений с учетом всех реалий современной жизни, новых технологий, изменения стоимости ресурсов и модификации регламентов. Существующая в России нормативная база в области проектирования воздушных линий электропередач на данный момент частично устарела. Она не учитывает развитие технологий и появление новых материалов и изделий, а также изменения в экономическом состоянии государства.
В свое время для линий электропередач в ПУЭ были директивно установлены нормативные значения плотности тока. Они используются для расчета площади сечения проводов или сечения жил кабеля. Использование устаревших экономических показателей ухудшает технико-экономические показатели сети. Как показала практика, выбор сечения проводника по экономической плотности тока не обеспечивает минимум общих затрат. Так как:
- все коэффициенты приняты на уровне 1954 г.
- изменилась стоимость материалов.
Стоит отметить, что содержащиеся в ПУЭ нормативы распространяются только на провода определенной конструкции. Однако, на сегодняшний день существуют иные, не учитываемые в регламенте конструкции. У Z-проводов есть конструктивные и финансовые преимущества перед данными из ПУЭ для проводов марки АС.
1. Конструктивные преимущества.
a. Z-повив – развитая непрямолинейная поверхность контакта между соседними проволоками, препятствующая выпадению проволок из повивов при их повреждении, а также просачиванию наружу консистентной смазки изнутри провода и, как следствие, проникновению влаги к сердечнику (для провода с сердечником);
b. В неизолированных проводах с Z-повивом верхних проволок применяются сплавы на основе системы Al-Mg-Si, что позволяет обойтись без стального сердечника. Это обеспечивает до 22% уменьшение массы при таких же значениях сопротивления и разрывного усилия. В связи с этим достигается сочетание высокой прочности на разрыв с малой массой.
2. Технические преимущества, подтверждённые расчетами.
a. Сопоставимое или меньшее индуктивное сопротивление при меньшем сечении. Уменьшение эксплуатационных потерь – уменьшение затрат на потери. Провод АС 400/51 один провод в фазе Х1уд = 42,0; A3F-Z-504-27.4 один провод в фазе Х1уд = 41,0.
b. За счет гладкой поверхности гололёд при его возможном возникновении сходит в 2,4 раза быстрее (по экспериментальным данным Института электротехнических исследований в Квебеке IREQ, Канада).
c. Моделирование сброса гололеда и пляски провода в программном комплексе PLS-CADD показывает уменьшение длины вертикального перемещения провода с гладкой поверхностью в сравнении с традиционным АС аналогичного сечения – в 1,6 раз, длины горизонтального перемещения – в 1,2 раза. Положительные свойства: снижение усталости металла, меньшее истирание в точках крепления к арматуре, приводит к увеличению долговечности линии.
3. Финансовые преимущества
a. Статистика (журнал “Инновационная наука” №6/2016г.) сообщает нам, что 35% отказов электрооборудования ЛЭП происходит из-за влияния гололёдных образований. Из них 52% приходится на провода и тросы. Согласно данным Института электротехнических исследований в Квебеке IREQ, Канада, гололед на гладком проводе сходит за 1,7 часа, в то время как с обычного – за 4 часа. Соответственно время возможного простоя линии, а также ущерба от недоотпуска энергии из-за обрыва провода сокращается на 40%. Это также сокращает количество выездов ремонтных бригад для устранения аварии- снижение эксплуатационных издержек;
b. Экономически обоснованное сечение выбирается по критерию минимума суммарных затрат на сооружение линии (САРЕХ) и эксплуатационных затрат, включая стоимость потерь электроэнергии (ОРЕХ). Однако, как правило, уменьшение капитальных затрат на сооружение линии (на традиционном проводе АС) влечёт за собой увеличение расходов на её эксплуатацию – см. выше статистику отказов ЛЭП (журнал Энергосбережение, 2011г.);
c. Также в одном из докладов 44-й сессии СИГРЭ, опубликованных в журнале Энергия Единой Сети №5 от 2013г. приведён график, наглядно показывающий сравнение стоимости строительства объекта в сопоставлении с ожидаемыми затратами на ликвидацию аварийных последствий (при снижении стоимости затрат на строительство ожидается пропорциональное увеличение затрат на эксплуатацию).