ВОЛС на воздушных линиях электропередачи (стр. 6 )

Обсуждая практическую реализацию ВОЛС-ВЛ, приходится сталкиваться со следующими  основными вопросами, касающимися исходных данных по строительству ВОЛС-ВЛ. Будет ли ВОЛС-ВЛ строится с нуля или на основе уже существующей ВЛ электропередачи? Если планируется использовать существующую ВЛ, то нуждается ли в замене грозотрос? Если ВЛ только создается и необходимо проложить новый грозотрос, либо если грозотрос нуждается в замене в ближайшие 5 лет, то наиболее рациональным и экономичным решением будет применение кабеля типа ОКГТ.  Разумеется, в случае, если грозотрос не предусмотрен на ВЛ, то лучшим решением для строящейся линии можно считать применение кабеля типа ОКФП.

Следующий вопрос - какое на ВЛ рабочее напряжение? Для кабеля ОКСН существует рекомендуемое ограничение по типу ВЛ. ОКСН не может применяться на ВЛ напряжением более 150 кВ, что обусловлено риском разрушения оболочки из-за наведенных соседними фазовыми проводами электрических зарядов и возрастающих токов. Применение технологии навивки ОК на фазных проводах ограничено напряжением примерно 175 кВ. Более высокое напряжение ВЛ может вызвать электромагнитную эрозию кабеля, хотя следует отметить, что при этом ОВ остаются неповрежденными.

Еще один вопрос - какая длина пролетов на ВЛ? Длинные пролеты ВЛ могут ограничить применение кабеля ОКСН, и даже ОКГТ, так как заложенный запас прочности может оказаться недостаточным в условиях предельных климатических нагрузок от гололеда и ветра. Другим важным фактором при подвеске ОКСН является высота его подвеса. Расстояние от ОКСН до земли должно быть не меньше определенного минимального, что может оказаться весьма важным при сложных рельефных особенностях местности, в местах пересечения ВЛ со сложными инженерными сооружениями, такими как магистральные дороги, железные дороги и т. п., и на речных переходах. Сложные особенности местности могут привести к дополнительным затратам и неэффективной подвеске ОКГТ и ОКСН из-за неопределенных размеров дополнительного оборудования и необходимости дополнительных сооружений.

Рис. 5. Схема выбора ОК-ВЛ и технологии подвески ВОЛС-ВЛ.

ВОЛС-ВЛ, как это видно из нашего рассмотрения, подразделяются по видам ОК-ВЛ и имеют определенные особенности, связанные как с выбором ВЛ для ВОЛС на этапе планирования и проектирования, так и самим проектированием и строительством ВОЛС-ВЛ. Нормативным документом, определяющим общие технические требования к ОК-ВЛ и ВОЛС-ВЛ на этапе проектирования, строительства и их эксплуатации, являются Правила [9].

Основы технологии подвески ОК-ВЛ методом тяжения. Метод протяжки или тяжения ОК является единственным, которым обычно рекомендуется производить подвеску и монтаж кабелей типа ОКГТ и ОКСН.  Метод раскатки и подвески ОК-ВЛ тяжением состоит в том, что сначала через монтажные блоки пропускают легкий шнур (что необязательно), который используется для протяжки более прочного тянущего каната (лидер-троса), к которому затем крепят кабель ОК-ВЛ. В процессе  протяжки кабеля осуществляется контроль его тяжения и в процессе монтажа ОК-ВЛ обеспечивается необходимая величина усилия для его тяжения, для установки проектных значений стрел провеса кабеля на каждом пролете между опорами ВЛ.

Основное оборудование, необходимое для раскатки и подвески ОК-ВЛ методом тяжения, включает  тянущее устройство с катушкой или барабаном, натяжное устройство с барабаном ОК-ВЛ и тормозом  (тормозную машину), монтажные блоки, устройства, препятствующие скручиванию ОК, шарниры, витой кабельный зажим («чулок»), заземлители.

Монтаж ВОЛС-ВЛ с применением кабеля типа ОКН (как для ГТ, так и ФП) осуществляется с использованием специального оборудования, которое поставляет фирма-производитель ОКН (навивная машина с комплектом вспомогательного оборудования). Таким образом, компания изготовитель поставляет не только ОК, но и предоставляет технологию подвески и монтажа ОКН. Это несколько сужает область применения ОКН, однако дает гарантии на смонтированный комплекс ВОЛС-ВЛ, в отличие от производителей ОКГТ и ОКСН, которые, как правило, несут ответственность только за поставленный ОК. Монтажное оборудование для подвески ОКН малогабаритное и позволяет обеспечить высокую скорость монтажа, беспрерывную работу, работать без снятия напряжения (для ОКН ГТ) [7, 9].  Технология подвески ОКН является идеальным методом проведения монтажных работ при переходах ОК через водные преграды, городские кварталы и другие подобные объекты, а также в труднодоступной и горной местности. При этом не требуется возводить специальные сооружения при пересечении ВОЛС-ВЛ автомобильных или железных дорог. Применение метода подвески ОКН позволяет строить ВОЛС-ВЛ со средней скоростью прокладки примерно до 4 км кабеля за смену.

Вопросы надежности ВОЛС-ВЛ

Проблема надежности ВОЛС охватывает широкий круг вопросов и по своей сути является комплексной проблемой. Несмотря на важность и практическую значимость проблеме надежности ВОЛС посвящено не так много работ. Однако подробное рассмотрение вопросов и параметров надежности ВОЛС-ВЛ далеко выходит за рамки настоящей статьи и требует отдельного специального рассмотрения.

Здесь считаем возможным дать лишь введение в общее понимание проблемы и привести некоторые основные параметры надежности и общую оценку механизмов отказов ВОЛС-ВЛ. Основой для рассмотрения и комплексного анализа проблем надежности ВОЛС являются результаты, представленные и обобщенные в Правилах [9] и в работах [7, 19]. Учет требований к ОК по показателям надежности и основных факторов, влияющих на надежность ВОЛС,  позволяют определять допустимые параметры надежности составных частей и участков ВОЛС, что является крайне важным при планировании и проектировании ВОЛС.

Известно, что воздушные кабельные линии связи гораздо меньше подвержены повреждениям, нежели кабели, уложенные в грунт, главным образом из-за механизированных раскопок. Некоторые авторитетные источники заявляют, что повреждаемость ОК-ВЛ примерно в сто раз ниже, чем  кабелей уложенных в грунт.

По материалам, приведенным в [7], суммарная средняя плотность отказов ОК, уложенных в грунт, составляет 0,3438. Исключая повреждения от стихийных явлений и влияния ВЛ электрифицированных железных дорог, для ОК уложенных в грунт, плотность отказов ВОЛС определена значением 0,1955. В случае  ОК-ВЛ типа ОКГТ экстраполированные показатели надежности для  ВЛ 110 (220) кВ и выше дают плотность отказов не более 0,08 (0,05) [9]. Другими словами для обеспечения требуемого  коэффициента готовности ВОЛС с укладкой ОК в грунт в соответствии с Руководящими техническими материалами [20] необходимо применять специальные меры по уменьшению интенсивности отказов. В противоположность этому ВОЛС-ВЛ, подвешенные на ВЛ напряжением 110 кВ и выше в соответствии с требованиями [20] по параметрам надежности полностью соответствуют перспективной цифровой сети связи.

Рассмотрим основные причины отказов ОК-ВЛ. Существует ряд основных причин повреждения и выхода из строя ОК-ВЛ:

1.  Скрытый брак при производстве ОК.

2.  Некачественный монтаж.

3.  Неподходящая арматура.

4.  Повреждения из-за влияния электромагнитного поля.

5.  Вандализм.

6.  Природные явления.

7.  Самопроизвольный обрыв ОВ.

Скрытый брак при производстве ОК  маловероятный случай ввиду того, что практически все производители ОК сертифицированы по системе ISO 9000, и контроль на стадии производства гораздо легче организовать, чем на более поздних стадиях. Это может произойти с любой из технологий.

Некачественный монтаж обычно вскрывается при введении ВОЛС в эксплуатацию, и в большинстве случаев может быть исправлен и устранен в сжатые сроки. Это может произойти со всеми тремя типами ОК-ВЛ.

Неподходящая арматура – это в основном проблема для ОКСН, реже для ОКГТ. Известно три механизма отказа ВОЛС по причине неподходящей арматуры: выскальзывание кабеля из натяжных зажимов; вибрация, приводящая к обрыву, из-за неправильного выбора и/или расположения крепления гасителей вибрации; раздавливание кабеля в зажимах (ОКГТ типа A). Для того чтобы избежать данных отказов, необходимо на этапе проектирования уделять внимание совместимости арматуры и кабеля, а также, следить за тем, что монтажные бригады подрядчика укомплектованы необходимым оборудованием (динамометрические ключи и пр.).

Отказы, возникающие вследствие влияния электромагнитного поля – это в основном проблема ОКСН, и только на ВЛ выше 110кВ. Многие ВОЛС на ОКСН в начале 90-х годов вышли из строя по этой причине. Для избежания этого рекомендуется не применять ОКСН на линиях 220 кВ и выше и контролировать степень компетентности проектной организации, а методики расчета согласовывать с изготовителем кабеля.

Примерно треть всех повреждений, как правило, возникает в результате вандализма, в основном из-за стрельбы из охотничьих ружей. Наиболее уязвим здесь ОКСН, поскольку расположен ниже других кабелей. ОКН ввиду его малого диаметра повреждается существенно реже. ОКГТ практически неуязвим для дроби. Известны также случаи повреждения кабеля в результате падения опоры из-за столкновения автомобиля с ней, но вероятность подобных случаев пренебрежимо мала. Довольно частой проблемой является воровство ОК. Вредители воруют в основном ОКГТ, из-за большого содержания алюминия в нем. ОКСН, как правило, разрубают по подозрению на содержание меди и оставляют на месте, что может быть смертельно опасно из-за индуцированных на нем токов. ОКН в данном случае «защищен лучше», поскольку из-за малого диаметра вызывает меньший интерес в этом смысле. Во избежание описанных случаев рекомендуется учитывать при выборе технологии ВОЛС-ВЛ специфику местного населения, его душевой доход, наличие доступных пунктов по приему лома цветных металлов, близость к ВЛ жилых построек, особенно дачных участков.

Природные явления и стихийные бедствия, например, такие как пожар под ВЛ могут повредить любой тип ОК-ВЛ. Но здесь опять ОКСН является наиболее уязвимым. Известны случаи, когда кабель ОКГТ и кабель ОКН успешно пережили несколько пожаров вблизи и под линией.

Усталость, накапливаемая ОВ, приводит к их обрыву в ОК. Этому явлению более подвержены ОК с плотной упаковкой волокон и существенно реже остальные типы ОК. Для предотвращения подобных случаев в расчетах времени жизни ОВ при проектировании ВОЛС-ВЛ необходимо задавать требуемую вероятность обрыва ОВ.