Восстановление и повышение пропускной способности ВЛ

Методы и средства мониторинга
реального технического
состояния и
пропускной способности ВЛ ВН
Казань 2013
www.opten.ru
Актуальность задачи
•
•
•
Не менее 30% ВЛ 110-220 кВ были построены 30
лет назад
Около 25% ВЛ 110-220 кВ функционируют на
протяжении 30-40 лет, более 9% ВЛ были
построены 40-50 лет назад и более
65% существующих ВЛ в значительной мере
превысили срок службы, запланированный при их
проектировании и строительстве
Старение ВЛ приводит к деградации пропускной
способности и, как следствие, к существенным
проблемам доступа к сетям и к ограничению
поставок электроэнергии потребителям
www.opten.ru
Пропускная способность ВЛ
Пролет ВЛ
Собственная
длина провода
Допустимый габарит линии на расчетные
условия эксплуатации и нагрузку
Допустимый габарит
линии:
До объектов
До земли
Работа ВЛ при
различной нагрузке и
погодных условиях
Термическое
расширение результат токовой
нагрузки и
изменения
погодных условий
При заданных параметрах элементов
ВЛ – прежде всего сечении проводов
– пропускная способность ограничена
габаритами от проводов до земли и
объектов
www.opten.ru
Деградация пропускной
способности ВЛ
Пролет ВЛ
Работа ВЛ при различной
нагрузке и погодных условиях
Допустимый габарит
линии
До объектов
Воздействие сверхнормативных
гололедных и ветровых нагрузок,
работа в аварийных режимах, АВР
Несогласованное строительство
новых объектов
Несогласованная реконструкция
объектов инфраструктуры
До земли
Рост культурного слоя
www.opten.ru
Деградация пропускной
способности ВЛ
Пролет ВЛ
Допустимый габарит
линии
До объектов
До земли
Снижение габаритов
относительно расчетных
Снижение расчетной
максимальной нагрузки
Снижение пропускной
способности ВЛ или
вынужденная эксплуатация в
небезопасных
режимах
www.opten.ru
Деградация пропускной
способности ВЛ
Причина №1 снижения пропускной способности ВЛ – деградация
линейных габаритов
Анализ пропускной способности более 150 000 км ВЛ по результатам
измерений габаритов показал существенное снижение пропускной
способности практически всех ВЛ старше 30 лет
Проектные габариты ВЛ, находящихся в длительной
эксплуатации не учитывают:





Изменения рельефа земли
Строительства и реконструкции дорог и ЖД полотен
Роста культурного слоя
Строительства домов
Сверхрасчетные гололедно-ветровые воздействия
www.opten.ru
Деградация пропускной
способности ВЛ
Типичная картина ВЛ 110кВ
80
Температура, С
Проектная
пропускная
70
способность
60
100%
50
40
Пролеты,
где негабариты
30
ограничивают
пропускную
20
способность
10
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
0
ТЭЦ 21
Опора вдоль ВЛ
Номер пролета
Новобратцево
По результатам анализа пропускной способности
более 150 000 км ВЛ 110кВ и выше:
• Существенное нарушение габарита (более 20%) на
каждые 20-30 км ВЛ
• Всего несколько пролетов ВЛ ограничивают пропускную
способность
www.opten.ru
0%
Деградация пропускной
способности ВЛ
Причина №1 снижения пропускной способности ВЛ – деградация
линейных габаритов
Анализ пропускной способности более 150 000 км ВЛ по результатам
измерений габаритов показал существенное снижение пропускной
способности практически всех ВЛ старше 30 лет
Проектные габариты ВЛ, находящихся в длительной
эксплуатации не учитывают:





Изменения рельефа земли
Строительства и реконструкции дорог и ЖД полотен
Роста культурного слоя
Строительства домов
Сверхрасчетные гололедно-ветровые воздействия
www.opten.ru
ПРОФИЛЬ ПО ДАННЫМ
СКАНИРОВАНИЯ
опора ВЛ
нижняя фаза ВЛ 110 кВ
ПС
профиль земли
2,20 м
ФОТО ИЗОБРАЖЕНИЕ С
ВОЗДУХА
www.opten.ru
Деградация пропускной способности в контексте
задач развития сети
• Деградация существующих объектов сетевой инфраструктуры
• Согласование новых коридоров ВЛ
• Проблемы реконструкции
• «Спонтанная генерация»
• Ключевая тематика СИГРЭ
на международном уровне
www.opten.ru
Международный опыт решения проблем
деградации пропускной способности сетей
~ 15 000 км ВЛ ВН 69кВ и выше
• Оценка ПС всей сети в
2001 – 2010 гг
• Мероприятия по повышению
пропускной способности и
строительство ВЛ 400кВ
• Контроль проведенных
мероприятий
www.opten.ru
Международный опыт решения проблем
деградации пропускной способности сетей
~ 750 000 км ВЛ ВН 69кВ и выше
• Программа верификации
пропускной способности всей сети
с 2003 г
• Мероприятия по повышению
пропускной способности
• Контроль проведенных
мероприятий
• Мониторинг состояния сети в
5-летнем цикле
www.opten.ru
Международный опыт решения проблем
деградации пропускной способности сетей
~ 50 000 км ВЛ ВН
• Программы верификации
пропускной способности на уровне
сетевых компаний
• Мероприятия по повышению
пропускной способности
• Контроль проведенных
мероприятий на законодательном
уровне
• Мониторинг состояния сети в
5-летнем цикле
www.opten.ru
Восстановление и повышение
пропускной способности ВЛ
Анализ габаритных расстояний
до поверхности земли,
объектов и растительности
Определение текущей
пропускной способности ВЛ
(допустимый ток,
допустимая температура провода)
3D модель ВЛ
Выявление пролетов
(участков ВЛ) с нарушенными
габаритными расстояниями
Нарушения
отсутствуют
Есть нарушения
Приведение ВЛ
в нормативное
состояние
Повышение
пропускной
способности
ВЛ
www.opten.ru
Восстановление и повышение
пропускной способности ВЛ
Выявленные проблемные пролеты
(участки ВЛ), опоры
Текущая пропускная способность
Результаты расчета тяжений
проводов и грозозащитных тросов
Результаты обследования
опор
и фундаментов
Результаты диагностики состояния
проводов
и грозозащитных тросов
Технические решения
направленные на
приведение ВЛ
в нормативное
состояние и
повышение
пропускной
способности
www.opten.ru
Аудит состояния ВЛ
Построение 3D модели ВЛ
Создание по результатам лазерного
сканирования 3D модели ВЛ для выявления
пролетов, ограничивающих пропускную
способность
Аудит состояния ВЛ
Анализ тяжений проводов и грозозащитных тросов
Определение пролетов, где возможно увеличение тяжения в целях устранения негабаритов,
а так же пролетов, где тяжение выше нормативного и требуется его снижение
Аудит состояния ВЛ
Тепловизионное обследование ВЛ для выявления повышенного нагрева
контактных соединений
Аудит состояния ВЛ
Обследование состояния опор и их закрепления в грунте
Проводится для участков ВЛ, которые
необходимо модифицировать для приведения ВЛ
в нормативное состояние и увеличения
пропускной способности.
Детальному инструментальному обследованию
подвергаются следующие элементы:
•фундаменты,
•металлические конструкции,
•заземляющие устройства.
Аудит состояния ВЛ
Инструментальный контроль остаточного сечения проводов и грозотросов
Проводится
для
тех
анкерных
пролетов ВЛ, где предполагается
увеличить тяжение проводов при
приведении ВЛ в нормативное
состояние и увеличении пропускной
способности.
Контроль производится путем выборочного
определения наличия локальных дефектов и
величины потери сечения стальных сердечников
на базе применения технологии неразрушающего
контроля с помощью магнитных дефектоскопов.
САПР PLS-CADD
ГИС,
изыскания
Погодные
условия
ПУЭ
СНиП
Нормативы
Опоры
Провода и
тросы
Профили,
Чертежи
PLS-CADD
Модель ВЛ
Инженерные
решения
Ведомости,
спецификации
Проектная и
рабочая
документация
ГИС,
Координаты
www.opten.ru
САПР PLS-CADD
с реальной моделью
 Работа
коридора и ВЛ
создание
 Автоматическое
профиля


Изменения трассы и расстановки
на любой стадии проекта
Моделирование
пересечений, отпаек,
разветвлений
Решения по устранению ограничений
пропускной способности и приведению ВЛ в
нормативное состояние
• Регулировка тяжения
• Провода и изоляция
• Увеличение высоты опор, в том числе под напряжением
• Локальная регулировка тяжения, в том числе
динамическая
• Установка дополнительных опор
• Нивелировка рельефа
• Локальное применение КВЛ
• Мониторинг пропускной способности
• «Отжиг» ACSR проводов
www.opten.ru
Восстановление и повышение
пропускной способности ВЛ
Технические
решения
Применение систем мониторинга
Восстановление и повышение
пропускной способности ВЛ
Системы мониторинга пропускной способности в
режиме реального времени
• мониторинг температуры и
тока
• мониторинг эоловой вибрации
с целью расчета тяжения
• мониторинг тяжения и
метеопараметров
• системы, построенные на
оптическом волокне
• Увеличение ПС еще до цикла
СМР
www.opten.ru
Мониторинг технического состояния ВЛ
• Контроль выполненных
мероприятий
• Мониторинг техсостояния
в многолетнем цикле,
международный опыт
• Экономика проведения
работ
• Новые технологии
мониторинга
www.opten.ru
Заключение
• Строительство новых ВЛ не позволяет
компенсировать старение сетевой инфраструктуры,
которое происходит со скоростью десятки тысяч км
ВЛ в год
• Проекты по повышению пропускной способности
имеют высокую инвестиционную привлекательность,
их реализация повышает надежность и безопасность
эксплуатации ВЛ, технологии мониторинга
совершенствуются
• Мировой опыт свидетельствует о широком
применении технологий мониторинга и повышения
пропускной способности
Спасибо за внимание!
www.opten.ru
На сегодняшний день мы успешно выполнили работы по
оценке пропускной способности более 150 000 км воздушных
линий электропередачи в 14 странах мира