Вчені шукають причини несподіваних аварій на ЛЭП

Однією з основних причин відключень ліній електропередач при нормальних умовах експлуатації є забруднення ізолюючих траверсів, яке підвищує ймовірність пробою. У недавньому минулому це часто викликало збої електропостачання в регіонах, які потерпають від промислового забруднення, наприклад в більшій частині Східної Європи.

За останні два десятиліття ситуація почала поліпшуватися, оскільки були розроблені нові способи боротьби із забрудненням повітря. Зараз ЛЕП забруднюють в основному джерела природного походження, наприклад, пил, який може долати великі відстані. Хоча промислове забруднення залишається проблемою в деяких країнах, воно, як правило, зачіпає тільки ті ділянки ліній, які розташовані найближче до підприємств важкої промисловості.

Забруднення ізоляторів вже давно вивчається в різних країнах. Енергетики вже добре знайомі з цією проблемою, і знають, які заходи слід вживати для зменшення цього ризику. Так само вже накопичений великий досвід в зменшенні ризику перебоїв в електропостачанні, викликаних птахами.

Проте, причини значної кількості аварій на ЛЕП складно визначити. Вони, очевидно, не викликані ні забрудненням, ні птахами. Канадський спеціалізований ресурс INMR опублікував результати дослідження, проведеного вченими кількох країн, які свідчать, що подібні аварії виникають при певному поєднанні погодних умов. Типовим сценарієм є виникнення перебою рано вранці при наявності роси, ізолятори при цьому лише злегка забруднені або не забруднені взагалі. Перебої, як правило, є однофазними, а не трифазними, а під час візуального огляду після успішного повторного включення не вдається виявити ніяких ознак забруднення.

Усунення таких відключень стає все більш важливим, оскільки енергетичні компанії в усьому світі намагаються встановити норми допустимих рівнів відключень для кожного класу напруги. Однак для цього їм необхідно краще зрозуміти, що насправді відбувається з ізоляторами на лініях електропередачі.

Дослідники зібрали дані по ряду країн, які дозволяють зробити висновок про те, що відключення з причини, яку не можна безпосередньо віднести ні до забруднення, ні до птахів, часто представляють основну причину перерв в електропостачанні.

У числі інших країн були зібрані дані по Україні. Для українських ЛЕП 110 кВ частка відключень з невідомих причин становить 60%, для ЛЕП 330 кВ - 30%, для ЛЕП 500 кВ - 28%.

Дослідження причин відключень ЛЕП велися ще при СРСР. В одному зі спеціалізованих радянських журналів була опублікована стаття, що підсумовує досвід обслуговування при відключеннях повітряних ліній електропередачі 110 кВ. Її автори прийшли до наступних висновків:

  • Постраждалі зони обслуговування мали дуже легке забруднення

  • Від 15 до 30% відключень були класифіковані як ті, що мають «невідомі» причини

  • Переважна більшість відключень збіглося в часі з погодними умовами при відносній вологості повітря більше 85%.

  • Пошкоджені (пробоєм) порцелянові штирові ізолятори мали рівень ізоляції 12 мм / кВ. Оскільки було виявлено, що близько 10% ізоляторів мають розколоті диски, ефективний рівень ізоляції для них становить всього 11 мм / кВ.

Подібні дані приблизно в той же час були зібрані і в Україні. Вони також показують, що на ділянках ЛЕП з незначним забрудненням відбувалися численні збої, причина яких була вказана як «невідома». Ці відключення також відбувалися рано вранці і поблизу водойм. Пошкоджені порцелянові ізолятори мали такий же рівень ізоляції - 12 мм / кВ (з урахуванням наявності проколотих ізоляторів, ефективний рівень ізоляції 11 мм / кВ).

Дослідження проведені в 1980-х роках показали, що:

  • Відключення відбувалися при дуже малих рівнях забруднення ізоляторів
  • Більше 90% таких відключень були відновлені з автоматичним повторним включенням
  • 90% відключень сталися з невідомих причин, а 60% пов'язані з наявністю роси, туману або невеликого дощу.

Крім того, з'ясувалося, що старі ізолятори, які знімають з ЛЕП після 50-60 років експлуатації, зазвичай мають 1 або 2 пошкоджених диска. Це означає, що ефективний рівень ізоляції перебував на «критичному» рівні 11 мм / кВ.

Таким чином, загальними рисами відключень через невідомих причин в країнах колишнього СРСР є:

  • мала довжина і рівень ізоляції штирьових ізоляторів (11-12 мм / кВ)
  • висока вологість
  • незначне забруднення ізоляторів

Хоча точний механізм відключень не був повністю досліджений, вважалося, що для того, щоб такі перебої відбувалися, електрична напруга має перевищити можливості ізоляції.

Дані по інших регіонах багато в чому підтверджують наведені вище висновки. Звичайно, відключення з невідомих причин можуть бути викликані, наприклад, різким підвищенням сонячної активності при зменшенні електричної міцності повітряного зазору та ін. Але накопичений досвід обслуговування ЛЕП в різних країнах свідчить, що в багатьох випадках реальна причина їх - в підвищенні і зміні профілю електричної напруги вздовж ізолятора завдяки високому рівню зволоження поверхні через ранкової роси або туману. Це, в свою чергу, може привести до пробою одного, двох або навіть трьох дисків, а незабаром після цього - до пробою всього ізолятора. Цей процес відрізняється від більш відомого механізму пробою на забруднених поверхнях ізолятора, при якому поверхні залишаються сухими.

Автори статті відзначають, що ті висновки, до яких вони прийшли, поки що є лише робочою гіпотезою, яка потребує підтвердження випробуваннями. Проте, вони рекомендують енергопостачальним компаніям, що стикаються з описової проблемою, використовувати ізолятори із силіконової гуми.

Всі статті
//MAIN SVG //END MAIN SVG