Глубина, м

/ - в грунте обогреваемый трубопровод диаметром 377 мм (по оболочке 563мм), ось трубы на глубине 1 м; 2 - грунт без трубопровода.

Выводы

1.Рассмотрено три методики расчета тепловых потерь от обогре­ ваемых трубопроводов, проложенных в вечно мерзлом грунте: в со­ ответствии с рекомендациями СНиП 2.02.04-88, с использованием формулы Форгеймера и при помощи программного комплекса моде­ лирования двумерных полей ELCUT.

2.Показано, что наиболее быструю (и немного завышенную) оцен­ ку величины потерь можно получить при использовании формулы Форгеймера, но при этом за температуру воздуха над поверхностью грунта следует принимать среднюю температуру периода от начала отрицательных температур до момента наиболее низких температур в грунте (обычно это середина марта).

3.При расчете тепловых потерь от трубопроводов, проложенных в вечномерзлом грунте, недопустимо использовать стабильную темпе­ ратуру, наблюдаемую на больших глубинах, поскольку это приводит к занижению величины тепловых потерь примерно на 30%.

•Провода предусмотрены для применения в густо населенных пунктах, лесных массивах и заповедниках;

•Провод выдерживает напор падающего дерева или другого т.п. предмета в течение какого-то времени;

•Быстрая и нетрудоемкая прокладка;

•Узкие трассы прокладки и возможность сооружения воздушных

линий без вырубки просек;

•Возможность применения опор действующих типовых проектов

идля новых воздушных линий опор меньшей высоты;

•Сокращение объемов аварийно-восстановительных работ;

•Более высокая безопасность обслуживания, отсутствие риска поражения при касании проводов, находящихся под напряжением;

•Исключение опасности возникновения пожаров в случае паде­ ния проводов на землю;

•Уменьшение безопасных расстояний до зданий и инженерных сооружений;

•Меньшие расстояния между проводами на опорах и в просветах. В 90-х годах российскими специалистами разработан и реализуется

новый способ и устройство для его осуществления в области грозоза­ щиты распределительных воздушных линий. Грозозащита обеспечи­ вается за счет применения разрядников длинномерных искровых, ко­ торые по техническим характеристикам представляют особый класс устройств грозозащиты, не имеющий аналогов в мировой практике. Применение разрядников позволяет исключить аварийные отключе­ ния воздушных линий при грозовых воздействиях.

Работы по проблеме грозозащиты воздушных линий от грозо­ вых перенапряжений с использованием указанных разрядников выполняет ОАО «НПО «Стример», г. Санкт-Петербург. Рекламная информация о данном АО дана в приложении к справочнику. Также вданном параграфе размещается научно-техническая информация специалистов данного общества по вопросу грозозащиты распреде­ лительных воздушных линий.

Защита от грозовых перенапряжений с использованием разрядни­ ков разработки и производства ОАО «НПО «Стример» используется на воздушных линиях ОАО «Газпром», ОАО «Тюменская нефтяная компания», ОАО «Нефтяная компания «ЛУКОЙЛ», ОАО «Башки­ рэнерго», ОАО «Ставропольэнерго» и многих других энергосистемах нашей страны. Информации от НПО «Стример», представляемой в

ударах молнии, так и от индуктированных перенапряжений при раз­ ряде молнии вблизи линии. Последние являются основной причиной грозовых отключений и повреждений оборудования сетей 6, 10 кВ, составляя в некоторых случаях до 90%, а при прохождении трассы ВЛ по лесному массиву и до 100%, от их общего количества.

Таким образом, надежность электроснабжения потребителей во многом зависит от эффективности грозозащитных мероприятий.

Действующие в настоящее время в России нормы не предусматрива­ юткакой-либо специальной защиты от грозовых перенапряжений ВЛ с неизолированными проводами напряжением до 20 кВ, за исключением случаев защиты отдельных точек ВЛ с ослабленной изоляцией или с повышенными требованиями по надежности. В этих местах предпола­ гается установка трубчатых или вентильных разрядников, нелинейных ограничителей перенапряжений (ОПН), а также искровых промежут­ ков при наличии автоматического повторного включения (АПВ).

Существующий опыт применения разрядников и ОПН для защи­ ты ВЛ от грозовых перенапряжений и теоретические исследования показывают, что их технические возможности не могут в полной ме­ ре удовлетворить предъявляемым к ним требованиям в соответствии с условиями работы на воздушной линии при воздействии грозовых разрядов. Так даже самые совершенные из успешно применяемых для грозозащиты подстанционного оборудования ОПН не способны без разрушения выдерживать те, реально возможные, токи разряда мол­ нии, которые будут протекать через них в случае установки на ВЛ.

Искровые воздушные промежутки приводят только к увеличению числа отключений ВЛ, поскольку не способны гасить сопровождаю­ щую грозовое перекрытие дугу.

Единственным средством, которое хотя и не защищает непосредс­ твенно от грозовых воздействий, но сокращает степень их последс­ твий, служит АПВ, эффективность которого для распределительных сетей составляет не более 50%.

Поскольку оно, к тому же, негативным образом отражается на коммутирующем и другом высоковольтном оборудовании, АПВ при­ меняется далеко не везде.

Такое объективное состояние проблемы грозозащиты распредели­ тельных ВЛ приводило к признанию неизбежности их грозовых ава­ рийных отключений и повреждений в силу отсутствия экономически доступных технических средств.

В то же время, осуществляемая в последние годы в нашей стране техническая политика, направленная на применение на распредели­ тельных ВЛ защищенных проводов, существенным образом способс­ твовала выработке и принятию новых прогрессивных технических решений в области грозозащиты.

Воздушные линии с защищенными проводами (ВЛЗ) имеют ощутимые эксплуатационно-техническими преимущества перед ВЛ с неизолированными проводами по меньшей повреждаемости, надежности электроснабжения потребителей, безопасности, мате­ риалоемкости, габаритам, но требуют специального решения воп­ роса их грозозащиты.

Особенностью проблемы грозозащиты ВЛЗ является то, что в случае отсутствия специальных мер, при грозовом перекрытии изо­ лятора линии, сопровождаемом пробоем твердой изоляции про­ вода, образующаяся с большой вероятностью дуга промышленной частоты не имеет возможности перемещаться по проводу и горит в месте пробоя изоляции до момента отключения линии. Это может привести к обжигу изоляции провода, изолятора линии, а в случае больших токов к. з. — к пережогу провода.

Поскольку на линии с неизолированными проводами дуга под воз­ действием электродинамических сил способна перемещаться одним из своих концов вдоль провода, фактор повреждения провода вследс­ твие теплового воздействия дуги был малозначим и никак не влиял на формирование концепции грозозащиты ВЛ. В случае же ВЛЗ пре­ дотвращение пережога провода становится главным условием, опре­ деляющим необходимость обязательного применения тех или иных грозозащитных мер.

Наиболее прогрессивные решения в области грозозащиты воз­ душных линий, известные в мировой практике, связаны с примене­ нием ОПН.

Широкое распространение для грозозащиты воздушных линий ОПН получили в Японии, где на распределительных ВЛ применяют­ ся только защищенные провода, и действуют жесткие требования по надежности электроснабжения потребителей. При установке ОПН, рассчитанных на грозовой ток 2,5 кА, параллельно каждому изолято­ ру ВЛЗ с подключением к проводу через искровой промежуток они эффективно предотвращают дуговые замыкания и, соответственно, не только пережоги проводов, но и отключения линии при индукти­

рованных перенапряжениях. Но при прямом ударе молнии в провод они повреждаются и подлежат замене.

В следствие достаточно высокой стоимости ОПН для наших энерго­ систем такие меры грозозащиты пока экономически неприемлемы.

Поскольку первоначальный опыт строительства ВЛЗ в России был основан на использовании того типа защищенных проводов, которые до этого долгие годы применялись в Финляндии, то и сопутствующие технологии, обеспечивавшие их внедрение, были оттуда же автомати­ чески заимствованы, в частности — система дугозащиты, предназна­ ченная для предотвращения пережога проводов при грозовых перена­ пряжениях.

Смысл действия данной системы при идеальной реализации дол­ жен заключаться в следующем.

Устанавливаемые на все три провода вблизи изоляторов дугоза­ щитные «рога» вместе со спиральной арматурой должны обеспечи­ вать отвод от каждого из проводов горящей после грозового перекры­ тия изолятора дуги и способствовать переходу возможных однофаз­ ныхдуговых замыканий, по меньшей мере, в двухфазные. Тем самым, провода должны защищаться от пережога за счет обгорания «рогов» и за счет гарантированного гашения дуги при отключении линии.

Эта, условно называемая «финской», система дугозащиты имеет существенные недостатки.

Препятствуя перегоранию проводов, она не защищает изоляцию от перенапряжений и не предотвращает короткие замыкания и отключе­ ния линии вследствие грозовых воздействий. Более того, она рассчи­ тана на то, чтобы за счет специального расположения дугозащитных «рогов» однофазные замыкания переводить в многофазные только для того, чтобы добиться отключения линии. Такой принцип ее действия никак не согласуется с основной идеей функционирования электри­ ческих сетей с изолированной нейтралью, для которых однофазное за­ мыкание не является аварийным режимом, требующим обязательного отключения. В данном случае, одна проблема, связанная с защитой от пережога проводов, решается за счет усугубления других проблем.

В процессе дугоотвода происходит интенсивное обгорание «рогов», требующее их периодической замены.

Но кроме заведомо очевидных, имеется одно техническое обсто­ ятельство, которое ставит под сомнение работоспособность данной системы даже в изначально задуманном виде.

Дуговы е замыкания могут сопровождаться токами различной ве­ личины , а возм ож ность выхода дуги на «рога», в силу электроди­ нам ических законом ерностей и конструктивных параметров сис­ тем ы , появляется лиш ь при токах, превосходящ их 1-2 кА [1]. Со­ ответственно, при меньш их токах, дуга не выходит на «рога», и это влечет опасность переж ога провода. Такая аварийная возможность появляется, наприм ер, даж е при к. з., вызванном одновременным перекры тием изоляторов нескольких фаз на одной опоре при пря­ мом ударе молнии в линию , на удалении нескольких километров от питаю щ ей подстанции.

При индуктированных перенапряжениях возникновение к. з. вооб­ ще маловероятно, так как в этом случае значительно чаще происходят перекрытия разноименных фаз не на одной, а на разных опорах. Это означает; что при индуктированных перенапряжениях токи дуговых за­ мыканий, практически, всегда будут ограничиваться сопротивлениями заземления опор и не будут превышать 500 А, а при таких токах дуга за­ ведомо не способна выйти на «рога», и система не обеспечивает защиту проводов от пережога.

Опыт эксплуатации «финской» системы дугозащиты на российских ВЛЗ, к сож алению , подтверждает справедливость вышеизложенной критической ее оценки и целесообразность отказа от ее применения.

В связи с этим актуальным является использование новых совре­ менны х реш ений в области грозозащиты распределительных воздуш­ ных линий, по возм ож ности, достаточно эффективных, но простых и экономически доступны х.

Значимость вопроса грозозащиты ВЛЗ подтверждается той плано­ мерной эволюцией ужесточения соответствующих нормативных требо­ ваний, которая имела место со времени первоначального применения защищенных проводов в России.

В 1996 г. в принятом нормативном документе [2] были сформули­ рованы требования к грозозащ ите ВЛЗ 6 ,1 0 кВ с проводами типа SAX ф инской фирмы NO K IA, в соответствии с которыми ВЛЗ должны бы­ ли защ ищ аться от грозовых перенапряжений;

—в зонах со среднегодовы м числом грозовых часов не менее 80 при прохож дении по открытой и высокой местности;

—при прохож дении вдоль дорог и спортивных трасс, в местах пе­ ресечения с ними;

—в населенной местности: