Ученые ищут причины неожиданных аварий на ЛЭП

23.04.2024 Одной из основных причин отключений линий электропередач при нормальных условиях эксплуатации является загрязнение изолирующих траверс, которое повышает вероятность пробоя. В недавнем прошлом это часто вызывало сбои электроснабжения в регионах, страдающих от промышленного загрязнения, например в большей части Восточной Европы.

За последние два десятилетия ситуация начала улучшаться, поскольку были разработаны новые способы борьбы с загрязнением воздуха. Сейчас ЛЭП загрязняют в основном источники природного происхождения, например, пыль, которая может преодолевать большие расстояния. Хотя промышленное загрязнение остается проблемой в некоторых странах, оно, как правило, затрагивает только те участки линий, которые расположены ближе к предприятиям тяжелой промышленности.

Загрязнение изоляторов уже давно изучается в разных странах. Энергетики уже хорошо знакомы с этой проблемой, и знают, какие меры следует принимать для уменьшения этого риска. Так же уже накоплен большой опыт в уменьшении риска перебоев в электроснабжении, вызванных птицами.

Однако, причины значительного количества аварий на ЛЭП сложно определить. Они, очевидно, не вызваны ни загрязнением, ни птицами. Канадский специализированный ресурс INMR опубликовал результаты исследования, проведенного учеными нескольких стран, которые свидетельствуют, что подобные аварии возникают при определенном сочетании погодных условий.

Типичным сценарием является возникновение перебоя рано утром при наличии росы, изоляторы при этом лишь слегка загрязненные или не загрязнены вообще. Перебои, как правило, являются однофазными, а не трехфазными, а во время визуального осмотра после успешного повторного включения не удается обнаружить никаких признаков загрязнения.

Устранение таких отключений становится все более важным, поскольку энергетические компании во всем мире пытаются установить нормы допустимых уровней отключений для каждого класса напряжения. Однако для этого им необходимо лучше понять, что происходит с изоляторами на линиях электропередачи.

Исследователи собрали данные по ряду стран, которые позволяют сделать вывод о том, что отключение по причине, которую нельзя непосредственно отнести ни к загрязнению, ни птицам, часто представляют основную причину перерывов в электроснабжении.

В числе других стран были собраны данные по Украине. Для украинских ЛЭП 110 кВ доля отключений по неизвестным причинам составляет 60%, для ЛЭП 330 кВ - 30%, для ЛЭП 500 кВ - 28%.

Исследование причин отключений ЛЭП велись еще при СССР. В одном из специализированных советских журналов была опубликована статья, суммирует опыт обслуживания при отключениях воздушных линий электропередачи 110 кВ. Ее авторы пришли к следующим выводам:

Пострадавшие зоны обслуживания имели очень легкое загрязнение

От 15 до 30% отключений были классифицированы как имеющие «неизвестные» причины
Подавляющее большинство отключений совпало с погодными условиями при относительной влажности воздуха более 85%.
Поврежденные (пробоем) фарфоровые штыревые изоляторы имели уровень изоляции 12 мм / кВ. Поскольку было обнаружено, что около 10% изоляторов имеют расколотые диски, эффективный уровень изоляции для них составляет всего 11 мм / кВ.
Подобные данные примерно в то же время были собраны и в Украине. Они также показывают, что на участках ЛЭП с незначительным загрязнением происходили многочисленные сбои, причина которых была указана как «неизвестная». Эти отключения также происходили рано утром и вблизи водоемов. Поврежденные фарфоровые изоляторы имели такой же уровень изоляции - 12 мм / кВ (с учетом наличия проколотых изоляторов, эффективный уровень изоляции 11 мм / кВ).

Исследования проведены в 1980-х годах показали, что:

Отключения происходили при очень малых уровнях загрязнения изоляторов
Более 90% таких отключений были восстановлены с автоматическим повторным включением
90% отключений произошли по неизвестным причинам, а 60% связаны с наличием росы, тумана или небольшого дождя.
Кроме того, выяснилось, что старые изоляторы, которые снимают с ЛЭП после 50-60 лет эксплуатации, обычно 1 или 2 поврежденных диска. Это означает, что эффективный уровень изоляции находился на «критическом» уровне 11 мм / кВ.

Таким образом, общими чертами отключений из-за неизвестных причин в странах бывшего СССР являются:

малая длина и уровень изоляции штыревых изоляторов (11-12 мм / кВ)
высокая влажность
незначительное загрязнение изоляторов

Хотя точный механизм отключений не был полностью исследован, считалось, что для того, чтобы такие перебои происходили, электрическое напряжение должно превысить возможности изоляции.

Данные по другим регионам во многом подтверждают приведенные выше выводы. Конечно, отключение по неизвестным причинам могут быть вызваны, например, резким повышением солнечной активности при уменьшении электрической прочности воздушного зазора и др. Но накопленный опыт обслуживания ЛЭП в разных странах свидетельствует, что во многих случаях реальная причина их - в повышении и изменении профиля электрического напряжения вдоль изолятора благодаря высокому уровню увлажнения поверхности из утренней росы или тумана.
Это, в свою очередь, может привести к пробою одного, двух или даже трех дисков, а вскоре после этого - к пробою всего изолятора. Этот процесс отличается от более известного механизма пробой на загрязненных поверхностях изолятора, при котором поверхности остаются сухими.

Авторы статьи отмечают, что те выводы, к которым они пришли, пока есть только рабочей гипотезой, которая требует подтверждения испытаниями. Однако, они рекомендуют энергоснабжающим компаниям, сталкиваются с описательной проблемой, использовать изоляторы с силиконовой резины. автор (author): ARTROSTRA