Диагностика воздушных линий. Обследование опор ЛЭП (ВЛ) “Вауловы кресты” Оценка технического состояния воздушных линий

Страница 1 из 2

Осотов В. Н., Абрамов А. Б., Быков А. В.

Нормативный (расчетный) срок службы воздушных линий электропередачи (ВЛ) 35 - 220 кВ существенно превышает нормативный срок службы других видов электрооборудования. Элементы ВЛ в течение всего срока эксплуатации подвергаются коррозионному воздействию окружающей среды, приводящему к постепенному снижению их прочностных характеристик, а также динамическим воздействиям, вызывающим возникновение усталостных явлений, способствующих ускоренному старению этих элементов. Нормативный срок службы ВЛ с той или иной степенью точности определяется исходя из усредненных значений этих воздействий при условии строгого соблюдения регламента эксплуатационных работ, предписанных нормативно-техническими документами (НТД), например . Поскольку для каждой конкретной ВЛ реальные воздействия отличаются от расчетных, то естественно, что по истечении расчетного срока службы состояние (остаточный ресурс работоспособности) различных ВЛ будет различным. Поэтому для оценки истинного состояния ВЛ необходимо проведение комплекса диагностических процедур.
Диагностические работы по отдельным элементам и ВЛ в целом, регламентированные , как правило, достаточны для оценки текущего состояния ВЛ. Для прогнозирования остаточного срока службы ВЛ необходимо как применение дополнительных методов исследований, так и специальных алгоритмов анализа уже имеющейся информации .
В Свердловской энергосистеме силами базового участка по диагностике силового электрооборудования ЦИДН Свердловэлектроремонта и предприятиями электрических сетей в течение ряда лет ведется обследование состояния ВЛ 110-220 кВ со сроком службы более 40 лет. Как правило, обследуются участки ВЛ, расположенные в неблагоприятных эксплуатационных условиях. Хотя обследованные участки ВЛ имеют различное конструктивное исполнение, многие закономерности износа элементов ВЛ имеют общий характер. Далее, в качестве примера приводятся результаты обследования опор ВЛ 220 кВ после 40 - 44 лет эксплуатации (опоры типа “Рюмка”, болотистая местность).

Доля общего числа
Вид дефекта
опор,%
Элементы нижней части опор покрыты
наносами (грунт, мох и др.)
Коррозия элементов в нижней части 24
опор (до 25% сечения)
Трещины и разрушение сварных швов Нет
Коррозионное разрушение нижних эле-
ментов, залитых водой
Полный коррозионный износ заземляющих спусков (вырываются рукой) 15
Полное разрушение лакокрасочного покрытия 44

Опасный коррозионный износ нижних элементов опор, представляющий непосредственную угрозу работоспособности опоры в целом, обнаружен только на опорах, нижняя часть которых длительное время находилась под водой из-за изменения гидрологической обстановки на трассе по сравнению с первоначальной на момент строительства ВЛ. Существенный коррозионный износ нижних элементов опор, приближающийся к предельно допустимому , обнаружен только на тех опорах, где эти элементы за длительный период эксплуатации покрылись слоем наносов (земля, мох, дерн и т.п.). Характерным видом коррозии в этом случае является местная коррозия в виде питтингов на глубину 2-3 мм, уменьшающая площадь поперечного сечения этих элементов на 20% и более. Ускоренному образованию наносов способствует плохая вентиляция приземного слоя около опоры из-за наличия высокой травы и поросли. Представление о зависимости коррозии элементов нижней части опор от наличия наносов и условий естественной вентиляции в приземной зоне дает табл. 1.
Сплошная равномерная коррозия элементов опор выше приземного слоя незначительна (1 - 3%) и практически не зависит от защитных свойств оставшегося лакокрасочного покрытия (за последние 15-20 лет первоначальное лакокрасочное покрытие не восстанавливалось).
Язвенная коррозия металла встречается только на опорах, где не сохранилось лакокрасочное покрытие. В основном язвенной коррозии подвержены внутренние поверхности уголков решетки, где глубина язв составляет 0,1 -0,4 мм, а язвы занимают от 10 до 40% площади поверхности уголков решетки. Язвенная коррозия поясов опор выражена гораздо слабее.
При осмотре опор не выявлено трещин и обрывов элементов решетки из-за развития щелевой коррозии.

Таблица 1
Зависимость коррозии элементов нижней части опор от наличия наносов и условий естественной вентиляции в приземной зоне опор

При проверке прочности сварных соединений, где обнаружены следы щелевой коррозии, ударами молотка образования трещин не наблюдалось и узлы не разрушались.
На всех обследованных ВЛ коррозионный износ грозозащитного троса достиг аварийного уровня, что регулярно приводит к его обрывам. В ряде случаев это вызвало опасную деформацию нескольких опор, что потребовало их замены. Поэтому на этих ВЛ грозозащитный трос демонтирован в плановом порядке, хотя это и приводит к увеличению числа отключений ВЛ в грозовой период.
Наиболее сложной задачей при обследовании ВЛ является оценка состояния коррозионного износа металлоконструкций, расположенных под землей (U-образные болты, контуры заземления, металлические подножники опор). Абсолютный метод контроля - откопка и визуальный осмотр этих элементов, требует значительных трудозатрат и оправдан только в тех случаях, когда имеются косвенные доказательства опасной коррозии этих элементов. К основным факторам, определяющим коррозионную ситуацию на конкретном участке ВЛ, можно отнести:
значение удельного электрического сопротивления грунта в зоне расположения металлоконструкций;
значение и распределение естественного потенциала металлоконструкций в грунте;
значение и распределение градиентов электрического поля коррозионных и блуждающих токов;
значение наведенных токов, стекающих с металлоконструкций в землю.
Для выявления опор, где наиболее вероятны коррозионный износ подземных металлоконструкций, проводились следующие работы:
изучение проектной документации на ВЛ (распределение грунтов по удельному сопротивлению, характеристика трассы, конструкции анкерных устройств, заземляющих контуров и т.п.);
отбор проб грунта около опор и измерение удельного сопротивления его в лабораторных условиях;
измерение наведенных токов, стекающих по U- образным болтам и заземлению U-образных болтов;
измерение значения и определение характера изменения потенциалов U-образных болтов и градиентов электрического поля коррозионных и блуждающих токов;
бурение скважин около U-образных болтов (выборочно) и измерение потенциалов вдоль стенок скважины относительно U-образных болтов;

Таблица 2
Результаты полевых измерений и реального коррозионного состояния откопанных U-образных болтов, петель анкерных плит и контуров заземления опор (после 40 лет эксплуатации)

оценка результатов измерений и определение конкретных опор с наибольшей вероятностью на линия коррозионных повреждений подземных металлоконструкций; откопка U-образных болтов и оценка состояния их подземной части.

Чтобы раньше обнаружить неисправности, представляющие угрозу для нормальной эксплуатации ВЛ, а также предупредить развитие возникших неисправностей, воздушные линии систематически осматривают электромонтеры и инженерно-технический персонал. Осмотры бывают периодические и внеочередные, осмотры с земли и так называемые верховые осмотры. Производятся осмотры пешком, а также с использованием транспортных средств, в том числе самолетов и вертолетов.

В каком случае и как часто нужно проводить осмотры?

Периодические осмотры ВЛ проводятся по графику, утвержденному ответственным за электрохозяйство Потребителя. Сроки периодических осмотров воздушных линий зависят от местных условий, назначения ВЛ, вероятности повреждения, а также состояния окружающей среды (степень загрязнения, влажность среды и т.п.). В соответствии с ТКП 181-2009 периодичность осмотров каждой ВЛ по всей длине должна быть не реже 1 раза в год. Кроме того, не реже 1 раза в год административно-технический персонал должен проводить выборочные осмотры отдельных участков линий, включая все участки ВЛ, подлежащие ремонту, по утвержденному графику.

Внеочередные осмотры ВЛ или их участков должны проводиться при образовании на проводах и тросах гололеда, при «пляске проводов», во время ледохода и разлива рек, при пожарах в зоне трассы ВЛ, после сильных бурь, ураганов и других стихийных бедствий, а также после отключения ВЛ релейной защитой и неуспешного автоматического повторного включения, а после успешного повторного включения – по мере необходимости.

Осмотры ВЛ, которые производят с земли, не позволяют выявить неисправности в верхней части воздушных линий, поэтому периодически дополнительно проводят, так называемые, верховые осмотры. Верховые осмотры с выборочной проверкой проводов и тросов в зажимах и дистанционных распорках на ВЛ напряжением 35 кВ и выше, эксплуатируемых 20 лет и более, или на их участках и на ВЛ, проходящих по зонам интенсивного загрязнения, а также по открытой местности, должны производиться не реже 1 раза в 5 лет; на остальных ВЛ (участках) напряжением 35 кВ и выше – не реже 1 раза в 10 лет. На ВЛ 0,38–20 кВ верховые осмотры должны осуществляться при необходимости.

Рисунок. Верховые осмотры ВЛ

Для верховых осмотров в последнее время начинают применяться беспилотные летающие аппараты (БПЛА). При обследовании участков ЛЭП, находящихся в труднодоступных местах, наземное обследование может затянуться на несколько дней или неделю. Обследование при помощи БПЛА уменьшает это время до нескольких часов. БПЛА может использоваться для планового обследования ВЛ, наблюдения и фотографирования с различных высот, инспекции ВЛ и охранной зоны, выявления дефектов и нарушений, картографических работ – создания планов, трехмерных моделей местности и ЛЭП, сопровождения работ по строительству и реконструкции ВЛ. Данный способ обследования ВЛ является безопасным для человека и позволяет наиболее полно обследовать ВЛ на всей протяженности с разных ракурсов. Получаемые снимки имеют высокое разрешение.

На что обращают внимание при проведении осмотров?

При периодическом осмотре ВЛ необходимо проверять:

При выполнении внеочередного осмотра после отключения ВЛ или успешного повторного включения ВЛ основное внимание должно быть обращено на выяснение причины отключения или появления земли и на определение места и объема повреждения. При этом необходимо тщательно осмотреть места пересечения отключившейся ВЛ с другими ВЛ и линиями связи в целях обнаружения следов оплавления на них.

Осмотры, как правило, проводят в светлое время дня, когда легче обнаружить имеющиеся неисправности и повреждения. В темное время суток проводят некоторые виды внеочередных осмотров направленные на выявление коронирования, опасности перекрытия изоляции или возгорания деревянных опор при сырой погоде (мелком моросящем дожде, тумане, мокром снегопаде) на участках ВЛ, подверженных интенсивному загрязнению, и для контроля исправности заградительных огней, установленных на переходных опорах.

Неисправности, обнаруженные при осмотре ВЛ должны быть отмечены в эксплуатационной документации (журнале или ведомости дефектов) и в зависимости от их характера по указанию ответственного за электрохозяйство Потребителя устранены в кратчайший срок или при проведении технического обслуживания и ремонта.

Своевременное обследование позволяет увеличить срок службы опор ВЛ (ЛЭП) и снизить издержки на ремонтные работы

Преимущества при заказе у нас:

1. Оперативный выезд на объект;
2. Предоставление отчета в сжатые сроки (2-4 дн.);
3. Диагностика текущего состояния конструкций - выдача рекомендаций по увеличению срока службы.

12 летний опыт работы и гарантия качества

Обследование опор высоковольтных линий (далее ВЛ) или их элементов производится заказчиком (владельцем ВЛ) своими силами или по договору с ним специализированными, проектными и научно-исследовательскими организациями. Обследование производится полностью всей ВЛ (или отдельных ее элементов) или выборочно в соответствии с требованиями действующих нормативных документов, подлежащих техническому перевооружению, реконструкции и модернизации.

1. Техническое перевооружение включает мероприятия по повышению технико-экономического уровня ВЛ, внедряемые на основе передовой техники и технологии, замены устаревших и физически изношенных конструкций и оборудования новыми, более совершенными. Техническое перевооружение выполняется, как правило, в пределах охранной зоны существующей ВЛ.

   К техническому перевооружению ВЛ относятся:

   • снос линии и сооружение взамен ее новой того же или более высокого класса напряжения в связи с физическим или моральным старением существующей ВЛ или необходимостью повышения ее пропускной способности;
   • перевод линии на более высокое напряжение (не предусмотренный проектом) для повышения ее пропускной способности;
   • замена воздушной линии (участка) кабельной в целях повышения надежности или снижения воздействия на окружающую среду;
   • подвеска вторых цепей или дополнительных проводов в фазе в целях повышения пропускной способности;
   • подвеска грозозащитных тросов на существующих опорах для повышения надежности;
   • сплошная замена проводов, грозозащитных тросов новыми большего сечения в целях повышения пропускной способности ВЛ, надежности проводов и тросов;
   • оборудование участков ВЛ устройствами защиты от влияния электрического поля для обеспечения безопасности обслуживания ВЛ на участках пересечения с ВЛ 330-1150 кВ;
   • оборудование опор устройствами защиты от птиц в целях обеспечения требований по охране окружающей среды и повышения надежности ВЛ.
   • устройство волоконно-оптической линии связи (ВОЛС), проходящей в зоне ВЛ.

2. Реконструкцией ВЛ называется их переустройство или внесение значительных изменений в их конструктивное исполнение.

   К реконструкции ВЛ относятся:

   • сплошная замена дефектных (неисправных) опор новыми (из того же или другого материала, другого типа) на участках ВЛ общей длиной более 15 % протяженности ВЛ или при общем количестве заменяемых опор более 30 % от установленных на ВЛ в целях повышения надежности ВЛ;
   • подставка опор в пролетах ВЛ или замена опор более прочными для повышения надежности ВЛ путем приведения ее характеристики к современным нормативным требованиям, содержащимся в ПУЭ, ПТЭ, а также учета действующих региональных карт и физических внешних нагрузок.

3. Модернизацией ВЛ называются мероприятия по повышению их технико-экономических показателей, улучшению условий эксплуатации, повышению надежности и безопасности обслуживания за счет замены или изменения конструкций оборудования, а также совершенствования отдельных узлов или элементов.

   К модернизации ВЛ относятся:

   • усиление опор (без их замены) путем установки ветровых связей, ригелей, замены отдельных элементов более прочными в целях приведения характеристики ВЛ к современным нормативным требованиям в соответствии с фактическими нагрузками;
   • замена дефектного провода (грозозащитного троса) новым той же или другой марки на участках ВЛ при их длине не более 15 % общей протяженности ВЛ в целях повышения надежности ВЛ;
   • замена изоляторов более надежными (при том же или увеличенном количестве изоляторов), подвеска дополнительных изоляторов или замена изоляторов нормального исполнения грязестойкими на участках ВЛ в целях повышения надежности;
   • замена распорок или другой линейной арматуры новыми более надежными типами на участках ВЛ для повышения надежности ВЛ.

Проведение обследования опор не требует от Заказчика особых затрат как времени, так и денежных средств, но впоследствии существенно экономит затраты на обслуживание ВЛ и устранение последствий аварий.

ООО «СевЗап НПЦ АрхиМет» выдает техническую документацию, в которой отражена процентная загрузка основных элементов опоры и фундаментов под опору ещё до момента основного проектирования, что позволяет определить возможность размещения ВОЛС. А так же разрабатывает варианты возможных технических решений, направленных на оптимизацию затрат Заказчика по размещению ВОЛС.

Обследование ЛЭП это комплекс мероприятий, направленных на получение полной информации о техническом состоянии линии. Обследование линий включает в себя несколько этапов. Первый этап называется подготовительным. На этом этапе производится сбор и обработка исходных данных, которые касаются объекта обследования.

Для анализа необходима некоторая информация. Это, например, проектные материалы, паспорт ВЛ и эксплуатационные данные (это информация о плановых осмотрах ВЛ, информация о ремонтах ВЛ, протокольные данные об испытаниях ВЛ и другие важные данные). Немаловажны и документы, которые связаны со строительством линий. Это могут быть акты на скрытые работы, акты приемки линий в эксплуатацию, информация об установке опор, проводов и тросов. Может понадобиться журнал авторского надзора и документы об отступлениях от проекта.

Второй этап обследования опор ВЛ и ЛЭП – визуальный и инструментальный контроль.

На этом этапе специалисты занимаются обследованием некоторых основных элементов воздушных линий электропередач. К ним относятся провода, опоры, фундамент, грозозащитные тросы, линейная изоляция, оттяжки опор, линейная арматура и заземляющие устройства. Более того, обследование ЛЭП дает возможность выявить текущее состояние габаритов проводов и тросов. Оценивается их отношение к поверхности земли, к телам опор, к другим объектам и, конечно же, между собой. При обследовании учитываются рекомендации персонала, который эксплуатирует ВЛ. Все оценочные действия проводятся с требованиями действующих норм и государственных стандартов.

По итогам оценки состояния линии электропередач и всех ее элементов возможны следующие заключения:

1. Конструкция или элемент по своему состоянию соответствуют всем нормам проекта и других нормативных и технических документов. Все элементы ВЛ являются исправными, не нуждаются в ремонте и могут и дальше эксплуатироваться.
2. Конструкция или отдельные ее элементы не соответствуют некоторым нормам, которые регулируются проектом или другими техническими и нормативными документами. Элемент признается работоспособным и таким, который требует ремонта. После проведения ремонтных работ конструкция или элемент могут эксплуатироваться далее.
3. Конструкция или элемент не могут эксплуатироваться. Они не являются работоспособными и не могут быть отремонтированы. Конструкция или отдельные ее элементы нуждаются в замене.
4. Конструкция или отдельные ее элементы соответствуют расчетным нагрузкам, которые были приняты при проектировании. Но они не соответствуют нагрузкам фактическим, которые были определены во время эксплуатации. Так, например, фактические гололедные нагрузки могут превышать те, которые были приняты во время создания проекта. Конструкции или элементы являются неработоспособными и нуждаются в реконструкции или замене.
5. Конструкция или ее элементы не нуждаются в ремонте или замене в том случае, если нормируемые критерии отбраковки не превышаются. Нагрузки на линию не изменились по сравнению с первоначальными, которые планировались во время создания проекта.

Комплексная оценка качества линии электропередач создается путем анализа отдельных элементов ВЛ. Это могут быть и фундаменты, и опоры, и провода, и арматуры, и изоляторы. Комплексная оценка технического состояния ВЛ основывается на коэффициентах дефектности отдельных элементов ВЛ. Произведённое инструментальное обследование ЛЭП является основой для составления таких документов, как акт, технический отчет и протокол, в которых представлена оценка ВЛ и ее отдельных элементов. В этих же документах указываются и некоторые рекомендации, которые касаются дальнейшей эксплуатации ВЛ и всех ее элементов.

Специалисты, которые занимаются обследованием ВЛ, помогут создать профессиональные и максимально четкие и конкретные рекомендации, которые помогут усилить ВЛ или ее отдельные элементы или отремонтировать их. Для создания акта, отчета и протокола необходимо также и тщательно изучение и анализ проектной документации, эксплуатационной документации и технической документации. Одним словом, обследование воздушных линий электропередач – это очень трудоемкий и длительный процесс, который включает в себя несколько основных этапов.

Провести удачное и качественное обследование линий электропередач могут только действительно высококвалифицированные специалисты, которые обладают необходимыми навыками и оборудованием.