Разработка грозотросов нового поколения для молниезащиты воздушных линий электропередачи

1. Разработка грозотросовнового поколения длямолниезащиты воздушных линий электропередачи

2. Мотивация создания нового продукта Потребность рынка в продукции, близкой по сроку службы к основным элементам ВЛ, как текущая, так и перспективная без значительного удорожания изделия. Создание грозотроса, обеспечивающего эффективную молниезащиту ВЛ от ударов молнии максимальной реальной мощности Обеспечение срока службы грозотросов не менее 40 лет, а гарантийного срока эксплуатации на ВЛ не менее 4 лет Обеспечение работоспособности грозотросов в условиях их фактической эксплуатации: действия всего спектра основных видов нагрузок.

3. 1 Этап Оценка основных технических характеристик канатов стальных по ГОСТ 3062 -3064, применявшихся на ВЛ, в качестве грозотросов, Методы Оценка требований потребителей Испытания на стойкость к удару молнии Испытание на старение Оценка прочностных характеристик Для проведения всего комплекса испытаний были привлечены Инженерный центр ФСК, ОРГРЭС, ПКФ «Электросервис», МЭИ и ряд других организаций.

4. Методика испытаний на удар молнии • Испытания проводились на испытательном стенде «Генератор тока молнии четырехкомпонентный (ГТМ-4), аттестованным Испытательным центром высоковольтного электрооборудования Государственного унитарного предприятия "Всероссийский электротехнический институт им. В.И. Ленина" (аттестат аккредитации № РОСС RU.0001.21MB07 от 09.06.1999 г.). Аттестат № 7-03-07 от 15.03.2007 года. Генератор «ГТМ-4», способен одновременно генерировать четыре составляющих тока молнии со следующими параметрами: • Составляющая А (импульс тока первого обратного разряда) амплитудой до 200  10 % кА, с интегралом действия (∫ί2dt) - 2·10620%А2·с и временем воздействия до 500 мкс. Составляющая В (промежуточный ток) со средней амплитудой 2  10% кА длительностью до 5 мс и с переносимым зарядом 10  10% Кл. • Составляющая С (постоянный ток) амплитудой от 200 до 800 А длительностью от 0,25 до 1 с и с переносимым зарядом до 200  20% Кл. • Составляющая D (ток повторного разряда) амплитудой 100  10% кА, интегралом действия 0,25·10620%А2·с и временем воздействия до 500 мкс. • Характеристики генератора соответствуют требованиям IEC 60794-4-1:1999, приложение F. • Средства измерения токовых импульсов аттестованы и прошли периодическую метрологическую поверку: шунт ШРТ-1 №002 кл.т. 1,5, Rш = 1,16 мОм, время нарастания не более 200 нс, проверен 22.05.2007 г., цифровой осциллограф Tektronix TDS-2012, кл.т. 2,0, проверен 30.05.2007г. • Регистрация результатов испытаний производилась цифровой фотокамерой (CD прилагается).

10. Общие режимы испытаний на старение, аппаратура и продолжительность внутри одного цикла (Испытательная лаборатория «ЛКП-Хотьково-Тест», 25.05.2006 г.)

11. Результаты испытаний на старение (Испытательная лаборатория «ЛКП-Хотьково-Тест», 25.05.2006 г.).

13. Основные выводы полученные в ходе проведённых исследований канатов стальных по ГОСТ 3062 -3064 Увеличение срока службы при гальваническом методе оцинкования (технология ОАО «Северсталь-Метиз») Увеличение стойкости к ударам молнии при увеличении степени преформации (технология ОАО «Северсталь-Метиз»). Полная потеря работоспособности при суммарном действии разрядов в диапазоне 40-85 Кл. Снижение агрегатного разрывного усилия после воздействия молнии всех представленных канатов.

15. 2 Этап Разработка грозотросов для воздушных линий электропередачи по СТО 71915393–ТУ 062–2008 Особенности разработки Новизна конструкции грозозащитного троса по СТО 71915393–ТУ 062–2008(грозотрос) для защиты ВЛ от прямых ударов молнии заключается в использовании технологии уплотнения свивки, обеспечении линейного касания проволок (ЛК) и применении пластического деформирования наружного слоя проволок для увеличения площади контакта между проволоками наружного и внутренних повивав. Эта конструкция, также обеспечивает значительное снижение линейного удлинения (подтверждена патентами РФ) . Гальванический метод нанесения покрытия с допуском +5% предотвращает отслоение слоя цинка при повышенных токах и температурах (КЗ) ( принципиально увеличивает срок службы, что значительно отличает представленный продукт от ранее применявшихся). Используемая технология уплотненной свивки аналогов в РФ не имеет, а технология нанесения Zn покрытия аналогична применяемой Волгоградским заводом ОАО Северсталь-Метиз при производстве продукции для вантовых и висячих мостов. Предполагаемый результат 40 лет срок службы и не менее 20 лет эксплуатации под воздействием всего спектра реальных нагрузок.

16. Производитель - Северсталь-Метиз (Россия) Череповецкий завод Основан в 1965. Производится более 26 тысяч видов продукции. Орловский завод Основан в 1967. Производится более 11 тысяч видов продукции. Основан в 1954. Производится более 1500 видов стальных канатов и стальной проволоки. Волгоградский завод Уполномоченный поставщик и разработчик специальных видов канатно-проволочной продукции: ООО «Энергосервис».

18. Основные выводы полученные в ходе проведённых исследований на удар молнии ) Заключение Образцы грозотросов оказалисьстойкими к воздействию тока молнии с переносимым зарядом 55Кл и 110Кл, а также показали высокую стойкость к воздействию тока молнии с переносимым зарядом 147 Кл, суммарная вероятность появления которого, в отрицательной и в положительной молнии, составляет 1,2%. Следует отметить, что такая высокая молниестойкость испытанных грозотросов, связана с их усовершенствованной конструкцией, коренным образом отличной от конструкции грозотросов, используемых в настоящее время на ВЛ. Снижение прочности после удара, также не происходит.

19. Основные результаты приемочных испытаний грозотросов по СТО 71915393–ТУ 062–2008 для воздушных линий электропередач • Перечень испытаний: полный цикл испытаний: на удар молнии, механических на разрыв после воздействия удара молнии, эоловая вибрация, воздействие ветровых нагрузок, а также на стойкость к токам короткого замыкания. • Новая конструкция грозотроса впервые разработана специально для защиты ВЛ от ударов молнии, выполнена с применением современных канатных технологий и обладает следующими отличительными свойствами: • Абсолютная стойкость к удару молнии в 98,8 % диапазоне реальных нагрузок. • Высокая коррозионная стойкость за счет применения Zn-гальванического покрытия группы «ОЖ» с +5% допуском и уменьшении суммарной поверхности контакта поверхности грозотроса с окружающей средой. • Повышенная относительно штатных канатов прочность на разрыв (180кГ/мм2 – 200кГ/мм2), что обеспечивает значительный рост надёжности что особенно важно для анкерных опор и при образовании гололеда. • Увеличенный, почти в 2 раза срок службы и в 5 раз, по сравнению со штатными канатами гарантированный срок эксплуатации. • Примененная в процессе производства технология уплотненной свивки грозозащитного троса по СТО 71915393–ТУ 062–2008 обеспечивает снижение относительного удлинения, что уменьшает провисания в процессе эксплуатации. • Не происходит снижения прочности , не наблюдаться никаких разрывов, или оплавления проволок по основному металлу после ударов молнии мощностью до147 Кл.

21. Основные пункты технических условий на грозотроса МЗ-В-ОЖ- Н-Р СТО 71915393-ТУ 062-2008, выполнение которых гарантирует завод-производитель ОАО «Северсталь-метиз» • Грозотроса должны соответствовать требованиям настоящего стандарта и СТО 56947007-29.060.50.015-2008 ТТ ОАО «ФСК ЕЭС». • Грозотроса изготавливаются маркировочных групп 1770н/мм2 (180кгс/мм2), 1870н/мм2 (190кгс/мм2), 1970н/мм2 (200кгс/мм2) из проволоки оцинкованной по ГОСТ 7372-79 толщина цинкового покрытия которой должна соответствовать группе ОЖ с плюсовым допуском 5%. • Грозотроса изготавливаются длиной не менее 500 метров. • Грозотрос должен быть стоек к воздействию импульса грозового разряда молнии, величина которого в Кулонах определяется районом подвески грозотроса в соответствии с требованием потребителя и устанавливается изготовителем при приложении к грозотросу растягивающей нагрузке в соответствие с СТО 56947007-29.060.50.015-2008 ТТ ОАО «ФСК ЕЭС» , но не менее 85Кл. • Грозотрос должен быть стоек к термическому воздействию тока короткого замыкания, возникающего в процессе эксплуатации грозотроса при однофазных и двухфазных замыканиях на землю, величина и время, которого устанавливается изготовителем расчетным путем в соответствии с СТО 56947007-29.060.50.015-2008 ТТ ОАО «ФСК ЕЭС».

22. Грозотрос должен быть стоек к эоловой вибрации не менее 100 млн. циклов, частота которой должна соответствовать ближайшей резонансной частоте, возбуждаемой скоростью ветра от 4 до 8 м/с (т.е. частота = 830/диаметр грозотроса в мм • ± 10 Гц), при приложении к нему растягивающей нагрузки, которая устанавливается изготовителем в соответствие с СТО 56947007-29.060.50.015-2008 ТТ ОАО «ФСК ЕЭС». • Грозотрос должен быть стоек к галопированию (пляске), когда в процессе его эксплуатации под воздействием поперечного ветрового потока возникает знакопеременная аэродинамическая подъемная сила, которая при определенных соотношениях параметров крутильных и поступательных движений кабеля может возбуждать автоколебательный процесс, СТО 56947007-29.060.50.015-2008 ТТ ОАО «ФСК ЕЭС». • Все остальные технические требования должны соответствовать требованиям, изложенным в ГОСТ 3241-91 и СТО 56947007-29.060.50.015-2008 ТТ ОАО «ФСК ЕЭС». • В соответствие с п.13.2 Технических требований ОАО «ФСК»ЕЭС» гарантийный срок эксплуатации грозотросов с момента ввода их в эксплуатацию должен составить не менее 20 лет.

23. Воздушные линии электропередач Грозотроса (Молниезащита - МЗ), выполненные в соответствие с техническими условиями СТО 71915393-ТУ 062-2008, специально предназначены для защиты воздушных линий электропередач от прямых ударов молнии, изготавливаются диаметрами от 8 до 22,5 мм и группой прочностив диапазоне от 1770 н/мм2до 1970 н/мм2оцинкованные по группе «ОЖ» с +5%допуском Достоинствами указанных МЗ, помимо большей прочности и лучшей стойкости к коррозии является, повышенная стойкость к воздействию импульса тока молнии от 85Кл и выше. МЗ, в отличии от стальных канатов, сохраняют работоспособность даже в районах с повышенными значениями вероятности сильных грозовых разрядов в течение гарантийного срока эксплуатации 20 лет. Единственный производитель и патентодержатель: ОАО «Северсталь-метиз». Уполномоченный поставщик(дилер) и разработчик: ООО «Энергосервис». Обозначение исполнения: МЗ(молниезащита). Объём производства: не менее 350т. ежемесячно. Диапазон типоразмеров: 8,0-22,5мм

24. Грозотроса, для защиты воздушных линий электропередач и от прямых ударов молнии СТО 71915393 ТУ 062-2008 Конструкция 1 х 36 (1+ 7 + 7/7 + 14)

26. Северсталь-Метиз и Энергосервис Благодарят за внимание!Мы всегда рады сотрудничеству!