VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Одним из условий развития общества, обеспечения необходимого уровня жизни человека и жизнеспособности организации является наличие энергии. Несмотря на то, что одним из стратегических направлений социально-экономического развития России является энергосбережение и обеспечение энергетической эффективности, энергетика нашей страны по большинству параметров отстает от мировых тенденций. В настоящее время осуществляется активная поддержка энергетической отрасли, большее внимание уделяется инновациям, но несмотря на это большинство проблем энергетической эффективности и энергосбережения так и остаются нерешенными.

По мнению директора департамента технологического развития и инноваций одной из крупнейших электросетевых компаний в мире ПАО «Россети» Владимира Софьина, «Единственный экономический эффект внедрения инноваций в энергетике – это снижение потерь, другого эффекта в работе энергетических компаний пока «не нащупали»» [4].

Одной из проблем в электроэнергетике остается доставка энергии потребителям. Это могут быть как порывы на линии электропередач, так и выход из строя опорной конструкции, и тут есть неоднозначное, но весьма инновационное решение, предлагаемое на современном рынке, но еще не получившее широкого распространения - композитные опоры воздушных линий электропередач.

Композитные материалы рассматриваются как многокомпонентные материалы, состоящие из пластичной основы, армированной наполнителями, обладающими высокой жесткостью, прочностью и другими характеристиками.

Композитные опоры воздушных линий электропередач представляют собой инновационный тип мачтовых конструкций, идея которых возникла около 15 лет назад, научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в этом направлении осуществляются как государственными учреждениями (в частности Московским государственным техническим университетом имени Н. Э. Баумана, Санкт-Петербургским политехническим университетом Петра Великого), так и коммерческими организациями. в частности [2;3;6].

Изучение композитных опор, их свойств, особенностей монтажа и эксплуатации в 2015 г. происходит на опытных участках различных климатических зон Якутии, Тюменской области, Краснодарского края, Архангельской области, Приморского края, Татарстана, Иркутской области, на которых установлены пробные образцы.

На рынке предлагается два типа композитных опор: стеклопластики и базальтопластики, близкие по своим физико-механическим характеристикам и имеющие такие неоспоримые преимущества, как:

• позволяют создавать сверхлегкие мачтовые конструкции, устойчивые к действию повышенных статических и динамических нагрузок;

• являются диэлектриками с очень высокими изолирующими свойствами, что делает их абсолютно безопасными как для людей, так и для животных.

В связи с тем, что стеклопластики и базальтопластики обладают высокой стоимостью, их применение оправдано лишь на линиях, сооружаемых в труднопроходимой местности (горы, тундра, тайга, болота) или для строительства линий высокой степени надежности, обслуживание и ремонт которых затруднены.

Таблица 1 - Эксплуатационные свойства опор линии электропередач

Показатель	Композитные опоры	Стальные оцинкованные опоры	Железобетонные опоры	Деревянные опоры
Масса (с траверсой)	200-300 кг	500-700 кг	1100-1500 кг	300-400 кг
Стойкость к коррозии	очень высокая в любых условия	средняя, низкая в агрессивных условиях	средняя	гниют и рассыхаются
Стойкость к циклам замораживания и оттаивания	стойкие	стойкие	низкая	средняя
Стойкость к нерасчетным нагрузкам (ветер, гололед, удары)	упруго деформируются (обратимо), сохраняют устойчивость	сохраняют устойчивость, возможны пластические деформации	разрушается бетон, опора изгибается и падает	переламываются
Возможность ручной транспортировки и монтажа	имеется (масса секции не более 120 кг)	отсутствует	отсутствует	имеется
Техника и оборудование, необходимые для монтажа	ямобур, мотовездеход, возможен монтаж только ручным инструментом	ямобур, трактор, автокран, автовышка. В условиях бездорожья – тяжелый бульдозер		ямобур, трактор плотницкий инструмент, бензопила
Электробезопасность	очень высокая, не требует заземления	низкая, обязательно наличие заземления, при пробое изоляторов может возникнуть шаговое напряжение		высокая, заземления не требуются
Возможность работы линии при поврежденных изоляторах	может нормально работать длительное время вообще без изоляторов	из-за короткого замыкания на землю не может продолжать работу		может удовлетворительно работать
Транспортабельность
Бригада из четырех человек	1 опора (2 на тележках)	невозможно		1 опора
Две вьючные лошади в горной местности	1 опора	невозможно		1 опора
Мотовездеход с прицепом	3-4 опоры	1 опора	невозможно	затруднительно
ГАЗ 3308	10-15 опор	4 опоры	затруднительно, по причине большой длины
КамАЗ-5410 с полуприцепом	до 75 опор (в сложенном состоянии)	20-30 опор	8-12 опор (ограниченно массой)	до 50 опор (ограничено объемом)
Вертолет Ми-8 в грузовом отсеке	До 16 (при длине секции не более 5 м)	не более 6 (при длине секции до 5 м)	невозможно
Вертолет Ми-8 на внешней подвеске	10-14	не более 5	1	не более 8

Преимущества самих конструкций заключаются в относительной простоте их установки и монтажа (сборка в полевых условиях с помощью простейших средств, монтаж без применения спецтехники), транспортировки (не менее десяти опор одновременно вертолетом в грузовой кабине, ручная транспортировка секций опоры в труднодоступные места, в которых использование техники затратно или невозможно), в возможности продолжения работы линии без отключения электроэнергии при нарушениях изоляции а также высокой устойчивости к климатическим условиям.

Опоры поставляются упакованными по схеме «матрешка»: секция меньшего размера помещается внутрь секции большего размера. Элементы траверсы, арматуры и изоляторы (при комплектной поставке) также помещаются внутрь секций стойки. Рекордно низкий вес и более высокая прочность в сравнении с железобетонными и деревянными стойками на фоне удорожания транспортных расходов, пониженная жесткость, обеспечивающая безопасное распределение возникающих локальных перегрузок и снижение вероятности обрыва проводов, выступают дополнительными конкурентными преимуществами [2].

Таким образом, основные преимущества композитных опор заключаются в следующем:

• высокая удельная прочность и малая масса;

• сохранение упругости при больших прогибах, следовательно устойчивость к аварийным нагрузкам (ветер, гололед, обрыв проводов);

• отсутствие металлических частей – вся опора и траверса являются диэлектриком, вследствие этого высокая безопасность и отсутствие необходимости заземления;

• очень высокая коррозионная стойкость, стойкость к циклам замораживания и размораживания, нет необходимости в окраске опор в процессе эксплуатации;

• модульно-секционная конструкция, вследствие этого возможность ручной транспортировки секций, компактная укладка в транспорт.

В силу гибкости конструкции композитные опоры эффективно воспринимают и перераспределяют по длине линии ударные нагрузки, возникающие при пляске проводов, сбросе гололеда, коротких замыканиях, сейсмических событиях.

Следует заметить, что композитные опоры не просто инновационный продукт, но и в некой мере природоохранный, поскольку позволяет сберечь лесные и горные массивы при установке ЛЭП.

Несмотря на большое количество плюсов инновационного продукта, присутствует одно, но крайне важное затруднение. Дело в том, что создание специализированных заводов, ориентированных лишь на выпуск композитных опор воздушных линий пока экономически не целесообразно. Однако выпуск продукции на существующих мощностях по производству стеклопластиковых труб вполне рентабелен, но возникает ещё одна проблема: если производитель работал в одном сегменте рынка (производство труб), то ему тяжело завоевывать имя на новом для него рынке продавая инновационный продукт. Здесь необходимо привлечь внимание государства, так как иначе повлиять на сетевые компании невозможно, а выпускать единичные опоры не рентабельно. Возможно решение проблемы в строительстве специальных, инновационных линий электропередач, которые способны показывать на практике, на сколько композитные опоры опережают своих морально устаревших предшественников.

Несмотря на явные преимущества композитных опор, распространение их по территории России не приобрело широких масштабов, организации-производители до настоящего времени испытывают сложности с продвижением продукции. Конечно, нынешние наработки и готовность некоторых производств к выпуску опор до 10 метров, не совсем конкурентоспособно, но при государственном соучастии в разработке опор большего размера для высоковольтных линий электропередач, будут неоспоримо дешевле своих технологически сложных металлических собратьев.

Библиографический список

1. ЗАО НППФ «Алтик» Композитные опоры воздушных линий электропередач [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.altik.su/pylons - Загл. с экрана.

2. МВТУ имени Н.Э. Баумена. Композиты России. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.emtc.ru/ru/project/razrabotka-i-organizaciya-proizvodstva-opor-lep-i-stroitelnyh-konstrukciy-iz - Загл. с экрана.

3. Новости энергетики. Новые опоры ЛЭП в Тюмени сделаны из стеклопластикового композита [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://novostienergetiki.ru/novye-opory-lep-v-tyumeni-sdelany-iz-stekloplastikovogo-kompozita/ - Загл. с экрана.
4. Ноу-хау для сетей. Внедрение инноваций в энергетике постепенно поменяет ситуацию на рынке// Российская газета от 22.06.2015 г. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.rg.ru/2015/06/02/reg-szfo/innovazii.html - Загл. с экрана.

5. Стив Колтхарп, Тип Вайд. Композитные опоры уверенно противостоят стихии//Энергоэксперт. – 2010. - №6. - с.26-28.

6. Якутскэнерго установило экспериментальные опоры ЛЭП из композитного материала [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.energyland.info/news-show-tek-electro-94843 - Загл. с экрана.

Код для цитирования: Скопировать