Климатические условия существенно влияют на работу ВЛ и оборудования подстанций, устанавливаемого на открытом воздухе — в открытых распределительных устройствах (ОРУ). Они во многом способствуют возникновению повреждений. Опыт эксплуатации показывает, что ВЛ имеют наибольшую повреждаемость из всех элементов электрических сетей. Поэтому при проектировании и эксплуатации ВЛ и ОРУ очень важно тщательно оценивать влияние климатических условий.
К климатическим условиям, влияющим на работу ВЛ и оборудования подстанций, относятся: грозовые явления, изменения температуры, действие ветра, гололедные образования, загрязнение воздуха, сопротивление грунта и т. п. Интенсивность изменения этих условий зависит от времени года, географического местоположения объекта и т. д. При грозовых явлениях в электрических сетях возникают кратковременные перенапряжения, которые во многих случаях могут быть недопустимыми. Повышение температуры приводит к удлинению проводов, увеличению их стрелы провеса и снижению расстояний между проводами и от проводов до земли, т. е. к понижению надежности и безопасности работы линии. При значительном понижении температуры длина проводов сокращается и в них могут возникнуть недопустимые механические напряжения. Действие ветра создает дополнительную механическую нагрузку на провода, тросы и опоры, что в ряде случаев утяжеляет и удорожает конструкцию ВЛ. В определенных условиях под влиянием ветровой нагрузки возникают колебания проводов. При небольшой их амплитуде происходит вибрация проводов, приводящая к «усталости» материала, а затем и к его разрушению. Колебания с большой амплитудой — «пляска» проводов, создают значительные дополнительные механические усилия. При этом могут иметь место схлестывание и обрыв проводов, поломка опор.
При определенных атмосферных условиях на проводах и опорах ВЛ возникают обледенение или гололедные образования. Они создают значительные дополнительные механические нагрузки. В отдельных районах с интенсивными гололедами эти нагрузки могут достигать 10— 20 кг и более на 1 л длины провода.
Загрязнение воздуха связано с наличием находящихся во взвешенном состоянии различных органических частиц — химических соединений, золы, соли и т. п. При осаждении этих частиц на влажные поверхности изоляторов ВЛ и оборудования подстанций существенно ухудшается качество изоляции за счет появления проводящих каналов. Наиболее значительное загрязнение воздуха имеет место вблизи промышленных предприятий. Около морских побережий частицы соли вызывают активное окисление материала проводов.
Сопротивление грунта изменяется в зависимости от его влажности и температуры. При этом изменяются сопротивления заземлителей опор и подстанций, сопротивления нулевой последовательности линий.
Металлические конструкции опор ВЛ и оборудования подстанций, находящиеся на открытом воздухе, подвергаются окислению (ржавлению), а деревянные конструкции — загниванию.
Перенапряжения. В электрических сетях возникают кратковременные повышения напряжения или перенапряжения — атмосферные при грозовых явлениях и коммутационные в процессах включений и отключений аппаратов. При этом часто возникают пробои изоляционных промежутков между проводами разных фаз линии, перекрытие, а иногда и повреждение изоляции. При перекрытии изоляции возникает дуга, т. е. короткое замыкание, которое поддерживается при рабочем напряжении. В сетях напряжением до 220 кВ с меньшим уровнем изоляции более опасными являются атмосферные перенапряжения. Для предотвращения развития аварии соответствующий участок сети должен быть возможно более быстро отключен автоматически. При этом обычно перекрытия изоляции на ВЛ не ведут к необратимым повреждениям ее. Нормальная работа ВЛ может быть легко восстановлена после автоматического повторного включения (АПВ).
Старение изоляции. В процессе эксплуатации в изоляции кабельных линий и электрических аппаратов возникают медленные процессы, изменяющие ее структуру. При этом происходит снижение электрической и механической прочности и разрушение изоляции, т. е. ее «старение». Старение изоляции непосредственно зависит от качества изолирующих материалов, совершенства изоляционной конструкции и технологии ее изготовления. В нормальных условиях изоляция может хорошо работать длительное время. В то же время процесс старения изоляции существенно ускоряется при ее увлажнении, а также при высоких температурах. Для предотвращения этого за температурным режимом изоляции и ее увлажнением при эксплуатации должно вестись особое наблюдение.
Механические повреждения могут иметь место как на воздушных, так и на кабельных линиях. Провода и тросы, а также и опоры ВЛ могут быть перекрыты, а иногда и повреждены громоздкими механическими конструкциями (например, башенными кранами), самолетами, при падении деревьев в лесной полосе и т. п. Механические повреждения кабельных линий в основном происходят при производстве строительных работ в непосредственной
близости от трассы линии. В целях снижения числа механических повреждений должны приниматься специальные меры.
Статистические данные о повреждаемости линий и оборудования. В целях правильной оценки условий работы линий и оборудования электрических сетей необходимо систематически собирать данные о повреждаемости ее отдельных элементов и о времени, необходимом для производства профилактических и аварийных ремонтных работ. В электрических системах Советского Союза накоплен определенный статистический материал по этим вопросам. На основании его обработки получены данные о средней удельной повреждаемости и средней продолжительности отключений элементов сети для проведения ремонтов. Эта работа должна непрерывно и систематически проводиться и в дальнейшем. В таблице приведены некоторые данные, рекомендуемые проф. П. Г. Грудинским, о средней удельной повреждаемости линий и оборудования подстанций и о вероятной (средней) продолжительности аварийных и профилактических ремонтов.
Перерывы в электроснабжении потребителей имеют место не только при повреждении или ремонтах линий и элементов оборудования подстанций — трансформаторов, выключателей, разъединителей и т. п. Необходимо учитывать также работу устройств защиты и автоматики. Опыт их эксплуатации показывает, что имеют место отказы или неправильные действия этих устройств. Доля таких отказов относительно невелика, но все же ее необходимо принимать во внимание и собирать соответствующий статистический материал. Например, за 7 лет эксплуатации линий 500 кВ имело место более 2 200 действий устройств релейной защиты, из них 7,5% было неправильных [Л. 14, стр. 354]. Относительное количество неправильных действий на один комплект защиты составляло 0,03. Неправильные действия защиты распределялись следующим образом: ложные 70, отказы 7, неправильные при коротких замыканиях 23%. Таким образом, в случае неправильной работы защиты помимо поврежденного участка сети отключались также участки сети, которые при правильной работе защиты не должны были отключаться.
Удельная повреждаемость и продолжительность ремонта электрооборудования и линий электрических сетей
За тот же период на линиях 500 кВ и связанных с ними электростанциях было более 430 действий устройств противоаварийной автоматики различного назначения (имелось около 130 комплектов этих устройств). Из них около 15% действий было неправильными. Относительное количество неправильных действии на один комплект автоматики составило 0,1, т. е. в 3 раза больше, чем у релейной защиты. В данном случае худшие показатели действия устройств противоаварийной автоматики определялись меньшим совершенством ее устройств по сравнению с релейной защитой. Кроме того, были ложные действия из-за ошибок персонала, проводившего операции с устройствами противоаварийной автоматики при изменении схем и режимов работы. Для исключения этого при разработке устройств противоаварийной автоматики в дальнейшем предполагалось предусматривать автоматизацию их работы.
