В эксплуатации воздушных линий электропередачи существуют три основные проблемы природного и техногенного характера. К ним прежде всего надо отнести грозовые отключения ВЛ и перекрытия изолирующих подвесок проводов при загрязнении и увлажнении поверхности изоляторов. Вопросы грозоупорности ВЛ, а также их отключения при загрязнении и увлажнении подвесной изоляции подробно обсуждались в специализированных СМИ, монографиях и на конференциях по молниезащите. Однако еще одной специфической проблеме отключений ВЛ уделяется, по мнению наших сибирских авторов, недостаточное внимание. Речь идет об отключениях ВЛ, связанных с птицами.
По данным опросов Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), в распределительных сетях США четверть всех отключений воздушных линий электропередачи (ВЛ) возникает из-за птиц, а 86% сетевых предприятий называют птиц главной проблемой, осложняющей эксплуатацию подстанций. В распределительных сетях России число "птичьих" отключений достигает таких же значений, а в некоторых регионах даже выше. Основанные на опыте эксплуатации признаки «птичьих» отключений ВЛ приведены в [1]: погодные условия – нормальные; время отключения – с 22.00 до 8.00 часов; фаза – верхняя (при вертикальном расположении проводов ВЛ); АПВ – успешное. Обычно «диагноз» подтверждается тем, что при осмотрах ВЛ находят остатки несгоревших экскрементов на изоляторах, а иногда (далеко не всегда) находят обгорелые останки птиц. Это подтвердилось и результатами нескольких исследований, которые были проведены студентами биофака МГУ в Талдомском районе Подмосковья. На 10 км линий электропередачи было обнаружено около 150 погибших птиц.
Птицы и энергетика
По наблюдениям орнитологов, птицы любят садиться на опоры ВЛ и порталы подстанций по следующим причинам. Для хищных птиц сверху лучше обзор для поиска добычи и предпочтительнее позиция для атаки на жертву: в удобный момент они «падают камнем» на добычу. Все птицы чувствуют себя на высоте в большей безопасности, а когда рядом нет ничего другого высокого (степь, болото), они выбирают опоры ВЛ. Кроме того, отмечается высокая стойкость (особенно у хищников) к воздействию электрического поля. Есть и другие, реже встречающиеся причины «птичьих» отключений ВЛ. В распределительных сетях на проводах ВЛ птицы устраивают коллективные сидки. Под весом стаи провода сильно провисают, а при одновременном взлете птиц происходит схлестывание проводов и межфазные замыкания. Известны также случаи поедания птицами ребер полимерных изоляторов и даже повреждения деревянных опор ВЛ дятлами.
Часто птицы устраивают гнезда на опорах ВЛ, что может вызывать неприятные последствия. Даже некрупные птицы могут спровоцировать перекрытие воздушного изоляционного промежутка провод – траверса по струе помета. Птицы загрязняют изоляторы экскрементами, что потом вызывает перекрытие загрязненной изоляции под рабочим напряжением при тумане, мороси или росе (рис. 1). На деревянных опорах загрязнения экскрементами нередко приводят к возгоранию от токов утечки траверс и самих опор. Кроме того, при гнездовании птицы используют куски проволок и нередко шунтируют ими изоляционные конструкции (рис. 2). Опыт эксплуатации также показал, что ВЛ 110 и 220 кВ на железобетонных опорах отключаются (с успешным АПВ) в 3 раза чаще, чем соседние ВЛ на металлических опорах [2]. Это доказывает и случай в «КАТЭКэлектросеть», когда две ВЛ 220 кВ, построенные на металлических и железобетонных опорах в одном коридоре, показали именно такое соотношение в числе отключений. Объяснение этому факту простое: на железобетонных опорах, в отличие от металлических, птицам садиться практически негде, за исключением конца траверс, т.е. непосредственно над проводом. Садясь на траверсу, птицы загрязняют изоляцию экскрементами или вызывают перекрытие по струе помета. Несколько отключений было зафиксировано на ВЛ 330 кВ с подвеской проводов на полимерных изоляторах (МЭС Юга) и даже на ВЛ 500 кВ (МЭС Востока). Расследование этих отключений показало, что наиболее вероятной причиной отключений могло быть перекрытие изоляции по струе помета птиц. Птицы приводят к перекрытиям изоляции и даже повреждениям элементов ВЛ и по ряду других причин. Крупные птицы "не вписываются" в габариты изоляционных промежутков, задевая крыльями при посадке оба фазных провода ВЛ средних классов напряжения (рис. 3).
Мировой опыт решения проблемы "птичьего" отключения ВЛ
Пункт 5.7.11 ПУЭ гласит: "… В зонах интенсивных загрязнений изоляции птицами и местах их массовых гнездований должны устанавливаться специальные устройства, исключающие возможность перекрытий, а также отпугивающие птиц и не угрожающие их жизни". Но какие же устройства предпочтительнее? Для устранения проблемы задевания крыльями фазных проводов в США перешли к специальному проекту ВЛ распределительных сетей. На опорах применяются верхние стойки, увеличенные по высоте на 0,4 м и удлиненные на 0,3 м в каждую сторону траверсы
Опыт борьбы с гнездованием птиц на опорах, увы, нельзя признать успешным. Просто сбрасывать гнезда – бесполезно, птицы вновь и вновь будут строить гнездо снова в том же месте. Чтобы лишить птиц «строительного материала», американские энергетики, например, тщательно убирают с земли случайно брошенные проволоки в радиусе 5 км от подстанции, а если и это не помогает, то ставят рядом опору с площадкой и заготовкой для гнезда. Одним из эффективных мероприятий против гнездования или посадки птиц на траверсу является монтаж "ежей" из стальных прутьев, однако этого делать нельзя по экологическим соображениям: птицы могут пораниться при посадке. В последнее время одна из специализирующихся на этой проблеме американских компаний [3] предлагает "ежи" из пластиковых прутьев (рис. 4а). Но их установка иногда приводила к обратному эффекту: птицы, пытаясь сесть, шунтировали воздушный промежуток провод–земля. Более того, некоторые птицы научились откусывать пластиковые прутья и использовать их для строительства гнезда.
Представляет практический интерес и конструкция разъемных "зонтиков", монтируемых над верхним изолятором гирлянды (рис. 4б). Они должны защищать гирлянду от птичьих загрязнений и, по-видимому, эффективны для предотвращения перекрытия по струе помета. Сочетание "мягких ежей" и "зонтиков" над гирляндой можно считать одним из наиболее эффективных мероприятий для предотвращения «птичьих» отключений ВЛ.
Отметим, что одна из китайских компаний производит полимерные изоляторы с диаметром верхнего ребра 450 мм (рис. 5). Верхнее ребро выполняет функции «зонтика», защищающего оболочку изолятора от дождя и птичьих загрязнений.
Помогает установка на траверсах макетов хищных птиц, световых, звуковых и ультразвуковых отпугивателей. Однако при длительной эксплуатации репеллентов этого типа птицы привыкают и не обращают на них внимания.
Существует электрорепеллентный способ защиты ВЛ и приемных порталов подстанций от птиц. Сущность этого способа заключается в отпугивании птиц электрическим током. Для этого внутри каждой металлической опоры (изолированно от ее тела) монтируется репеллентный провод, в котором используется наведенное напряжение. Значение его таково, что ток, протекающий через птицу, находящуюся на заземленной части опоры и прикоснувшуюся к репеллентному проводу, является неприятным, но не смертельным для нее. Наиболее эффективными против гнездования оказались устройства, генерирующие в ночное время импульсные световые вспышки: птицы к ним не могут привыкнуть.
Литература
- Пименов П.В. Исследование работы высоковольтной изоляции в условиях атмосферных увлажнений. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. – Новосибирск, 1989. – 168 с. 2. Мелюхов В.А. Опыт эксплуатации воздушных линий электропередачи на железобетонных опорах // Энергетик. – 1983. – № 10. – С. 21–23. 3. сайт: www.bird-x.com.
Источник: Журнал "Новости Электротехники" №4(52)
Авторы: Роман Арбузов, Александр Овсянников,
НСПБ "Электросетьсервис" – Филиал ОАО "ФСК ЕЭС", г. Новосибирск