Разработка грозотросовРазработка грозотросов нового нового поколения дляпоколения для молниезащитымолниезащиты

воздушных линий электропередачивоздушных линий электропередачи

Мотивация создания нового продукта 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.

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.

Создание грозотроса, обеспечивающего эффективную молниезащиту ВЛ от ударов молнии максимальной

реальной мощности

1 Этап1 Этап

Оценка основных технических характеристик канатов Оценка основных технических характеристик канатов стальных по ГОСТ 3062 -3064,стальных по ГОСТ 3062 -3064,

применявшихся на ВЛ, в качестве грозотросов, применявшихся на ВЛ, в качестве грозотросов,

Методы

Испытания на стойкость к удару молнии

Испытание на старение

Оценка требований потребителей

Оценка прочностных характеристик

Инженерный центр ФСК, ОРГРЭС, ПКФ «Электросервис», МЭИ и ряд других организаций.

Для проведения всего комплекса испытаний были привлечены

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) - 2·10620%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 0,25·10620%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).

Общие режимы испытаний на старение, аппаратура и продолжительность внутри одного цикла (Испытательная

лаборатория «ЛКП-Хотьково-Тест», 25.05.2006 г.)

АппаратураРежимы испытаний Продолжительность

выдержки образцов в одном цикле, ч

Температура, о С Относительная влажность, %

Камера влаги 40±2 97±3 2

Камера сернистого газа (концентрация SO2 - 5±1мг/м3)

40±2 97±3 2

Камера тепла и холода Минус (30±3) Не нормируется 6

Аппарат искусственной погоды: режим 3 мин орошения, 17 мин без орошения.

60±3 Не нормируется 5

Камера холода Минус(60±3) Не нормируется 3

Выдержка на воздухе 15-30 Не более 80 6

Итого 24

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

Образцы Количество циклов Площадь коррозионного поражения, %

Поражение, балл (ГОСТ 9.311-87)

Ст. канат ГОСТ3063, ОАО «Силур» - способ нанесения Zn покрытия: горячее оцинкование

40 0,34 А38

50 6,3 А34

60 28 А32Ст. канат ГОСТ 3063, ОАО «ВолгоМетиз»- способ нанесения Zn покрытия: гальваническое оцинкование

40 Нет поражения Нет следов коррозии

50 Нет поражения Нет следов коррозии

60 Нет поражения Нет следов коррозии

Основные выводы полученные в ходе Основные выводы полученные в ходе проведённых исследований канатов проведённых исследований канатов

стальных по ГОСТ 3062 -3064стальных 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.

Разработка грозотросов дляРазработка грозотросов для воздушных линий электропередачи по СТО 71915393–ТУ 062–2008 воздушных линий электропередачи по СТО 71915393–ТУ 062–2008

Особенности разработкиНовизна 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.

22 Этап Этап

Череповецкийзавод

Основан в 1965. Производится более 26 тысяч видов продукции.

Орловский завод

Основан в 1967. Производится более 11 тысяч видов продукции.

Волгоградский завод

Основан в 1954. Производится более 1500 видов стальных канатов и стальной проволоки.

Производитель - Северсталь-Метиз (Россия)

Уполномоченный поставщик и разработчик специальных видов канатно-проволочной продукции:

ООО «Энергосервис».

Основные выводы полученные в ходе Основные выводы полученные в ходе проведённых исследований на удар молниипроведённых исследований на удар молнии

)

Заряд,Кл Снижение натяжения, кгс

Результаты воздействия

110 нет Оплавление поверхности в зоне в зоне разряда на площади ~ 10х15 мм

147 нет Оплавление поверхности в зоне в зоне разряда на площади ~ 10х15 мм

55 нет Во время разряда электрод коснулся поверхности образца

55 нет Оплавление поверхности в зоне в зоне разряда на площади ~ 10х10 мм

ЗаключениеОбразцы грозотросов оказались стойкими 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.

Основные результаты приемочных испытаний грозотросов по СТО Основные результаты приемочных испытаний грозотросов по СТО 71915393–ТУ 062–2008 для воздушных линий электропередач71915393–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.

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».

•

• 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.

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 прочности в диапазоне от 1770 н/мм2 до 1970 н/мм2 оцинкованные 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

Диаметр,мм

Расчетная площадь

сечения всехпроволок

в МЗ, мм2

Расчетная масса1000 м

смазанного МЗ, кг

Маркировочная группа1770 н/мм2

Маркировочная группа1870 н/мм2

Маркировочная группа1970 н/мм2

Суммарное разрывное усилие всех проволок в Г, Н (не менее)

8,0 44,54 366 78400 82300 87200

9,2 59,06 490 103800 109700 115600

10,0 69,67 575 122500 129300 136200

11,0 83,59 695 147000 154800 163600

12,5 107,97 886 190100 200900 210700

13,0 118,55 974 208700 220500 232200

14 135,88 1125 239100 252800 265500

15 157,79 1295 278300 293000 308700

16 180,61 1480 318500 336100 353700

17 201,59 1660 354700 375300 394900

18,5 240,72 1980 424300 447800 471300

21 309,35 2540 544800 575200 605600

22,5 354,29 2910 624200 659500 693800

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)

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