Содержание к диссертации
Введение
Глава I. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК С ОКРУЖАЩЕЙ СРЕДОЙ
1.1 Проблема взаимного влияния электроустановок и окружающей среды 12
1.2 Факторы окружающей среды, влияющие на надежность электроустановок 17
1.3 Постановка задачи исследования взаимодействия электроустановок и окружающей среды 31
Глава II. РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННО-ПОИСКОВОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА НАДЕЖНОСТЬ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК
2.1 Основные элементы информационно-поисковой модели для сбора, обработки и анализа статистики отказов электроустановок из-за факторов окружающей среды 35
2.2 Использование матрицы генерирования гипотез для исследования причин отказов электроустановок с учетом факторов окружающей среды 41
2.3 Качественный анализ региональных факторов окружающей среды, влияющих на надежность работы электроустановок 48
2.4 Автоматизация расчетов оценок частоты отказов электроустановок с учетом факторов окружающей среды региона 53
Глава III. РАЗРАБОТКА ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕННОЙ АКТИВНОСТИ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
3.1 Качественная оценка отказов электроустановок из-за оползневых процессов 59
3.2 Количественная оценка частоты повреждаемости электроустановок оползневыми процессами 77
3.3 Оптимизация режима аварийно-восстановительных работ на трассах ЛЭП, поврежденных оползневыми процессами 81
Глава ІV. РАЗРАБОТКА ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК С УЧЕТОМ ОРНИТОЛОГИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ
4.1 Анализ сезонного тренда отказов кВ из-за птиц 88
4.2 Орнитологическая обстановка в охранной зоне электроустановок 98
4.3 Выбор технических средств защиты электроустановок от перекрытий вызванных птицами 99
Глава V. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ
И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СОВМЕСТИМОСТИ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК С УЧЕТОМ РАСТИТЕЛЬНОСТИ И ДРУГИХ ФАКТОРОВ
5.1 Организационные мероприятия по снижению влияния растительности на надежность работы 106
5.2 Использование растительности для повышения экологической совместимости электроустановок III
5.3 Расчет экономической эффективности рекультивации охранных зон линий электропередачи 118
5.4 Исследование дополнительных факторов биосферы, влияющих на надежность электроустановок 121
5.5 Повышение надежности электроустановок с учетом антропогенных воздействий в охранной зоне 129
Глава VІ. ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК
С УЧЕТОМ ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ РЕГИОНА
6.1 Анализ взаимного влияния электроустановок и факторов окружающей среды 135
6.2 Прогнозирование отказов ВЛ из-за экологических факторов региона с использованием теории множественной регрессии 147
6.3 Совершенствование методики технико-экономического обоснования технических решений с учетом экологических факторов региона 152
6.4 Совершенствование других экономических рычагов, направленных на повышение надежности и экологической совместимости электроустановок 156
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 163
ЛИТЕРАТУРА 165
ПРИЛОЖЕНИЯ 179
АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ 224
- Проблема взаимного влияния электроустановок и окружающей среды
- Основные элементы информационно-поисковой модели для сбора, обработки и анализа статистики отказов электроустановок из-за факторов окружающей среды
- Качественная оценка отказов электроустановок из-за оползневых процессов
- Анализ сезонного тренда отказов кВ из-за птиц
- Организационные мероприятия по снижению влияния растительности на надежность работы
Проблема взаимного влияния электроустановок и окружающей среды
Электроустановки открытого типа, как составная часть БСЭН, наиболее интенсивно подвергаются различным воздействиям со стороны факторов окружающей среды.
Как показал анализ аварийных повреждений электроустановок, проведенный Союзтехэнерго 94j , а также дополнительных исследований, в энергосистеме Молдавии основными причинами аварий являются:
- грозовые перекрытия изоляции и пережоги проводов и трос-сов;
- повреждения в результате обледения проводов;
- повреждения из-за оползневых процессов;
- перекрытие проводов на строительные и сельскохозяйственные механизмы;
- перекрытия с провода на ветви деревьев;
- перекрытия телами птиц;
- перекрытия изоляторов, загрязненных промышленными уносами, продуктами эрозии почв, птичьим пометом;
- разрушения проводов и изоляторов из-за прострелов;
- перекрытия из-за набросов на провода различных предметов;
- повреждения опор транспортом, ледоходом.
Удельный вес этих причин меняется в зависимости от типа электроустановок и уровня напряжения, направления и места прохождения трассы ЛЭП, от климатических условий, периода эксплуатации, а также от ряда экологических факторов,
С другой стороны, электроустановки также оказывают влияние на окружающую среду. Основные виды этих влияний:
- в охранной зоне электроустановок создаются благоприятные условия для активного роста растительности;
- ограниченная деятельность человека в такой зоне, а также выделяемое электроустановками тепло привлекают агентов биосре-ды;
- высокогабаригные электроустановки привлекают птиц;
- электроустановки открытого типа являются причиной гибели полезных видов птиц, а также диких животных;
- деревянные конструкции электроустановок в условиях умеренного климата служат объектом поселения различных насекомых, термитов, микроорганизмов, грибков и других агентов биосреды;
- движущийся транспорт в охранной зоне приводит к увеличению повреждаемости электроустановок;
- электроустановки опасны для посторонних лиц, нарушающих охранную зону.
Перечисленные виды отрицательного взаимного влияния электроустановок и окружающей среды характеризуют их экологическую несовместимость. Это вызывает необходимость модернизации существующих электроустановок и учета отрицательных последствий при разработке и проектировании новых. Положительное влияние электроустановок на окружающую среду целесообразно использовать для нужд народного хозяйства.
Основные элементы информационно-поисковой модели для сбора, обработки и анализа статистики отказов электроустановок из-за факторов окружающей среды
В последние годы большое внимание уделяется паспортизации производственных предприятий и объединений 12з] . Разработан типовой паспорт для всех отраслей промышленности в основу которого положен принцип комплексной информации об объекте, как материальной системы, участвующей в функционировании народного хозяйства.
Отсутствие достаточно полной информации об экологических факторах региона является одной из главных причин высокой частоты отказов электроустановок. С моделированием сложной эргани-ческой системы "человек - электроустановка - окружающая среда" появляется необходимость её информационного обеспечения.
Предлагаемая информационно-поисковая модель служит основой для разработки организационно-технических мероприятий по повышению надежности электроснабжения и мероприятий по устранению отрицательных взаимных влияний электроустановок с окружающей средой 10,63,65,89,112,114] .
Информационно-поисковая модель должна содержать необходимую информацию о региональных факторах окружающей среды, оказывающих влияние на надежность работы электроустановок(геологическая и орнитологическая обстановка, возможность антропогенных воздействий).
Данные информационно-поисковой модели служат исходными материалами для составления паспортов на объекты и электроустановки предприятий электрических сетей. Эта информация должна содержать не только технико-экономическую характеристику, но и экологическую.
Важным источником исследования надежности электроустановок является первичная информация об опыте их эксплуатации Эффективность управления надежностью электрических систем в значительной мере зависит от правильной методики сбора, обработки и анализа достоверной информации в процессе эксплуатации электроустановок предприятиями электрических сетей.
В условиях непрерывного развития электрических систем отказы электроустановок и другого энергетического оборудования следует анализировать с учетом конкретных условий окружающей среды. Возрастающий поток информации об экологических отказах требует использования средств вычислительной техники.
Качественная оценка отказов электроустановок из-за оползневых процессов
В зоне активизации оползней электроустановки разрушаются, что снижает надежность электроснабжения и создает повышенную опасность для людей. Выбор площадок для трансформаторных подстанций, распределительных устройств, а также вынос трасс ВЛ на склоны в региональных условиях Молдавской GCP обусловлены объективными причинами. Известно, что территория республики представляет в основном пересеченную местность (возвышенности, балки, овраги). Учитывая дефицит ценных плодородных земель в республике, зачастую малопригодные угодья, расположенные на склонах, отводятся для охранных зон электроустановок. Повреждаемость электроустановок Молдавской энергосистемы за последние 20 лет значительна. Наибольшее число отказов электроустановок и нарушение их габаритов из-за оползней было зарегистрировано в 1968, 1973, 1980 и в 1981 гг. Установлено, что при аварийно-восстановительных работах в период интенсивного образования оползневых процессов отдельные административные районы, населенные пункты, промышленные объекты и предприятия агропромышленного комплекса остаются без электрической энергии в течение нескольких суток. При этом большой ущерб наносится парниковым хозяйствам, инкубаторам и птицефабрикам, крупным молочным комплексам, где, как правило, все технологические процессы электрофицированы. Определить ущерб, нанесенный народному хозяйству республики, не представляется возможным из-за отсутствия оперативной информации и методики его расчета. Для ликвидации последствий оползневых процессов требуется отвлечение рабочего персонала от выполнения плановых заданий.
Анализ данных об отказах электроустановок дан на примере воздушных линий электропередачи. Поток отказов из-за оползней нарастает с каждым годом.
За последние 100 лег [lI9] на территории Молдавии активация оползней наблюдалась 26 раз, причем 17 из них - весной, 7 -осенью и только два раза зимой и летом.
Все аварийные повреждения электроустановок за исследуемый период (I968-I98I гг.) зарегистрированы в весеннее время. На основе данных [37,58,98 , а также сведений об активизации оползневых процессов на трассах линий электропередачи энергосистемы Молдавии была установлена зависимость между активностью Солнца, уровнем грунтовых вод и активностью оползневых процессов.
Анализ сезонного тренда отказов кВ из-за птиц
В отдельных регионах страны существенное влияние на надежность электроустановок открытого типа оказывает орнитологическая обстановка [6I,65,II0,II8,I39J . Исследование такого влияния проводилось в региональных условиях Молдавии. Обитание птиц в охранной зоне электроустановок обусловлено объективными причинами - весной и осенью через территорию Молдавии мигрируют многочисленные стаи птиц, причем некоторые из них являются оседлыми. В период миграции увеличивается число отключений воздушных линий электропередачи, а также число перекрытий открытых распределительных устройств и трансформаторных подстанций.
Обитание птиц в охранной зоне электроустановок вызвано ограниченной деятельностью человека в этой зоне, а также наличием естественного корма. Зачастую электроустановки выбираются птицами в качестве объекта для сооружения гнезд. Наблюдения, проведенные совместно с сотрудниками лаборатории орнитологии АН МССР, позволили установить зависимость между числом отключений ВЛ и числом стай перелетных птиц [65J Зависимость между числом отключений ВЛ НО кВ и числом засветок на экране радиолокационной станции, используемой для наблюдений за миграцией птиц, показана на рис.: 4,1 Здесь штрихпунктирной линией дано число засветок на экране радиолокационной станции, а сплошной - число отключений одной из ВЛ НО кВ за период с 1974 по 1978 г. В дальнейшем для формирования банка данных об отключениях ВЛ НО кВ было отобрано различных ВЛ, имеющих общую протяженность 499 км. Все линии электропередачи оборудованы грозозащитными тросами, протяженность которых составляет от 8 до 58 км.
class5 РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ
И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СОВМЕСТИМОСТИ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК С УЧЕТОМ РАСТИТЕЛЬНОСТИ И ДРУГИХ ФАКТОРОВ class5
Организационные мероприятия по снижению влияния растительности на надежность работы
Взаимодействие электроустановок с растительностью рассматривалось на примере воздушных линий электропередачи. Это взаимодействие может быть положительным и отрицательным. С одной стороны, электромагнитные процессы токоведущих частей электроустановок стимулируют скорость роста растений, а также способствуют плодоношению культурных дикорастущих деревьев и кустарников [і,2,3,6?] . Деревья и кустарники снижают напряженность поля под проводами ВЛ сверхвысокого и ультравысокого напряжения [70] , что повышает безопасность людей и животных в опасной зоне. Растительность можно использовать для улучшения эстетического оформления [140] трасс линий электропередачи. Эта положительная сторона взаимодействия должна быть усилена и использована для народнохозяйственных задач. С другой стороны, по причине "перекрытия с провода на ветви деревьев" снижается надежность электроснабжения, появляется необходимость дополнительного обхода и обслуживания трасс, производства работ по расчистке охранных зон. При сооружении трасс в лесной местности уничтожается большое количество ценных пород, наличие сухости и валежника нередко приводит к пожарам [l8,34,55,105] Это отрицательный результат необходимо уменьшить.
Установлено, что главной причиной перекрытий с провода на ветви деревьев и кустарников является отсутствие обоснованного плана расчистки трасс от растительности. Как показывает практика, расчистка охранных зон в основном производится тогда, когда регистрируются перекрытия с провода на ветви деревьев. Для снижения числа отказов из-за растительности предложена методика расчета оптимальных сроков расчистки трасс. Для этой цели была построена специальная гистограмма скорости роста растений, наиболее часто встречающихся в охранной зоне ВЛ (рие.5Л). Гистограмма, при составлении которой использовались сведения из литературных источников, служит исходным материалом для прогнозирования оптимальных сроков расчистки трасс от растительности.
