включает:

is including:

Oleg SEMENKO

The Chief of the Board of

ENERGOBUD Group

Олег СЕМЕНКО Председатель Правления

ГП «ЭНЕРГОБУД»

Разработка базовой серии опор ВЛ 0,4 - 400 кВ

Designs of FRP-Supports from 0,4 to 400 kV HV OHL

В связи с этим CIGRE выработаны три основные стратегические направления развития ВЛ:

- воспринимаемость (acceptability) новых ВЛ;

- повышение пропускной способности существующих ВЛ;

- надежность и полезность (availability) всех ВЛ.

Современные требования и перспективы развития ВЛ

Modern requirements and development perspectives of HV OHL

In this regard, CIGRE has worked out three main strategic directions of OHL development: - Acceptability of new overhead lines; - Increasing the capacity of existing overhead lines; - Reliability and availability of all overhead lines.

В настоящее время бурное развитие переживает «зеленая» энергетика. Но экологически чистые виды

генерации являются и наиболее нестабильными, требующими жесткого диспетчерского контроля

поддержания несущей частоты сети. Поэтому значительно выросла и потребность в развитии сетей передачи

электроэнергии, в том числе и воздушных линий электропередачи, как наиболее дешевого вида

транспортировки электроэнергии.

Nowadays "green" energy is undergoing the rapid development. In spite of this, environmentally friendly modes of generation are still the most unstable, requiring a hard supervisory control to maintain the carrier frequency. Therefore, the need of electricity transmission networks development has grown, including overhead power lines, as the cheapest form of power transmission.

На основании изложенных выше общесоциальных требований, и с учетом появления на рынке нового для

опор ВЛ материала – FRP – рассмотрим перспективы развития дизайна опор ВЛ в ближайшем будущем.

Существующие типы опор ВЛ и области их применения

Existing types of OHL structures and area to apply them

On the basis of the above general social requirements and taking into account the appearance of new supports on the market of OHL materials - FRP – let’s consider on the development of OHL supports design prospects in the near future.

Support's Type

Rating of Voltage, kV

0,4 6 10 20 35 110 154 220 330 500 750 1150

Wooden supports

Vibrated concrete poles

Centrifuged concrete poles

SCMP poles

Lattice towers

Composite FRP poles

Hybrid Polesтм

MusclePolesтм

- высокая удельная прочность;

- высокая упругость;

- интегрированная защита от различных видов

воздействия окружающей среды;

- минимальное воздействие на окружающую среду;

- устойчивость к высоким температурам и

возгоранию;

- широкий диапазон рабочих температур;

- прекрасные изолирующие свойства.

Технические преимущества полимерных композиционных

материалов

Technical advantages of polymeric composite materials

- High strength to weight ratio; - High elasticity; - Integrated protection from various types of environmental exposures; - Minimal impact on the environment; - Resistance to high temperatures and fire; - A wide range of operating temperatures; - Excellent insulating properties.

КОМПАКТНОСТЬ Возможность уменьшения ширины санитарной и защитной зон ВЛ, ведущая к уменьшению землеотвода и снижающая как степень неприятия новых ВЛ местным населением, так

и затраты на их эксплуатацию.

Общие концептуальные технические требования к опорам

ВЛ нового поколения

General conceptual technical requirements to the new generation OHL structures

ADAPTIBILITY The ability to vary the strength and other characteristics of the design without changing the design scheme.

LOGISTICS ABILITY Suitability for inclusion in the design of logistics processes - loading, warehousing, storage, transportation, labeling, accounting - with large amounts of supplies.

COMPACTNESS The possibility of reducing the width of OHL sanitary protection zones, leading to a decrease in land allocation and reduces both the degree of rejection of the new OHLs by the local population and the cost of running them.

THE SIMPLICITY OF DESIGN Reducing the number of elements of OHL supports and their constructive simplification that leads to higher structural safety, reducing costs on manufacturing, storage, transportation, installation and operation.

ПРОСТОТА КОНСТРУКЦИИ Уменьшение количества элементов опоры ВЛ и их

конструктивное упрощение ведет к повышению надежности конструкции, уменьшению затрат при ее

изготовлении, складировании, транспортировке, монтаже и эксплуатации.

АДАПТИВНОСТЬ Возможность варьировать прочностные и прочие

характеристики конструкции, не изменяя ее расчетной схемы.

ЛОГИСТИЧНОСТЬ Пригодность конструкции к включению в процессы

логистики – погрузку, складирование, хранение, транспортировку, маркировку, учет – при больших

объемах поставок.

Опоры ВЛ нового поколения и области их применения

The new generation OHL structures and area to apply them

Both the first and the second types of supports belong to a combined class. In the first case the suspension of the FRP-module with the lower section of the SCMP, which allows varying the length in a wider range and supports the strength characteristics, in the second case - a support with polyhedral lower portion and an upper front portion rack with crossbars of FRP-modules.

The essential difference between the two classes is that the first type of supports has traditional layout, and the second one is taking a full advantage of the dielectric properties of FRP for no-string suspension conductors, has a completely different layout.

И первые, и вторые относятся к классу комбинированных опор. В первом случае это опора из FRP-модулей с нижней

секцией из МГС, что дает возможность в более широких пределах варьировать длины подставок и их (а значит и

опоры в целом) прочностные характеристики; во втором – опора с многогранной нижней частью стойки и верхней

частью стойки с траверсами из FRP-модулей.

Существенное различие между ними состоит в том, что первый тип опор имеет традиционные виды компоновки; а

второй тип опор, в полной мере используя диэлектрические свойства FRP для безгирляндной

подвески провода, имеет совершенно иную компоновку.

Support's Type Rating of Voltage, kV

0,4 6 10 20 35 110 154 220 330 500 750 1150

Combined FRP-poles

DH-Polesтм

Опоры ВЛ нового поколения Концептуальные решения

The new generation OHL structures Conceptual solutions Layout solutions for combined FRP-poles do not differ from the standard for non-lattice towers. DH-design supports are completely different, but fully meet all the necessary requirements.

Компоновочные решения комбинированных FRP-опор не отличаются от стандартных для не решетчатых опор.

Конструкции DH-опор принципиально иные, но в полной

мере отвечают всем необходимым требованиям.

Опоры ВЛ нового поколения Концептуальные решения

The new generation OHL structures Conceptual solutions

Опоры ВЛ нового поколения Концептуальные решения

The new generation OHL structures Conceptual solutions

Преимущества ИГ-опор Advantages of DH-towers

- easy to assemble

- easy to install

- compact storage

- high maintainability

- lightness (light weight of constructions)

- transportability - vandal-proofness

- aesthetic look

- environmentally friendly

- простота сборки

- простота установки

- компактность складирования

- высокая ремонтопригодность

-легкость (малый вес конструкций)

- транспортабельность

- вандалоустойчивость

- эстетичность

- экологичность

Повышенные эксплуатационные характеристики ИГ-опор

Higher operation properties of DH-towers

- electrical - resistance to atmospheric over-voltage, lack of capacitive currents, the uniformity of the voltage drop, a significant durability and mechanical resistance of the insulation; - mechanical - maintaining of predetermined mechanical characteristics in a wide temperature range (from - 60C to +75 C), for a long period of time, no residual strain; - chemical - almost total chemical inertness, exceptional resistance to all forms of corrosion; - climate - the absence of residual deformations in excessive wind loads, high surface strength of the mechanical abrasion (sand storm, salty rain of sand, etc.), extremely low ice adhesion and inertia to a dramatic temperature change and high temperature gradient at the surface flammability.

- электрические – стойкость к атмосферным перенапряжениям, отсутствие емкостных токов,

равномерность падения напряжения, значительная долговечность и механическая стойкость изоляции;

- механические – сохранение заданных механических

характеристик в широком диапазоне температур (от – 60оС до +75оС), в течение длительного периода времени,

отсутствие остаточных деформаций;

- химические – практически полная химическая инертность, исключительная стойкость ко всем видам

коррозии;

- климатические – отсутствие остаточных деформаций при сверхнормативных ветровых нагрузках, высокая прочность поверхности на механическое истирание

(песчаная буря, соленый дождь с песком, пр.), крайне низкая адгезия при гололеде, инертность к резкому

изменению температуры и высокому градиенту температур по поверхности, негорючесть.

Экономические аспекты опор ВЛ нового поколения

Economical aspects of the new generation OHL structures

Double-circuit 220 kV network of external power for Volkswagen plant in Kaluga For the first time in Russian networks there were used ACCC conductor type. Basic OHL data before reconstruction: OHL with 36 km length Conductor AS400/51 (216 km) - 70 suspension towers - 37 anchor-angle bases Basic OHL data after reconstruction OHL with 36 km length Conductor ACCC 430 Brussels (216 km) - 57 suspension towers - 33 anchor-angle bases

Двухцепная ВЛ 220 кВ сети внешнего электроснабжения завода Volkswagen в г.

Калуга

Впервые в российских сетях применен провод типа АССС.

Основные данные ВЛ до реконструкции

-Длина ВЛ 36 км - Провод АС400/51 (216 км)

- промежуточных опор 70 - анкерно-угловых опор 37

Основные данные ВЛ после реконструкции

Длина ВЛ 36 км Провод АССС 430 Brussels (216 км)

- промежуточных опор 57 - анкерно-угловых опор 33

Экономические аспекты опор ВЛ нового поколения

Economical aspects of the new generation OHL structures

The calculation for the typical lattice towers is based on their weight characteristics and the average price of manufacturing plants in the middle of 2013.

Расчет для типовых решетчатых опор исходя из их весовых характеристик и средней цены заводов-

производителей на середину 2013 года.

Weight, t Price/t, RUB Price amt, pcs Sum, RUB with VAT

У220-2 14,98 87 000,00 1 303 347,00 37 48 223 839,00

foundations 651 673,50 37 24 111 919,50

СМР 1 759 518,45 37 65 102 182,65

SUBTOTAL 3 714 538,95 137 437 941,15

П220-2 6,45 87 000,00 561 150,00 70 39 280 500,00

foundations 280 575,00 70 19 640 250,00

ACW 757 552,50 70 53 028 675,00

SUBTOTAL 1 599 277,50 111 949 425,00

TOTAL 249 387 366,15

АС400/51 224 297,12 for 1 km 216 48 448 177,78

297 835 543,93

Экономические аспекты опор ВЛ нового поколения

Economical aspects of the new generation OHL structures

The cost of OHL data after reconstruction is given by the company Simros-Lamifil - supplier of ACCC conductors

Стоимостные данные по ВЛ после реконструкции, приведенные компанией Simros-Lamifil – поставщиком

провода АССС

price amt, pcs sum

SCMP-towers, foundations, ACW

TOTAL 5 734 000,00 90 516 060 000,00

ACCCтм 430 Brussels 845 000,00 for 1 km 215 181 675 000,00

697 735 000,00

Экономические аспекты опор ВЛ нового поколения

Economical aspects of the new generation OHL structures

The calculation for the combined FPR-poles that are made of RStandard serial modules

Расчет для комбинированных FPR-опор, изготовленных из серийных модулей RStandard

weight, t price/t, RUB price amt, pcs sum

УRS220-2 2 100 000,00 33 69 300 000,00

Foundations 189 000,00 33 6 237 000,00

СМР 686 700,00 33 22 661 100,00

SUBTOTAL 2 975 700,00 98 198 100,00

ПRS220-2 1 961 514,00 57 111 806 298,00

Foundations 88 268,13 57 5 031 283,41

ACW 409 956,43 57 23 367 516,28

SUBTOTAL 2 459 738,56 140 205 097,69

TOTAL 238 403 197,69

ACCCтм 430 Brussels 845 000,00 for 1 km 216 182 520 000,00

420 923 197,69

Экономические аспекты опор ВЛ нового поколения

Economical aspects of the new generation OHL structures

The calculation for the typical lattice towers is based on their weight characteristics and the average price of manufacturing plants in the middle of 2013

297 835 543.93 (100%) The cost of OHL data after reconstruction is given by the company Simros-Lamifil - supplier of ACCC conductors

697 735 000.00 (234%) The calculation for the combined FPR-poles that are made of RStandard serial modules

420 923 197.69 (141%)

Расчет для типовых решетчатых опор исходя из их весовых характеристик и средней цены заводов-

производителей на середину 2013 года

297 835 543,93 (100%)

Стоимостные данные по ВЛ после реконструкции,

приведенные компанией Simros-Lamifil – поставщиком провода АССС

697 735 000,00 (234%)

Расчет для комбинированных FPR-опор,

изготовленных из серийных модулей RStandard

420 923 197,69 (141%)

Справочная информация The additional information

New tower design with new composite materials is in a pre-project state and this may be a way to overcome objections. One idea is to erect an OHL using synthetic material as much as possible. At the moment only studies and ideas exist for 400kV synthetic towers and further investigations are necessary. At distribution level composite towers have been in operation in North America for 30-40 years. North American manufacturers estimate composite material based towers’ life span to be 50-80 years. Costs of components are estimated for towers approx. 3 x conventional lattice tower prices, for composite material based conductors approx. 2.5-10 times the price of conventional ACSR conductor of the same cross section (however increased loadability and reduction of losses must be considered), total line costs approx. 20-30 % increase in price per km of conventional overhead line. Composite towers are intended and under development in Denmark for short sections of 400 kV overhead lines (beautification of selected overhead line sections)… General Report for CIGRE SC B2 ‘Overhead Lines’ (Paris, 25th August 2010)

«…Новые конструкции опор из новых композиционных материалов находятся пока в предпроектной стадии, и это

может дать возможность для преодоления их неприятия. Одна из идей заключается в строительстве как можно

большего количества ЛЭП с использованием синтетических материалов. На данный момент есть только

идеи и разработки для ВЛ 400 кВ на композитных опорах, и необходимы дальнейшие исследования.

В распределительных сетях композитные опоры были в эксплуатации в Северной Америке в течение 30-40 лет.

Североамериканские производители оценивают продолжительность жизни опор из композиционных

материалов в 50-80 лет. Стоимость композитной опоры оценивается примерно в три стоимости обычной

решетчатой опоры, а провод с композитным сердечником примерно в 2,5-10 раз дороже обычного провода ACSR

одного и того же сечения (однако необходимо учитывать увеличившуюся нагрузочную способность и снижение

потерь электроэнергии), при этом общая стоимость такой ВЛ дает приблизительно 20-30%-ное увеличение цены за

1 км в сравнении со стоимостью обычной ВЛ. Композитные опоры готовятся к применению на

коротких участках ВЛ 400 кВ в Дании (опытная эксплуатация на отдельных участках линий)…»

Справочная информация The additional information

Спасибо за внимание

Thank you for your attention

SEVASTOPOL

at 4th – 6th of September 2013