Ключові слова
повітряна лінія електропередачі
композитна опора
схема розташування проводів
деформація
механічне напруження
межа міцності
граничний стан
прогин
Як цитувати
Анотація
На основі виконаного аналізу технічного стану обладнання електричних мереж ОЕС України, сучасних викликів щодо розвитку енергетичної галузі та наявних технологій передачі електричної енергії обґрунтована доцільність використання опор з композитних матеріалів при розвитку, реконструкції та проектуванні нових повітряних ліній електропередачі для електричних мереж різного класу напруги. Досліджено особливості експлуатації опор із композитних матеріалів в електричних мережах багатьох країн світу, на основі чого сформульовані перспективи використання таких опор для повітряних ліній електропередачі в Україні в умовах запровадженого лібералізованого ринку електричної енергії, а також вимоги щодо показників роботи електричних мереж із досліджуваними опорами з композитних матеріалів. Виконано аналіз основних характеристик та властивостей композитних матеріалів, які найчастіше використовуються для виготовлення опор в сучасних енергосистемах, а також порівняння фізико-механічних властивостей опор з різних матеріалів. Аналіз одержаних результатів підтверджує певні переваги опор з композитних матеріалів, які сприяють поширенню впровадження таких опор в енергосистему України. Для дослідження впливу типу композитного матеріалу та конструкції опор на показники режимів роботи електричних мереж був виконаний механічний розрахунок опор, який проводився методом граничних станів. З використанням одержаних результатів розроблені математичні моделі повітряних ліній електропередачі з композитними опорами для електричних мереж напругою 35-330 кВ, які враховують технічні характеристики елементів повітряних ліній електропередачі та умови роботи електричних мереж, а також дозволяють виконати прогнозування кількісних показників подальшої експлуатації досліджуваних електричних мереж.
Посилання
Sarmento M., Lacoursiere B. A. State of the Art Overview Composite Utility Poles for Distribution and Transmission Applications. Transmission and Distribution Conference and Exposition: Latin America. Caracas,Venezuela. 2006. P. 1–4.
Natsionalna enerhetychna kompaniia «Ukrenerho», Elektrychni merezhi Ukrenerho. URL: https://ua.energy/about/merezhi-ukrenergo/ (data zvernennia 03.11.2021).
Fursanov M. I., Sazonov P. A. Analysis of the Efficiency of Composite Supports in Electric Networks of the Republic of Belarus. Enеrgеtika. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations. 2019. Vol. 62, no. 1. Р. 15–23.
Tоnne E., Dale V., Foosnеs J. A. Experiences from a test project in Norway using composite poles in 132 kV overhead lines. 22nd International Conference and Exhibition on Electricity Distribution (CIRED 2013). Stockholm, Sweden. 2013. P. 1–4. doi: 10.1049/cp.2013.1216.
Kumosa M., Armentrout D., Burks B., Hoffman J., Kumosa L., Middleton J., Predecki P. Polymer matrix composites in high voltage transmission line applications. 18th International Conference on Composite Materials. Jeju Island, Korea. 2011. Р. 1–6.
Zhijun L., Han-Ming L., Min D., Shi-Cong D., Ding-xie G., Qian-Hu W. Study on grounding design for lightning of tubular composite material towers in 110 kV overhead transmission line. 2010 International Conference on High Voltage Engineering and Application. New Orleans, USA. 2010. P. 473–475, doi: 10.1109/ICHVE.2010.5640725.
Hu C. et al. Investigation on 110kV composite material pole: Effects of grounding methods on insulation of conductor-pole gaps. 2016 IEEE International Conference on High Voltage Engineering and Application (ICHVE). Chengdu, China. 2016. P. 1–5, doi: 10.1109/ICHVE.2016.7800782.
Mohd Zainuddin N. et al. Review of Thermal Stress and Condition Monitoring Technologies for Overhead Transmission Lines: Issues and Challenges. IEEE Access. 2020. Vol. 8. P. 120053–120081, doi: 10.1109/ACCESS.2020.3004578.
Arhat R., Puzyr R., Kulynych V., Sira Y., Shchetynin V., Vorobyov V., Research of the Stress State While Obtaining Tapered Flares on the Connecting Elements of Electrical Wires. 2021 IEEE International Conference on Modern Electrical and Energy Systems (MEES). Kremenchuk, Ukraine. 2021. P. 1–6, doi: 10.1109/MEES52427.2021.9598606.
Bhowmik C., Chakraborti P., Das S. S., Singh R. Modal Analysis of 132 kV Double Circuit Electric Power Transmission Tower Made up with Composite Material Thermoplastic Long Carbon Fiber Nylon 66. P. 891–899. In book: Kumar M. et al. Advances in Interdisciplinary Engineering. Advances in Interdisciplinary Engineering, Lecture Notes in Mechanical Engineering, doi: 10.1007/978-981-13-6577-5_86.
Vasconcelos G. C. et al. Creep and Aging Evaluation of Phenol–Formaldehyde Carbon Fiber Composites in Overhead Transmission Lines. Applied Composite Materials. 2021. Vol. 28, Р. 1697–1714, doi: 10.1007/s10443-021-09935-6.
Dovgalyuk O., Bondarenko R., Yakovenko I., Dyakov E., Syromyatnikova T. Rationale for the introduction of composite supports in Ukrainian electricity networks. 2021 IEEE 2nd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek). Kharkiv, Ukraine. 2021. P. 705–708, doi: 10.1109/KhPIWeek53812.2021.9570076.
Bhowmik E. C., Gupta K., Chakraborti P. Stability analysis of Glass Fiber Polyamide Composite Transmission Tower. Journal of Reinforced Plastics and Composites. 2020. Р. 1–14, doi: 10.1177/0731684420937357.
Enerhetychna stratehiia Ukrainy na period do 2035 roku «Bezpeka, enerhoefektyvnist, konkurentospromozhnist». Skhvaleno rozporiadzhenniam Kabinetu Ministriv Ukrainy vid 18.08.2017 r. № 605-r. URL: http://zakon.rada.gov.ua/laws/show/605-2017-%D1%80 (data zvernennia 03.11.2021).
Statnett. Composite and aluminium towers. URL: https://www.statnett.no/en/about-statnett/innovation-and-technology-development/our-prioritised-projects/composite-and-aluminium-towers/ (дата звернення 05.11.2021).
Mohammed A. A., Manalo A. C., Ferdous W., Zhuge Y., Vijay P.V., Alkinani A.Q., Fam A. State-of-the-art of prefabricated FRP composite jackets for structural repair. Engineering Science and Technology, an International Journal. 2020. Vol. 23, Iss. 5. Р. 1244–1258.
Hu Y., Liu T. Experimental research on performance of composite materials pole of 110 kV transmission line. Voltage Engineering. 2011. Vol. 37 (4). P. 801–807.
An L., Wu J., Zhang Z., Zhang R. Failure analysis of a lattice transmission tower collapse due to the super typhoon Rammasun in July 2014 in Hainan Province, China. J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. 2018. Vol. 182. P. 295–307.
Zhu Y., Wang L., Yu J., Fang J. Optimal insulation design for new-type transmission tower with composite cross-arm. In Proceedings of the International Symposium on Electrical Insulating Materials. 2017. Vol. 2. P. 578–581.
Abd Rahman M. S., Ab Kadir M. Z. A., Ab-Rahman M. S., Osman M., Mohd Nor S. F., Mohd Zainuddin N. Effects of a Crossarm Brace Application on a 275 kV Fiberglass-Reinforced Polymer Crossarm Subjected to a Lightning Impulse. Energies. 2020. Vol. 13. P. 6248.
Kompaniia MIKO. Opory osvitlennia, enerhetychni opory, svitylnyky, enerhetychna armatura. URL: https://miko.ua/ (data zvernennia 03.11.2021).
Kompaniia STOLB. Kompozytni opory vulychnoho osvitlennia. URL: https://stolb.com.ua/ (data zvernennia 03.11.2021).
Kompaniia Alutal. Kompozytni opory. URL: https://www.alutal.com.ua/ (data zvernennia 03.11.2021).
Natsionalna komisiia, shcho zdiisniuie derzhavne rehuliuvannia u sferakh enerhetyky ta komunalnykh posluh (NKREKP). Ofitsiinyi veb-sait. URL: http://www.nerc.gov.ua/?id=11895 (data zvernennia 03.11.2021).
Pleşa I., Noţingher P. V., Schlögl S., Sumereder C., Muhr M. Properties of Polymer Composites Used in High-Voltage Applications. Polymers (Basel). 2016. Vol. 8(5), no. 173. Р. 1–63, doi: 10.3390/polym8050173.
Czapla A., Ganesapillai M., Drewnowski J. Composite as a Material of the Future in the Era of Green Deal Implementation Strategies. Processes. 2021. Vol. 9(12). Р. 2238, doi: 10.3390/pr9122238.
Dovgalyuk O., Bondarenko R., Miroshnyk K., Yakovenko I., Dyakov E., Syromyatnikova T. Features Analysis of Composite Supports Application for Electric Power Networks in Ukraine. 2020 IEEE KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek). Kharkiv, Ukraine. 2020. P. 103–108, doi: 10.1109/KhPIWeek51551.2020.9250150.
Pravyla ulashtuvannia elektroustanovok. Kyiv: Minenerhovuhillia Ukrainy, 2017. 617 s.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Авторське право (c) 2021 Оксана Миколаївна Довгалюк, Роман Вікторович Бондаренко, Іван Сергійович Яковенко, Костянтин Артурович Мірошник, Владислав Олегович Високих