Гололед на проводах

Жителей Камчатки не удивить непогодой. Когда на улице идет сильный снег, а шквалистый ветер наметает метровые сугробы, в домах камчатцев тепло и светло. Энергетики полуострова, за 50 лет работы научились справляться со всеми погодными катаклизмами. Накануне подхода очередного циклона в «Камчатскэнерго» был введен режим повышенной готовности, увеличена численность оперативно-выездных бригад филиала «Центральные электрические сети» и проведены внеочередные испытания установок плавок гололеда, позволяющие линиям электропередачи более эффективно нести нагрузки в условиях снегопада. История возникновения этих плавильных установок - в нашей рубрике «Эпицентр».

Конец января 1971 года надолго запомнился старожилам Камчатки. 23 января к полуострову подошел глубокий циклон из Охотского моря. Но кого на Камчатке удивишь циклонами или землетрясениями? Это привычные атрибуты жизни на полуострове, которые кажутся экзотическими лишь для гостей с материка.

К вечеру легкий снежок превратился в мощные заряды снега, а ветер перешагнул отметку за 30 м/с. За ночь тогда выпала месячная норма осадков, за второе сутки - еще одна. Казалось, что циклон вот-вот уйдет, но на смену ему подошел второй, а потом и третий. 10 суток подряд продолжалась борьба со стихией. Каждое утро тысячи горожан, утопая в сугробах, пробирались на работу, снегоочистительная техника всех организаций была мобилизована на расчистку дорог. Продукты в магазины подвозились на гусеничной технике, как и бригады скорой помощи к домам горожан. Запасы продовольствия таяли, а в бухте стояли пароходы, которые не могли подойти в таких условиях к причальным стенкам. В аэропортах Сахалина, Хабаровска, Магадана, Владивостока безнадежно застряли более 30 самолетов, направлявшихся на Камчатку. По утверждению синоптиков, 100 лет не было на юге полуострова такой адской смеси из снега, дождя и ветра. На 7-е сутки в черте Петропавловска с сопок начали сходить снежные лавины. Одна из них снесла несколько частных домов на склоне сопки Петровской. В городе сложилось чрезвычайное положение.

На 2-е сутки началось то, чего более всего опасались: из-за обледенения начали рушиться линии электропередачи. Почти весь город погрузился во тьму, вышла из строя единственная ЛЭП-110 кВ до подстанции «Приморской», расположенной в Вилючинске. Остановились 18 котельных, водонасосные станции. Самый крупный в то время энергоисточник, ТЭЦ-1, остался без нагрузки, работал на собственные нужды. Многие районы Петропавловска лишились воды, а от снега рухнули все воздушные телефонные линии.

Из воспоминаний жителей

«Мы с родителями жили в районе жестяно-баночной фабрики, в 2-этажном деревянном доме. Утром к нам поднялся сосед с 1-го этажа, и они с отцом вышли на улицу через окно. Попытались откопать подъезд. Но ничего не получилось. Снег все заметал. Несколько дней мы выходили на улицу через окно соседей с той стороны дома, где ветром сдувало снег. Тогда очень редко из-за пурги отменяли занятия в школе. А в те дни нам повезло – каникулы».

Подвиг высокого напряжения

Городу была нужна энергия. Газета «Камчатская правда» в те дни писала: «То, что сейчас делают электрики, – настоящий подвиг. Подвиг в самом высоком смысле этого слова. В пургу, в ураганный ветер, когда высоковольтные провода раскачиваются как нитки и как нитки же рвутся, идти на их восстановление могут только добровольцы, герои. И добровольцы находятся».

Молодой начальник «Центральных электрических сетей» В. Леонардов впоследствии вспоминал: «В 1971 году я стал «настоящим энергетиком» благодаря гололеду. Все поселки и город были обесточены. У меня семья дома сидела без света 2 недели. В квартире было 10-12 градусов. Семья гордилась моей работой, что я занимаюсь делом, что вот-вот в домах появится свет. На предприятиях «Камчатскэнерго» была объявлена общая мобилизация всех, кто мог участвовать в восстановительных работах. Управляющий Георгий Соколов, при котором была создана энергосистема «Камчатскэнерго», поставил задачу: все силы и средства бросить на ликвидацию последствий пурги. Я работал на линии, которая повредилась в районе подстанции «Зеркальной». Работа, на первый взгляд, простая. Надо было найти конец оборванного провода, вытащить и соединить его. Мы переворошили десятки кубов снега. Соединяли провода овальными соединителями. Варили термитной шашкой. Возвращались в 3-м часу ночи. Начальник городского сетевого района «Центральных электрических сетей» С. Косицын наливал по стакану перцовки, и мы ложились спать. А чуть свет опять выезжали на восстановление».

«На работу на линиях, действительно, выходили только добровольцы, - вспоминает Владимир Семчев, бывший директор ТЭЦ-2, Почетный Гражданин г. Петропавловска-Камчатского. - Это была адская работа. Приходилось нарушать требования безопасности при работе на высоте. Мы с напарником Николаем Плюсниным (он - электромонтер, а я - инженер релейной службы и автоматики) занимались тем, что срубали топорами с ВЛ-110 грозозащитные тросы от подстанции «Центральной» до «Зеркальной». На тросах - по 200 мм льда. Опоры были рюмочного типа. Снег ослепляет, ветер с ног валит, а мы вдвоем забираемся наверх, каждый на свою ветку. Я рублю трос на своей стороне, а напарник в это время мертвой хваткой держится за конструкции опоры. Что происходит внизу, из-за пурги не видно. Когда трос со льдом срублен, происходит резкий рывок, и опору буквально проворачивает в воздухе. Мгновение, и уже висишь на монтажном поясе на высоте проводов. Затем рубит напарник – и все повторяется. Сползаем вниз и, утопая в снегу, перебираемся к следующей опоре. В дальнейшем на Камчатке отказались от применения грозозащитных тросов, которые из-за обледенения провисали ниже линейных проводов, создавая короткие замыкания, ломали опоры и грозили положить всю линию ЛЭП-110 кВ. Потом мы занимались линиями 0,4 кВ. Эти линии порвало буквально все. С утра и до ночи тянули провода. На ночлег устраивались в любом доме, докуда дотянули провода. Нам нигде не отказывали».

За 10 пурговых дней в Петропавловске-Камчатском выпало 585 мм осадков. Много это или мало? Для Петропавловска – полугодовая норма, для Москвы – 2-летняя.

Свежий взгляд

Государственная комиссия по расследованию причин аварии установит, что на Камчатке совершенно иные гололедно-ветровые нагрузки, нежели чем на материковой части страны. Нагрузка гололеда на провода достигала в те дни 26 кг на погонный метр линии.

На Камчатке гололед может образоваться в течение 24 часов и полностью положить линию. Наблюдались случаи, когда при ледяном дожде критическое образование гололеда на линиях происходило менее чем за 6 часов. Но тогда Камчатка по своим климатическим условиям была белым пятном для электросетевых строителей и эксплуатационников. Энергетики свежим взглядом оценили то, что имели.

Ущерб, нанесенный стихией предприятиям энергосистемы, был миллионный. С актами, альбомом фотографий по стихии и письмом-ходатайством об оказании помощи энергетикам Камчатки на имя министра энергетики и электрификации Петра Непорожнего от имени 1-го секретаря обкома партии Дмитрия Качина в Москву командировали Н. Елина, занимавшего в те годы должность заместителя управляющего по общим вопросам. Непорожнего они впечатлили, и он поставил на контроль своему заместителю Владимиру Буденному вопрос оказания помощи. А настойчивость Н. Елина впечатлила начальника ГлавПЭО Мхитарьяна. В очередной заход к нему, в сопровождении двух замов начальника «Главсеверовостокэнерго» Н. Козыря и В.Белова, указав на Н. Елина, Мхитарьян сказал: «Опять явился этот Остап Бендер! Дай ему миллион, и ни копейки меньше! А я где возьму этот миллион?». И все же через главк деньги на восстановление ЛЭП в течение года РЭУ «Камчатскэнерго» получило сполна. Все последствия стихии удалось ликвидировать лишь через 3 месяца. Заново пришлось восстановить практически 70 процентов линий электропередачи различного класса.

Борьба за живучесть

Именно в те годы в РЭУ «Камчатскэнерго» занялись проблемой предупреждения образования гололеда на линиях. В этом направлении работали сетевые предприятия, ПТО аппарата, диспетчерская служба, релейщики, связисты. В аппарате управления была создана лаборатория гололедозащиты. Но объединяющим центром всех работ по защите от гололеда была все-таки центральная диспетчерская служба (ЦДС), которую в 1973 году возглавил Николай Зуев. «Электричество помню с 3-летнего возраста, - вспоминает Николай Михайлович. - Помню, как отец пришел в обмотках и военной форме. Шел 1941 год, началась война. Отец еще был дома, когда пришел монтер и обрезал лампочку. Рядом был гараж, там стоял дизель, и все, кто жил рядом, получали от него электроэнергию. Война, топлива нет, был введен режим экономии. Когда я перешел работать в ЦДС, пришлось заниматься живучестью энергосистемы. Живучесть - это способность противостоять любым возмущающим явлениям: короткому замыканию, обледенению, обрывам проводов, ошибкам персонала, чтобы, в конечном счете, не «сесть на ноль». И если это случилось, то исправить ситуацию. В России, если станция «села на ноль», то с любой соседней станции можно подать напряжение и раскрутить оборудование. На Камчатке такой возможности нет. Мы вели большую работу, чтобы организовать процесс запуска ТЭЦ-1, проводили эксперименты, выполняли расчеты. И научились запускать ТЭЦ-1 от дизельной станции. А борьба с гололедом… Это целая история поколения камчатских энергетиков».

На западной стороне Авачинской бухты располагались поселки Советский, Вилючинск, Приморский, Рыбачий. Как только там начинал образовываться гололед, приходилось отключать электричество. Поселки могли находиться без света сутки, трое, пока пурга не закончится. А ведь там – важнейшие оборонные объекты! Было решено проложить 3 км кабеля через Авачинскую бухту. У этого кабеля каждая фаза отдельно, он очень тяжелый. Кировский кабельный завод согласился выпустить такой кабель, с условием, что энергетики сами доставят его на полуостров. Камчатское пароходство отказалось, мотивируя тем, что не в состоянии. На помощь пришли военные. Командующий Камчатской флотилией связался с командующим флотом. В итоге, добро было получено. Вначале все были согласны: и Министерство, и Госплан. Потом Госплан засомневался: «У вас ведь там кабель все равно порвут, когда будет штормить, пароход потащит по бухте, якорь зацепит и порвет. Пароходы большие, якоря тяжелые». Начальник главка позвонил на Камчатку и сообщил: «Госплан возражает, брошенными на ветер окажутся деньги. Вторую линию сможете построить?». Таким образом, остановились на варианте строительства второй параллельной линии. Вторая линия позволила проводить плавку гололеда без отключения потребителей.

После 1971 года специалисты «Камчатскэнерго» ездили по обмену опытом в другие регионы: «Волгоградэнего», «Сахалинэнерго», «Читаэнерго». Но у них опыта в борьбе с гололедом в те годы тоже было недостаточно, поэтому камчатские энергетики делились своим после такого потрясения.

Подогревать, плавить, сбивать…

Победить гололед на Камчатке смогли, когда внедрили целую систему предупреждения от образования гололеда. В основу этого решения лег принцип нагрева проводов ЛЭП током нагрузки в проводах. Сначала на подстанции «Крашенинникова», установили реактор мощностью 100 МВАр. Обычно такие трансформаторы применяются для компенсации емкостного зарядного тока линий 220 кВ и выше. В камчатском варианте ток реактора загружался индуктивной нагрузкой провода двух цепей ЛЭП-110 кВ. При токе нагрузкой более 200 ампер провода слегка нагреваются. Если дать ток меньшей силы, будет налипание гололеда. При риске возникновения гололеда на ЛЭП на ПС «Крашенинникова» включается реактор, линии загружаются дополнительным током, провода нагреваются. Но у реактора есть недостаток, он понижает напряжение.

Специалисты «Камчатскэнерго» для подстанции «Елизово» самостоятельно сделали расчеты, реконструировали обычный трансформатор для сети 35 кВ: берется кольцо линий Елизово – водозабор – Коряки – Елизово, дополнительно включается специальный трансформатор в это кольцо, создается дополнительный контурный ток к току нагрузки. Режим эксплуатации контурного трансформатора и его релейной защиты и автоматики на столе местной службы МСРЗАИ на действующем макете отработали для внедрения в эксплуатацию два инженера этой службы - Владимир Плотников и Владимир Семчев. В итоге, эти линии прогреваются, и на них не налипает гололед. Сегодня везде, где есть параллельные ВЛ, установлены специальные индивидуального назначения контурные трансформаторы. Они очень хорошо себя зарекомендовали: предупредительная плавка гололеда осуществляется без отключения потребителей и снижения надежности электроснабжения.

Но оставался еще один способ в борьбе с гололедом на радиальных линиях, который очень хорошо был освоен в «Сахалинэнерго» - плавка гололеда постоянным током. Энергетики Камчатки начали внедрять и его. В г. Елизово, впервые в то время в Советском Союзе, совместно с НИИ постоянного тока, соорудили управляемое выпрямительное устройство, которое может дать 50 кВ и 1.000 ампер постоянного тока. Это устройство плавки гололеда используется для плавки гололеда на линиях Елизово - Мильково и Елизово - Апача. А это очень протяженные линии, до 300 км.

Есть схемы плавки гололеда на постоянном и переменном токе. Для плавки гололеда на ВЛ-220 кВ, от Авачи до Мутновской ГеоЭС, был предусмотрен вариант подачи напряжения 35 кВ от ГеоЭС до Авачи. Но работа на напряжении переменного тока 35 кВ осложнялась недостаточностью величины тока, поэтому продолжительность плавки гололеда занимала 6 часов, и далеко не всегда была эффективна. Через проектный институт была отработана плавка гололеда на переменном токе с конденсаторной установкой для уменьшения сопротивления линии. Это позволило увеличить ток плавки в проводах и существенно сократить время плавки: можно успеть в ночной провал нагрузок отключить Мутновскую ГеоЭС и успеть проплавить линию. Чтобы контролировать образование гололеда на этой ВЛ-220 кВ, специалист «Камчатскэнерго» В. Алексеенко применил контроль образования гололеда по затуханию ВЧ сигнала. Были проведены успешные испытания. По величине затухания теперь определяется начало образования гололеда.

Форма гололеда бывает круглой или эллипсовидной. Эллипсовидный гололед вызывает «пляску» проводов. Это возможно на ВЛ, идущей по горному плато к Мутновским ГеоЭС. Такой гололед вызывает закручивание-раскручивание проводов, которые входят в резонанс и, в итоге, вызывают сильную ударную нагрузку. Если линия в течение 10-12 часов не успокоится, то может произойти разрушение линейной арматуры.

Чтобы исключить «пляску» проводов, в проектах ВЛ предусматривается навешивание специальных грузиков на провода на определенном расстоянии, чтоб избежать схлестывания. Но на Мутновской линии потребовалось применить дополнительно межфазные изолирующие распорки. Проблема была в том, что производители выпускали варианты распорок для треугольной подвески проводов, а на Камчатке она горизонтальная. На том этапе начальник района высоковольтных сетей Леонид Безотечество изготовил распорки самостоятельно. Длина такой распорки 7 м, она рассчитана на нагрузку при образовании гололеда. Распорка выдерживает 25 кг льда на погонный метр. Такие распорки были установлены на самых опасных участках ВЛ-201 в районе высокогорного плато вулкана Горелого.

Еще одну проблему создавало налипание мокрого снега на провода, которое трудно отслеживать на протяженных радиальных линиях электропередачи, например, на линии до села Мильково. При включении схемы плавки снег сначала опадает в пролетах ЛЭП на отдельных участках, а затем начинает лавинообразно срываться с проводов. Освободившийся провод, как тетива натянутого лука, подскакивает вверх и разрушает подвесные изоляторы, а нередко даже забрасывает гирлянды изоляторов на траверсы опор. Этот фактор, а также проблемы сборки схем плавки в непогоду, отсутствие точной информации о начавшемся налипании снега, вывели специалистов «Камчатскэнерго» на главную идею: упреждать налипание снега везде, где это возможно. Для этого используются контурные трансформаторы, реакторы, перераспределение нагрузки путем отключения части линий 110 кВ и постановки их на прогрев по схемам плавки. На линиях, где профилактика налипания снега невозможна, усиливается контроль за состоянием линии путем осмотра и по затуханию ВЧ сигнала по каналам связи. При возникновении угрозы повреждения ВЛ она отключается на плавку. Для таких линий предусмотрено, как правило, две и более схемы плавок гололеда. В советский период времени для контроля за линией после циклонов производились регулярные вертолетные облеты. Сегодня час полета на вертолете нереально дорог. Но еще в те годы удалось установить некоторые локальные места, где налипание снега случается чаще всего.

Например, в районе поселка Ганалы, в распадке хребта, на пролете регулярно происходило мощное налипание снега. Провод провисал под тяжестью снега почти до земли, диаметр нароста достигал 200 мм. Его сбивали ударом изолирующей штанги. Нечто подобное проделывают все домохозяйки города, сбивая налипший снег с веревок для сушки белья. Возникла идея сконструировать ударное устройство, которое будет самостоятельно взводиться за счет провисания провода, а в определенный момент срабатывать и снова возвращаться во взведенное состояние. Это приспособление придумал и внедрил Леонид Безотечество: при отклонении гирлянды при налипании снега, через рычажную систему, взводится молот-ударник, а на проводе закреплена «подушка». Когда ударник поднимается вверх до определенного значения, то срабатывает храповик, и молот бьет по «подушке» на проводе. Наблюдения показали, что механизм работает, а опасные налипания снега на этом участке прекратились.

Победа энергетиков

После многих лет работы был достигнут такой уровень защиты, что повреждения на линиях 110 кВ от гололеда практически прекратились. Дело дошло до того, что в одном из приказов Минэнерго исключило РЭУ «Камчатскэнерго» из «гололедного списка» энергосистем. Мотивировали тем, что на Камчатке повреждений от гололеда нет. Пришлось доказывать, что гололед как был, так и остается, просто с ним научились бороться. Тогда Минэнерго отдельным письмом включило «Камчатскэнерго» в тот приказ. Этот документ позволял энергосистемам, где есть гололедные явления, по своему усмотрению повышать сечение провода на одну ступень выше норматива.

По словам всех, кто был причастен к борьбе с гололедом и налипанием снега на линии электропередачи, это была длительная, но интересная, творческая работа с большой отдачей, результаты которой сегодня очевидны для всех: энергосистема стала практически неуязвима для гололеда и налипания мокрого снега на высоковольтные линии электропередачи.

Алексей ДОНЦОВ, специально для РАИ «КАМЧАТКА-ИНФОРМ»

17 марта 2016 г.