Основным звеном в цепи электроснабжения промышленных и сельскохозяйственных потребителей являются сети 0,38..35 кВ. которые по протяжённости составляют более 90% сетей всех напряжений.
Имеющиеся в технической литературе результаты обработки статистических данных по надёжности распределительных электрических сетей [10, 11, 12] показывают, что причины возникновения аварийных ситуаций можно разделить следующим образом:
• воздействие ветра и гололёда и последующее падение опор и обрыв проводов - 27%;
• грозовые перенапряжения, оказывающие влияние почти на все элементы сети - 24%;
• повреждение электрических сетей людьми и автотранспортом - 14%;
• неправильные действия персонала - 12%;
• дефекты изготовления и монтажа - 9%.
• не характерные (редкие причины отказов) - 14%.
Надёжность проводов ВЛ 0.38...35 кВ. Провода и арматура являются наиболее повреждаемыми элементами ВЛ. Распределение обрывов проводов в течение года показывает, что большинство из них происходит в зимние месяцы. Основной причиной обрывов является некачественный монтаж ВЛ, перетяжка проводов при монтаже и проведении эксплуатационных мероприятий, некачественная вязка. Натяжение проводов со стрелами провеса более 10% приводит к схлестыванию проводов, особенно если линия расположена поперёк направления господствующих ветров. При этом если нет автоматического повторного включения, то из-за короткого замыкания линия отключается.
Повреждения проводов при пробоях или перекрытиях изоляторов характерны для ВЛ 6…35 кВ на железобетонных опорах, когда проволоки оплавляются и пережигаются от протекания ёмкостных токов или токов короткого замыкания при одновременном повреждении изоляторов в разных местах. При этом в 80% случаев повреждения изоляторов приводят к ремонту проводов и в 20% случаев к замене проводов.
Пережимы и истирания жил при пляске проводов, а также усталостные повреждения от вибраций возникают из-за конструктивных дефектов и ошибок при проектировании. Пляска проводов возникает при скорости ветра 5...20 м/с и односторонних отложениях гололёда. При пляске проводов разрушаются в ослабленных местах провода, опоры или траверсы, выпадают и ломаются крюки (штыри), срываются изоляторы.
Механические повреждения проводов ВЛ приводят к обрывам и пережогам проволок и происходят при наездах транспорта на опоры, набросах на провода, перекрытии проводов на деревьях при ветре и дожде. На ВЛ 6…35 кВ эти причины дают до 20%, а в сетях 0,38 кВ - до 80% повреждений проводов.
Причины повреждения контактных зажимов - неправильный монтаж, применение нестандартных зажимов и способов соединения проводов.
Надёжность изоляторов. На ВЛ до 35 кВ, как правило, применяются штыревые изоляторы. Подвесные изоляторы используются в целях повышения надёжности ВЛ, в особо гололёдных условиях и на анкерных опорах ответственных переходов.
Эксплуатационная надёжность изоляторов зависит от соответствия их характеристик условиям работы, качества изготовления и монтажа. На железобетонных опорах ВЛ 10 (6) кВ в среднем повреждается до 1%, а на деревянных ‑ 0.5% изоляторов.
Основная причина повреждения изоляторов ‑ их пробой и перекрытие дугой от воздействия коммутационных и атмосферных перенапряжений и высокой температуры Дуга однофазного короткого замыкания может гореть при токах порядка 5 А, вызывая полное разрушение изолятора за 1 мин.
При междуфазных коротких замыканиях разрушение изоляторов происходит за 1,5...2 с. Пробои изоляторов чаще всего происходят при грозе и наличии скрытых заводских дефектов, приводящих к появлению трещин, в которые попадает вода и изолятор становится токопроводящим.
Дефектами монтажа изоляторов чаще всего является несоответствие наружных размеров штырей и размеров полиэтиленовых гильз, монтаж изоляторов в полевых условиях без подогрева гильз в горячей воде и др.
Имеющиеся материалы выхода из строя изоляторов свидетельствуют о том, что количество повреждений изоляторов на железобетонных опорах в 4-5 раз больше, чем на деревянных опорах.
Надёжность опор ВЛ. Основные причины повреждения деревянных опор ориентировочно распределяются следующим образом: удары молнии ‑ 40%, воздействие ветра ‑ 20%, загнивание опор ‑ 15%, наезд автотранспорта ‑ 3%, некачественный монтаж ‑ 6%.
Загнивание деревянных опор обусловлено в основном отступлениями от технологии заготовки опор. При загнивании древесины не исключено возгорание опор из-за увеличения токов утечки в местах крепления изоляторов, а также выпадение крючьев.
Другими причинами, приводящими к выпадению крючьев, являются пробой изоляторов и действие сильного ветра.
Железобетонные опоры чаще всего повреждаются из-за нарушения технологии их изготовления, что приводит к плохому сцеплению бетона с металлической арматурой, появляются трещины, неравномерность толщин стенок бетонной трубы, односторонний сдвиг арматурного каркаса относительно ствола опоры. В процессе эксплуатации под воздействием знакопеременных нагрузок, периодического увлажнения и промерзания развиваются дефекты, которые не были выявлены ранее, и возникают новые дефекты у таких опор.
Другой причиной снижения прочности железобетонных опор являются повреждения от протекания по телу опоры ёмкостных токов замыкания на землю в сети 6...35 кВ. Случаи разрушения железобетонных опор при однофазных коротких замыканиях наблюдались при пробоях или повреждениях изоляторов, перекрытии их птицами, обрыве вязок проводов, падении проводов на металлические траверсы. При этом емкостной ток замыкания на землю, протекая по заземлению опоры, высушивает грунт. Из-за большого омического сопротивления зона бетон-грунт превращается в диэлектрик, который пробивается электрическими разрядами. В результате разрушается железобетон, образуются раковины и трещины, опора становится непригодной для дальнейшей эксплуатации. Кроме этого может появиться опасное для жизни человека напряжение прикосновения к опоре и шаговое напряжение при приближении к ней.
