Действительная работа конструкций воздушных линий электропередачи на этапах жизненного цикла

Введение. Объектом исследования являются конструкции воздушных линий электропередачи (ВЛ), включая фундаменты; предметом — действительная работа конструкций (ДРК) на этапах жизненного цикла (ЖЦ) ВЛ (строительство, эксплуатация и реконструкция), как линейного сооружения, что определяет практическую значимость статьи. Цель определяется необходимостью обеспечения требуемой нормативной надежности функционирования ВЛ. Задачи работы — изучение факторов действительной работы ВЛ на этапах ЖЦ.

Материалы и методы. Действительная работа конструкций ВЛ, как совокупность реальных отклонений характеристик элементов от нормативных значений, установлена в виде конкретных факторов. Фактор аварийных повреждений конструкций, в том числе падение опор, также отнесен к ДРК. После ремонта или реконструкции, например, с заменой поврежденных и упавших опор, либо с заменой старых проводов на новые инновационные, эксплуатация продолжена в составе ЖЦ.

Результаты. Представлен реальный пример успешной реконструкции ВЛ 220 кВ с заменой проводов на новые инновационные с зазором, отличающиеся перемещением токопроводящей части относительно несущего сердечника в условиях высокотемпературных деформаций. Возможность такой реконструкции ВЛ обусловлена повышенной прочностью и пониженным диаметром нового провода с уплотненным сечением. Это позволило подвесить новые инновационные провода и грозозащитные тросы на старые опоры с усиленными фундаментами, что значительно сократило затраты при реконструкции ВЛ.

Выводы. Данный подход дал возможность применить старые опоры для подвески новых проводов и грозозащитного троса. При этом пропускная способность ВЛ 220 кВ возросла на 60 % и более. ЖЦ представлен новой графической моделью — «кривой жизни», график которой, как изменение потока отказов ω по временной оси τ, составлен из трех основных этапов: строительство с приработкой, нормальная эксплуатация и износ. Указанный график предложен для описания процесса последующей реконструкции как четвертого основного этапа с продлением временной оси в составе нового ЖЦ ВЛ.

1. Сенькин Н.А. Строительные конструкции воздушных линий электропередачи ВЛ 110–750 кВ: этапы жизненного цикла // Актуальные проблемы компьютерного моделирования конструкций и сооружений : тез. докл. VIII Международного симпозиума. 2003. С. 253–254. EDN GKTMFS.

2. Сенькин Н.А., Белякова Т.Е., Мальчиков Д.А., Васильев В.С. Действительная работа стальных конструкций воздушных линий электропередачи напряжением 35 кВ и выше // Металлические конструкции. 2022. Т. 28. № 1. С. 5–18. EDN FEJAMT.

3. Санжаровский Р.С., Астафеев Д.О., Улицкий В.М., Зибер Ф. Усиление при реконструкции зданий и сооружений. Устройство и расчеты усиления зданий при реконструкции. СПб. : СПбГАСУ, 1988. 637 с.

4. Горохов Е.В., Смирнова Н.С., Шелихова Е.В. Система управления реконструкцией опор ВЛ с учетом требований эксплуатации и надежности энергоснабжения потребителей // Металлические конструкции. 2023. Т. 29. № 1. С. 33–45. EDN SOQPTO.

5. Горохов Е.В., Смирнова Н.С., Оржеховский А.Н. Анализ живучести конструкции анкерно-угловой опоры 220 кВ с несовершенствами при действии статических нагрузок // Металлические конструкции. 2023. Т. 29. № 4. С. 209–219. EDN JCQXPU.

6. Khalyasmaa A.I., Eroshenko S.A., Bogdanov D. Adaptive life-cycle control system for overhead transmission lines using forecasting models // 2017 8th IEEE International Conference on Software Engineering and Service Science (ICSESS). 2017. Pp. 75–78. DOI: 10.1109/ICSESS.2017.8342867

7. Gan J., Li L. Research on the Technical Reliability of the Overhead Transmission Lines Based on the Life Cycle Technology // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020. Vol. 558. Issue 5. P. 052037. DOI: 10.1088/1755-1315/558/5/052037

8. Brennan G. Refurbishment of Existing Overhead Transmission Lines // CIGRE. B2-203. 2004. 9 p.

9. Курьянов В.Н., Султанов M.M., Фокин В.А., Тимашова Л.В. Инновационные высокоэффективные провода для линий электропередачи // Энергия единой сети. 2016. № 4 (27). С. 70–78. EDN WIDLMX.

10. Сенькин Н.А. Актуальные задачи в проектировании и строительстве ВЛ ЕНЭС: провода, тросы, арматура // Энергоэксперт. 2014. № 1 (42). С. 72–79.

11. Трулль В.А., Сенькин Н.А. Исследование влияния перемещений фундаментов на усилия в стержнях сооружений башенного типа // Металлические конструкции и испытания сооружений : межвузовский тематический сборник трудов. 1980. С. 25–32.

12. Семашкин А.Д., Туснин А.Р., Бергер М.П. Способы расчета несущих конструкций на устойчивость к прогрессирующему разрушению // Строительство: наука и образование. 2023. Т. 13. № 2. С. 31–50. DOI: 10.22227/2305-5502.2023.2.3. EDN SSKMDG.

13. Колчунов В.И., Ильющенко Т.А., Федорова Н.В., Савин С.Ю., Тур В.В., Лизогуб А.А. Живучесть конструктивных систем зданий и сооружений: аналитический обзор исследований // Строительство и реконструкция. 2024. № 3 (113). С. 31–71. DOI: 10.33979/2073-7416-2024-113-3-31-71. EDN FHLGWH.

14. Fedorova N.V., Savin S.Yu. Progressive collapse resistance of facilities experienced to localized structural damage : an analytical review // Building and Reconstruction. 2021. Vol. 95. Issue 3. Pp. 76–108. DOI: 10.33979/2073-7416-2021-95-3-76-108. EDN FMVVRU.

15. Андросова Н.Б., Ветрова О.А. Анализ исследований и требований по защите зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения в законодательно-нормативных документах России и странах Евросоюза // Строительство и реконструкция. 2019. № 1 (81). С. 85–96. DOI: 10.33979/2073-7416-2019-81-1-85-96. EDN ZCKBDF.

16. Сенькин Н.А. Прогрессирующее обрушение и восстановление конструкций воздушных линий электропередачи // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2023. № 10 (778). С. 5–20. DOI: 10.32683/0536-1052-2023-778-10-5-20. EDN VIILKZ.

17. Танасогло А.В., Гаранжа И.М., Оржеховский А.Н., Писарева М.М. Совершенствование конструктивной формы стальных узкобазых решетчатых опор воздушных линий электропередачи повышенной надежности // Строительство: наука и образование. 2025. Т. 15. № 2. С. 20–39. DOI: 10.22227/2305-5502.2025.2.2. EDN CSFUUW.

18. Крюков К.П., Новгородцев Б.П. Конструкции и механический расчет линий электропередачи. Л. : Энергия, 1979. 312 с.

19. Яковлев Л.В., Каверина Р.С., Дубинич Л.А. Комплекс работ и предложений по повышению надежности ВЛ на стадии проектирования и эксплуатации // Линии электропередачи 2008: проектирование, строительство, опыт эксплуатации и НТП. 2008. С. 28–49.

20. Крылов С.В. Техническое состояние воздушных линий 35 кВ и выше: методы обследования // Новости электротехники. 2006. № 1 (37). С. 35–41.

21. Ефимов Е.Н., Тимашова Л.В., Ясинская Н.В. Причины и характер повреждаемости компонентов воздушных линий электропередачи напряжением 110–750 кВ в 1997–2007 гг. // Энергия Единой Сети. 2012. № 5 (5). С. 32–41. EDN VXCBYN.

22. Galiaskarov I. On reliability characteristics and service time limits of 500 kV overhead lines // E3S Web of Conferences. 2020. Vol. 216. P. 01014. DOI: 10.1051/e3sconf/202021601014

23. Горохов Е.В., Шаповалов С.М., Удод Е.И. и др. Повышение надежности и долговечности электро-сетевых конструкций. Киев : Техника, 1997. 283 с.

24. Горохов Е.В., Бакаев С.Н., Назим Я.В., Моргай В.Н., Попов М.С. Анализ причин и последствий аварий на участках ВЛ 330 кВ Джанкойских МЭС Крымской электроэнергетической системы НЭК «Укрэнерго» // Металлические конструкции. 2010. Т. 16. № 2. С. 75–92. EDN MUVVGJ.

25. Бакаев С.Н., Смирнова Н.С., Моргай В.В. Повышение надежности эксплуатации воздушных линий электропередач (комплекс работ и предложений по действующим ВЛ) // Металлические конструкции. 2015. Т. 21. № 3. С. 147–165. EDN VAAUIP.

26. Танасогло А.В., Фоменко С.А., Бакаев С.Н., Козлова Л.В. Определение редуцированного тяжения при обрывах токоведущих проводов и грозозащитных тросов воздушных линий напряжением 35–110 кВ // Металлические конструкции. 2022. Т. 28. № 4. С. 195–205. EDN EOCYGC.

27. Сенькин Н.А., Филимонов А.С. Взаимодействие конструктивных элементов в линейной цепи воздушной линии электропередачи при падении опоры // Строительная механика и расчет сооружений. 2024. № 6 (317). С. 27–34. DOI: 10.37538/0039-2383.2024.6.27.34. EDN ITCRDE.

28. Белякова Т.Е. Влияние точности изготовления и сборки на несущую способность промежуточных опор ВЛ // Серия «Строительство» : сб. ст. магистрантов и аспирантов. 2022. С. 3–11. EDN WHUCGL.

29. Сенькин Н.А., Васильев В.С. Действительная работа сооружений: взаимодействие конструкций и грунтового основания решетчатых опор воздушных линий электропередачи // Вестник МГСУ. 2025. Т. 20. № 5. С. 637–654. DOI: 10.22227/1997-0935.2025.5.637-654. EDN HXICYU.

30. Романов П.И., Качановская Л.И., Чернова Т.В. К вопросу о повышении коррозионной стойкости опор ВЛ // Прогрессивные решения в электросетевом строительстве : сб. науч. тр. 1986. С. 146–152.

31. Романов П.И., Качановская Л.И., Чернова Т.В. Контроль коррозионных дефектов металлических элементов опор ВЛ // Прогрессивные решения в электросетевом строительстве : сб. науч. тр. 1986. С. 40–48.

32. Senkin N. Improvement of Methods of Inspection of Steel Structures of Overhead Power Line // Lecture Notes in Civil Engineering. 2022. Pp. 155–163. DOI: 10.1007/978-3-031-30570-2_14

33. Gusakova E., Ovchinnikov A., Volkov A. Approaches to the structuring of the information model of the life cycle stages of a construction object // E3S Web of Conferences. 2019. Vol. 97. P. 01002. DOI: 10.1051/e3sconf/20199701002