Технико-экономическая оценка мировых подходов к проектированию линий электропередачи с учётом климатических нагрузок

Abstract

В статье представлены результаты сравнительного технико-экономического анализа подходов к нормированию ветровых и гололёдных нагрузок при проектировании воздушных линий электропередачи (ЛЭП) 220 кВ, принятых в Российской Федерации, США, странах Европейского союза и Китае. Обоснована актуальность исследования в связи с участившимися случаями аномальных гололёдно-ветровых явлений, приводящих к массовым авариям и значительному экономическому ущербу. Выявлены три ключевых нормативных параметра, определяющих различия в капитальных затратах (CAPEX), эксплуатационных расходах (OPEX) и надёжности: период повторяемости нагрузок, коэффициенты надёжности по нагрузке и коэффициент сочетания ветра при гололёде. На основе единого климатического сценария и типового расчётного объекта выполнены расчёты CAPEX, OPEX, ожидаемого годового ущерба от отказов и стоимости жизненного цикла (LCC) за 40 лет при норме дисконта 10%. Установлено, что российский подход минимизирует CAPEX и LCC, однако обеспечивает в 1,8-2,2 раза более высокую годовую вероятность отказа по сравнению с подходами США и ЕС. В качестве активной меры повышения надёжности без критического роста капитальных затрат обоснована целесообразность внедрения локационной автоматики ограничения перегрузки и систем мониторинга и плавки гололёда. The article presents the results of a comparative techno-economic analysis of approaches to rating wind and ice loads in the design of 220 kV overhead power transmission lines (OHL) adopted in the Russian Federation, the USA, the countries of the European Union and China. The relevance of the study is substantiated by the increasing frequency of abnormal ice-and-wind events that lead to mass failures and significant economic damage. Three key normative parameters that determine differences in capital expenditure (CAPEX), operating expenditure (OPEX) and reliability are identified: the load return period, the load reliability factors and the wind-during-ice combination coefficient. On the basis of a single climatic scenario and a typical design object, calculations of CAPEX, OPEX, the expected annual damage from failures and the life cycle cost (LCC) over 40 years at a discount rate of 10% are performed. It is established that the Russian approach minimizes CAPEX and LCC, but provides a 1.8-2.2 times higher annual probability of failure compared with the approaches of the USA and the EU. As an active measure to increase reliability without a critical rise in capital costs, the expediency of introducing location-based overload limiting automation and ice monitoring and melting systems is substantiated.