Целью исследования является выявление общего характера аварийности ЛЭП и определение "места" грозовой активности в причинах ее проявления на территории Горного Алтая. Были поставлены и решены следующие задачи:
анализ общей аварийности ЛЭП-110 по различным причинам;
выделение отдельных линий и их групп, подверженных наибольшему числу повреждений от действия гроз;
сопоставление выделенных групп ЛЭП с режимом грозовой активности исследуемого региона.
Для изучения влияния атмосферных процессов на аварийность ЛЭП Республики Алтай нами использовалась отчетные данные о повреждениях линий электропередач (напряженностью 110 кВ) за период с 1992 по 1998 гг., предоставленные АО "Горно-Алтайэнерго". Информация о повреждениях ЛЭП включает в себя сведения о пространственно-временной локализации аварий и причинах их возникновения. В таблице 18 представлен фрагмент используемых нами данных о повреждениях ЛЭП-110.
Таблица 18
Фрагмент таблицы данных аварийности высоковольтных линий электропередач (110 кВ)
| Дата | Время | Населенный пункт | Номер линии | Причина аварии |
| 26.02.1992 | 11:50 | Акташ | Акташ-Кош-Агач | ветер |
| 26.02.1992 | 8:53 | Бийск-Майма | исчезновение напряжения | |
| 26.02.1992 | 9:30 | Акташ | Акташ - Кош-Агач | обрыв |
| 26.02.1992 | 17:30 | Кебезень | Кебезень - Турочак | устанавливается |
| 28.02.1992 | 8:53 | Майма - Сигнал | наброс мощности | |
| 25.04.1992 | 14:10 | Черга | Черга - Шебалино | сгорела катушка |
| 12.06.1992 | 23:58 | Черга | Черга - Теньга | гроза |
| ... | ... | ... | ... | ... |
Все причины аварийности ЛЭП-110, представленные в отчетных данных, нами были разбиты на три группы: технические, природные и неустановленные. Большинство аварий на ЛЭП Горного Алтая происходит по природным причинам (рис. 37), основными из которых являются ветер, гроза, дождь и снег. При этом от ветра на территории Горного Алтая за рассматриваемый период с 1992 по 1998 гг. произошло 29% аварий, 19% произошло от действия гроз и только 4% аварий возникло от дождя и снега.
Рис.37. Распределение числа повреждений ЛЭП-110 по группам причин в % от общего числа повреждений
Для исследуемого региона (рис. 37) очень высок процент неустановленных причин аварийности линий электропередач. Число технических повреждений (обрыв линий, исчезновение напряжения, наброс мощности, повреждение узлов силовых установок, короткое замыкание и т.п.) не превышает 10% от общего числа аварий на ЛЭП. Заметим, что среди причин технического характера на исчезновение и наброс напряжения приходится более половины случаев, т.е. данные повреждения ЛЭП являются превалирующими. Отключения ЛЭП по указанным причинам по нашему предположению могут иметь природное происхождение. Мы считаем, что именно наличие геолого-геофизического неравновесия среды в отдельных местах прохождения линии электропередач способствует в определенное время возникновению наброса или "утечки" напряжения. Тем не менее, традиционно наброс и исчезновение мощности относят к техническим причинам. Поэтому мы также придерживаясь этого подхода отнесли данные причины к группе технических повреждений ЛЭП.
На рисунке 38 дана схема расположения ЛЭП-110 на территории Горного Алтая с указанием населенных пунктов, отвечающих за их идентификацию. В таблице 19 представлена количественная характеристика аварийности отдельных линий электропередач. С целью учета влияния физико-географических особенностей на аварийность ЛЭП отдельные линии были сгруппированы по двум признакам: административному и физико-географическому.
В связи с тем, что линия Бийск-Майма не проходит непосредственно по территории Горного Алтая, ее аварийность рассматривалась нами отдельно от других ЛЭП-110. Для линии Бийск-Майма (на рис.38 линия изображена не полностью, отмечен участок, подходящий к населенному пункту Майма) характерно наибольшее число аварий, среди которых половина (49%) является не установленными, 40 % - возникает по природным причинам. Cуммарный показатель технических повреждений для линии Бийск-Майма составляет 11% (табл.19).
Линии, являющиеся продолжением ЛЭП-110 Бийск-Майма и ограниченные населенными пунктами Манжерок и Сейка, представляют собой вторую группу линий. Данная группа ЛЭП-110 пересекает Северную и Северо-Восточную физико-географические провинции и обеспечивает электроэнергией Майминский и Чойский районы. По характеру аварийности ЛЭП второй группы повторяют тенденции линии Бийск-Майма. Т.е. для них характерен высокий процент неустановленных причин повреждений и более высокий суммарный показатель аварийности по техническим причинам.
Среди ЛЭП рассматриваемой группы следует особо обратить внимание на линию Майма-Сигнал, которая среди всех ЛЭП Горного Алтая характеризуется наименьшей протяженностью (рис.38) и наибольшим числом аварий. Среди аварий указанной линии один из высоких показателей неустановленных повреждений и самый высокий показатель наброса мощности. Стоит отметить, что число технических повреждений линии Майма-Сигнал в 1,5 раза превышает число аварий, возникающих от действия атмосферных процессов (табл.19).
Наименьшее число аварий во второй группе на линиях Майма-Горно-Алтайск и Чоя-Рудничная. Повреждениям от действия грозовой активности подвержены линии Сигнал-Манжерок и Майма-Чоя. При этом в рассматриваемой группе для ЛЭП Майма-Чоя отмечается наименьший показатель не установленных причин (табл.19).
Рис. 38. Карта-схема размещения высоковольтных линий электропередач (110 кВ) и физико-географического районирования территории Горного Алтая
Таблица 4
Общая аварийность отдельных линий электропередач (110 кВ) за 1992-1998 гг.
| No груп-пы | Провинция | Администра-тивные районы | Название линии | Общее число повреж-дений | Число повреждений по разным причинам в процентах от общего числа аварий | ||||||
| не установ-лено | природные | технические | |||||||||
| гроза | ветер | другие природ-ные причины | наброс мощ-ности | исчез-новение напря-жения | другие техни-ческие повреж-дения | ||||||
| Алтайский край | Бийск - Майма | 123 | 49% | 21% | 13% | 6% | 1% | 3% | 7% | ||
| II | Северо-Алтайская | Майминский | Майма - Сигнал | 53 | 53% | 11% | 4% | 4% | 21% | 2% | 6% |
| Северо-Восточная Алтайская | Сигнал - Манжерок | 17 | 41% | 41% | 6% | 6% | 6% | ||||
| Майма - Горно-Алтайск | 3 | 67% | 33% | ||||||||
| Майминский Чойский | Майма - Чоя | 30 | 30% | 40% | 20% | 3% | 7% | ||||
| Чоя - Рудничная (Сейка) | 2 | 50% | 50% | ||||||||
| всего по группе | 105 | 44% | 25% | 10% | 4% | 10% | 1% | 7% | |||
| III | Северо-Алтайская | Майминский Шебалинский | Манжерок - Черга | 1 | 100% | ||||||
| Шебалинский | Предгорная (Алт.край) - Черга | 42 | 60% | 26% | 5% | 2% | 7% | ||||
| Шебалинский Чемальский | Черга - Элекманар | 21 | 38% | 43% | 10% | 10% | |||||
| Шебалинский | Черга - Шебалино | 59 | 53% | 24% | 20% | 2% | 2% | ||||
| Северо-Алтайская Центрально Алтайская |
Шебалинский Онгудайский |
Черга - Теньга | 66 | 47% | 33% | 12% | 2% | 2% | 5% | ||
| всего по группе | 189 | 50% | 30% | 13% | 1% | 3% | 3% | ||||
| IV | Центрально - Алтайская | Онгудайский | Онгудай - Иня | 2 | 100% | ||||||
| Онгудайский Улаганский |
Иня - Акташ | 13 | 54% | 31% | 8% | 8% | |||||
| Восточно-Алтайская | Улаганский | Акташ - Улаган | 13 | 54% | 31% | 15% | |||||
| Юго-Восточно Алтайская | Улаганский Кош-Агачский |
Акташ - Кош-Агач | 74 | 15% | 11% | 69% | 5% | ||||
| всего по группе | 102 | 25% | 18% | 53% | 5% | ||||||
| V | Северо-Восточная Алтайская | Турочакский | Турочак - Дмитриевка | 2 | 100% | ||||||
| Кебезень - Турочак | 4 | 75% | 25% | ||||||||
| Кебезень - Артыбаш | 10 | 20% | 60% | 20% | |||||||
| всего по группе | 16 | 31% | 56% | 13% | |||||||
| VI | Центрально - Алтайская | Усть-Канский Усть-Коксинский |
Усть-Кан -Абай | 6 | 50% | 33% | 17% | ||||
Следующая группа ЛЭП-110, распределительным центром которой является село Черга, отличается максимальным числом повреждений ЛЭП-110, проходящих по территории Горного Алтая. Данная группа ЛЭП-110 расположена преимущественно в Северо-Алтайской физико-географической провинции и обеспечивает электроэнергией три административных района: Шебалинский, Чемальский и Онгудайский. Для третьей группы ЛЭП-110 характерен высокий показатель аварий с неустановленными причинами. Самый высокий процент неустановленных причин отключений и, кроме того, наибольший показатель аварий, возникших по причине исчезновения напряжения, наблюдается на линии Предгорная-Черга (подстанция Предгорная находится в Алтайском крае и на рис.10 не обозначена). Повреждениям от действия грозовой активности наиболее подвержены ЛЭП Черга-Теньга и Черга-Шебалино. Для линии Черга-Элекманар характерно наименьшее число повреждений (в 2-3 раза по сравнению с другими линиями третьей группы), среди которых преимущество остается за авариями, являющимися следствием грозовой активности. В целом для третьей группы ЛЭП-110 с центром в селе Черга присуща наибольшая степень аварийности по причине действия гроз (табл.19).
Четвертая группа ЛЭП пересекает территории Центральной, Восточной и Юго-Восточной физико-географических провинций. Для данной группы ЛЭП регистрируется самый низкий показатель неустановленных причин повреждений и самый высокий показатель аварийности по причинам природного происхождения, среди которых большую роль играет ветер (табл.19). Наличие сильных ветров является характерной особенностью Юго-Восточной провинции. Здесь следует особо выделить линию Акташ-Кош-Агач, для которой 2/3 аварий возникает по причине сильных ветров. Внутри четвертой группы стоит также отметить линии Иня-Акташ и Акташ-Улаган. Число аварий для указанных линий в 6 раз меньше числа повреждений линии Акташ-Кош-Агач, при этом причина половины аварий на этих линиях не установлена; в группе установленных причин повреждений третья часть происходит от действия молний.
Наименьшей аварийностью характеризуется Турочакский район, представленный тремя линиями Дмитриевка-Турочак, Кебезень-Турочак и Кебезень-Артыбаш (V группа). Данные линии полностью проходят в Северо-Восточной Алтайской провинции. Число аварий в пятой группе в 10 раз меньше чем число аварий на линиях, пересекающих север Горного Алтая в юго-западном направлении (III группа ЛЭП) (табл.19). При этом для пятой группы ЛЭП наблюдается преимущество повреждений по причине действия гроз и отсутствуют технические аварии. Среди ЛЭП пятой группы линия Кебезень-Артыбаш подвержена максимальной повреждаемости от действия гроз. Наибольшее число не установленных причин аварий отмечается на линии Кебезень-Турочак.
Самой низкой степенью аварийности отличаются ЛЭП-110 VI группы, расположенные в Центрально Алтайской провинции. Здесь аварии возникают только на одной линии Усть-Кан-Абай, для которой наблюдается отсутствие технических повреждений. При этом за рассматриваемый период на этой линии возникло 6 аварий, из которых три произошли по природным причинам и для трех аварий причины не установлены (табл.19).
Обобщая проведенный анализ следует еще раз подчеркнуть некоторые особенности распределения аварийности на ЛЭП-110 по выделенным группам и по отдельным линиям. При этом важно обозначить те линии, для которых характерно явное преобладание выявленных причин повреждений над не установленными причинами.
В целом для высоковольтных линий электропередач, проходящим по территории Горного Алтая, регистрируются аварии преимущественно природного происхождения (48%) и с неустановленными причинами (43%). Среди природных причин отключений главную роль играют ветер и гроза. Нам повреждения ЛЭП по технически причинам приходится менее 10% аварий от их общего числа за рассматриваемый период.
Преобладание аварий ЛЭП от сильных порывов ветра характерно для четвертой группы линий, пересекающих Центральную, Восточную и Юго-Восточную физико-географические провинции. При этом наибольшей аварийности от действия ветра подвержена линия Акташ-Кош-Агач. Для данной линии также отмечается самый низкий процент неустановленных причин повреждений.
Наибольшая степень повреждаемости ЛЭП-110 от действия гроз характерна для Северной и Северо-Восточной физико-географических провинций. Абсолютное число аварий от гроз зафиксировано на линиях Черга-Теньга (22 аварии) и Черга-Шебалино (14 аварий). При этом для данных линий характерно и высокое число аварий с не установленными причинами. Стоит также выделить линии, для которых абсолютное число аварий от гроз не велико, но регистрируется преобладание аварийности именно от гроз над неустановленными и другими причинами. Такая тенденция отмечается на линиях Кебезень-Артыбаш (60% от общего числа аварий), Черга-Элекманар (43%), Сигнал√Манжерок (41%), Майма-Чоя (40%). Обозначенные ЛЭП расположены в районах повышенной и средней грозовой активности. "Явная" выделенность аварийности этих линий указывает на наличие дополнительных условий "тяготения" к ним грозовых разрядов. Попытка выявления возможных факторов грозовой повреждаемости обозначенных линий предпринята в следующем разделе.
Наибольшее число аварий с неизвестными и техническими причинами характерно для густонаселенных и наиболее насыщенных промышленностью северных районов Горного Алтая (II группа ЛЭП, расположенных преимущественно в Майминском районе). При этом наибольшей степенью аварийности отличается линия Майма-Сигнал. Cреди всех аварий данной линии 20% приходится на наброс мощности. Более подробно возможный механизм возникновения ситуации наброса мощности на отдельных линиях электропередач рассматриваются нами в разделе 5.3.3.
Заметим, что территория Центрального Алтая характеризуется минимальной аварийностью высоковольтных линий электропередач. Интересно, что для данной территории характерны другие экологические риски действия грозовой активности - лесные пожары (см. раздел 5.2.5).