Сильное налипание мокрого снега

ОЯ НА ТЕРРИТОРИИ ЦЧО / Синоптические и метеорологические условия очень сильных снегопадов (ОЯ) на территории деятельности Центрально-Черноземного УГМС 23 марта 2013 года

Синоптические и метеорологические условия очень сильных снегопадов (ОЯ) на территории деятельности

ФГБУ «Центрально-Черноземное УГМС»

23 марта 2013 года

Чрезвычайно сложные погодные условия на юге ЦФО создал очень глубокий и активный средиземноморский циклон, который, приближаясь с вечера 22 марта к юго-западу региона, не покидал его пределов на протяжении 23 и 24 марта 2013 года. Наиболее сложные погодные условия наблюдались на территории Курской, а также Орловской областей. Здесь прошли продолжительные сильные и очень сильные снегопады, в течение ночи 23.03 по Курской (на 4 станциях) и Орловской (на 1 станции) областям и днем 23.03 по Курской области ( на 4 станциях) количество выпавшего снега достигало 20-29 мм за полусутки. Суммарное за период количество выпавшего снега по Курской области достигло 45-74мм и составило 120-200%, в Курске 186% месячной нормы. За двое суток на большей части территории области высота снежного покрова увеличилась на 30-40см и достигала 50-60см, при порывах ветра до 16-19м/с наблюдались метели с ухудшением видимости до 500м и менее, снежные заносы, на юго-востоке Курской области гололедные явления диаметром до 5мм. В Курске подобные крайне сложные погодные условия по интенсивности и продолжительности отмечались впервые за весь период наблюдений. Здесь было введено чрезвычайное положение, которое сохранялось до 28 марта. Необычная активность атмосферных процессов над территорией деятельности ФГБУ «Центрально-Черноземное УГМС» была связана с редким сочетанием синоптических и метеорологических условий, сложившихся над Среднерусской возвышенностью. Малоподвижный мощный антициклон, образовавшийся в арктической воздушной массе над Северным Ледовитым океаном, и гребень, распространившийся от него на большую часть ЦФО и север ЕТР, с температурой на уровне АТ- 850 гПа до минус 14-23º, у поверхности земли — до 15-20, местами до 25º мороза, стал блокирующим образованием на пути активного южного циклона, который в своей теплой части выносил к северу тропическую воздушную массу с температурой на уровне АТ- 850 гПа до плюс 6-14º и у поверхности земли из районов Турции до 15-23º тепла. По мере продвижения циклона в северном направлении, начались процессы окклюдирования над Украиной. В результате возросших температурных контрастов над югом ЦФО и усилившихся здесь процессов окклюдирования (взаимодействие очень теплой тропической и холодных умеренной и арктической воздушных масс), происходило длительное и интенсивное выпадение снега в течение более чем 2 суток.

21.03.2013г. в 14.00 по Курской области было составлено Штормовое предупреждение :

Начиная с вечера 22 марта и в течение суток 23 марта, в связи с перемещением через территорию курской области активного южного циклона, ожидается комплекс неблагоприятных метеорологических явлений: продолжительный сильный снег, метель, 23 марта местами очень сильный снег, на дорогах снежные заносы, на юге области сильный мокрый снег с дождем и нарастание сложных отложений на проводах и деревьях при усилении ветра до 11-16 м/с, на северо-западе области — до 17-20 м/с.

22. 03. 13г. в 11.00 по Орловской области было составлено Штормовое предупреждение :

В связи с перемещением через территорию Орловской области активного южного циклона, начиная с вечера 22 марта и в течение 23-24 марта ожидается комплекс неблагоприятных метеорологических явлений: продолжительный сильный снег, местами очень сильный снег, усиление северо-восточного ветра порывы 18-23м/с, метель, на дорогах снежные заносы.

В средней тропосфере (500гПа) основную роль в активизации синоптических процессов на севере Украины и на территории деятельности Центрально-Черноземного УГМС в период 22-23.03.2013 сыграла очень глубокая западная ложбина: в 00всв 22.03.2013 ось высотной ложбины была направлена от циклона с центром над Архангельской областью к юго-западу, затем на юг и юго-восток — через Прибалтику, Польшу, Румынию, Болгарию и далее на Средиземное море. К 12всв 22.03 проникновение холодных воздушных масс до Балкан способствовало дальнейшему углублению ложбины, изоляции циклона над Болгарией, что привело к усилению в его передней части южных теплых потоков на северную часть Украины и юг ЦЧО (здесь произошло усиление высотного гребня);

23.03.2013 перемещение высотного циклона через Черное море к северо-востоку и проникновение в его тыловой части холода на Турцию, вызвало в передней части циклона приток новой порции еще более теплого и влажного воздуха в южные районы ЦФО ;

Одновременно, в этот же период — 22-23.03.2013, происходило углубление и разворот к юго-востоку, как бы навстречу теплому высотному гребню, северной части ложбины и усиление влияния холодных воздушных масс на северные районы ЦЧО. Таким образом, над территорией деятельности Центрально-Черноземного УГМС возникла «сходимость» воздушных потоков с большими контрастами температуры тропической, умеренной и арктической воздушных масс, с активными процессами блокировки, регенерации и окклюдирования обширного южного циклона.

В нижней тропосфере ( 850гПа):

22.03.2013 «сходимость» воздушных потоков над Украиной, а к вечеру 22.03.2013 и над югом ЦЧО создавалась под влиянием передней части углубляющегося черноморского циклона и тыловой части архангельского циклона, а затем и начавшего усиливаться арктичнского антициклона;

23.03.2013 – в результате дальнейшего усиления мощного антициклона с центрами над Гренландией и Скандинавией, вдоль его восточной периферии на северные области ЦЧО, в Центральный район, Белоруссию проникали арктические и холодные умеренные воздушные массы (на АТ-850 Т= -12º…-18º), которые стали блокирующим фактором на пути устремившегося к северу черноморского циклона, выносившего в своей передней части необычно теплые и влажные тропические воздушные массы (на АТ-850 Т= 0º…+14º). Глубокое проникновение холодного воздуха (на АТ-850 Т= 0º…-5º) в южные широты, до Балкан и Турции, способствовало значительной активизации южного циклона, который по мере перемещения к северу углублялся в результате его слияния с молодыми циклонами, возникавшими на волнах полярного фронта над севером Турции, северным Кавказом. Таким образом, в передней части циклона на юг ЦЧО непрерывно, волна за волной, выносились все более теплые тропические воздушные массы. Над ЦЧО возникла двойная система теплых фронтов, а происходившие одновременно очень активные процессы окклюдирования усиливали процессы осадкообразования. К 00всв 24.03 центр циклона в нижней тропосфере оказался над югом ЦЧО, проделав этот путь от Одессы за сутки.

У поверхности Земли: Накануне, 20-21.03.2013 через ЦЧО, с запада на восток, прошел циклонический вихрь с Западной Европы. 22.03.2013 в тыловой его части, с северо-запада, усилился гребень от холодного антициклона с центром над Северным Ледовитым океаном, который и стал блокировать смещение на север очередного, еще более активного циклона, возникшего 21.03 над Средиземным морем и переместившегося 22.03. на западное побережье Черного моря. Активность циклона у земли 23.03.2013, как и в средней тропосфере, усиливалась за счет очень больших контрастов температуры — так в самую холодную ночь 23.03.2013 минимальная температура воздуха в Беларуси составила -11..-16°С, в северных районах республики до -17..-20°, по Брянской области- до -11º, а на крайнем юге ЦЧО и в Харьковской области достигала 1-6º тепла. Регенерации циклона способствовало слияние его с молодыми циклонами, возникавшими на волнах полярного холодного фронта. В зоне двойной системы очень контрастных атмосферных фронтов, по мере продвижения глубокого и обширного циклона в северном направлении (в 00всв 24.03 центр циклона располагался уже над Харьковской областью) усиливались процессы окклюдирования, что в целом привело к продолжительным очень сильным снегопадам в ЦЧО.

СВЕДЕНИЯ О ПРЕДУПРЕДИТЕЛЬНЫХ МЕРАХ И ЭКОНОМИЧЕСКОМ ЭФФЕКТЕ

Заблаговременное (до 1.5 суток) информирование областных органов власти, структур МЧС, заинтересованных организаций, СМИ, населения Курской и Орловской областей о надвигающейся стихии, и своевременно принятые меры позволили свести масштабы ущерба до минимума.

Были приведены в повышенную готовность дорожные, коммунальные службы, службы тепло- и газоснабжения, электроэнергетики. Заблаговременно была подготовлена техника для расчистки дорог.

По данным ЦУКС ГУ МЧС по Курской области отмечались задержки движения автомобильного транспорта на отдельных участках федеральных и муниципальных автодорог, отключение ВЛ 10кв в одном районе области. Благодаря своевременно принятым мерам тенденций к росту происшествий не наблюдалось. По сведениям ЦУКС ГУ МЧС по Орловской области и Орелэнерго по области отмечались отключения электроэнергии, в Орловском районе в 5 населенных пунктах.

ФГБУ «Центрально-Черноземное УГМС» получило высокую оценку работы в период неблагоприятных погодных условий 23-24 марта 2013 года со стороны администрации Курской области.

Источник

РД 34.20.568-91 «Методические указания по применению устройств ограничения налипания мокрого снега на провода ВЛ 10-220 кВ»

МИНИСТЕРСТВО ТОПЛИВА И ЭНЕРГЕТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ УСТРОЙСТВ ОГРАНИЧЕНИЯ НАЛИПАНИЯ МОКРОГО СНЕГА НА ПРОВОДА ВЛ 10-220 кВ

РАЗРАБОТАНО Всесоюзным научно-исследовательским институтом энергетики (ВНИИЭ)

УТВЕРЖДЕНО бывшим Главным производственно-техническим управлением электрических сетей и сельской электрификации Минэнерго СССР 15.11.91 г.

УДК 621.315.175 (083.96)

I. ВВЕДЕНИЕ

Значительное число воздушных линий (ВЛ) электропередачи в различных регионах страны (Северо-запад, Поволжье, Дальневосточное приморье и т.д.) подвержено в зимнее время года и в осенне-зимних и весенне-зимних сезонах налипанию мокрого снега на провода. Есть энергосистемы (Краснодарэнерго, Киевэнерго), где интенсивные налипания мокрого снега на провода ВЛ наблюдаются каждые 2-3 года. Весьма тяжелые ситуации, когда масса налипающего снега на каждый погонный метр провода достигает 5-6 кг, отмечены на линиях Сахалинэнерго.

До недавнего времени основными средствами борьбы с отрицательными последствиями налипания мокрого снега были усиление ВЛ (установка дополнительных опор, применение более прочных проводов и опор), плавка снега и профилактический обогрев проводов с целью предотвращения образования тяжелых отложений.

В начале 70-х годов в Японии разработаны и получают все более широкое применение снегоотталкивающие провода. В энергетической компании Хоккайдо Электрик Пауэр такими проводами оборудовано 95% общей протяженности воздушных линий.

Настоящие Методические указания распространяются на ВЛ напряжением 10-220 кВ с одиночными проводами, требующими защиты от налипания мокрого снега. В основу разработки предлагаемых средств зашиты от налипания мокрого снега положен опыт энергетических компаний Японии. Предлагаемые средства защиты достаточно просты по конструкции и по технологии их применения на ВЛ.

2. НАЛИПАНИЕ МОКРОГО СНЕГА НА ПРОВОДА

2.1. Условия возникновения, геометрические размеры и физические свойства отложений мокрого снега на проводах

2.1.1. Налипание снега происходит при прохождении зоны низкого атмосферного давления, как правило, в осенне-зимнем и весенне-зимнем сезонах. Выпадение снега с большим содержанием воды (до 32%) происходит при температуре воздуха на уровне земли от -2 до +2°С.

2.1.2. Налипание снега на провода в подавляющем большинстве случаев происходит при действии ветра скоростью от 10 до 25 м/с. Снежные муфты, образующиеся на проводах, имеют прочное сцепление с ними и не разрушаются даже при действии порывистых ветров скоростью до 35-40 м/с.

2.1.3. При определении погонной массы налипшего на провода снега обычно принимают его плотность g = 0,2 г/см 3 , однако в зависимости от содержания воды плотность мокрого снега может достигать значений 0,6-0,8 г/см 3 , что необходимо учитывать при оценках механических нагрузок на провода и опоры ВЛ.

2.1.4. В процессе налипания мокрого снега по мере увеличения эксцентриситета отложения и роста толщины его стенки происходит проскальзывание снежного осадка вдоль наружного повива в нижнюю часть провода (рис.1), а также закручивание провода при более прочном сцеплении с ним эксцентричного одностороннего отложения. На боковой поверхности провода со стороны несущего снег воздушного потока продолжается процесс налипания [I]. В зависимости от крутильной жесткости провода и влагосодержания снега (определяющей способность снега скользить вдоль повива провода) образуются отложения с формой, близкой к цилиндрической (рис.2,а), либо с разной степенью эксцентричности (рис.2,б,в,г). Обычно толщина стенки отложения находится в пределах от 40 до 140 мм. Известны случаи, когда толщина налипающего снега достигает 160-200 мм.

Рис.1. Процесс образования снежной муфты на проводе

Рис.2. Формы и размеры отложений мокрого снега на проводах

2.2. Характерные повреждения ВЛ, связанные с налипанием мокрого снега на провода

2.2.1. Опасность налипания снега состоит в увеличении статических механических нагрузок на провода, линейную арматуру и опоры ВЛ. Масса налипающего снега соизмерима с массой провода, а иногда и значительно превышает последнюю, достигая 6-8 кг/м.

2.2.2. Прохождение области пониженного атмосферного давления, сопровождающееся выпадением мокрого снега, обычно происходит при действии ветров скоростью от 10 до 25 м/с. Значительное число аварий на ВЛ происходит при метеоусловиях, когда мокрый снег налипает на провода и конструкции опор при действии поперечных трассам ВЛ ветров скоростью от 25 до 40 м/с. При этом к нагрузкам от действия массы налипающего снега добавляются весьма значительные ветровые нагрузки, обусловленные действием ветра высокой скорости на увеличенное снежным отложением сечение провода, металлоконструкции и т.д.

2.2.3. Аварийные отключения ВЛ, связанные с налипанием мокрого снега, происходят как из-за повреждений элементов линий, вызванных действием превышающих допустимые значения механических нагрузок, так и по причине возникновения перекрытий из-за приближения проводов к заземленным конструкциям опор, к деревьям и проч. При действии сильных порывистых ветров на провисающие под влиянием массы мокрого снега провода наблюдаются схлестывания проводов разных фаз, а также проводов с грозотросами.

2.2.4. На ВЛ 10-220 кВ механические перегрузки от действия мокрого снега и ветра приводят к обрывам проводов и грозозащитных тросов, повреждениям изолирующей подвески, к поломкам траверс и стоек опор. На линиях со штыревыми изоляторами наиболее частыми последствиями снежных штормов являются обрывы вязок. Обрывы проводов нередко сопровождаются в распределительных сетях каскадным повреждением опор.

3. СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОДИНОЧНЫХ ПРОВОДОВ И ГРОЗОЗАЩИТНЫХ ТРОСОВ ВЛ ОТ НАЛИПАНИЯ МОКРОГО СНЕГА

3.1. Грузы-ограничители закручивания проводов

3.1.1. Для защиты проводов от налипания мокрого снега рекомендуется применение снегоотталкивающих колец и грузов-ограничителей закручивания проводов [2]. Установка под проводами грузов увеличивает крутильную жесткость проводов. Это необходимо для того, чтобы предотвратить закручивание провода отложением снега, первоначально нарастающим со стороны несущего воздушного потока. Гребешок снега, налипающего на провод с повышенной, благодаря установке грузов, крутильной жесткостью, приобретает более вытянутую в сторону несущего аэродинамического потока форму. Отложения резко выраженной эксцентричной формы осыпаются по мере их роста. Предотвращается образование массивных снежных муфт цилиндрической формы.

3.1.2. Конструкция груза сферической формы, выполняемого заодно с тягой, обеспечивающей эксцентричное положение груза по отношению к центру кручения провода, показана на рис.3. Груз крепится к проводу стандартным болтовым плашечным зажимом. Для защиты провода в месте установки груза от износа и усталостных повреждений, вызываемых вибрацией и другими видами колебаний провода, предусмотрено применение армирующих прутков. Прутки в количестве 3 шт. могут быть установлены поверх плашечного зажима (см. рис.3), либо под зажимом (рис.4). В последнем случае прутки должны образовать в пределах своей строительной длины дополнительный защитный повив, а плашечный зажим груза выбирается большего типоразмера — по диаметру провода с армирующими прутками.

Рис.3. Груз-ограничитель закручивания сферической формы

с одним элементом крепления армирующими прутками:

1 — груз с тягой; 2 — плашечный зажим; 5 — провод; 4 — армирующие прутки

Рис.4. Груз сферической формы с зажимом

устанавливаемым на армирующие прутки

3.1.3. Конструкция груза цилиндрической формы с двумя тягами и двумя элементами крепления к проводу показана на рис.5.

Рис.5. Груз-ограничитель закручивания цилиндрической формы

с двумя элементами крепления:

1 — плашка; 2 — тяга; 3 — груз; 4 — палец; 5,6,7 — болт, гайка, шайба; 8 — провод

Поскольку статические и динамические механические напряжения в местах крепления к проводу груза с двумя плашечными зажимами, значительно уменьшены, а на участке между зажимами груза вибрация отсутствует, такие грузы-ограничители кручения могут применяться без дополнительных средств защиты от вибрации, т.е. без армирующих прутков.

3.1.4. Посредником разработки и размещения заказов на изготовление грузов-ограничителей закручивания проводов и армирующих прутков может быть ВНИИЭ.

3.2. Снегоотталкивающие кольца

3.2.1. Кольца являются основными элементами защиты проводов от налипания снега. Снег с большим содержанием влаги, налипающей на провод эксцентрично со стороны несущего аэродинамического потока, проскальзывает в нижнюю часть провода вдоль скрутки наружного повива. Кольца, установленные на проводе, препятствуют скольжению налипающего снега вдоль скрутки провода и способствуют его осыпанию (рис.6).

3.2.2. Кольца изготавливаются из пластмассы с помощью прессования, имеют замок и пружинящий элемент. В исходном состоянии кольца разомкнуты. Пружинящий элемент позволяет перед установкой раскрыть кольцо для того, чтобы надеть его на провод. При закреплении на проводе кольца обжимаются клещами, замок скрепляет устройство в замкнутое кольцо. Рекомендуемые размеры колец: толщина 3-5 мм, ширина 6-10 мм, причем для проводов большего диаметра должны применяться кольца большей толщины и ширины (рис.7).

3.2.3. Размещение заказов на разработку и изготовление снегоотталкивающих колец может быть выполнено при посредничестве МО СКТБ ВПО «Союзэлектросетьизоляция».

Рис.6. Провод с кольцами, препятствующими скольжению снега

по спирали наружного повива

Рис.7. Снегоотталкивающее кольцо:

1 — замок; 2 — пружинящий элемент; 3 — выступ

4. УКАЗАНИЯ ПО ЗАЩИТЕ ПРОВОДОВ ВЛ ОТ НАЛИПАНИЯ МОКРОГО СНЕГА

4.1. Определение линий и участков линий, требующих защиты от налипания мокрого снега

4.1.1. Применения защиты от налипания снега требуют линии и их участки, на которых не реже одного раза в пять лет наблюдаются отложения мокрого снега с толщиной стенки 60 мм и более.

4.1.2. Не требуется защита от налипания снега на участках линий, проходящих по просеке с высотой деревьев лесного массива более высоты подвеса всех проводов на опорах, на территории города с высокой застройкой, а также на участках линий, проходящих по низу горных долин и направленных вдоль них. В указанных случаях провода ВЛ либо экранированы от несущих снег аэродинамических потоков, либо направлены вдоль потоков, вследствие чего образование значительных по размерам эксцентричных отложений снега на проводах маловероятно.

4.2. Выбор параметров и схемы установки грузов-ограничителей закручивания проводов

4.2.1. В целях унификации производства грузов-ограничителей предусматривается применение грузов массой 1, 3, 5 и 7 кг. Количество грузов, устанавливаемых в пролете ВЛ зависит от крутильной жесткости провода, на значение которой существенное влияние оказывают диаметр стального сердечника и провода в целом. Для проводов 29 различных марок, применяемых на ВЛ 10-220 кВ, массы грузов-ограничителей закручивания и рекомендуемое для установки в пролетах различной длины количество грузов приведены в табл.1.

Марка	Масса	Длина пролета (м) при рекомендуемом количестве грузов в пролете
провода	груза, кг	1	2	3	4	5
АС 50/8	1	70-120	120-190	190-250	—	—
AC 70/11
АС 95/16
АС 70/72
AC 120/19	3	70-120	120-190	190-250	250-310	310-360
AC 120/27
AC 150/19
AC 150/24
AC 150/34
AC 185/24
AC 185/29	80/140	140-210	210-280	280-350	350-420
AC 185/43	5
АС 205/27
АС 240/32	90-180	180-270	270-350	350-400	400-540
АС 240/39
АС 240/56
АС 300/39
АС 300/48	100-190	190-280	280-370	370-450	450-570
АС 300/66
АС 300/67
АС 330/30	7
АС 330/43
AC 400/18
AC 400/22
AC 400/51	120-200	200-290	290-380	380-470	470-600
AC 400/64
AC 500/26
AC 500/27
AC 500/64

4.2.2. На линиях, где отсутствует опасность пляски проводов, грузы-ограничители закручивания могут устанавливаться в пролетах через равные интервалы. На линиях, где существует опасность пляски проводов и случаи пляски наблюдались, грузы рекомендуется устанавливать в пролете асимметрично и с неравными интервалами (табл.2). В этом случае грузы в определенной степени будут выполнять роль гасителей пляски маятникового типа.

Количество грузов в	Места установки грузов в долях длины пролета
пролете ВЛ	1-й груз	2-й груз	3-й груз	4-й груз	5-й груз
1	10/23	—	—	—	—
2	9/23	16/23	—	—	—
3	3/23	10/23	16/23	—	—
4	3/23	9/23	13/23	16/23	—
5	3/23	7/23	10/23	15/23	19/23

4.3. Рекомендации по установке снегоотталкивающих колец

4.3.1. Кольца на проводах ВЛ устанавливаются вручную (путем обжатия клещами) с применением подъемного механизма до уровня проводов, либо тележки, перемещающейся по проводу.

4.3.2. Высокий эффект применения колец для защиты от налипания снега достигается при установке их с интервалами не более двух шагов скрутки наружного повива провода. Рекомендуемые интервалы между кольцами для проводов различных диаметров даны в табл.3.

Диаметр провода, мм	Интервалы между кольцами, мм
9-14	200
14-16	250
16-20	300
20-25	400
25-30	500
30-35	600

5. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Asai S. et al. Improvement of countermeasures for snow accretion. 5-th International workshop on Atmostheric Icing of Structures, 1990, Tokyo, Japan, report B7-2.

2. Yasui M. et al. Ехреrimental study on countermeasure for snow accretion on power transmission lines 5-th International Workshop on Atmostheriс Icing of Structures, 1990, Tokyo, Japan, report B7-1.

ОГЛАВЛЕНИЕ

2. Налипание мокрого снега на провода

2.1. Условия возникновения, геометрические размеры и физические свойства отложений мокрого снега на проводах

2.2. Характерные повреждения ВЛ, связанные с налипанием мокрого снега на провода

3. Способ защиты одиночных проводов и грозозащитных тросов ВЛ от налипания мокрого снега

3.1. Грузы-ограничители закручивания проводов

3.2. Снегоотталкивающие кольца

4. Указания по защите проводов ВЛ от налипания мокрого снега

4.1. Определение линий и участков линий, требующих защиты от налипания мокрого снега

4.2. Выбор параметров и схемы установки грузов-ограничителей закручивания проводов

4.3. Рекомендации по установке снегоотталкивающих колец

Источник