высоковольтная сеть и способ плавки гололеда на проводах ее воздушной линии электропередачи

Формула изобретения

1. Высоковольтная сеть, содержащая расщепленные на n-составляющих и натянутые между опорами фазные провода ВЛ (воздушная линия) электропередачи и УПГ (устройство плавки гололеда) на этих проводах, отличающаяся тем, что УПГ включено в рассечку каждого фазного провода ВЛ и выполнено тремя размещенными на общем стальном сердечнике индуктивными катушками, одна из которых соединена последовательно с проводом и зашунтирована коммутационным аппаратом, а каждая из двух других катушек - встречно друг другу и последовательно между первой катушкой и одной из групп n/2-составляющих, причем обе группы n/2 отделены друг от друга на длине анкерного пролета ВЛ изолирующими распорками.

2. Способ плавки гололеда, при котором по мере оледенения через n-составляющие каждого фазного провода ВЛ пропускают большой по сравнению со штатной нагрузкой ток УПГ, отличающийся тем, что увеличивают ток штатной нагрузки каждой группы n/2-составляющих в пределах анкерного пролета ВЛ, для чего размыкают шунтирующий первую катушку УПГ коммутационный аппарат.

3. Сеть по п.1, отличающаяся тем, что аппарат имеет привод, который соединен каналом связи с размещенным на потенциале провода датчиком гололеда.

4. Сеть по п.1 или 3, отличающаяся тем, что привод имеет задатчик отключенного положения аппарата при отсутствии рабочего тока в ВЛ.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электроэнергетики, а точнее - к схеме высоковольтной сети и к способу плавки гололеда на проводах ее воздушной линии электропередачи.

Известны: высоковольтная сеть, содержащая расщепленные на n-составляющих марки АС натянутые между опорами фазные провода ВЛ (воздушная линия) электропередачи и УПГ (устройство плавки гололеда); способ плавки гололеда в высоковольтной сети, при котором по мере оледенения пропускают через n-составляющие фазного провода большой по сравнению со штатной нагрузкой ВЛ электрический ток УПГ [1]. Эти объекты приняты в качестве прототипа.

Расщепление на n-составляющих марки АС фазного провода позволило поднять рабочее напряжение ВЛ до сверхвысокого значения 330-750 кВ. Одновременно оно же, из-за большого индуктивного слагаемого x₀ по сравнению с активным r₀ в погонном сопротивлении ВЛ, вынудило изменить род тока УПГ с переменного на постоянный (выпрямленный). И подогревать все сотни км временно отключенных из работы ВЛ 330-750 кВ. С недоотпуском сотен МВт электрической мощности тысячам потребителей на многие часы, несмотря на то, что опасному оледенению подвергается лишь небольшой участок общей длины ВЛ порядка 20-40%. Что говорит о низком техническом уровне прототипа. К тому же известного из более ранних публикаций [2].

Этих недостатков нет в патентуемой высоковольтной сети благодаря следующим изобретениям: УПГ включено в рассечку каждого фазного провода ВЛ и выполнено тремя размещенными на общем стальном сердечнике индуктивными катушками, одна из которых соединена последовательно с проводом и зашунтирована коммутационным аппаратом, а каждая из двух других катушек - встречно друг другу на том же сердечнике и последовательно между первой катушкой и одной из групп n/2 составляющих, причем обе группы n/2 отделены друг от друга на некоторой длине, на порядки меньшей длины ВЛ, изолирующими распорками; перераспределяют переменный электрический ток штатной нагрузки ВЛ между группами n/2 составляющих, для чего размыкают шунтирующий первую катушку УПГ коммутационный аппарат; последний имеет привод, который соединен информационным каналом с размещенным на потенциале провода датчиком гололеда; привод имеет задатчик отключенного положения аппарата при отсутствии рабочего тока в ВЛ.

Изобретения поясняются листом чертежа, где на фиг.1 дан вид сбоку на опору ВЛ, фиг.2 - распределение n-составляющих провода по группам n/2, фиг.3 - электросхема УПГ, фиг.4 - диаграмма перераспределения тока штатной нагрузки провода по группам n/2 составляющих внутри него, фиг.5 - схема групп n/2 составляющих одного фазного провода по всей длине ВЛ и где: УПГ 1 врезано в рассечку фазного провода 2 и выполнено тремя размещенными на стальном сердечнике 3 (фиг.3) катушками 4-6, из которых 4 соединена последовательно с проводом 2 и зашунтирована коммутационным аппаратом 7, а каждая из 5, 6 - встречно друг к другу на том же 3 и последовательно между катушкой 4 и каждой из групп n/2 составляющих, причем одна группа составляющих n/2 отделена от другой n/2 (например, в пределах анкерного пролета ВЛ длиной l₀<<l_ВЛг ) изолирующими распорками 8 (фиг.2 и 5); аппарат 7 имеет привод 9, который соединен тягой с размещенным на потенциале провода 2 датчиком гололеда 10; привод 9 имеет задатчик 11.

Работа изобретения состоит в следующем. В норме, когда гололеда нет и I_ш 0, аппарат 7 удерживается приводом 9 в замкнутом состоянии; тока в катушке 4 нет, а токи катушек 5 и 6 - встречны друг другу (фиг.4а), т.е. размагничивают сердечник 3. Поэтому вносимое УПГ 1 в провод 2 дополнительное сопротивление исчезающе мало: УПГ 1 в проводе 2 как бы электрически нет, хотя физически оно и будет висеть почти на каждой из анкерных опор сильногололедного участка ВЛ длиной l_ВЛг<l_ВЛ (фиг.1 и 5).

Как только тяжение провода 2 из-за гололеда увеличивается, датчик 10 с помощью привода 9 размыкает аппарат 7, после чего катушки 4-6 перераспределяют переменный электрический ток штатной нагрузки ВЛ из I_ш в I_пл из соотношений (фиг.4б)

I_пл=0,5I_шtg · +0,5I_шtg · -

=arctg(X_упг+х_ов l₀)/2r ₀l₀

х_ов=0,1445log a/ +0,0157

S_упг=I² _плX_упг10^-6

N=3l_сг/l₀

Где: X_упг и S_упг - реактанс и мощность УПГ 1, Ом и МВа, - угол сдвига 0,5I от горизонтали, х_ов - внутреннее индуктивное сопротивление расщепленного провода, Ом/км, a и - шаг расщепления и радиус сечения составляющей провода, м, N - количество УПГ 1 в сильногололедном участке длиной l _сг при длине l₀ группы n/2 (фиг.5) в одной УПГ 1, комплектов.

Например, при I_ш=2·235 А, Х_упг=1 Ом, a/ =0,4/0,012 м/м, х_ов=0,235 Ом/км, r₀ =0,045 Ом/км, l₀=5 км, =78°, I_пл=1105 78°+1105 -78° А, S_упг=1,3 МВА, l_сг=50 км, l_ВЛ=160 км, N=30 компл.

Без вывода указанной ВЛ 330 кВ из работы ток плавки I_пл=1105 А в каждого из n/2 групп марки 2·АС 300/39. Т.е. столько же, сколько и в прототипе [1]. Но лишь на участке длиной l _сг и с сохранением работы ВЛ 330 кВ в режиме штатной нагрузки в сотни тысяч МВт мощности. Что говорит о высоте технического уровня патентуемых изобретений!

Дополнительное преимущество: задатчик 11 при I=0, т.е. в режиме отключенной ВЛ, удерживает аппарат 7 тоже разомкнутым. Это значит, что в первую же секунду после одностороннего включения ВЛ ее УПГ 1 эффективнее справятся с работой по ограничению внутренних перенапряжений, которая сегодня выполняется шунтирующим реактором 500-750 кВ.

Источники информации

1. И.И.Левченко, А.С.Засыпкин, А.А.Аллилуев, Е.И.Сацук. Диагностика, реконструкция и эксплуатация воздушных линий электропередачи в гололедных районах. Учебное пособие. - М.: Издательский дом МЭИ, 2007.

2. Руководящие указания по плавке гололеда на воздушных линиях электропередачи. М.: ВНИИЭ, 1969.