снижение потерь электроэнергии, молниезащита высоковольтных линий электропередач

Формула изобретения

Высоковольтная линия электропередач, снабженная плоскими пружинами подтягивания проводов, отличающаяся тем, что подтягивание проводов производится пружинами растяжения, при этом грозозащита производится установкой на опоры стержневых молниеотводов, которые совместно с тросами грозозащиты подключены к земле через разрядники стержневые или трубчатые, причем к стержневому молниеотводу подключается положительный потенциал напряжения величиной

+1000÷3000 В по команде грозоотметчика.

Описание изобретения к патенту

Область техники.

Изобретение направлено на снижение потерь электроэнергии высоковольтных линий электропередач ВЛЭП подтягиванием проводов и отключением троса грозозащиты от земли; повышение грозозащиты производится установкой стержневого молниеотвода на опору с подключением на него и трос грозозащиты переменного напряжения, ПУЭ 2009 г. /1/ сказано: - нужно снижать потери электроэнергии. Однако не указаны способы и методы экономии. В патенте /2/ приведен способ экономии электроэнергии подтягиванием проводов эллипсообразными плоскими пружинами. Недостатком является громоздкость устройства. В /3/ приведены способы улучшения грозозащиты двумя стержневыми молниеотводами для наземных сооружений. Недостатком является отсутствие способа защиты опор ВЛЭП. В /3, стр.408/ приведены зоны защиты ВЛЭП тросовых молниеотводов. Недостатком является малая вероятность защиты ВЛЭП. В /4, стр.408/ приведен физический смысл образования молнии - ее отрицательный заряд и положительный заряд (8), что повышает возможность в перспективе повысить грозозащиту. В молниеотводе /6/, корпус которого выполнен металлическим, установлен повышающий трансформатор и формирующий конденсатор. К недостатку следует отнести: 1 - сложность молниеотвода; 2 - через обмотки повышающего трансформатора молния замыкается в землю, что создает короткому импульсу молнии очень большое сопротивление, трансформатор может сгореть, либо ослабить ток заряда конденсатора 7 при срабатывании разрядника 8; 3 на молниеотвод не подается положительное напряжение, так как нет выпрямителя; 4 - перед грозой молниеотвод находится в "нулевом" состоянии и не защищает окружающие электроприборы, находящиеся под напряжением, при попадании лидера молнии возникает коронарный разряд стержня молниеприемника 2 и боковых стержней /6/, разрядники 8 будут блокированы и конденсаторы 7 не будут заряжаться /БЭС т.21, стр.432, 433, Разрядник/.

Шаровые молоточки /7/ не имеют аэродинамического сопротивления и ударяют электропровод только при колебании самого провода в сторону молоточка, что малоэффективно, это видно из диаграммы. Установка молоточка между двумя электропроводами повышает эффективность, но незначительно.

Известен молниеотвод /8/, содержащий центральный стержень молниеприемника, заземление, боковые стержни, трансформатор, конденсатор, генераторный разрядник. К недостатку можно отнести: 1 - сложность устройства; 2 - нет предварительной готовности к приему лидера молнии; 3 - при этом боковые стрежни за 150-200 м должны принять потенциал лидера молнии, зарядить конденсатор через обмотку трансформатора, имеющую большое сопротивление импульсу тока, чтобы сработал генераторный разрядник. За это время лидер молнии успеет разрядиться в ближайшую опору или трансформатор, наглухо заземленные как ВЛЭП. 4 - в (1) отсутствуют многосекционные и генераторные разрядники. Нет требований к току утечки, взрывоопасности и др., что противоречит ПУЭ, при формировании импульса высокого напряжения Um 1000 кВ.

Раскрытие изобретения.

Повышение технологичности подтягивания проводов ВЛЭП на 1,1 м /2/ производится с помощью пружин растягивания /5/, которые выдерживают нагрузку 3-6 тонн /5, стр.169/ с минимальным температурным коэффициентом расширения. После подтягивания проводов с установкой пружин растягивания обеспечивается динамическая нагрузка ВЛЭП - при повышении температуры происходит подтягивание проводов, при понижении температуры и образовании наледи происходит растягивание пружины. На ФИГ.1 и ФИГ.2 изображены схемы установки пружин с вертикальной и горизонтальной подвеской гирлянд изоляторов соответственно. Внутри пружин растягивания устанавливаются серповидные молоточки 5 для стряхивания наледи при растяжении либо сжатии пружины. На этом же принципе устанавливается датчик обледенения /2/ /не показано/. Для повышения надежности защиты ВЛЭП от грозовых разрядов: 1) наверху опоры на изоляторах устанавливаются стержневые молниеотводы высотой 5-10 м; 2) тросы грозозащиты отключаются от земли; 3) первые и вторые подключаются к земле через трубчатые или стержневые разрядники; 4) на тросах грозозащиты - наводка конденсаторная - 50 Гц, величиной более 3000 В, к стержневому молниеотводу подключается переменное напряжение величиной ~1000÷3000 В, включаемое по команде грозоотметчика (ФИГ.3-9), либо подключен к тросу грозозащиты (не показано). Этим самым повышается соотношение зарядов, индуцируемых в защитном объеме и на молниеотводе при приближении канала лидера молнии положительного либо отрицательного (8) с окружающим объемным зарядом. Это может повысить грозозащиту ВЛЭП до 100%. Отключение тросов грозозащиты от земли и подключение их через трубчатые или стержневые разрядники снижает конденсаторные потери электроэнергии на 10-12%, а общая экономия электроэнергии с подтягиванием проводов достигает 15-25% в зависимости от осадков. Это повышает техническую применимость. Лидер молнии, ударяя в противоположный заряд стержневого громоотвода и в противоположный заряд троса грозозащиты, ток уходит через стержневые или трубчатые разрядники в землю, обходя индуктивность L1, создающую большое сопротивление мгновенному току, тем самым защищает схему подачи переменного напряжения - 1000÷3000 В от поражения, ФИГ.3-10.

Работа ВЛЭП при снижении потерь электроэнергии и ее грозозащите

Подтягивание проводов ВЛЭП пружинами растяжения с провисанием 1-3 м уменьшает коронарные потери электроэнергии на 10-15%. Пружины растяжения обеспечивают динамическую нагрузку, подтягивая провода при нагреве своим сжатием и растягиваясь при снижении температуры и образовании наледи, обеспечивая стряхивание льда серповидными молоточками на расстоянии 150 м от опоры в обе стороны. На ФИГ.1, ФИГ.2 показаны установки пружин растяжения, где: 1 - опора, 2 - гирлянда изоляторов, 3 - провод, 4 - пружина растяжения, 5 - серповидные молоточки. Использование троса грозозащиты и стержневого молниеотвода высотой 5-10 м, укрепленного на опоре на изоляторе /не показано/, подключенных к земле через трубчатые или вентильные разрядники, с подключением к стержневому молниеотводу переменного напряжения величиной ~1000÷3000 В /в зависимости от зон грозозащиты/ обеспечивает высокую надежность грозозащиты ~ до 100%, что обеспечивает высокую применимость. На ФИГ.3 приведена схема грозозащиты. Включение напряжения производит грозоотметчик 9, подключая реле Р1 на землю на трансформатор ТР1. Переменное напряжение переменное частотой 50 Гц и выше до 1000 Гц величиной ~1000÷3000 В подается непосредственно на стержневой молниеотвод 6, на тросе грозозащиты 7 переменное напряжение конденсаторной наводки выше 3000 В. увеличивает заряд, индуцируемый на вершине стержневого молниеотвода и тросах грозозащиты. При приближении канала лидера молнии происходит положительный либо отрицательный грозовой разряд на них, и ток разряда уходит в землю через разрядники 8, не затрагивая схему 10, так как индуктивность L1 представляет большое сопротивление для мгновенно нарастающего тока. Схему 10 можно устанавливать на ВЛЭП с промежутками 10-15 км и более, а также на стадионах, высотных домах и других объектах. При отключении троса грозозащиты от земли уменьшаются конденсаторные потери электроэнергии на 10-12%. Сумарное уменьшение потерь электроэнергии с подтягиванием проводов достигает 15-25%. Это повышает техническую применимость. Проведенные испытания с пружинами растяжения показали следующие результаты: при увеличении динамической нагрузки на линию пружина своим растяжением препятствует ее обрыву; продольные колебания от серповидных молоточков имеют недостаточную эффективность.

Источники информации

1. ЦУЭ-2009 и ПУЭ - 1986, Москва, Энергмашиздат, 2009 г. и 1986 г.

2. ТЕХНИКА ВЫСОКИХ НАПРЯЖЕНИЙ, Под ред. Резервит Д.В., МОСКВА, Энергия, 1976 г.

4. БЭС Т.16 /СТР.468/ ИЗД. БЭС, г.МОСКВА, 1974 г.

5. БЭС Т.21 /СТР.169/ ИЗД. БЭС, г.МОСКВА, 1975 г.

6. МОЛНИЕОТВОД, RU 88862 U1, 20.11.2009, Реферат и фиг.

7. ШАРОВЫЕ МОЛОТОЧКИ, JP 0003143215, 18.06.1991, Реферат.

8. Молниетвод, RU 2101819 C1, 2.04.1993 г.