Способ борьбы с гололедом на воздушных линиях элекропередачи



Способ борьбы с гололедом на воздушных линиях элекропередачи
Способ борьбы с гололедом на воздушных линиях элекропередачи
Способ борьбы с гололедом на воздушных линиях элекропередачи
Способ борьбы с гололедом на воздушных линиях элекропередачи

 


Владельцы патента RU 2537851:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к способу плавки гололеда на проводах воздушных высоковольтных линий электропередачи без отключения потребителей. К воздушной линии 6(10) кВ, на которой необходимо провести плавку гололеда, подключается источник реактивной мощности (ИРМ) таким образом, что поток реактивной мощности, генерируемый ее, был направлен встречно потоку активной мощности по ВЛ. При таком режиме распределение напряжения вдоль линии является более равномерным при одном и том же токе, по сравнению с режимом одинакового направления активной и реактивной мощности, и позволяет проводить мероприятия по борьбе с гололедом без отключения потребителей от электроснабжения. Мощность ИРМ подбирается таким образом, чтобы ток, протекаемый по ВЛ при собранной схеме плавки гололеда, позволял проводить плавку гололеда (или осуществлять подогрев проводов ВЛ для предотвращения гололедообразования). Для реализации данного способа можно использовать как уже установленные в распределительных сетях ИРМ (батареи конденсаторов, синхронные компенсаторы, статические тиристорные компенсаторы), так и новые ИРМ (в том числе перемещаемые (мобильные). Изобретение обеспечивает плавку гололеда на проводах воздушных высоковольтных линий электропередачи без отключения потребителей. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 пр.

 

Изобретение относится к электроэнергетике, а точнее к способам плавки гололеда на проводах воздушных высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП) без отключения потребителей.

Плавка гололеда (тепловой метод) в настоящее время является основным мероприятием по предотвращению гололедных аварий в электрических сетях. Она позволяет удалить гололед на десятках километров линий в течение 0,5...1 часа, предотвратить опасную перегрузку и ликвидировать пляску проводов.

В последнее время получили развитие методы плавки гололеда по способу перераспределения нагрузок и наложения токов.

В патенте CN 101615772 (опубл. 30.12.2009) реализован способ использования потока реактивной мощности для плавки гололеда на воздушных линиях (ВЛ). Согласно этому способу для плавки гололеда необходимо: во-первых отключение воздушной линии, на которой должна проводиться плавка гололеда, во-вторых, отключение устройства компенсации реактивной мощности от шин подстанции от которой отходит ВЛ, в-третьих, подключение устройства компенсации реактивной мощности одной подстанции на шину другой подстанции через ВЛ, на которой должна проводиться плавка гололеда, при этом поток реактивной мощности позволяет провести плавку гололеда.

Недостатком способа является необходимость вывода линии из работы, что возможно без отключения потребителей сети только при наличии ее резервирования (например, для двухцепных линий). В сетях 6(10) кВ сельскохозяйственного назначения, как правило, линии (фидера) выполняются одноцепными с возможностью питания множества потребительских понижающих подстанций от магистрального участка линии при помощи так называемых отпаек (ответвлений), присоединяемых в различных точках этого магистрального участка. Это приводит к необходимости отключения потребителей фидера, не имеющих резервного питания.

Основной задачей, на решение которой направлен заявленный способ, является плавка гололеда на ВЛ с сохранением электроснабжения потребителей.

Технический результат изобретения заключается в плавке гололеда на ВЛ 6(10) кВ с сохранением электроснабжения питающихся от нее потребителей.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе борьбы с гололедом на воздушных линиях электропередачи, заключающемся в увеличении тока по этим линиям с помощью искусственного создания дополнительного потока реактивной мощности путем подключения к одному из концов линии источника реактивной мощности, согласно изобретению источник реактивной мощности подключают к концу выполненной одноцепными воздушными линиями магистрали фидера 6(10) кВ без отключения фидера от питающей подстанции с одновременным изменением положения регулятора под нагрузкой трансформатора на этой подстанции таким образом, чтобы уровни напряжений вдоль магистрали оставались допустимыми для электроснабжения питаемых потребителей. При этом источник реактивной мощности может быть перемещаемым.

Предлагаемый способ поясняется чертежами. На фиг.1 представлена структурная схема сети, где 1 - центр питания; 2 - потребитель электроэнергии с активной мощностью нагрузки Р; 3 - источник реактивной мощности (ИРМ); Q - встречный поток реактивной мощности. На фиг.2 изображена эпюра распределения токов вдоль фидера, состоящего из 5 узлов, в режиме плавки гололеда. На фиг.3 представлены эпюры распределения напряжений вдоль фидера, состоящего из 5 узлов, в нормальном режиме и в режиме плавки гололеда. На фиг.4 показана структурная схема сети, где КА - коммутационные аппараты.

Способ борьбы с гололедом на воздушных линиях электропередачи заключается в следующем. К фидеру 6(10) кВ, выполненному одноцепной воздушной линией, на которой необходимо провести плавку гололеда, подключается ИРМ 2 с целью создания дополнительного потока реактивной мощности, направленного встречно потоку активной мощности по ВЛ (фиг.1). В качестве ИРМ может выступать регулируемая или нерегулируемая батарея конденсаторов (БК), синхронный компенсатор или синхронный двигатель, статический тиристорный компенсатор. При таком режиме распределение напряжения вдоль линии является более равномерным при одном и том же токе, по сравнению с режимом одинакового направления активной и реактивной мощности. Мощность ИРМ QИРМ подбирается таким образом, чтобы ток, протекаемый по ВЛ при собранной схеме плавки гололеда, позволял проводить плавку гололеда (или осуществлять подогрев проводов ВЛ для предотвращения гололедообразования), и определяется по следующему выражению: Q И Р М = S п л ( п р е д ) 2 Р H 2 + Q H , (1)

где Sпл(пред) - мощность плавки гололеда (предотвращения гололедообразования), зависящая от величины тока, необходимого для плавки гололеда (предотвращения гололедообразования);

РH - активная мощность нагрузки;

QH=PH·tgφ - реактивная мощность нагрузки.

Выражение (1) справедливо как для ВЛ с нагрузкой, сосредоточенной в конце этой линии, так и для ВЛ с нагрузкой, распределенной вдоль нее. Во втором случае ток вдоль линии будет распределяться неравномерно. Наибольшее значение ток будет принимать на участке, к которому примыкает ИРМ, поэтому мощность ИРМ для плавки гололеда должна определяться, исходя из потока мощности на головном участке. Мощность ИРМ для плавки гололеда при распределенном потреблении совпадает с мощностью ИРМ для плавки гололеда при сосредоточенной нагрузке, при учете, что активная мощность головного участка для обоих случаев идентична.

Для реализации описанного подхода можно использовать как уже установленные в распределительных сетях ИРМ, так и новые ИРМ, которые будут устанавливаться с учетом возможности плавки гололеда.

Для плавки гололеда на магистральных участках кольцующихся фидеров 6(10) кВ могут применяться стационарные ИРМ, присоединенные к секциям шин 6(10) кВ, питающих эти фидера подстанций. В этом случае питание такой секции шин осуществляют от другой секции шин питающей подстанции через кольцующийся фидер, на магистрали которого осуществляют плавку гололеда.

Для ВЛ с односторонним питанием ИРМ для плавки гололеда устанавливают в конце этой ВЛ. В таком случае возможно применение перемещаемых (мобильных) ИРМ, например перемещаемых БК. В частности, перемещение БК осуществляют с помощью грузового автотранспорта (применение автокрана совместно с грузовым автомобилем; или рассмотрение возможности перевоза на этапе создания БК, с применением в ее конструкции элементов, позволяющих производить ее перемещение как «прицепа» к грузовому транспорту). При этом в осенне-зимний период передвижные БК применяют для проведения мероприятий по плавке гололеда, а в летний период возможно их использование по прямому назначению (компенсация реактивной мощности). Применение «перемещаемых» или «мобильных» БК для компенсации реактивной мощности эффективно, так как в процессе эксплуатации, как правило, происходят изменения как в схеме сети, так и в нагрузках ее узлов, влияющие на эффективность использования БК.

В условиях внедрения Smart Grid целесообразна автоматическая переконфигурация сети с целью увеличения перетока активной мощности по ВЛ, на которой необходима плавка гололеда, позволяющая уменьшить требуемую мощность батареи конденсаторов и сделать более равномерным распределение напряжений в сети при проведении плавки гололеда.

С целью сохранения допустимых уровней напряжений вдоль магистрали для электроснабжения питаемых потребителей во время плавки гололеда осуществляют регулирование напряжения на подстанции, от которой отходит ВЛ. Максимальные отклонения напряжений на шинах потребителей в соответствии с ГОСТ 13109-97 не должны превышать ±10%. При установке ИРМ в конце 4 линии напряжение у потребителя возрастет и может превысить допустимое значение. Для его уменьшения до допустимого уровня осуществлять регулирование напряжения в центре питания(ЦП) можно при помощи РПН питающего трансформатора. Однако минимальное значение напряжения в ЦП будет определяться близлежащими к нему потребителями. Таким образом, для обеспечения допустимых отклонений напряжения у потребителей максимальная потеря напряжения в линии не должна превышать определенного значения ΔUMAX. Падение напряжения зависит как от значений потоков мощности, так и от параметров ВЛ (удельных сопротивлений и длины линии). В связи этим существует предельное значение длины линии, при которой будут выдержаны допустимые отклонения напряжений у потребителей в зависимости от потоков мощности по ВЛ и марки проводов, из которых она выполнена. Так, максимальная длина ВЛ с Uном=10кВ, выполненной проводом АС-70, при перетоке активной мощности РH в диапазоне от 0 до 1,8 МВт, на которой возможна плавка гололеда с сохранением электроснабжения потребителей, находится в диапазоне от 8,35 км и до 12,8 км.

Пример 1.

Рассмотрим фидер с Uном=10кВ, с нагрузкой, сосредоточенной в конце линии, Рн=1,2 МВт, Qн=0,9 Мвар, выполненного из провода АС-70, длиной 10 км, на котором необходимо выполнить плавку гололеда (или предотвратить образование гололеда) при скорости ветра ν=4 м/с и температуре воздуха t=-5°С. Для данных условий ток плавки гололеда Iпд=320 А. Мощность ИРМ, необходимую для плавки гололеда, определим по (I): QИРМ ≈ Мвар. Ток предотвращения образования гололеда для данных условий Iпред=220 А.

Мощность ИРМ, необходимую для предотвращения образования гололеда, также определим по (I): QИРМ 3,6 Мвар. При установке ИРМ таких мощностей в конце линии (у потребителя) ток в линии достигает необходимых значений (плавки гололеда или предотвращения его образования), а напряжение у потребителя возможно сохранить в необходимом диапазоне с помощью регулирования напряжения в ЦП.

Пример 2.

Рассмотрим фидер с 5 трансформаторными подстанциями (ТП) с полной мощностью в голове Р=1,73 МВт и cosγ=0,9, линии которого выполнены из провода марки АС-70 и имеют суммарную протяженность 5 км.

Для плавки гололеда методом встречного потока реактивной мощности необходим ИРМ мощностью QИРМ=6Мвар.

При установке ИРМ такой мощности плавка гололеда осуществима вдоль всего фидера, при этом максимальный ток в линии не превышает максимально-допустимого значения тока для данной линии. Эпюра распределения токов вдоль линии в режиме плавки гололеда показана на фиг.2.

На фиг.3 показаны эпюры распределения напряжений вдоль фидера, питающего 5 ТП, в нормальном режиме и в режиме плавки гололеда. Как следует из приведенных эпюр напряжения для обеспечения нормируемых отклонений напряжений у потребителей необходимо в режиме плавки гололеда снижать напряжение в ЦП при помощи РПН питающего трансформатора.

Пример 3.

На фиг.4 изображен фидер с 5 ТП (выделен штрихпунктирной линией), на котором необходимо провести мероприятия по предотвращению образования гололеда, с полной мощностью в голове Р=1,73 МВт и cosγ=0,8, линии которого выполнены из провода марки АС-70 и имеют суммарную протяженность 5 км. На конце фидера существует возможность подключения ИРМ мощностью QИРМ=3,6 Мвар. Однако мощности этой ИРМ недостаточно для проведения мероприятий по борьбе с гололедом. Для данного фидера существует возможность увеличения перетока активной мощности с помощью присоединения дополнительной нагрузки. Мощность дополнительной нагрузки выбирается таким образом, чтобы суммарный переток активной мощности Рсум и встречный ему поток реактивной мощности Q на головном участке фидера создавали ток необходимой величины. Для того чтобы провести подогрев проводов данного фидера необходимо подключить дополнительную нагрузку с мощностью Рдоп=1,3 МВт, при этом напряжение у потребителей находится в допустимых пределах.

1. Способ борьбы с гололедом на воздушных линиях электропередачи, заключающийся в увеличении тока по этим линиям с помощью искусственного создания дополнительного потока реактивной мощности путем подключения к одному из концов линии источника реактивной мощности, отличающийся тем, что источник реактивной мощности подключают к концу выполненной одноцепными воздушными линиями магистрали фидера 6(10) кВ без отключения фидера от питающей подстанции с одновременным изменением положения регулятора под нагрузкой трансформатора на этой подстанции таким образом, чтобы уровни напряжений вдоль магистрали оставались допустимыми для электроснабжения питаемых потребителей.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что источник реактивной мощности может быть перемещаемым.



 

Похожие патенты:

Использование: в области электроэнергетики для обнаружения гололеда на проводах линии электропередачи. Технический результат - расширение функциональных возможностей.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач. Устройство содержит корпус, который выполнен с возможностью установки его на провод.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач. Устройство содержит корпус, который выполнен с возможностью установки его на провод.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач. Устройство содержит корпус, который выполнен с возможностью установки его на провод.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач. Устройство для удаления гололеда с провода линии электропередач содержит корпус, который выполнен с возможностью установки его на провод.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач. Устройство содержит корпус, который выполнен с возможностью установки его на провод.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач. Устройство содержит корпус, который выполнен с возможностью установки его на провод.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач. Устройство содержит корпус, который выполнен с возможностью установки его на провод.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач. Устройство содержит корпус, который выполнен с возможностью установки его на провод.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности и безопасности.

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в обеспечении универсальности, т.е. пригодности для согласованной плавки гололеда на проводах и грозозащитных тросах, в том числе многократно заземленных, воздушных линий различных конструкций, с различными марками проводов и тросов, различных длин, отходящих от подстанции, где размещена установка. Установка содержит преобразователь с управляемыми вентилями и дискретно управляемой конденсаторной батареей, питание которого осуществляется от трехфазного силового трансформатора, выходные клеммы преобразователя через однополюсные разъединители подключены к обходной системе шин, при этом дискретно управляемая конденсаторная батарея включена последовательно между выходной клеммой преобразователя и разъединителями. Система управления, реализующая два алгоритма управления, подключена к преобразователю, к дискретно управляемой конденсаторной батарее и к разъединителям. Выбранная для плавки гололеда воздушная линия присоединена к обходной системе шин через линейные разъединители, а с противоположной стороны закорочена. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для непрерывного контроля температуры проводов линий электропередачи. В способе контроля температуры проводов линий электропередачи с использованием температурного коэффициента α активного сопротивления проводов, согласно изобретению измеряют напряжение и ток в первом местоположении на линии электропередачи, измеряют напряжение и ток во втором местоположении на линии электропередачи, при этом измеренные напряжения и токи в первом и втором местоположениях синхронизированы по времени с возможностью совместной обработки указанных измерений напряжений и токов, по измеренным напряжениям и токам в первом и втором местоположениях определяют полное сопротивление линии электропередачи между первым и вторым местоположениями, из определенного полного сопротивления линии при температуре To проводов линии электропередачи определяют активное сопротивление Ro линии электропередачи между первым и вторым местоположениями, определяют текущее активное сопротивление R линии электропередачи между первым и вторым местоположениями и по известному температурному коэффициенту α активного сопротивления проводов линии определяют текущую температуру T проводов линии электропередачи по формуле T=To+(R-Ro)/(α·Ro). Изобретение обеспечивает расширение эксплуатационных возможностей за счет обеспечения непрерывного контроля температуры проводов линий электропередачи. 1 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение точности и надежности обнаружения гололедных, изморозевых и сложных отложений на проводе. Согласно способу одновременно с помощью измерителей, находящихся на теле опоры, измеряют температуру воздуха и относительную влажность воздуха вблизи провода, измеряют температуру поверхности провода, по измеренным температуре и влажности воздуха рассчитывают точку росы и точку десублимации. Если температура поверхности провода меньше либо равна 0°С, то температура поверхности провода сравнивается с расчетными точкой росы и точкой десублимации, при этом если температура поверхности провода больше точки росы и точки десублимации, то принимают решение об отсутствии отложений. Если температура поверхности провода больше точки десублимации, но меньше либо равна точке росы, то принимают решение об образовании гололедных отложений, если температура поверхности провода больше точки росы, но меньше либо равна точке десублимации, то принимаются решение об образовании изморозевых отложений. Если температура поверхности провода меньше точки росы и точки десублимации, то принимают решение об образовании сложных отложений. Также заявлено устройство для осуществления заявленного способа. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение качества и производительности. Устройство содержит корпус, который выполнен с возможностью установки его на провод. Также оно снабжено средствами передвижения и удаления льда. Средство передвижения выполнено в виде контейнера, заполненного карбидом кальция с возможностью обеспечения его контакта с увлажненным льдом провода. Для создания силы передвижения устройства используется реактивная сила, возникающая от воспламенения ацетилена, образующегося при химической реакции в результате взаимодействия карбида с водой. При удалении льда с провода используется теплота, выделяемая в результате химической реакции и горения ацетилена, для воспламенения которого в камере сгорания, расположенной внутри корпуса, установлено на подшипниках рабочее колесо турбины с закрепленной на нем фрезой. В передней части устройства установлены излучатели СВЧ, для питания которых используется источник электрического тока, выполненный в виде тороидального трансформатора. 4 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - сокращение времени плавки гололеда на проводах воздушной линии электропередачи и снижение расхода электроэнергии. Согласно способу создают искусственное короткое замыкание в конце воздушной линии электропередачи, непосредственно контролируют ток провода и температуру воздуха, а также контролируют температуру провода на участке воздушной линии электропередачи, свободном от гололеда, воздушную линию электропередачи отключают после достижения контролируемой температурой провода максимально допустимого значения. Повторное подключение воздушной линии электропередачи выполняют при снижении в бестоковую паузу непосредственно контролируемой температуры провода в момент времени, когда не мгновенное, а среднее значение температуры провода за токовый интервал и бестоковую паузу станет равным нормированному значению. При этом для определения момента времени повторного подключения воздушной линии электропередачи рассчитывают экстраполяцией установившееся значение температуры провода, а по току провода и напряжению источника питания в начале и конце токового интервала рассчитывают относительную длину гололедной муфты и, если она больше нуля, указанный процесс отключения и подключения воздушной линии электропередачи продолжают до полного удаления гололедной муфты. В качестве участка воздушной линии электропередачи, свободного от гололеда, используют установленный на подстанции в цепи источника питания блок проводов, соответствующих проводам всех воздушных линий электропередачи, проплавляемых от этого источника питания. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение надежности. Устройство для удаления льда и снега с линии электропередачи содержит опорный элемент, установленный на линии электропередачи, и вибратор для опорного элемента, выполненный с возможностью приложения вибраций к линии электропередачи для удаления льда и снега, налипшего на линию электропередачи. Причем опорный элемент содержит первый опорный элемент, закрывающий одну сторону линии электропередачи, и второй опорный элемент, обращенный к первому опорному элементу и закрывающий другую сторону линии электропередачи. Вибратор содержит приводное устройство, расположенное на нижней части второго опорного элемента, установочное средство для установки приводного устройства на втором опорном элементе, и эксцентрик, присоединенный к валу приводного устройства с возможностью эксцентричного вращения для создания вибраций. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - увеличение длины проводов или тросов, на которых можно осуществить плавку гололеда. Устройство для плавки гололеда содержит идентичные пары соединенных последовательно тиристорных выпрямителей, установленных на подстанциях, между которыми проходит ВЛ, подлежащая плавке, последовательно по постоянному току. На выходе постоянного тока каждого из выпрямителей параллельно включается по диодному вентилю. 1 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение эффективности удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач. Установка мобильная для удаления гололеда с провода линии электропередач включает: гусеничное транспортное средство для обслуживания линии электропередач с закрытым кузовом, на котором шарнирно закреплена штанга с возможностью поворота относительно шарнира в вертикальной плоскости, а к другому концу штанги прикреплен гибкий трос, перекинутый через блок, также закрепленный на закрытом кузове, на конце которого размещен груз, приспособление для удаления гололеда с провода линии электропередач, содержащее планку с закрепленными на ней с одной стороны - пальцем, перпендикулярно приваренным к середине планки, а с другой стороны - двумя роликами с ребордами и насечками на наружной поверхности ролика в виде зубьев с возможностью вращения и изменения расстояния между ними, симметрично расположенными от оси пальца, при этом на загнутом конце штанги закреплены две параллельные между собой пластины с отверстием под диэлектрическую втулку, а на штанге установлен гидроцилиндр двустороннего действия, шток которого через диэлектрическую втулку шарнирно соединен с планкой. 4 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение эффективности удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач. Установка мобильная для удаления гололеда с провода линии электропередач включает: гусеничное транспортное средство для обслуживания линии электропередач с закрытым кузовом, на котором шарнирно закреплена штанга с возможностью поворота относительно шарнира в вертикальной плоскости, а к другому концу штанги через пружину растяжения прикреплен гибкий трос, перекинутый через блок, также закрепленный на закрытом кузове, конец которого через рычаг соединен с гидроцилиндром, приспособление для удаления гололеда с провода линии электропередач, содержащее планку с закрепленными на ней: с одной стороны - пальцем, перпендикулярно приваренным к середине планки, а с другой стороны - двумя роликами с ребордами с возможностью вращения и изменения расстояния между ними, симметрично расположенными от оси пальца, на загнутом конце штанги закреплены две параллельные между собой пластины с отверстием под диэлектрическую втулку, а на штанге установлен гидроцилиндр двустороннего действия, шток которого через диэлектрическую втулку шарнирно соединен с планкой, при этом на конце штанги, в зоне расположения провода с гололедом, закреплен шланг с наконечником и пьезоэлементом для зажигания горючего газа. 4 ил.
Наверх