Высоковольтная сеть и способ ее защиты от гололеда

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение эффективности защиты. Каждый продольный реактор (ПР) имеет n стержней в сердечнике и n+1 катушек, а в цепь электропривода выключателя его первой катушки введено реле времени. Согласно способу после срабатывания датчика гололеда отключают закорачивающий первую катушку ПР выключатель, далее с промышленной частотой магнитно ударяют направленной от оси провода силой ампера по каждому метру каждой n составляющей каждого участка L0, для чего каскадно в каждый момент времени после срабатывания датчика гололеда в каком-то одном, например, затем во втором, … и в N-м участке L0 сначала отключают на время t секунд, а потом включают закорачивающий первую катушку ПР выключатель. Сердечник ПР имеет n/2+1 стержней, на каждом из n/2 которых расположено по две встречно-параллельные между собой и последовательные между первой и каждой n составляющей катушки. В результате сдвига по фазе на одинаковые углы сила ампера подобна удару, в итоге гарантированно рушится сцепление наледи с поверхностью провода (n составляющей) и наледь под собственным весом непременно удаляется (спадает) на землю. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Данное изобретение относится к области электроэнергетики, а точнее к устройству высоковольтной сети и к способу защиты от гололеда расщепленного провода ее высоковольтной линии (ВЛ) электропередачи.

Известна высоковольтная сеть, каждый из фазных проводов ВЛ электропередачи которой расщеплен на n составляющих [Александров Г.Н. и др. Проектирование линий электропередачи сверхвысокого напряжения. Л., Энергоатомиздат, 1983]. Благодаря расщеплению достигнуты сверхвысокие значения рабочего напряжения, дальности, натуральной мощности и пропускной способности ВЛ электропередачи как коридора проводов непрерывно работающего транспорта электрической энергии.

Но соединение n составляющих провода друг с другом металлическими дистанционными распорками привело к увеличению местной потери kWh/км ВЛ на корону, ухудшению экологии и к отсутствию защиты от налипающего (образующегося) гололеда.

Также известна высоковольтная сеть, в которой эти недостатки уменьшены [патент RU №2393605]. Эта сеть выбрана в качестве прототипа. Сущность прототипа состоит в следующем:

- высоковольтная сеть, каждый из трех фазных проводов ВЛ электропередачи которой расщеплен на n составляющих, которые в пределах гололедной длины LГ=L0N отделены друг от друга изолирующими дистанционными распорками, но по границам участков L0 соединены параллельно, и N раз секционированы подвесным продольным реактором (ПР) со стальным сердечником и токовыми катушками, первая из которых последовательно соединена с проводом и закорочена нормально включенным выключателем, другие катушки - между первой и группой n/2 составляющих, а цепь электропривода выключателя нормально разомкнута датчиком гололеда;

- способ защиты от гололеда каждого из N участков L0 расщепленного провода ВЛ электропередачи, заключающийся в том, что после срабатывания датчика гололеда отключают закорачивающий первую катушку ПР выключатель.

Прогрессивность прототипа основывается на следующем. Ввод в расщепленный провод вместо металлической изолирующей дистанционной распорки и токовых катушек ПР сразу же уменьшит, даже в спокойную погоду (без гололеда), частоту и амплитуду местной потери kWh/km ВЛ на корону. При этом реактанс ПР лишь помогает индуктивному сопротивлению группы n/2 составляющих сдвигать по фазе силу тока штатной нагрузки в сторону увеличения его амплитуды, при которой возможна плавка налипшего на них льда на достаточно высоком техническом уровне - без вывода ВЛ из работы.

Но при расщеплении провода на n=3, 4, 5 и 8 составляющих, как это имеет место в сети 500-1150 kV, из-за неравенства пространственного положения каждой n составляющей в группе n/2, эффективность применения прототипа падает. Кроме того, одновременная защита от льда всей длины LГ фазного провода ВЛ ведет к большому набросу мощности плавки на электропередачу.

Эти недостатки устранены следующим образом.

Каждый ПР имеет n стержней в сердечнике и n+1 катушек, а в цепь электропривода выключателя его первой катушки введено реле времени. В секунды отключенного положения выключателя ПР с промышленной частотой магнитно ударяют направленной от оси провода силой ампера F по каждому метру каждой n составляющей каждого участка L0. Сердечник ПР имеет n/2+1 стержней, на каждом из n/2 которых расположено по две встречно-параллельные между собой и последовательные между первой и каждой n составляющей катушки. Каскадно в каждый момент времени после срабатывания датчика гололеда в каком-то одном, например, в первом, потом во втором, … и в N-м участке L0 сначала отключают на время t секунд, а потом включают закорачивающий первую катушку ПР выключатель.

На чертеже: фиг.1 - схема подвеса одного фазного расщепленного провода с ПР в его рассечке к опоре ВЛ; фиг.2 и 3 - диаграмма сдвига по фазе на угол ψ и φ, соответственно, тока штатной нагрузки IН и силы ампера F в каждой из n составляющих; фиг.4 - электросхема одного участка L0 расщепленного провода ВЛ; фиг.5 - распределение N комплектов ПР по гололедной длине LГ провода ВЛ, где: 1 - подвесной ПР, 2 - n составляющая провода, 3 - изолирующая дистанционная распорка, 4 - датчик гололеда, 5 и 6 - стальной сердечник с n и n/2+1 стержнями, 7 и 8 - первая и n-я токовая катушка, 9 - закорачивающий выключатель, 10 - электропривод выключателя, 11 - бортовой аккумулятор и 12 - реле времени.

Работа изобретения основана на взаимном притяжении и отталкивании n составляющих 2 друг от друга (см. фиг.3) из соотношений:

ψ=arctg(X+L0·X0B)/L0·r0B,

φ=2π/n,

F=-µ0·(IН)2·(tg2ψ-1)·t2/2π·a-n-LP,

Q=(IН)2·X·10-3,

x0B=0,1445·lg(a/ρ)+0,0157,

Т=Nt,

где: X - реактанс ПР 1; L0 и r0B+jx0B - длина и удельное активно-индуктивное сопротивление одной составляющей 2; µ0 - магнитная проницаемость воздуха; n, a и ρ - количество составляющих, шаг расщепления и радиус сечения одной составляющей 2; LP - длина n составляющей 2 между распорками 3; t - время отключенного состояния выключателя 9 (см. фиг.4); Q - реактивная мощность ПР 1; Т и t - время защиты всей гололедной длины LГ провода и каждого из его участков L0.

В прототипе сила F подобна удару «растопыренными пальцами», тогда как по данному изобретению из-за сдвига по фазе на одинаковые углы φ (фиг.3) подобна удару «кулаком».

Кроме того, F соизмерима с массой n составляющей 2, т.е. не опасна для дистанционной распорки 3 и крепления провода к опоре. За время t сила F с промышленной частотой (50 циклов в секунду) гарантированно разрушит сцепление наледи с поверхностью n составляющей и наледь сбросится (под собственным весом непременно спадет на землю).

Работает изобретение так. Из-за налипшего на n составляющую 2 (см. фиг.1) льда автоматически сработает датчик 3 первого из N участков L0 (см. фиг.4), который замкнет цепь 10 аккумулятора 11 на реле 12. Последнее сначала включит на время t, а затем отключит выключатель 9 первого участка L0. Во втором… и N-м участках L0 - их ПР каскадно (через t и… (N-1)t) сделают то же самое. Через время Т=Nt указанная автоматическая (без участия человека) защита от гололеда всех трех фазных проводов ВЛ электрически отключится. При затягивании циклона непогоды операция будет автоматически повторена. Иначе говоря, изобретение электрически защитит провода ВЛ от беды гололеда данным способом (ранее неизвестным) и с ничтожно малой потерей kWh.

Например, имеем для ВЛ-500 kV, подстанция Южная (Волгоград) - подстанция Волгодонская (Ростовская область) с проводами 3·AC-300/66, L=300 км, LГ=140 км, L0=5 км, LP=25 м, n=3, a=0,4 м, ρ=0,012 м, µ0=4π·10-7 kG·m/A2s2, r0B+jx0B=0,101+j0,235 Ω/км, IН=500 А, X=1 Ω, N=28 компл., ψ=72°30', φ=120°, F=-1,508 kG, Q=250 kVAr, t=10 с, T=140 с=2,33 min.

Аналогично, для ВЛ-750 kV вокруг Москвы с проводами 5·AC-240/39, n=5, a=0,4 м, ρ=0,0108 м, r0B+jx0B=0,124+j0,242 Ω/км, Х=1 Ω, IH=800 А, ψ≈70°, φ=72°, F=-1,49 kG, Q=640 kVAr, t=10 с, Т=140 с=2,33 min.

Мощность ПР Q=250÷640 kVAr не должна вызывать опасения эксплуатационника магистральной сети 500-750 kV, потому что она импульсная, - генерируется автоматически самим током штатной нагрузки IН ВЛ в каждом малом участке L0 расщепленного провода и возникает всего лишь на несколько секунд.

Дополнительные преимущества:

- при затягивании циклона непогоды сбрасывание гололеда силой F может быть автоматически повторено;

- имеем в разы снижение потерь kWh/км на корону ВЛ и улучшение экологической составляющей вдоль трасс ВЛ электропередачи 500-750 kV;

- одноцепная распределительная ВЛ 6-220 kV в гололедном районе также может быть выполнена с расщепленными фазными проводами и указанной автоматической защитой от беды гололеда.

1. Высоковольтная сеть, каждый из трех фазных проводов линии электропередачи которой расщеплен на n составляющих, которые в пределах его гололедной длины LГ=L0N отделены друг от друга изолирующими дистанционными распорками, но по границам участков L0 соединены параллельно, и N раз секционированы подвесным ПР (продольный реактор) со стальным сердечником и токовыми катушками, первая из которых последовательно соединена с проводом и закорочена нормально включенным выключателем, другие катушки - между первой и группой n/2 составляющих, а цепь электропривода выключателя нормально разомкнута датчиком гололеда, отличающаяся тем, что каждый ПР имеет n стержней в сердечнике и n+1 катушек, а в цепь электропривода выключателя введено реле времени.

2. Способ защиты от гололеда каждого из N участков расщепленного провода L0 высоковольтной линии электропередачи, заключающийся в том, что после срабатывания датчика гололеда отключают закорачивающий первую катушку ПР выключатель, отличающийся тем, что с промышленной частотой магнитно ударяют силой Ампера F по каждому метру каждой n составляющей каждого участка L0, для чего каскадно в каждый момент времени в каком-то одном, потом во втором, … и в N-м участке L0 сначала отключают на t секунд, а потом включают закорачивающий первую катушку ПР выключатель.

3. Сеть по п.1, отличающаяся тем, что сердечник ПР имеет n/2+1 стержней, на каждом из n/2 которых расположено по две встречно-параллельные между собой и последовательно между первой и каждой n составляющей катушки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехнического оборудования. Технический результат заключается в расширении арсенала средств для защиты птиц от поражения электрическим током устройством контактного типа, конструкция которого обеспечивает эффективную электроизоляцию и отличается простотой изготовления и монтажа при высокой степени надежности крепления на проводах без механического на них воздействия.

Изобретение относится к области электротехнического оборудования. Технический результат заключается в расширении арсенала средств для защиты птиц от поражения электрическим током устройством контактного типа, конструкция которого унифицирована для монтажа на натяжных устройствах различной конструкции, надежно на них закрепляется, не требуя выполнения на элементах, на которых устанавливается, специальных креплений, не сползает и не поворачивается в ходе эксплуатации под действием ветра или иных динамических нагрузок, легко демонтируется, отличается простотой изготовления и монтажа.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение эффективности.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат -повышение эффективности.
Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для обнаружения гололеда на проводах линии электропередачи. .

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к натяжным клиновым зажимам для воздушных линий электропередачи. .

Изобретение относится к воздушным линиям электропередачи (ВЛ) и может быть использовано при сооружении, ремонте или реконструкции анкерных и концевых пролетов ВЛ. .

Изобретение относится к области строительства опорных конструкций линий электропередачи высокого напряжения. .

Изобретение относится к области строительства опорных конструкций линий электропередачи высокого напряжения. .

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к гасителям вибрации для защиты проводов и молниезащитных тросов воздушных линий электропередачи, а также самонесущих волоконно-оптических кабелей связи. Гаситель состоит из упругого демпферного элемента (2), грузов и зажима (3). Различные по массе грузы выполняются в виде изогнутых стержней, состоящих из среднего отрезка и двух краевых прямолинейных или криволинейных отрезков, которые крепятся к упругому демпферному элементу (2) посредством патрубка или могут крепиться непосредственно через отверстие в каждом грузе. Патрубок расположен по направлению в сторону упругого демпферного элемента от каждого груза или присоединен с наружной стороны груза. В заявляемом гасителе благодаря оптимальному соотношению масс и геометрических размеров грузов, а также длин закрепления их на упругом демпферном элементе обеспечиваются его высокие амплитудно-частотные характеристики 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способу очистки от обледенения проводов контактной сети железной дороги посредством электромагнитного излучения. В способе используют группу микроволновых нагревателей, включающих магнетроны с частотой 2450 МГц и резонаторы открытого типа, которые размещают перед пантографом на крыше электровоза, при этом каждый из нагревателей состоит из двух сферических металлических отражателей, и осуществляют нагрев участка контактного провода, расположенного между отражателями, до температуры +(30…40)°C. В результате воздействия микроволнового излучения ледяная пленка, покрывающая контактный провод, нагревается и тает. Каждый электровоз самостоятельно очищает контактный провод от ледяной пленки, в результате чего обеспечиваются нормальные условия работы для пантографа и исключается быстрое изнашивание графитовых токоприемников. 5 ил.

Изобретение относится к электроэнергетике и может использоваться на воздушных линиях электропередачи и волоконно-оптических линиях связи. Гаситель ветровых колебаний содержит демпферный трос, на котором закреплена пара грузов, и, как минимум, одну спиральную прядь, соединяющую демпферный трос с проводом так, что одна часть спиральной пряди или прядей смонтирована на проводе, а другая часть на демпферном тросе, при этом демпферный трос соединен с проводом в двух точках крепления посредством, как минимум, одной спиральной пряди с образованием силовой рамки, две противолежащие стороны которой образованы спиральной прядью или прядями, а две другие противолежащие стороны - частями провода и демпферного троса между точками крепления, при этом концевые части-ветви спиральной пряди или прядей, закрепленных на проводе, выполнены с гибом внутрь силовой рамки или наружу силовой рамки. Технический результат - повышение эффективности работы гасителя. 2 н. и 26 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано на воздушных линиях электропередачи с расположением на опорах верхних проводов по вертикали, а пара нижних - по горизонтали, с перекрытием верхних проводов в плане. Воздушная линия электропередачи содержит опоры 1, на которых посредством крюков с изоляторами (2) смонтированы провода (3), которые расположены на опорах по вертикали относительно друг друга. Ниже этих проводов (3) смонтированы провода (4 и 5) - посредством стировых изоляторов (6) на горизонтальных траверсах (7). Нижние провода (4 и 5) соединены между собой в пролетах как минимум одной перемычкой (8), имеющей электропроводящей как минимум свою поверхность; одним своим концом перемычка соединена гальванически с одним из этих парных проводов, а между вторым концом перемычки и вторым парным проводом установлена диэлектрическая вставка (9). Изобретением решается задача повышения электробезопасности воздушной линии электропередачи. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, к способам транспорта электроэнергии, осуществляемого посредством воздушных ЛЭП с фазными высокотемпературными энергосберегающими электропроводами распределительных сетей электропередачи, включая способы их возведения и эксплуатации. Распределительная сеть электропередачи включает смонтированные на фундаментах высотные опоры с траверсами, изоляторами, натяжными и подвесными зажимами, неповреждающими оболочку и конструкцию закрепленных в них высокотемпературных композитных электропроводов, каждый из которых содержит сердечник не менее чем с одной композитной жилой и многожильный повив. Воздушные линии распределительной сети электропередачи монтируют при возведении, эксплуатационном ремонте или реконструкции по способу, обеспечивающему технологическую и эксплуатационную неповреждаемость указанных электропроводов за счет комплексно разработанного в изобретении монтажно-технологического оборудования, применяемого для прокладки линии электропроводов индивидуальной длины. Изобретение позволяет исключить дополнительные потери транспортируемой электроэнергии в стыках электропровода, количество которых сведено к минимуму. 6 н. и 15 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано на воздушных линиях электропередачи с расположением на опорах верхних проводов по вертикали, а пара нижних - по горизонтали, с перекрытием верхних проводов в плане. Воздушная линия электропередачи содержит опоры (1) и смонтированные на них провода (3), расположенные на опорах по вертикали друг относительно друга, и пару нижних проводов (4 и 5), расположенных по горизонтали друг относительно друга и с перекрытием L всех вышерасположенных проводов в плане, причем в середине отдельного пролета между парой нижних проводов (4 и 5) укреплены две независимые друг от друга перемычки (8 и 9), имеющие токопроводящими, как минимум, свои поверхности; одна перемычка (8) одним своим концом укреплена (10) на одном из проводов этой пары (4) и гальванически соединена с этим проводом, вторым своим концом эта перемычка укреплена (10) на втором парном проводе и гальванически разъединена с ним посредством диэлектрической вставки 11, расположенной непосредственно у этого провода; вторая перемычка (9) укреплена в обратном порядке относительно первой. Изобретением решается задача повышения электробезопасности воздушной линии электропередачи. 2 ил.

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к устройствам защиты изолированных проводов, линейных изоляторов и оборудования 6-35 кВ от атмосферных перенапряжений. Устройство состоит из нелинейного ограничителя перенапряжений (1), рассчитываемого на номинальный разрядный ток не более 5 кА для напряжений 6-20 кВ и на номинальный разрядный ток не более 10 кА для напряжений 35 кВ. Искровой промежуток образуется между электродом (4), закрепляемым на фланце (6), и электродом (5), закрепляемым посредством прокалывающего изоляцию зажима (7) на проводе (8), или на изоляторе, или на натяжном зажиме, или на поддерживающем зажиме посредством крепежа. Электрод (5) располагается напротив электрода (4) на расстоянии 3-100 мм для напряжения 35 кВ и на расстоянии 101-140 мм для напряжений 6-20 кВ. Конструкция электродов (4,5) и способ крепления устройства позволяют сохранять величину искрового промежутка L постоянной в любых погодных условиях. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике к высоковольтным воздушным линиям и способу их возведения. Высоковольтная воздушная линия электропередачи включает смонтированные на фундаментах высотные опоры с траверсами, изоляторами, натяжными и подвесными зажимами, неповреждающими оболочку и комплект закрепленных в них высокотемпературных композитных электропроводов, каждый из которых содержит сердечник, не менее чем с одной композитной жилой и многожильный повив. ВВЛ монтируют в процессе возведения или эксплуатационного ремонта, реконструкции, восстановления по способу, обеспечивающему технологическую и эксплуатационную неповреждаемость указанных электропроводов посредством комплексно разработанного в изобретении монтажно-технологического оборудования и применения для прокладки линии электропроводов индивидуальной длины, равной полной анкерной строительной длине линии или ее строительно-монтажного участка, что исключает дополнительные потери транспортируемой электроэнергии в стыках электропровода, количество которых сведено к минимуму. К технологическим решениям, обеспечивающим указанный технический результат, относятся монтаж с раскаткой электропровода через тормозную машину и обеспечение технологического натяжения электропровода натяжной машиной, применение раскаточных роликов с неповреждающим ложем, например, снабженным прорезиненным слоем, а также четкая регламентация минимальных радиусов барабанов с заводской навивкой электропровода и барабанов тормозной машины из условия неповреждаемости высокоэффективных экономичных по расходу материала и пониженному сопротивлению на единицу транспортируемой электроэнергии. Изобретение позволяет возводить высоковольтные линии электропередач с улучшенным КПД. 2 н.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх