Высоковольтная сеть

Высоковольтная сеть общего пользования, оснащенная системой для удаления гололедных отложений с проводов электропередачи. Высоковольтная сеть содержит трансформаторную подстанцию с отходящими от нее двухцепными воздушными линиями электропередачи, секции обходной системы шин подсоединенных к шинам низкого напряжения трансформаторной подстанции как источника тока плавки налипающего на провода воздушной линии льда и снега, причем одна секция обходной системы шин имеет фазировку шин А₁В₂С ₁, другая секция обходной системы имеет фазировку шин С ₂В₁А₂.

Основные преимущества от известных схем:

- не требуются подстанционная выпрямительная установка и резервная дизельная электростанция, соответственно отсутствуют затраты собственника высоковольтной сети и абонента на их обустройство и эксплуатацию;

- значительно (в 20 и более раз) сокращается. общая продолжительность поочередной плавки гололеда на всех воздушных линиях, отходящих от данной трансформаторной подстанции;

- исчезает дефицит времени на охват всей совокупности этих воздушных линий своевременной плавкой гололеда;

- упрощается эксплуатация высоковольтной сети в виду отсутствия в ней потребности в выпрямительной установки.

Полезная модель относится к области большой электроэнергетики, точнее к высоковольтным линиям электропередачи, оснащенных устройствами для удаления гололедных отложений с проводов электропередачи.

Известна высоковольтная сеть, оснащенная устройством для удаления гололедных отложений с проводов электропередачи в виде последовательно соединенных преобразователя, трансформатора колебательной скорости и державки в виде направляющего стакана, на выходном торце которого расположен инструмент с возможностью осевого смещения, при этом инструмент выполнен в виде зажима, состоящего из двух полукорпусов, установленных на оси и объединенных резьбовым соединением, при этом внутренняя поверхность полукорпусов зажима выполнена шероховатой [Патент РФ 98848 на полезную модель от 03.06.2010, МПК H02G 7/16]. Недостатком такого обустройства является использование механического зажима - выполняющего роль скребкового инструмента при осевом перемещении устройства по проводу/тросу воздушной линии электропередачи.

Известна высоковольтная сеть, оснащенная для плавки гололеда выпрямителем постоянного тока на линиях электропередачи, состоящим из неуправляемого трехфазного мостового выпрямителя, ограничителей напряжения, установленных параллельно каждому плечу выпрямительного моста, RC-цепочек, резистивных делителей напряжения, устройства сигнализации пробоя диодов и шкафа управления, при этом в качестве сигнальных элементов о наличии пробитых диодов используются указательные реле, находящиеся на потенциале контролируемых диодов и включенных в диагонали между последовательно соединенными диодами и резистивными делителями напряжения. [Патент РФ 105084 на полезную модель от 15.12.2010, МПК H02G 7/16]. Недостатком такого обустройства является необходимость оснащения высоковольтной линии дополнительными выпрямителями и электротехническими схемами управления установкой удаления льда.

За прототип принята высоковольтная сеть, содержащая трансформаторную подстанцию (имеющую программное обеспечение), с отходящими от нее двухцепными воздушными линиями электропередачи, в трансформаторной подстанции которой, кроме систем рабочих шин, имеются две секции обходной системы шин, каждая из которых соединяет одну из цепей воздушной линии электропередачи с источником тока плавки льда и снега, налипающих на провода воздушной линии [Левченко И.И., Засыпкин А.С., Аллилуев А.А., Сацук Е.И. Диагностика, реконструкция и эксплуатация воздушных линий электропередачи в гололедных районах. - М.: Изд. Дом МЭИ. - 2007]. В указанной высоковольтной сети в качестве источника тока плавки гололеда на проводах Отходящих от трансформаторной подстанции высоковольтной линии электропередачи используется подстанционная выпрямительная установка. Измена рода тока плавки по сравнению с рабочим током высоковольтной сети продиктована тем, что постоянный ток выпрямительной установки нечувствителен к большому индуктивному слагаемому jx₀ в погонном сопротивлении r₀+jx₀ цепей воздушной линии электропередачи. Одновременно следствием этой же измены является ряд других технических недостатков, основными из которых/являются:

- значительные затраты на сооружение и эксплуатацию подстанционной выпрямительной установки при малом времени ее использования, в году;

- значительная продолжительность поочередной плавки уже налипшего льда одновременно лишь на двух (из шести) проводах двухцепной воздушной линии. За это время перегружаются и рвутся под тяжестью гололедной нагрузки провода соседней воздушной линии, стихией оледенения ломаются ее опоры. Послеаварийное восстановление воздушных линий электропередачи в тяжелых зимних условиях длится неделями, что вынуждает технологичного абонента сети обзаводиться резервной дизельной электрической станцией.

На устранение технических недостатков (противоречия) направлено предлагаемое техническое обустройство высоковольтной сети, - при этом не требуется выпрямительная установка.

Технический результат заключается в защите высоковольтных линий электропередачи от налипания мокрого снега и льда.

Сущность предлагаемого технического решения устройства высоковольтной сети заключается в том, на одной секции обходной системы шин устанавливают фазировку шин A₁B₂C₁ , на другой секции обходной системы шин устанавливают фазировку шин С₂В₁А₂, при этом каждая секция обходной системы шин присоединена к шинам низкого напряжения трансформаторной подстанции, причем вторая секция обходной системы шин имеет короткозамыкатель.

Техническое решение устройства поясняется примерами структурно-функциональной схемы исполнения, приведенной на фиг 1-3. На фиг.1 представлена однолинейная электрическая схема высоковольтной сети, на фиг.2 представлена трехлинейная электрическая схема высоковольтной сети, на фиг.3 представлена фазировка шести проводов на опоре двухцепной воздушной линии электропередачи. В состав устройства входят: трансформаторная подстанция 1, первая цепь 2 двухцепной воздушной линии электропередачи, вторая цепь 3 двухцепной воздушной линии электропередачи, первая секция 4 обходной системы шин, вторая секция 5 обходной системы шин, первый выключатель 6, второй выключатель 7, короткозамыкатель 8, шины 9 низкого напряжения трансформаторной подстанции, стойки опор 10 двухцепной воздушной линии электропередачи, где (см. фиг.3) А₁В₂С₁ и С₂ В₁А₂ - временная фазировка шести шин секций обходной системы шин трансформаторной подстанции проводов обеих цепей воздушной линии по обеим сторонам общей стойки опоры воздушной линии высоковольтной сети.

Устройство высоковольтной сети для удаления гололеда работает следующим образом.

На трансформаторной подстанции 1 запускается программа дистанционной сборки схемы профилактической плавки льда и снега, налипающего на провода первой воздушной линии электропередачи. При этом первая цепь 2 двухцепной воздушной линии и вторая цепь 3 двухцепной воздушной линии электропередачи на некоторое время выводятся из штатной работы своими линейными аппаратами (на фйг.1 они затемнены) и соединяются между собой аппаратами концевой трансформаторной подстанции (см. черточки там же). Далее шины первой секции 4 обходной системы шин подсоединяются к проводам цепи 2, а шины второй секции 5 обходной системы шин подсоединяются к проводам цепи 3. Затем включением пар второй выключатель 7 - первый выключатель 6 или второй выключатель 7 - короткозамыкатель 8 через обе последовательно соединенные цепи 2 и 3 данной воздушной линии пропускается ток противовключения или ток искусственного короткого замыкания I шин 9 низкого напряжения трансформаторной подстанции, который и является током плавки льда, налипающего на все шесть проводов воздушной линии, т.е. джоулевым теплом, генерируемым током I самого провода. По завершении плавки льда посредством программного обеспечения подстанционного компьютера производится разборка схемы профилактической плавки данной воздушной линии с восстановлением штатной работы обеих ее цепей 2 и 3. Затем последовательно переходят к аналогичной плавке льда на проводах другой воздушной линии электропередачи и т.д.

Особенность данного устройства высоковольтной сети заключается в том, что благодаря измененной (против рабочих шин трансформаторной подстанции) фазировке шин секций 4 и 5 обходной системы шин меняется также и фазировка проводов цепей 2 и 3 на стойке 10 опоры каждой воздушной линии: например (фиг.3), слева от стойки опор 10 устанавливается фазировка А₁В₂С₁, справа - С₂ В₁А₂. При этом.магнитное поле прямого тока I в цепи 2, определяемое площадью, треугольника A₁ B₁C₁, на 75% перекрывается аналогичным полем обратного тока I второй цепи 3 (см. фиг.3, треугольник А₂В₂С₂) и наоборот. Поэтому в погонном индуктивном сопротивлении каждой цепи 2 и 3 работает разность j(x₀-x_М), где х_М - взаимоиндуктивное сопротивление цепей. Характерно, если ничего не менять в фазировке проводов цепей 2 и 3 против нормальной, то взаимоиндуктивное сопротивление цепей х_М0, тогда как в предлагаемом устройстве х_М0,75х₀. Т.е. происходит то же, что и в прототипе, - исключение из цепи тока плавки I большого и вредного слагаемого jx₀, но уже без выпрямительного устройства и одновременно на всех шести проводах.

Пример реализации устройства. От подстанции 500/220-35 kV 3×167 MVA отходят несколько двухцепных воздушных линий электропередачи ВЛ-220 kV с длинами _ВЛ100 km и и проводами АС-240/32. Погонное сопротивление цепей r₀+j(x₀-x_М)=0,12+j0.112 /km. Сила тока в обеих цепях воздушных линий после включения пар второй выключатель 7 - первый выключатель 6 или второй выключатель 7 - короткозамыкатель 8 (см. фиг.1 и 3) к шинам 9 низкого напряжения 35 kV трансформаторной подстанции составит 1080 и 620 A, соответственно. При этом продолжительность плавки от 3 min при 1080 A до 6 min при 620 A. По истечение этого времени производятся обратные переключения с восстановлением нормальной работы данных воздушных линий ВЛ-220 kV. Далее выполняется сборка аналогичной схемы плавки на проводах другой двухцепной воздушной линии высоковольтной сети.

При этом реализуются основные преимущества:

- не требуются подстанционная выпрямительная установка и резервная дизельная электростанция, соответственно отсутствуют затраты собственника высоковольтной сети и абонента на их обустройство и эксплуатацию;

- значительно (в 20 и более раз) сокращается общая продолжительность поочередной плавки гололеда на всех воздушных линиях, отходящих от данной трансформаторной подстанции;

- исчезнет дефицит времени на охват всей совокупности этих воздушных линий своевременной плавкой гололеда;

- упрощается эксплуатация высоковольтной сети в виду отсутствия в ней потребности в выпрямительной установки.

1. Высоковольтная сеть, содержащая трансформаторную подстанцию с отходящими от нее двухцепными воздушными линиями электропередачи, трансформаторная подстанция которой, кроме систем рабочих шин, имеет секции обходной системы шин, каждая из которых соединяет одну из цепей воздушной линии с источником тока плавки налипающего на провода воздушной линии льда и снега, отличающаяся тем, что одна секция обходной системы шин имеет фазировку шин A₁ B₂C₁, другая секция обходной системы имеет фазировку шин C₂B₁A₂, и каждая секция обходной системы шин присоединена к шинам низкого напряжения трансформаторной подстанции.

2. Сеть по п.1, отличающаяся тем, что вторая секция обходной системы шин имеет короткозамыкатель.