Устройство для плавки гололеда
Устройство для плавки гололеда предназначено для удаления гололедных отложений с проводов линий электропередачи. В устройстве на питающей подстанции размещены три фазные конденсаторные установки, состоящие из последовательно соединенных блоков конденсаторов с выведенными клеммами, которые соединены с обходной системой шин через отдельные разъединители. Фазная конденсаторная установка выполнена с общим емкостным сопротивлением в пределах индуктивного сопротивления обогреваемого участка провода, и изготовлена с использованием импульсных или других силовых конденсаторов, количество которых до 9 раз меньше количества конденсаторов, необходимых для генерирования требуемой реактивной мощности исходя из их номинальных мощностей, с учетом кратковременности плавки гололеда и условий эксплуатации устройства в осенне-зимний период. Устройство позволяет оперативно проводить плавку гололеда токами трехфазного короткого замыкания, без необходимости размещения закорачивающего разъединителя далеко от трансформаторной подстанции.
Полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть использована для защиты проводов линий электропередачи от гололеда в циклон осенне-зимней непогоды.
Известно устройство для плавки гололеда, содержащее фазные провода отходящих от питающей подстанции обогреваемых линий электропередачи, статический компенсатор реактивной мощности, источник питания для плавки гололеда, в качестве которого используются обмотки трансформатора питающей подстанции, к которым подключены фазные провода обогреваемых линий электропередачи, а также тиристорный преобразователь, разъединители и другое коммутационное оборудование (Патент РФ 
2316867 «Комбинированная установка для плавки гололеда и компенсации реактивной мощности», МКП H02G 07/16, опубл. в БИ 4 от 10 февраля 2008 г.).
Основным недостатком известного устройства является то, что используемые в нем для плавки гололеда тиристорный преобразователь и другое дорогостоящее оборудование, работающие на номинальном напряжении обогреваемых линий электропередачи, имеются не на всех трансформаторных подстанциях. Кроме того, даже при наличии, они должны быть рассчитаны на прохождение токов плавки гололеда, а отсутствие такой возможности также ограничивает область применения известного устройства.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является устройство для плавки гололеда, содержащее фазные провода отходящих от питающей подстанции обогреваемых линий электропередачи, соединенные со стороны приемных подстанций с закорачивающими разъединителями, а также размещенный на питающей подстанции источник питания для плавки гололеда, в качестве которого используются обмотки более низкого напряжения, чем напряжение обогреваемых линий электропередачи, при этом источник питания для плавки гололеда соединен с обходной системой шин через последовательно соединенные первый разъединитель, выключатель, второй разъединитель, а обходная система шин соединена с фазными проводами каждой из обогреваемых линий электропередачи через соответствующие линейные разъединители (Методические указания по плавке гололеда переменным током. РД 34.20.511, МУ 34-70-027-82.М.: Союзтехэнерго, 1983 г.).
Данное устройство позволяет производить плавку гололеда токами трехфазного короткого замыкания без использования дорогостоящего специального оборудования.
Основным недостатком известного устройства является то, что напряжение источника для плавки гололеда нередко оказывается недостаточным для создания требуемых токов плавки гололеда. Данная проблема связана с тем, что на линиях электропередачи напряжением 110 кВ и выше индуктивное сопротивление фазного провода обогреваемого участка линии электропередачи значительно и существенным образом ограничивает величину тока плавки гололеда на промышленной частоте. Необходимый переменный ток плавки гололеда в известном устройстве может быть создан за счет уменьшения расстояния от питающей подстанции до места установки закорачивающего разъединителя, путем размещения его на участке между питающей и приемной подстанциями, например, на одной из опор вдоль линии электропередачи. Однако это приводит к снижению возможности охвата гололедоопасного участка и увеличению времени, требуемого для осуществления необходимых переключений с выездом на место установки закорачивающего разъединителя.
Настоящая полезная модель направлена на решение технической задачи по созданию требуемых токов промышленной частоты с использованием сравнительно небольшого количества импульсных или других силовых конденсаторов разных видов при плавке гололеда токами трехфазного короткого замыкания, без необходимости размещения закорачивающего разъединителя далеко от приемной трансформаторной подстанции, с обеспечением достаточной оперативности проведения плавки гололеда.
Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении эффективности работы устройства за счет решения вышеуказанной задачи.
Указанный технический результат достигается тем, что усовершенствовано устройство для плавки гололеда, содержащее фазные провода отходящих от питающей подстанции обогреваемых линий электропередачи, соединенные со стороны приемных подстанций с закорачивающими разъединителями, а также размещенный на питающей подстанции источник питания для плавки гололеда, в качестве которого используются обмотки более низкого напряжения, чем напряжение обогреваемых линий электропередачи, при этом источник питания для плавки гололеда соединен с обходной системой шин через последовательно соединенные первый разъединитель, выключатель, второй разъединитель, а обходная система шин соединена с фазными проводами каждой из обогреваемых линий электропередачи через соответствующие линейные разъединители, в котором на питающей подстанции между выключателем и вторым разъединителем размещены три фазные конденсаторные установки, каждая из которых состоит из последовательно соединенных блоков конденсаторов с выведенными клеммами, при этом соответствующиеклеммы блоков конденсаторов фазных конденсаторных установок соединены с контактами отдельных разъединителей, вторые контакты которых соединены с обходной системой шин, причем каждая фазная конденсаторная установка выполнена с общим емкостным сопротивлением в пределах индуктивного сопротивления фазного провода обогреваемого участка линии электропередачи с наибольшей индуктивностью, с возможностью полной или частичной компенсации реактивной мощности, обусловленной этой индуктивностью, при этом конденсаторная установка изготовлена с использованием импульсных или других силовых конденсаторов, количество которых до 9 раз меньше количества конденсаторов, необходимых для генерирования требуемой реактивной мощности исходя из их номинальных мощностей.
Эта совокупность признаков позволяет решить поставленную задачу.
На фигуре в качестве примера представлена структурная схема устройства для плавки гололеда, предназначенного для плавки гололеда на проводах трех отходящих линий электропередачи 1-3, с использованием конденсаторной установки, каждая фаза которой состоит из трех блоков конденсаторов 4-6.
При возникновении необходимости плавки гололеда, фазные провода соответствующей линии электропередачи, например, линии электропередачи 1, после отключения от сети, переводятся в режим плавки гололеда. Для этого вдоль данной линии электропередачи 1 со стороны приемной трансформаторной подстанциивключается закорачивающий разъединитель 7, а на питающей подстанциивключаются первый разъединитель 8, второй разъединитель 9, линейный разъединитель 10. В результате произведенных переключений, фазные провода линии электропередачи 1 через три блока конденсаторов 4-6 и обходную систему шин 11 подключаются к источнику питания для плавки гололеда 12, в качестве которого используются вторичные обмотки силового трансформатора на питающей подстанции с напряжением, меньшим, чем напряжение обогреваемых линий электропередачи. При этом плавка гололеда и ее завершение производятся с помощью автоматического выключателя 13.
Действующее значение тока плавки гололеда в заявляемой полезной модели определяется по формуле, при пренебрежении значительно низким сопротивлением других элементов схемы:
где Uф - действующее значение фазного напряженияисточника для плавки гололеда; R, Хпр - активное и индуктивное сопротивления обогреваемого участка фазного провода; Хс - сопротивление используемой части фазной конденсаторной установки.
С учетом того, что устройство для плавки гололеда может использоваться кратковременно и лишь при наличии гололеда опасной величины, например, не более 7-8 раз в год, общая продолжительность его применения в течение срока службы конденсаторов не превышает 80-100 часов, т.к. средняя длительность плавки гололеда на одной линии обычнонаходится в пределах 0,5 часа. Анализ режимов работы конденсаторов показал, что силовые конденсаторы, особенно импульсные, при использовании под соответствующим переменным напряжением в форсированном режиме, с необходимым ресурсом не менее 100 часов, в течение их срока службы в 20-25 лет могут использоваться с перегрузкой как по току, так и по напряжению, в 2-3 раза, что равносильно возможной перегрузке этих силовых конденсаторов по номинальной мощности в 4-9 раз. Следовательно, количество конденсаторов, необходимых для генерирования одной и той же реактивной мощности, по сравнению с вариантом непрерывного их использования в течение 20-25 лет под соответствующим номинальным переменным напряжением, в устройстве для плавки гололеда может быть уменьшено до 9 раз в зависимости от вида конденсаторов, кратковременности их применения, температуры окружающей среды и других условий эксплуатациина открытом воздухе в осенне-зимний период.
На линиях электропередачи 2 и 3 плавка гололеда производится аналогичным образом, где искусственное трехфазное короткое замыкание осуществляется с помощью закорачивающих разъединителей 14 и 15, а фазные провода линий электропередачи к обходной системе шин 11 подключаются через линейные разъединители 16 и 17 соответственно. Отдельные разъединители 18 и 19, соединяющие с обходной системой шин выведенные клеммы блоков конденсаторов фазных конденсаторных установок, используются для регулирования величины токов плавки гололеда, с одновременным подключением блоков конденсаторов 4, 5 или 4 соответственно.
Устройство для плавки гололеда, содержащее фазные провода отходящих от питающей подстанции обогреваемых линий электропередачи, соединенные со стороны приемных подстанций с закорачивающими разъединителями, а также размещенный на питающей подстанции источник питания для плавки гололеда, в качестве которого используются обмотки более низкого напряжения, чем напряжение обогреваемых линий электропередачи, при этом источник питания для плавки гололеда соединен с обходной системой шин через последовательно соединенные первый разъединитель, выключатель, второй разъединитель, а обходная система шин соединена с фазными проводами каждой из обогреваемых линий электропередачи через соответствующие линейные разъединители, отличающееся тем, что на питающей подстанции между выключателем и вторым разъединителем размещены три фазные конденсаторные установки, каждая из которых состоит из последовательно соединенных блоков конденсаторов с выведенными клеммами, при этом соответствующие клеммы блоков конденсаторов фазных конденсаторных установок соединены с контактами отдельных разъединителей, вторые контакты которых соединены с обходной системой шин, причем каждая фазная конденсаторная установка выполнена с общим емкостным сопротивлением в пределах индуктивного сопротивления фазного провода обогреваемого участка линии электропередачи с наибольшей индуктивностью с возможностью полной или частичной компенсации реактивной мощности, обусловленной этой индуктивностью, при этом конденсаторная установка изготовлена с использованием импульсных или других силовых конденсаторов, количество которых до 9 раз меньше количества конденсаторов, необходимых для генерирования требуемой реактивной мощности исходя из их номинальных мощностей.
