Бургсдорф В.В., Никитина Л.Г. Методические указания по плавке гололеда переменным током. Часть 1 - файл n1.doc

приобрести
Бургсдорф В.В., Никитина Л.Г. Методические указания по плавке гололеда переменным током. Часть 1
скачать (1744.9 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc2324kb.27.10.2010 13:26скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7
СО 153-34.20.511

РД 34.20.511

МУ 34-70-027-82

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ПЛАВКЕ ГОЛОЛЕДА ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ
Часть 1

Срок действия с 01.01.83

до 01.01.90*

________________________

* См. ярлык "Примечания"


РАЗРАБОТАНО Всесоюзным научно-исследовательским институтом электроэнергетики (ВНИИЭ) и Львовским ордена Ленина политехническим институтом
СОСТАВИТЕЛИ В.В.Бургсдорф, Л.Г.Никитина (ВНИИЭ), Л.А.Никонец, П.Р.Хрущ (ЛПИ)
УТВЕРЖДЕНО Главным техническим управлением по эксплуатации энергосистем
Заместитель начальника К.М.Антипов
Главниипроектом
Главный инженер В.К.Гусев


1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Отложение гололеда, изморози и мокрого снега* представляет большую опасность для нормальной эксплуатации воздушных линий электропередачи (ВЛ).

________________

* В дальнейшем все виды гололедно-изморозевых образований именуются гололедом.
1.2. Отложения гололеда могут вызвать:
а) разрегулировку проводов и тросов и их сближение между собой;
б) сближение проводов и тросов при их подскоке вследствие неодновременного сброса гололеда;
в) пляску проводов;
г) обрыв проводов и тросов;
д) разрушение опор;
е) перекрытие линейной изоляции ВЛ при таянии вследствие значительного снижения льдоразрядных характеристик изоляторов по сравнению с влагоразрядными характеристиками, по которым обычно выбирается необходимый уровень линейной изоляции.
1.3. Наиболее эффективным средством борьбы с гололедом является плавка гололеда. Она позволяет в короткий срок удалить гололед.
1.4. При проектировании ВЛ, трассы которых проходят в районах гололедности, а также в районах интенсивной и частой пляски проводов, плавку гололеда рекомендуется предусматривать на проводах линий напряжением до 220 кВ включительно. Плавка гололеда на тросах должна предусматриваться в тех случаях, когда возможно опасное приближение освободившихся от гололеда проводов к тросам, покрытым гололедом.
На линиях 330 и 500 кВ в указанных районах, а также на ВЛ 35-220 кВ в III районе гололедности вопрос об организации плавки гололеда должен решаться на основе технико-экономического анализа целесообразности ее применения с учетом аварийного недоотпуска энергии потребителям, а также значения линии в энергосистеме.
Плавка гололеда должна быть предусмотрена для ВЛ, построенных по нормам, которые не соответствуют требованиям действующих нормативных документов.
1.5. Источники питания схем плавки гололеда должны быть размещены на наиболее крупных узловых подстанциях энергосистемы из числа расположенных в сильногололедных районах. Разработка проектов установок плавки гололеда (УПГ) и схем плавки должна производиться одновременно.
1.6. Плавку гололеда следует начинать при достижении нормативных гололедно-ветровых нагрузок на проводах. Чтобы обеспечить это требование на всех линиях, взаимосвязанных по режиму плавки гололеда, следует учитывать реальные нагрузки и направление гололедонесущего потока по отношению к трассе ВЛ, поэтому на части линий плавку гололеда следует начинать заблаговременно. Очередность плавки определяется с учетом ответственности потребителей и наличия резервного питания.
1.7. Минимально необходимое количество УПГ в электрической сети должно быть достаточным для выполнения плавки гололеда на всех ВЛ за 12 ч для сети 110 кВ и выше и за 8 ч для сети 35 кВ.
1.8. Если отключение ВЛ 110-220 кВ приводит к перерыву электроснабжения, плавку гололеда рекомендуется проводить с пофазным выводом ВЛ из работы. При несоответствии качества напряжения на шинах нагрузки требованиям ГОСТ 13109-69* целесообразно предусматривать мероприятия по симметрированию неполнофазных режимов работы сети.

_______________

* Действует ГОСТ 13109-97. - Примечание "КОДЕКС".
1.9. Для снижения затрат на организацию плавки гололеда на ВЛ с расщепленными проводами целесообразно сооружать их с изолирующими дистанционными распорками. Расстояние между распорками должно быть таким, чтобы предотвратить схлестывание между проводами фазы при неодновременном сбросе гололеда.
1.10. Для своевременного предупреждения об опасных нагрузках от гололеда должны проводиться специальные наблюдения. С этой целью заранее должны быть определены контрольные точки на линии, подвергающиеся сильному обледенению (обычно в наиболее возвышенных местах трассы), по которым можно судить об опасности гололедообразования. Наблюдения могут проводиться непосредственно на линии электропередачи или на специально смонтированных гололедных постах.
При организации наблюдений за гололедообразованием на ответственных линиях, где может быть гололед с толщиной стенки 15 мм и более, рекомендуется устанавливать автоматические сигнализаторы, которые передают на подстанцию сигнал о появлении гололеда определенного веса в пролетах, подверженных сильному обледенению. Исправность и правильная работа сигнализаторов должны проверяться непосредственно перед гололедным сезоном.
1.11. Как правило, схема плавки гололеда должна вводиться в работу не позднее, чем за 1,0 ч после команды диспетчера о применении плавки.
С этой целью должна быть заранее проработана последовательность всех операций по сборке схемы плавки и выполнение мероприятий, обеспечивающих их быстрое завершение. Для сборки схемы плавки гололеда должны использоваться коммутационные аппараты (выключатели, разъединители, отделители) с дистанционным управлением и лишь в отдельных случаях - с применением ручных приводов. Временные соединения, собираемые на болтах, шлейфы, накладки, закоротки и т.п., не допускаются.
1.12. Сборка и разборка схем плавки гололеда производится по специальным программам, предусматривающим выдачу диспетчером комплексных оперативных заданий с учетом максимально возможной одновременности производства операций, включая необходимые изменения в релейной защите. Во всех случаях необходимо предусмотреть блокировки от ошибок при сборке схем плавки.
1.13. Релейная защита устройств плавки гололеда и электроустановок, питающих эти устройства, должна соответствовать требованиям действующих ПУЭ и Руководящих указаний по проектированию устройств плавки гололеда. Выполнение релейной защиты устройств плавки гололеда, как правило, не должно обусловливать изменений в схемах и функционировании защит смежных элементов и сети в целом.


2. РАСЧЕТНЫЙ ТОК И ВРЕМЯ ПЛАВКИ ГОЛОЛЕДА НА ПРОВОДАХ

И ТРОСАХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
2.1. При определении токов и времени плавки необходимо учитывать энергию на расплавление льда, на теплоотдачу в окружающую среду и на нагрев провода до температуры, при которой может начаться плавление льда (перед включением тока плавки температура провода может быть близка к температуре воздуха).
2.2. Плавку гололеда следует производить возможно большими токами, что позволяет быстрее завершить ее и восстановить нормальную схему работы сети. Одновременно это способствует уменьшению затрат электроэнергии на плавку, поскольку энергия, отдаваемая в окружающую среду, непосредственно зависит от длительности обогрева.
2.3. Режим плавки гололеда должен выбираться по наиболее обледенелому участку линии, поэтому плавка будет продолжаться и тогда, когда в местах с меньшей толщиной стенки гололед освободит провода, и они начнут интенсивно нагреваться. При неравномерном обледенении линии могут встречаться участки, на которых гололед вообще не образовался. Поэтому предельный ток плавки гололеда должен выбираться с учетом нагрева провода (троса), на котором не было гололеда.
Допустимая температура нагрева провода определяется двумя условиями:
- сохранением механической прочности провода (табл.2.1);
- приближением во время плавки провода к земле или пересекаемым объектам.

Таблица 2.1

Допустимая температура нагрева проводов при плавке гололеда по условию

механической прочности проводов


Провода

Допустимая температура нагрева проводов, °С





Длительный режим

Повторно-кратковременный режим


Алюминиевые


90

120

Медные


90

120

Сталеалюминиевые


100

130

Из алюминиевого сплава АЖ, АН


80

100



На время плавки гололеда с учетом ее кратковременности допускаемые расстояния между проводами и землей или пересекаемым объектом приведены в табл.2.2 и 2.3.

Таблица 2.2

Наименьшие расстояния между проводами ВЛ и землей или пересекаемым объектом,

допустимые на время плавки


Объект, пересекаемый ВЛ

Расстояние до объекта, м, для ВЛ напряжением, кВ





35-110


220

330

500

Поверхность земли:














ненаселенная местность


5

6

7

7

населенная местность


6

7

6,5

7

Провода линии связи


2

3

4

4

Железные дороги широкой колеи


6,5

7,5

8

8,5

Автомобильные дороги


6,0

7

7,5

8

Провода трамвайных и троллейбусных линий


2

3

4

4

Таблица 2.3

Наименьшие расстояния между проводами или между проводами и тросами пересекающихся ВЛ,

допускаемые на время плавки


Длина пролета ВЛ, м

Расстояние между проводами, проводами и тросами (м) при расстоянии от места пересечения до ближайшей опоры ВЛ, м





30

50


70

100

120

150

При пересечении ВЛ 330-500 кВ между собой и с ВЛ более низкого напряжения


До 200


4

4

4

4,5

-

-

300


4

4

4,5

5

5,5

6

450


4

4,5

5

6

6,5

7

При пересечении ВЛ 150-220 кВ между собой и с ВЛ более низкого напряжения


До 200


3

3

3

3

-

-

300


3

3

3

3,5

4

4,5

450


3

3

4

5

5,5

6

При пересечении ВЛ 20-110 кВ между собой и с ВЛ более низкого напряжения


До 200


2

2

2

3

-

-

300


2

2

3

3,5

4

-

При пересечении ВЛ 10 кВ между собой и с ВЛ более низкого напряжения


До 100


1

1

-

-

-

-

150


1

1,5

1,5

-

-

-



По допустимым на время плавки расстояниям между проводом и землей или пересекаемым объектом определяется стрела провеса, соответствующее ей механическое напряжение в проводе и допустимая температура нагрева провода.
2.4. При определении наибольших допустимых токов плавки температуру воздуха и скорость ветра принимают по наблюдениям метеорологических станций или гололедных постов на участках со слабым гололедом или в местах, где он не образуется в момент проведения плавки гололеда.
Определение наибольших допустимых токов плавки может быть произведено по формуле:
(2.1)
, (2.2)
где - наибольший допустимый ток плавки, А;
- сопротивление 1 м провода или троса при допустимой температуре провода, Ом (см. табл.П1.1);
- диаметр провода или троса, см;
- постоянная лучеиспускания (для медных и алюминиевых проводов имеет значение порядка 0,6, для стальных тросов - порядка 0,3);
- допустимая температура нагрева провода, °С;
- температура воздуха, °С;
- скорость ветра, м/с.
Первая формула применяется для погоды со скоростью ветра менее 1,0 м/с; вторая - со скоростью ветра более 1,0 м/с. В табл.П1.2 приведены наибольшие токи плавки для характерных погодных условий.
2.5. Время плавки гололеда зависит от значения тока, размеров и плотности гололедно-изморозевых образований, их формы, скорости ветра и температуры воздуха.
Расчет требуемого тока и времени плавки в длительном режиме может быть произведен по формуле:
, (2.3)
где - ток плавки, А;
- сопротивление 1 м провода или троса при 0 °С, Ом;
- время плавки, ч;
- разность между температурой провода и воздуха, °С;
- объемный вес гололеда, г/см;
- толщина стенки гололеда, см;
- диаметр провода, см;
- внешний диаметр провода с гололедом, см;
- тепловое сопротивление 1 м гололедного цилиндра при переходе от внутренней к наружной поверхности, ;
; (2.4)
- тепловое сопротивление при переходе с 1 м длины наружной поверхности обледенелого провода в воздухе, ;
для гололеда, (2.5)

для изморози, (2.6)
- коэффициент теплопроводности, для льда принимается равным 2,27·10, а для изморози подсчитывается по формуле
, Вт/см°С. (2.7)
- теплоемкость материала провода Вт·с/(г·°С) для стали 0,462, для алюминия 0,92, для меди 0,38;
- объемный вес материала провода, г/см;
- сечение провода, см.
В приложении 2 приведены графики зависимости тока и времени плавки гололеда, пользуясь которыми можно определить требуемые значения токов при различной длительности плавки для характеристик практических случаев.
2.6. Плавка гололеда токами, превосходящими длительно допустимые по условию нагрева проводов, может проводиться в повторно-кратковременном режиме. Методика расчета режима плавки в повторно-кратковременном режиме КЗ приведена в приложении 3.
2.7. Учитывая возможное изменение погодных условий и погрешности в определении размеров, плотности гололеда и сопротивления проводов для обеспечения надежной плавки ее продолжительность следует увеличивать на 25-30% по сравнению с расчетной.
2.8. Значение тока и времени плавки одностороннего гололеда с толщиной стенки 10 мм характерной для возникновения пляски примерно соответствует времени плавки цилиндрического гололеда с толщиной стенки 5 мм. В приложении 4 приведены значения требуемых токов и время плавки, полученные экспериментальным путем.
2.9. При профилактическом нагреве проводов повышают токовую нагрузку линии до значения, при котором отложение гололеда на проводах не происходит. Для этого необходимо, чтобы температура провода при гололедообразовании была выше 0 °С. При температуре воздуха около нуля и ветрах со скоростью 1-2 м/с, характерных для целого ряда случаев обледенения, профилактический нагрев может применяться успешно. При скоростях ветра более 3-4 м/с и температурах ниже -5 °С профилактический нагрев требует больших токов. Профилактический нагрев проводов применяется в случае, когда гололед захватывает ограниченную часть сети, где могут быть повышены токи до требуемого значения.
2.10. Ток профилактического нагрева может быть рассчитан по формулам, приведенным в п.2.4, с учетом температуры провода, равной +1 °С.
В приложении 5 приведены кривые токов для профилактического нагрева проводов при различных температурах воздуха и скоростях ветра.


3. ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ ПРИ ПЛАВКЕ ГОЛОЛЕДА ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ
Выбор источника питания схем плавки гололеда определяется протяженностью прогреваемых ВЛ, сечением их проводов, главной схемой соединения и мощностью оборудования электрических станций и подстанций, от которых проводится плавка.


Подстанции с регулированием напряжения посредством изменения

коэффициента трансформации трансформаторов и автотрансформаторов
3.1. В качестве источника питания на подстанциях используются специально выделенный трансформатор или системы шин (СШ) 6-35 кВ, питающиеся от трансформатора Т, подключенного к СШ через выключатель 1B (рис.1).



Риc.1. Схема источника питания для плавки гололеда переменным током с перемычкой между

ячейкой плавки гололеда (2В) и обогреваемой ВЛ. Пунктиром показано подключение ячейки плавки

при наличии OCШ

В схемах подстанций должна предусматриваться перемычка (П), подключаемая с одной стороны к линии или к обходной системе шин (ОСШ) через разъединитель РПГ соответствующего класса напряжения, а с другой стороны - через выключатель 2В к источнику питания.
3.2. Для сокращения времени сборки схем плавки гололеда и повышения надежности электроснабжения потребителей целесообразно автоматизировать процесс сборки схем плавки и ввода ВЛ в работу после окончания плавки.
Возможные варианты схемы подключения установки для плавки гололеда (УПГ) расположенной на подстанции с ОСШ приведены на рис.2 и 3, которые обеспечивают автоматизацию плавки гололеда на ВЛ, соединяющей эту подстанцию с подстанцией без ОСШ. В этом случае подвод напряжения от УПГ к обогреваемой ВЛ необходимо производить через обходной выключатель ОВ (см. рис.2). На противоположном конце ВЛ целесообразно предусмотреть короткозамыкатель и отделитель, соединенные по схеме рис.3.



Рис.2. Принципиальная схема подключения УПГ к прогреваемой ВЛ через обходной выключатель



Рис.3. Принципиальная схема закорачивающего пункта на ВЛ с автоматическим управлением режима плавки

Схемы автоматизации приведены в приложении 6 (рис.П6.1 и П6.2). При наличии в конце линии подстанции с входным выключателем схемы управления и автоматизации плавки гололеда могут быть выполнены без установки дополнительных коммутационных аппаратов.


Подстанции с регулированием напряжения посредством линейных

регулировочных трансформаторов
3.3. Наличие на подстанции линейного регулировочного трансформатора (ЛРТ) позволяет использовать его в качестве источника плавки гололеда. Если уровень напряжения на шинах НН подстанции без ЛРТ допустим для местной нагрузки, рекомендуется всю нагрузку сети низкого напряжения подключить непосредственно к обмотке низкого напряжения автотрансформатора. Принципиальная схема приведена на рис.4.



Рис.4. Схема подстанции с линейным регулировочным трансформатором (ЛРT),

используемым для плавки гололеда:
1P4P, 6P - дополнительно устанавливаемые разъединители; 2В - выключатель установки плавки гололеда;

1П, 2П - дополнительные перемычки
Подстанции с блоками автотрансформатор - вольтодобавочный трансформатор
3.4. Подстанции с блоками автотрансформатор - вольтодобавочный трансформатор (АТ-ВДТ) позволяют получить источник плавки гололеда с регулированием тока плавки от нуля до номинального значения, что существенно расширяет диапазон длин обогреваемых ВЛ. Для этого собирается схема (рис.5), в которой возбуждающая обмотка (ВО) вольтодобавочного трансформатора, соединенная треугольником, отключена от ввода НН автотрансформатора и к ней присоединены провода обогреваемой ВЛ, закороченные на противоположном конце ВЛ. Регулировочная обмотка (РО) вольтодобавочного трансформатора остается подключенной к нейтральным выводам AT. Отключение ВО вольтодобавочного трансформатора от ввода НН автотрансформатора должно производиться только при нулевом напряжении на РО вольтодобавочного трансформатора. В такой схеме при введении в работу РО вольтодобавочного трансформатора и наличии перетока нагрузки через AT от обмотки ВН к обмотке СН ток его общей обмотки протекает также через РО вольтодобавочного трансформатора и наводит ток в возбуждающей обмотке. Этот наведенный ток замыкается по проводам обогреваемой ВЛ. Поскольку выделяемая в проводах мощность, как правило, в несколько раз меньше мощности перетока через AT, ток общей части обмотки AT практически не зависит от сопротивления обогреваемой ВЛ. Таким образом вольтодобавочный трансформатор переводится в режим трансформатора тока. В схеме рис.5 предусмотрены выключатель 1B и быстродействующий дуговой высоковольтный короткозамыкатель (БДВК), на включение которых действуют защиты вольтодобавочного трансформатора и обогреваемого контура при повреждениях во время плавки. Дуговой короткозамыкатель защищает также оборудование схемы от перенапряжений при обрывах в обогреваемой ВЛ, так как имеет регулируемые искровые промежутки.



Рис.5. Схема подстанции с вольтодобавочным трансформатором (ВДТ) со стороны нейтрали

общей части обмотки автотрансформатора (AT) используемым для плавки гололеда переменным током:

1B - шунтирующий выключатель; БДВК - быстродействующий дуговой высоковольтный короткозамыкатель;

РО - регулировочная обмотка ВДТ; ВО - возбуждающая обмотка ВДТ

3.5. Для плавки не допускается использование вольтодобавочного трансформатора в режиме регулировочного трансформатора при питании его ВО от шин НН автотрансформатора и подключении проводов обогреваемой ВЛ к РО вольтодобавочного трансформатора, отсоединенной от нейтральных выводов AT. В этом случае любое КЗ в контуре плавки будет эквивалентно витковому замыканию вольтодобавочного трансформатора.
Выключатель 2В установки (см. рис.5) обеспечивает также возможность вывода вольтодобавочного трансформатора в ремонт без отключения AT.


Подстанции с шунтирующими реакторами
3.6. Для обогрева проводов и тросов могут использоваться шунтирующие реакторы.


4. СХЕМЫ, РАСЧЕТ РЕЖИМОВ РАБОТЫ И ЗОНЫ ПРИМЕНЕНИЯ ПЛАВКИ ГОЛОЛЕДА

ПЕРЕМЕННЫМ ТОКОМ НА ПРОВОДАХ


Плавка гололеда коротким замыканием
4.1. При плавке гололеда коротким замыканием обогреваемую линию следует закорачивать с одного конца, а с другого к ней необходимо подвести напряжение, достаточное, чтобы обеспечить протекание по проводам требуемого для плавки тока (рис.6).



Рис.6. Схема плавки гололеда способом короткого замыкания;
а - трехфазное короткое замыкание; б - двухфазное короткое замыкание; в - схема "змейка"

Плавка гололеда может проводиться путем:
трехфазного короткого замыкания;
двухфазного короткого замыкания;
однофазного короткого замыкания при последовательном соединении проводов всех фаз.
Ток плавки для вышеперечисленных схем соответственно определяется по формулам:
(4.1)
(4.2)
, (4.3)
где - линейное напряжение, кВ;
- сопротивление фазы обогреваемой линии, Ом/км;
- сопротивление обогреваемой линии, провода которой собраны в "змейку", Ом/км;
- сопротивление системы, приведенное к шинам НН питающего трансформатора, Ом;
- длина линии, км;
- сопротивление заземления, Ом.
  1   2   3   4   5   6   7


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации