Методи запобігання ожеледицевим аваріям в Україні
ПЛАВКА ГОЛОЛЕДА НА ВЛ 110-500 КВ
Аварії, спричинені ожеледновітровими явищами, становлять серйозну проблему для електромереж всіх класів напруг (1). Сьогодні на лініях 110—500 кВ застосовується плавка ожеледиці змінним, постійним і постійним струмами, що регулюються. Будь-який спосіб плавки вимагає організації схеми, що складається з джерела та об'єкта плавки (фазних проводів, грозозахисних тросів), зібраних тим чи іншим способом. При плавці змінним струмом для досягнення в дроті його значення, з одного боку, необхідного для проплавлення ожеледно-морозових відкладень, а з іншого - не граничного граничного робочого струму для даного типу дроту, що не перевищує, потрібно відповідним чином підібрати повний опір навантаження, оскільки напруга джерела фіксовано. Насправді організації такого підбору доводиться з'єднувати кілька ліній послідовно, використовуючи цілий комплекс роз'єднувачів у різних точках мережі, навіть якщо плавці потребує лише одна ПЛ. Створення складної схеми плавки потребує значного часу — 6—7 годин і більше, тоді як ожеледь ситуація потребує якнайшвидшого вирішення.
З початку 60-х років застосовуються плавки незмінним струмом від діодних випрямлячів. Однак такий спосіб, не даючи можливості регулювати напругу джерела, призводить до тих проблем, що і плавка змінним струмом.
У будь-якому випадку плавка постійним струмом істотно економічніше, ніж змінним, тому що при постійному струмі працює суто активне навантаження R і весь струм від джерела - гріючий; при змінному струмі для отримання того ж струму, що гріє, необхідна більша напруга джерела, т.к. навантаженням є повний опір
де: L - індуктивність навантаження, f - промисловачастота. Для ПЛ 300-500 кВ плавка змінним струмом технічно важко реалізується у зв'язку з великим споживанням потужності. Порівняння споживаної потужності при плавці ожеледиці постійним та змінним струмом на прикладі ПЛ Волгоградської області наведено в табл. 1.
З таблиці видно, що чим потужніша ПЛ, яку необхідно звільнити від ожеледь відкладень, тим вигідніше застосування постійного струму.
ОСОБЛИВОСТІ ПЛАВКИ ГОЛОЛЕДУ НА ГРОЗАЗАХИСНИХ ТРОСАХ
Досвід експлуатації ПЛ показує, що троси схильні до аварій від ожеледиці навіть більшою мірою, ніж фазні дроти, а обрив троса виводить з роботи всю ПЛ. Труднощі плавки ожеледиці на тросах викликані, зокрема, і тим, що троси більшості ПЛ мають заземлення на всіх опорах або на їхній значній частині. Для створення контуру плавки всі заземлення на ожеледицю мають бути зняті. При цьому потрібна підвіска тросів на ізоляторах класу напруги, що відповідає напрузі джерела плавки. Щорічне проведення таких заходів викликає помітні техніко-економічні проблеми. Крім того, зі зрозумілих причин експлуатаційники часто наполягають на організації плавки троса без відключення відповідної ПЛ. Тоді контур плавки, як правило, формується з використанням землі, що створює ряд додаткових проблем. При плавці постійним струмом значні струми, що виникають, в «землі» впливають на роботу РЗА. Використання високовольтних обмоток трансформаторів для плавки тросів змінним струмом веде до необхідності посилення ізоляції підвіски тросів і потім зміни вимог до опор, аж до необхідності їх заміни. В результаті в більшості випадків не вдається забезпечити плавку ожеледиці на тросах по всій їх довжині без відключення ПЛ (1). Як вихідіз положення розглядається можливість відмови від грозозахисних тросів, функції яких щодо зниження грозових перенапруг покладаються на ГНН, розміщені на опорах вздовж траси ПЛ. Обґрунтування такої заміни та методик вибору типу, кількості та місця встановлення ГНН наведено у літературі (3).
ПЛАВКА ГОЛОЛЕДА НА ВЛ 6-35 КВ
Проведений НДІ постійного струму попередній аналіз технологічних збоїв у низці регіонів за 2009—2010 роки. показав, що частку високовольтних ліній 110—500 кВ припадає менше 10% всіх ожеледно-ветровых аварій (хоча наслідки аварій на великих ПЛ руйнівні). Більшість проблем у регіональних, муніципальних та сільських мережах напругою 6-35 кВ. Ситуація особливо загострилася взимку 2010/2011 року, коли масові відключення таких ПЛ сталися у центральних областях України, включаючи Московську. Частина аварій не була пов'язана з зледенінням ПЛ безпосередньо (вузькі просіки вздовж ПЛ, падіння дерев), а частина визначалася саме ожеледіозморозевими явищами.
Сьогодні не існує ефективних рішень щодо протидії ожеледиці на низьковольтних ПЛ. В останні роки з проханням організувати недорогу систему плавки ожеледиці на ПЛ 6—10 кВ до нас зверталися різні мережеві організації. У цьому довжини проводів, підлягають плавці, коливалися від 0,3 до 30 км. Найчастіше ПЛ 6-10 кВ прокладаються проводом АС-35, для якого струм плавки становить 300 А. Напруги джерел постійного струму плавки, необхідні для різних відрізків ПЛ, наведені в табл. 2.
Розмаїтість місцевих ПЛ 6-10 кВ, їх масовість і розгалуженість ставлять завдання розробки якогось типового обладнання порівняно недорогого і придатного для масового застосування. Розуміючи гостроту проблеми, у ВАТ «НДІПТ»ініціативному порядку було розпочато роботи, які показали, що завдання може бути вирішене за допомогою тієї чи іншої модифікації мобільного пристрою плавки ожеледиці (МУПГ).
Принципово можливі дві конструкції МУПГ — із власним незалежним джерелом живлення (дизель-генератором) та живленням безпосередньо від мережі (наприклад, з розподільчого пункту 6 або 10 кВ). В обох випадках МУПГ має бути встановлена на транспортному засобі високої прохідності.
Ескіз МУПГ потужністю до 10 МВт, що живиться від мережі 6,3 кВ, показано на рис. 4.
Силова частина, система управління та місце для оператора розміщені у стандартному транспортному контейнері. Все електротехнічне та електронне обладнання має транспортне виконання та розраховане на роботу за температури навколишнього середовища до -40°С. Вага установки не більше 5 т. Вона може монтуватися на вантажному напівпричепі та транспортуватись будь-яким тягачом. Орієнтовна вартість автопричепа - 800 тис. руб., Що становить менше 10% повної вартості всього обладнання ВУПГ.
У тих випадках, коли доступне мережеве харчування для МУПГ відсутнє, можна живити систему плавки ожеледиці від дизель-генератора. При цьому необхідно помітити, що якщо ПЛ протяжна і для її плавки потрібна напруга 10 кВ, ціна дизель-генератора (наприклад, виробництва Cummins Inc., GB, потужністю 2,5 МВт і напругою 11 кВ) не менше 600 тис. дол. , що значно більше, ніж повна вартість устаткування ВУПГ. Вага такого дизеля — 17 т. Тому, на нашу думку, варіант із високовольтним двигуном не вирішує поставленого завдання. У разі коротких ліній, що відходять, або можливості та бажання служби експлуатації розподільчих мереж плавити ожеледь по відрізках, проїжджаючи вздовж ПЛ, можнавикористовувати низьковольтну МУПГ з урахуванням поширених і порівняно недорогих дизелів напругою 0,4 кВ вартістю 500—800 тис. крб. Плавку можна здійснювати як змінним, і постійним струмом. Довжини відрізків ПЛ, що проплавляються, з проводом АС-35 наведені в табл. 3. Дизелі можуть бути одразу укомплектовані простими діодними випрямлячами з природним охолодженням. Орієнтовна вартість - 20 тис. рублів.
Досвід експлуатації в осінньо-зимовий період ПЛ всіх класів напруги показав необхідність масового проведення заходів, що перешкоджають виникненню ожеледице-вітерових аварій.
В даний час найбільш ефективним засобом боротьби з ожеледь-морозевими відкладеннями на ПЛ класів 110-500 кВ є плавка постійним регульованим струмом за допомогою керованих випрямлячів типу ВУПГ розробки ВАТ «НДІПТ».
Ожеледно-вітрові аварії на регіональних, муніципальних та сільських мережах напругою 6—35 кВ трапляються частіше, ніж на магістральних, але сьогодні немає загальноприйнятих організаційно-технічних рішень щодо протидії їм.
Можливе вирішення проблеми мереж 6-35 кВ - розробка та розповсюдження мобільних пристроїв плавки ожеледиці різних типів (високовольтних, низьковольтних, з власними незалежними джерелами живлення або без).
Плавка ожеледиці на грозозахисних тросах та ОКГТ часто потребує складних організаційно-технічних заходів, тому там, де це можливо, доцільно замінювати грозозахисні троси на ГНН. Плавка на ОКГТ з урахуванням жорсткого обмеження температури оптоволокна має проводитися лише від ВУПГ, оснащених гнучкою багатофункціональною системою управління, регулювання, захисту та автоматики.