Спосіб боротьби з ожеледицею на повітряних лініях електропередачі
Власники патенту UA 2537851:
Винахід відноситься до способу плавки ожеледиці на проводах високовольтних повітряних ліній електропередачі без відключення споживачів. До повітряної лінії 6(10) кВ, на якій необхідно провести плавку ожеледиці, підключається джерело реактивної потужності (ІРМ) таким чином, що потік реактивної потужності, що її генерується, був спрямований зустрічно потоку активної потужності по ПЛ. При такому режимі розподіл напруги вздовж лінії є більш рівномірним при тому самому струмі, в порівнянні з режимом однакового напрямку активної та реактивної потужності, і дозволяє проводити заходи по боротьбі з ожеледицею без відключення споживачів від електропостачання. Потужність ІРМ підбирається таким чином, щоб струм, що протікає по ПЛ при зібраній схемі плавки ожеледиці, дозволяв проводити плавку ожеледиці (або здійснювати підігрів проводів ПЛ для запобігання ожеледиці). Для реалізації даного способу можна використовувати як вже встановлені в розподільчих мережах ІРМ (батареї конденсаторів, синхронні компенсатори, статичні тиристорні компенсатори), так і нові ІРМ (у тому числі переміщувані (мобільні)). споживачів 1 з.п., ф-ли, 4 іл., 3 ін.
Винахід відноситься до електроенергетики, а точніше до способів плавки ожеледиці на проводах високовольтних повітряних ліній електропередачі (ЛЕП) без відключення споживачів.
Плавка ожеледиці (тепловий метод) в даний час є основним заходом щодо запобігання ожеледним аваріям в електричних мережах. Вона дозволяє видалити ожеледицю на десятках кілометрів ліній протягом 0,5. 1 години, запобігти небезпечному перевантаженню та ліквідуватитанець проводів.
Останнім часом набули розвитку методи плавки ожеледиці за способом перерозподілу навантажень та накладання струмів.
Недоліком способу є необхідність виведення лінії з роботи, що можливо без відключення споживачів мережі лише за наявності її резервування (наприклад, дволанцюгових ліній). У мережах 6(10) кВ сільськогосподарського призначення, як правило, лінії (фідера) виконуються одноланцюгові з можливістю харчування безлічі споживчих знижувальних підстанцій від магістральної ділянки лінії за допомогою так званих відпайок (відгалужень), що приєднуються в різних точках цієї магістральної ділянки. Це призводить до необхідності вимкнення споживачів фідера, які не мають резервного харчування.
Основним завданням, на вирішення якої направлений заявлений спосіб, є плавка ожеледиці на ПЛ зі збереженням електропостачання споживачів.
Технічний результат винаходу полягає в плавці ожеледиці на ПЛ 6(10) кВ зі збереженням електропостачання споживачів, що харчуються від неї.
Зазначений технічний результат досягається тим, що у способі боротьби з ожеледицею на повітряних лініях електропередачі, що полягає у збільшенні струму по цих лініях за допомогою штучного створення додаткового потоку реактивної потужності шляхом підключення до одного з кінців лінії джерела реактивної потужності, згідно винаходу джерело реактивної потужності підключають до кінці виконаної одноланцюговими повітряними лініями магістралі фідера 6(10) кВ без відключення фідера від живильної підстанції з одночасним зміною положення регулятора під навантаженням трансформатора на цій підстанції таким чином, щоб рівні напруги вздовж магістралі залишалися допустимими для електропостачання споживачів. При цьому джерело реактивногопотужності може бути переміщуваним.
Пропонований спосіб пояснюється кресленнями. На фіг.1 представлена структурна схема мережі, де 1 - центр живлення; 2 - споживач електроенергії з активною потужністю навантаження Р; 3 - джерело реактивної потужності (ІРМ); Q – зустрічний потік реактивної потужності. На фіг.2 зображена епюра розподілу струмів уздовж фідера, що складається з 5 вузлів, в режимі плавки ожеледиці. На фіг.3 представлені епюри розподілу напруг уздовж фідера, що складається з 5 вузлів, в нормальному режимі та в режимі плавки ожеледиці. На фіг.4 зображено структурна схема мережі, де КА - комутаційні апарати.
Спосіб боротьби з ожеледицею на повітряних лініях електропередачі полягає в наступному. До фідера 6(10) кВ, виконаному одноланцюговою повітряною лінією, на якій необхідно провести плавку ожеледиці, підключається ІРМ 2 з метою створення додаткового потоку реактивної потужності, спрямованого зустрічно потоку активної потужності ПЛ (фіг.1). Як ІРМ може бути регульована або нерегульована батарея конденсаторів (БК), синхронний компенсатор або синхронний двигун, статичний тиристорний компенсатор. При такому режимі розподіл напруги вздовж лінії є більш рівномірним при тому самому струмі, в порівнянні з режимом однакового напрямку активної та реактивної потужності. Потужність ІРМ QІРМ підбирається таким чином, щоб струм, що протікає по ПЛ при зібраній схемі плавки ожеледиці, дозволяв проводити плавку ожеледиці (або здійснювати підігрів проводів ПЛ для запобігання ожеледиці), і визначається за таким виразом: Q І Р М = S п л (п ред ) 2 − Р H 2 + Q H , (1)
де Sпл(перед) - потужність плавки ожеледиці (запобігання ожеледиці), що залежить від величини струму, необхідного для плавки ожеледиці(запобігання ожеледиці);
РH – активна потужність навантаження;
QH=PH·tgφ - реактивна потужність навантаження.
Вираз (1) справедливий як для ПЛ з навантаженням, зосередженим в кінці цієї лінії, так і для ПЛ з навантаженням, розподіленим уздовж неї. У другому випадку струм вздовж лінії розподілятиметься нерівномірно. Найбільше значення струм прийматиме на ділянці, до якої примикає ІРМ, тому потужність ІРМ для плавки ожеледиці повинна визначатися, виходячи з потоку потужності на головній ділянці. Потужність ІРМ для плавки ожеледиці при розподіленому споживанні збігається з потужністю ІРМ для плавки ожеледиці при зосередженому навантаженні, при врахуванні, що активна потужність головної ділянки для обох випадків ідентична.
Для реалізації описаного підходу можна використовувати як встановлені в розподільчих мережах ІРМ, так і нові ІРМ, які встановлюватимуться з урахуванням можливості плавки ожеледиці.
Для плавки ожеледиці на магістральних ділянках кільця фідерів 6(10) кВ можуть застосовуватися стаціонарні ІРМ, приєднані до секцій шин 6(10) кВ, що живлять ці фідера підстанцій. У цьому випадку живлення такої секції шин здійснюють від іншої секції шин живильної підстанції через кільця фідер, на магістралі якого здійснюють плавку ожеледиці.
Для ПЛ з одностороннім живленням ІРМ для плавки ожеледиці встановлюють наприкінці цієї ПЛ. У такому разі можливе застосування переміщуваних (мобільних) ІРМ, наприклад, переміщуваних БК. Зокрема, переміщення БК здійснюють за допомогою вантажного автотранспорту (застосування автокрана спільно з вантажним автомобілем; або розгляд можливості перевезення на етапі створення БК із застосуванням у її конструкції елементів, що дозволяють виробляти її переміщення як «причепа» до вантажного).транспорту). При цьому в осінньо-зимовий період пересувні БК застосовують для проведення заходів щодо плавки ожеледиці, а в літній період можливе їх використання за прямим призначенням (компенсація реактивної потужності). Застосування «переміщуваних» чи «мобільних» БК для компенсації реактивної потужності ефективно, оскільки у процесі експлуатації, зазвичай, відбуваються зміни як і схемою мережі, і у навантаженнях її вузлів, які впливають ефективність використання БК.
В умовах впровадження Smart Grid доцільна автоматична переконфігурація мережі з метою збільшення перетікання активної потужності ПЛ, на якій необхідна плавка ожеледиці, що дозволяє зменшити необхідну потужність батареї конденсаторів і зробити більш рівномірним розподіл напруг в мережі при проведенні плавки ожеледиці.
З метою збереження допустимих рівнів напруг уздовж магістралі для електропостачання споживачів, що живляться під час плавки ожеледиці здійснюють регулювання напруги на підстанції, від якої відходить ПЛ. Максимальні відхилення напруги на шинах споживачів відповідно до ГОСТ 13109-97 не повинні перевищувати ±10%. При встановленні ІРМ в кінці 4 лінії напруга у споживача зросте і може перевищити допустиме значення. Для його зменшення до допустимого рівня здійснювати регулювання напруги в центрі живлення (ЦП) можна за допомогою РПН трансформатора, що живить. Однак мінімальне значення напруги в ЦП визначатиметься прилеглими до нього споживачами. Таким чином, для забезпечення допустимих відхилень напруги у споживачів максимальна втрата напруги в лінії не повинна перевищувати певного значення UMAX. Падіння напруги залежить як від значень потоків потужності, так і від параметрів ПЛ (питомих опорів та довжини лінії). У зв'язку з циміснує граничне значення довжини лінії, при якій будуть витримані допустимі відхилення напруги у споживачів залежно від потоків потужності по ПЛ і марки проводів, з яких вона виконана. Так, максимальна довжина ПЛ з Uном=10кВ, виконаною проводом АС-70, при перетіканні активної потужності РH в діапазоні від 0 до 1,8 МВт, на якій можлива плавка ожеледиці зі збереженням електропостачання споживачів, знаходиться в діапазоні від 8,35 км і до 12,8 км.
Розглянемо фідер з Uном = 10кВ, з навантаженням, зосередженим в кінці лінії, Рн = 1,2 МВт, Qн = 0,9 Мвар, виконаного з проводу АС-70, довжиною 10 км, на якому необхідно виконати плавку ожеледиці (або запобігти утворенню ожеледиці) при швидкості вітру =4 м/с і температурі повітря t=-5°С. Для даних умов струм плавки ожеледиці Iпд=320 А. Потужність ІРМ, необхідну для плавки ожеледиці, визначимо за (I): QІРМ Мвар. Струм запобігання утворенню ожеледиці для даних умов Iпред=220 А.
Потужність ІРМ, необхідну для запобігання утворенню ожеледиці, також визначимо за (I): QІРМ 3,6 Мвар. При встановленні ІРМ таких потужностей в кінці лінії (у споживача) струм в лінії досягає необхідних значень (плавки ожеледиці або запобігання його утворенню), а напруга у споживача можливо зберегти в необхідному діапазоні за допомогою регулювання напруги в ЦП.
Розглянемо фідер з 5 трансформаторними підстанціями (ТП) з повною потужністю в голові Р=1,73 МВт та cosγ=0,9, лінії якого виконані з дроту марки АС-70 та мають сумарну довжину 5 км.
Для плавки ожеледиці методом зустрічного потоку реактивної потужності необхідний ІРМ потужністю QІРМ = 6Мвар.
При встановленні ІРМ такої потужності плавка ожеледиці здійсненна вздовж усього фідера, при цьому максимальний струм у лінії не перевищуємаксимально-допустимого значення струму даної лінії. Епюра розподілу струмів уздовж лінії в режимі плавки ожеледиці показана на фіг.2.
На фіг.3 показані епюри розподілу напруг уздовж фідера, що живить 5 ТП, в нормальному режимі та в режимі плавки ожеледиці. Як випливає з наведених епюр напруги для забезпечення нормованих відхилень напруг у споживачів необхідно в режимі плавки ожеледиці знижувати напругу в ЦП за допомогою РПН трансформатора, що живить.
На фіг.4 зображено фідер з 5 ТП (виділений штрихпунктирною лінією), на якому необхідно провести заходи щодо запобігання утворенню ожеледиці, з повною потужністю в голові Р=1,73 МВт і cosγ=0,8, лінії якого виконані з дроту марки АС -70 мають сумарну протяжність 5 км. Наприкінці фідер існує можливість підключення ІРМ потужністю QІРМ = 3,6 Мвар. Однак потужності цієї ІРМ недостатньо для проведення заходів щодо боротьби з ожеледицею. Для даного фідера існує можливість збільшення перетікання активної потужності за допомогою приєднання додаткового навантаження. Потужність додаткового навантаження вибирається таким чином, щоб сумарний перетік активної потужності Рсум і зустрічний потік реактивної потужності Q на головній ділянці фідера створювали струм необхідної величини. Для того щоб провести підігрів проводів даного фідера необхідно підключити додаткове навантаження з потужністю Рдоп = 1,3 МВт, при цьому напруга споживачів знаходиться в допустимих межах.
1. Спосіб боротьби з ожеледицею на повітряних лініях електропередачі, що полягає у збільшенні струму по цих лініях за допомогою штучного створення додаткового потоку реактивної потужності шляхом підключення до одного з кінців лінії джерела реактивної потужності, що відрізняється тим, що джерело реактивноїпотужності підключають до кінця виконаної одноланцюговими повітряними лініями магістралі фідера 6(10) кВ без відключення фідера від живильної підстанції з одночасною зміною положення регулятора під навантаженням трансформатора на цій підстанції таким чином, щоб рівні напруг уздовж магістралі залишалися допустимими для електропостачання.
2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що джерело реактивної потужності може переміщуватися.