Схемы плавки гололеда должны быть простыми и надежными. Необходимо обеспечить быструю сборку схемы и восстановление нормальной работы сети (см. п.2.2). Для выполнения этих требований должны быть смонтированы специальные перемычки и установлены дополнительные выключатели и разъединители. Схема плавки должна лишь в минимальной степени нарушать режим работы сети и снижать качество электроэнергии, подаваемой потребителю [16].
Наиболее часто в настоящее время используются схемы плавки «фаза—фаза» («Ф-Ф») (рис.3.13,а) и «фаза—две фазы» («Ф-2Ф») (рис.3.13,б).
Ток плавки рассчитывается по следующей формуле: 
Рис 3.13. Схемы плавки гололеда одной группой ВМ Напряжение плавки U рассчитывается по формулам (3.2) или (3.3).
где mпр — количество проводов в фазе; R20 — сопротивление 1 м провода при 20°С; l/вл — длина линии. Более точный расчет сопротивления контура плавки с учетом длины гололедного участка и температуры провода
Рис 3.14. Схемы плавки гололеда двумя группами ВМ с одной подстанции
проводится с использованием ЭВМ (п.4.1). Дня увеличения напряжения плавки устанавливаются два ВМ последовательно (рис.3.14, 3.15). При этом Rа рассчитывается по формулам (3.8) или (3.9), a U по формуле (3.4).
Рис 3.15. Схемы плавки гололеда двумя группами НМ с двух подстанций
На линиях, где двух преобразователей недостаточно, целесообразно использовать схемы плавки с тремя преобразователями (рис.3.16), два из которых установлены на одной подстанции, а один на другой [17]. Основной опасностью при этом следует считать ошибки при производстве оперативных переключений или возможность обрыва контура, в результате чего могут возникать перенапряжения, опасные для изоляции третьего преобразователя и питающей его сети. Для защиты третьего преобразователя от опасных перенапряжений при плавке гололеда по схеме «Ф-2Ф» (рис.3.16,б) следует заземлять его полюс, подключенный к двум проводам ВЛ.
Рис 3.16. Схемы плавки гололеда тремя группами ВМ с двух подстанций
При плавке гололеда по схеме «Ф—Ф» (рис.3.16,а) по аналогичным соображениям должен быть заземлен один из выводов переменного тока третьего преобразователя. Сеть, питающая его, переводится из режима работы с разземленной нейтралью в режим длительного однофазного замыкания, а в обогреваемом контуре, помимо постоянного тока, дополнительно появляется переменная составляющая, которая не опасна для трансформатора, питающего третий преобразователь. Для уменьшения аварийных токов в сети заземление ввода третьего преобразователя целесообразно выполнить через реактор.
Опасное влияние переменной составляющей на трансформаторы первого и второго преобразователя устраняется установкой параллельно их выводам постоянного тока фильтров промышленной частоты.
Дополнительно напряжение плавки увеличивается установкой четырех преобразователей (рис.3.17). В ряде случаев протяженность ВЛ, нуждающейся в обогреве, настолько велика, что не хватает тока даже при включении последовательно в обогреваемый контур четырех преобразователей. Для увеличения тока плавки и протяженности обогреваемой ВЛ можно смонтировать на трассе линии закорачивающий пункт (рис.3.18), а плавку производить по отдельным участкам. При этом сначала организуют плавку на участке между шинами передающей подстанции и закорачивающим пунктом, а затем на участке между закорачивающим пунктом и шинами приемной подстанции.
Рис.3.18. Схема плавки гололеда четырьмя группами ВМ с закорачивающим пунктом
Плавку на всей ВЛ проводят в шесть циклов. Из четырех установленных преобразователей одновременно используют три (два преобразователя со стороны обогреваемого участка и один - с противоположной стороны). К установке из двух преобразователей подключают обогреваемый участок по схеме «Ф-2Ф». Роль третьего преобразователя, установленного на противоположном конце ВЛ, заключается в создании на проводах необогреваемого участка такого же потенциала, что и на двух параллельно включенных проводах обогреваемого участка в точке их подключения к преобразователю. С этой целью третий преобразователь подключается между землей и обогреваемыми проводами. Такая схема включения эквивалентна подключению трех проводов необогреваемого участка параллельно двум проводам обогреваемого.
Рис 3.19. Схемы плавки гололеда с использованием рабочего заземления
На рис.3.19 показаны схемы плавки, когда в качестве обратного провода используется земля. Эго схемы — «фаза-земля» («Ф—3» рис.3.19,а), «три фазы—земля» («ЗФ-З» рис.3.19,6) и «змейка» (рис.3.19,в). Их недостаток в том. что происходит затекание постоянного тока в глухозаземленные нейтрали трансформаторов, если в качестве рабочего заземления используется контур заземления подстанции. Сопротивление контура плавки в этих схемах рассчитывается по формулам:
где R - сопротивление заземления.
На рис 3.20 показана схема плавки от двух преобразователей для обогрева трех проводов одновременно.
Рис.3.20. Схема плавки гололеда на трех проводах ВЛ от двух преобразователей
Если выпрямленный ток не достаточен для проплавления гололедной муфты при снижении температуры воздуха и увеличении скорости ветра, то может возникнуть необходимость включения заземляющего устройства, например, во время плавки гололеда по схеме «Ф—2Ф». При включении заземления в такой схеме (см. рис.3.21) ток плавки увеличивается на 25-30% в зависимости от сопротивления заземлителей (см. п.5.5).
Рис 3.21. Схемы плавки "фаза - две фазы" с "землей"
Если в качестве рабочего заземлителя установки плавки гололеда используется контур заземления подстанции, то при токе плавки до 1200 А присоединение полюса УПГ должно быть выполнено тремя лучами длиной не менее 50 метров, расходящимися в разные стороны, с достаточной термической стойкостью и соединением с элементами контура во всех точках пересечения. При токе плавки свыше 1200 А возможность использования контура заземления подстанции в качестве рабочего заземлителя УПГ требует экспериментальной проверки или обоснования в каждом конкретном случае [16].
При протекании постоянного тока плавки через контур заземления подстанции появляющееся на нем постоянное напряжение приводит к протеканию части постоянного тока через глухозаземленные нейтрали и обмотки трансформаторов, установленных на этой и других подстанциях, связанных гальванически сетью. Это приводит к увеличению токов холостого хода и потерь в стали трансформаторов.
Расчет постоянного тока в нейтрали трансформатора выполняется по схеме замещения с использованием активных сопротивлений параллельно включенных для постоянного тока фаз сети и обмоток ВН трансформаторов с заземленными нейтралями, а также сопротивлений заземляющих устройств постоянному току в осенне-зимний период. Пример расчетной схемы и схемы замещения показан на рис.3.22,а,б. В этой схеме R,„- ЭДС и внутреннее сопротивление источника питания постоянным током 1е проводов ВЛ с сопротивлением Rпp; Rз1, Rз2 — сопротивления растеканию тока контуров заземления подстанций. Эквивалентные сопротивления сети, эквивалентного трансформатора с заземленной нейтралью и эквивалентного контура его заземления обозначены R. Ток в нейтрали трансформаторов тем больше, чем больше сопротивления контуров заземления подстанций Rз1 и Rз2. Реальные сопротивления контуров заземления рекомендуется получать путем натурных измерений.
Если в результате расчета окажется, что ток превысит допустимое значение, то в [16] рекомендуется включать в нейтраль трансформатора специальное устройство заземления нейтрали (УЗН), препятствующее протеканию постоянного тока. Основным элементом УЗН является конденсатор, включенный последовательно с предохранителем; для ограничения перенапряжений, возникающих на конденсаторе при коротких замыканиях в сети, устанавливается шунтирующий тиристорный контактор; нейтраль защищена искровым промежутком, срабатывающим при появлении напряжения после перегорания предохранителя; кроме того, имеется автоматический короткозамыкатели замыкающий нейтраль наглухо при появлении тока в тиристорном контакторе или искровом промежутке.
Рис.3.22. Расчетные схемы и схемы замещения для двух случаев подключения полюса УПГ: а,б - к контуру заземления подстанции, в,г - к выносному заземлителю
Поскольку УЗН не является серийно выпускаемым оборудованием I его установка в заземленные нейтрали трансформаторов снижает в целом I их надежность. Учитывая также практическую сложность определения I необходимости установки УЗН в каждом конкретном случае (с учетом I возможных изменений режимов нейтрали трансформаторов в процессе I эксплуатации), институт «Энергосетьпроект» признал целесообразным отказаться от применения схем плавки гололеда на ВЛ постоянным I током с использованием земли в качестве обратного провода (это не относится к плавке гололеда на грозозащитных тросах ввиду малости значения тока плавки).
Авторы не согласны с решениями, принятыми как в работе [16], так и [19]. Предлагаем использовать в схемах плавки постоянным током выносные заземлители, но упрощенные по сравнению с рассмотренными в [20]. При этом во время плавки постоянные токи в нейтралях и обмотках трансформаторов практически отсутствуют при любых сопротивлениях контуров заземления (см. рис.3.22,в,г), если выносной заземлитель достаточно удален от контура заземления подстанции. Кроме того, заземление полюса УПГ на отдельный заземлитель снижает аварийный ток при КЗ в сети переменного напряжения питания УПГ на контур заземления подстанции до значения, не превышающего ток при пробое плеча выпрямителя, что повышает устойчивость оборудования при КЗ [21].
Для проведения плавки гололеда на ВЛ с ответвлениями могут применяться схемы, в которых в контур плавки входят как провода магистральных ВЛ, так и провода ответвлений (рис.3.23). Для расчета сопротивления контура плавки по схеме «фаза-земля» (рис.3.23,а) в формулу подставляется сумма длин магистральной линии и ответвления. В случае схемы плавки «фаза-фаза» (рис.3.23,б) провода ответвления включаются параллельно проводам магистральной линии, что приводит к снижению сопротивления контура плавки и, тем самым, к увеличению тока плавки.
Расширить радиус обслуживания УПГ можно за счет плавки гололеда линий, отходящих от смежных подстанций, путем установки на смежных распределительных подстанциях переключающих пунктов (рис.3.24).
Для ВЛ сверхвысокого напряжения, имеющих изолирующие дистанционные распорки между проводами, контур плавки может быть организован из отдельных проводов фаз, что позволяет увеличить токи в проводах, например, в схеме плавки «фаза-фаза» для ВЛ 330кВ с двумя проводами в фазе (рис.3.25). Для этой схемы при расчете сопротивления контура плавки необходимо принимать mпр=1. При этом ток плавки увеличивается в два раза, однако и количество циклов плавки также увеличивается в два раза.
Рис.3.23. Схемы плавки гололеда на ВЛ с ответвлением
Рис 3.24. Схемы плавки гололеда на смежных ВЛ
Рис 3.25. Схема плавки гололеда на ВЛ с изолирующими распорками в расщепленных фазах
Рис 3.26. Схема сети с пофазной плавкой гололеда и передачей мощности в неполнофазном режиме
При необходимости можно сочетать плавку гололеда в одной фазе с передачей мощности по оставшимся двум фазам в неполнофазном режиме (рис.3.26). Для улучшения качества напряжения на шинах нагрузки должны быть установлены в нейтралях трансформаторов конденсаторные батареи, сопротивление которых равно 1/3 индуктивного сопротивления нулевой последовательности той ветви схемы замещения сети, в рассечку которой включены конденсаторы. Конденсаторные батареи должны быть рассчитаны на тройной ток нормального режима максимальной нагрузки той ветви схемы, в рассечку которой они включены. Питание сети желательно осуществлять со стороны обмотки питающего трансформатора, собранной в «треугольник». Ограничения в передаваемой мощности могут возникать по условию допустимого тока в нейтральном выводе обмоток трансформатора либо автотрансформатора.
В нормальном эксплуатационном режиме в негололедные периоды конденсаторы батареи могут быть разделены на секции и использоваться в сети для компенсации реактивной мощности.