Стартовая >> Архив >> Предотвращение и ликвидация гололедных аварий

Предотвращение и ликвидация гололедных аварий

Оглавление
Предотвращение и ликвидация гололедных аварий
Виды и параметры гололедно-изморозевых отложений
Влияние метеоусловий на процесс гололедообразования
Влияние параметров ВЛ на процесс гололедообразования
Нормативные параметры гололедных нагрузок
Эргатическая энергосистема
Применение системного подхода для повышения надежности
Комплексная система мероприятий
Плавка гололеда
Плавка гололеда постоянным током
Схемы выпрямительных установок при плавке постоянным током
Схемы соединения проводов для плавки гололеда  постоянным током
Способы отключения поврежденной выпрямительной установки
Выбор реакторов
Выбор трансформаторов
Специальный трансформатор тока для релейной защиты установок плавки
Выносной заземлитель для схем плавки гололеда постоянным током
Релейная защита
Максимальная токовая защита
Релейная защита от замыканий на землю в цепи постоянного тока
Релейная защита, селективно выявляющая пробой плеча
Релейная защита от коротких замыканий на землю
Импульсные реле типа РИ-1 и РИ-2
Выбор поврежденной фазы при пробое плеча выпрямительного моста
Определение места повреждения при плавке гололеда постоянным током
Комплекс прогноза и раннего обнаружения
Датчик гололедной нагрузки
Погрешности
Системы телеизмерения гололедных нагрузок для сетей с изолированной нейтралью
Кодирование информации
Схемы питания датчиков
Линейный преобразователь
Приемный преобразователь
Системы телеизмерения гололедных нагрузок для сетей с глухозаземленной нейтралью
Аналоговые измерительные органы линейных преобразователей
Радиотелемеханические системы
Автоматизированный метеопост для раннего обнаружения гололедообразования
Конструкция датчиков осадков
Литература

Дьяков Л.Ф., Засыпкин А.С., Левченко И.И.
Предотвращение и ликвидация гололедных аварий в электрических сетях энергосистем 
На основе системного подхода рассмотрены условия гололедообразования на воздушных линиях электропередачи и современные технические решения по его предотвращению и ликвидации. Приведены схемы плавки гололеда, методики и примеры расчета рабочих и аварийных режимов установок плавки гололеда, предложения авторов по диагностике гололедообразования, телеизмерению гололедных нагрузок, управлению плавкой гололеда, релейной защите и определению места повреждения воздушных линий и установок плавки гололеда постоянным током.
Монография предназначена для работников энергообъединений, участвующих в предотвращении и ликвидации гололедных аварий, может быть использована в вузах с электроэнергетическими специальностями, а также в учебных комбинатах и центрах подготовки кадров энергосистем.

Принятые сокращения

АВР - автоматический ввод резерва
АПВ - автоматическое повторное включение
АСУ - автоматизированная система управления
АТ - автотрансформатор
БДХ - блок декодирования и хранения информации
БИИГ - блок измерения интенсивности гололедообразования
БИТ - блок измерения температуры
БУ — блок управления
ВДТ — вольтодобавочный трансформатор
В Л - воздушная линия
ВМ - выпрямительный мост
ВУ - выпрямительная установка
ВФ - внешние факторы
ГВС - гололедно-ветровая ситуация
ГНЧ - генератор низкой частоты
ГСЧ - генератор стабильной частоты
ДГН — датчик гололедной нагрузки
ДИГ - датчик интенсивности гололедообразования
ДО — датчик осадков
ДТ - датчик температуры
ЗМТ - защита минимального тока
ИО - измерительный орган
ИПФ - избиратель поврежденной фазы
К - компаратор
КЗ - короткое замыкание
КЗЗ - замыкание на землю при одновременном междуполюсном КЗ
КНС - критерий надежности системы
КСМ - комплексная система мероприятий
КУ - компенсационное устройство
КЭС - критерий эффективности системы
ЛБ — логический блок
ЛПр — линейный преобразователь
МТЗ - максимальная токовая защита
МТЗП - МТЗ по переменной составляющей фазного тока
МТП - магнитотранзисторный преобразователь
ПК - неисправность канал
НЧ — низкая частота
ОТ - обратный ток
ПБВ - переключение без возбуждения
ПДНП — поперечный дифференциальный нулевой последовательности
ПДПТ -поперечный дифференциальной по постоянному току
ПК - пункт контроля

ПΠ     - пробой плеча
ППр    — приемный преобразователь
ПР      -  пьезоэлектрический резонатор
ПРД    - пьезорезонансный датчик
ПС      -  подстанция
Р        -  реактор
РЗ      -  релейная защита
РЗА    - релейная защита и        автоматика
РЗЗ    - релейная защита от замыканий на землю
РКЗЗ - релейная защита от коротких замыканий на землю
РО      -  реагирующий орган
РПН    - регулирование под напряжением
РЧ      -  реле частоты
СИ      — счетчик импульсов
СОФ   - системообразующие факторы
СПН   — стабилизатор постоянного напряжения
СПП   — силовой полупроводниковый прибор
СС      — схема сравнения
СТГН — система телеизмерения гололедных нагрузок
СУ      — схема управления
ТВСМ  — температура верхних слоев масла
ТИ — тактовые импульсы
ТМ - телемеханика
ТН — трансформатор напряжения
ТННТ - температура наиболее нагретой точки
ТНП - точка нулевого потенциала
ТТ — трансформатор тока
УЗН    — устройство заземления нейтрали
УКИ   — устройство контроля изоляции
УП     - усилитель промежуточный
УПГ    - установка плавки гололеда
УПНЧ - усилитель-преобразователь низкой частоты
ФЗ     - формирователь задержки
ФНЧ   - фильтр низкой частоты
ФОН   - формирователь опорного напряжения
ФСН   - феррорезонансный стабилизатор напряжения
ФЦ     - формирователь цикла
ЦАП   — цифро-аналоговый преобразователь
ШКБ   - шунтирующая конденсаторная батарея
ШР     - шунтирующий реактор
ЭК     — электронный ключ
ЭЦСП - электрический центр схемы плавки
ЭЭС   - эргатическая энергосистема

Основные условные обозначения

а - диаметр гололедного отложения (б- большой, м- малый)
Ь - толщина стенки гололедного отложения (н -нормативная) с - удельная теплоемкость (AI- алюминия; ст - стали; г - гололеда)
D   - диаметр гололедной муфты
dp - диаметр провода.
Е — ЭДС (л - линейная; Э - эквивалентная; m - амплитуда фазной ЭДС) е — мгновенное значение ЭДС (А, В, С - в соответствующей фазе)
F — функциональная зависимость
f           — частота (нч — низкой частоты, с - сети)
h — высота (с -угловая Солнца; о - обмотки трансформатора)
I — ТОК (пл - плавки; ф - фазный; d - выпрямленный; per -в регулировочной обмотке вольтодобавочного трансформатора; dN - в нейтрали трансформатора; мд - максимально допустимый; А, В, С - в соответствующей фазе; б - базисный; (1) - первой гармоники; (п) - п-й гармоники; в - вентиля; к - трехфазного КЗ на вводах выпрямительной установки; п - периодический; а - апериодический; откл. ном - отключаемый номинальный; с.з - срабатывания защиты; с.р - срабатывания реле; р - в реле; доп - допустимый) i — мгновенное значение тока (в - вентиля; А, В, С - в соответствующей фазе)
к - коэффициент (h - изменения массы гололедных отложений с высотой; d - зависимости массы гололедных отложений от диаметра провода; bh - изменения толщины стенки гололедного осадка с высотой; bd - зависимости толщины стенки гололедного осадка от диаметра провода; ВДТ - трансформации вольтодобавочного трансформатора; ψ - зависимости коэффициента теплоотдачи от угла атаки ветра; Н - учета влияния высоты прокладки трассы пинии на теплоту солнечного излучения, сх - схемы; нр - неравномерности; з - запаса; н - надежности; нб - небаланса; у - ударный)
I           — длина (ВЛ — воздушной линии; к - до места замыкания)
m — масса в 1 метре провода (А1 - алюминия; ст - стали)
mпр - количество проводов в фазе
N — количество импульсов (макс - максимальное; п - подготовительное)
Прг - коэффициент трансформации трансформатора тока
Р — гололедная нагрузка (доп - допустимая; макс - максимальная)
R — активное сопротивление (з - заземления; уд.з - удельное земли; d - контура плавки постоянному току; — контура плавки, приведенное к стороне переменного напряжения; уд.пр - удельное провода; 20 -удельное провода при 20 ‘С; 0 - удельное провода при 0 TV 2 - удельное провода при 2 Τ’, мд - удельное провода при максимально допустимой температуре провода; А, В, С - соответствующей фазы; с - системы; пр - провода; т трансформатора; Э- эквивалентное; N - нейтрали трансформатора; р - реле; f - петли короткого замыкания на частоте f; вх - входное; из - изоляции)
R - тепловое сопротивление (ТО - внутреннее гололедной муфты, T1 - внешнее гололедной муфты; t - переходное вентиля)
S   - сечение магнитопровода
S - полная мощность плавки
ткм - время комплексных мероприятий по предотвращению гололедообразования
t — время (кр - критическое время между обнаружением гололеда на ВЛ и появлением первых повреждении на ней;
реш принятия решения о плавке гололеда;
сб - подготовки схем плавки гололеда;
пл - плавки гололеда;
разб - разборки схемы плавки;
пр - проверки схемы плавки,
в.в - включения ВЛ после плавки;
в.откл - отключения выключателя; КЗ - короткого замыкания;
РЗ- срабатывания релейной защиты;
пер - передачи)
∆t - промежуток времени.
U — напряжение (л — линейное; d - выпрямленное; dBM - номинальное выпрямительного моста; в - на вентиле; б - базисное; d(n) - действующее п-й гармоники; вх - входное; вых - выходное)
u— мгновенное значение напряжения (d - выпрямленное)
V — скорость роста гололедных отложений (Р - по весу; а -по диаметру) w       — число витков обмотки
Wc — теплота солнечного излучения
X — реактивное сопротивление (0уд - удельное нулевой последовательности; к - короткого замыкания; у - контура коммутации выпрямительного преобразователя; шр - шунтирующего реактора; р - реактора; с - системы; т - трансформатора; ВДТ - вольтодобавочного трансформатора; BD - внутренней обмотки трансформатора в воздухе; f - петли короткого замыкания на частоте J)
Z — полное сопротивление (с - системы; 0 -линии, провода которой собраны в «змейку»; б - базисное; f - петли короткого замыкания на частоте J) а - коэффициент теплоотдачи (к - при конвективном теплообмене; л - при лучистом теплообмене)
ан  - вынужденный угол отпирания вентилей
β   - температурный коэффициент сопротивления
у    - угол коммутации вентилей
λ   - коэффициент теплопроводности
р          — ПЛОТНОСТЬ (г - гололедно-изморозевых отложений; в - воды)
σ — механические напряжение (доп - допустимое; макс - максимальное)
τ - постоянная времени
ϑ — температура (в - воздуха; pnt - р-п перехода силового полупроводникового прибора; м - масла трансформатора; о - обмотки трансформатора, ннт - наиболее нагретой точки обмотки трансформатора; всм - верхних слоев масла трансформатора)
Θ — превышение температуры (пр - провода над температурой воздуха;
всм - верхних слоев масла трансформатора над температурой воздуха, ннт м - наиболее нагретой точки обмотки трансформатора над температурой верхних слоев масла)
Θ - текущее время в градусах или радианах основной частоты переменного напряжения
Примечание: в скобках приведено обозначение индексов
ψ — угол (в - атаки ветра; с - наклона солнечных лучей; л - линии по отношению к меридиану)

ПРЕДИСЛОВИЕ

Несмотря на многолетние усилия электроэнергетиков гололедные аварии в электрических сетях многих энергосистем по-прежнему относятся к наиболее тяжелым и периодически дезорганизуют электроснабжение регионов. Вызываются они природными явлениями - отложениями гололеда, изморози, мокрого снега на проводах и тросах воздушных линий (ВЛ) электропередачи в сочетании с ветровыми нагрузками, т е. так называемой «гололедно-ветровой ситуацией» (ГВС). Однако, кроме ГВС, на вероятность возникновения аварии существенное влияние оказывают десятки других внешних факторов (ошибки и недостатки проектирования, неудовлетворительное состояние ВЛ, отсутствие достоверной информации о начале и ходе гололедообразования, неэффективное использование установок плавки гололеда, плохая подготовка персонала и т.д.).
Различным аспектам повышения надежности электрических сетей при ГВС посвящены проводившиеся в течение многих лет исследования ВНИИЭ, ОРГРЭС, Энергосетьпроекта, таких институтов, как Львовского, Киевского, Новочеркасского политехнических, Уфимского авиационного, других организаций и энергосистем, опубликованы монографии, выпущены директивные материалы. В 80-х годах одним из авторов на основе системного подхода сформулирован примерный состав комплексной системы мероприятий (КСМ) по предотвращению и ликвидации гололедных аварий. Началось внедрение КСМ. Однако опыт, накопленный в последующие годы, новые технические решения позволяют расширить и конкретизировать, в частности, технические мероприятия по предотвращению гололедных аварий.
Вопросам совершенствования технических мероприятий по предотвращению гололедных аварий уделено особое внимание в книге. Основным техническим мероприятием является в настоящее время плавка гололеда переменным или постоянным током. При разработке и проектировании установок плавки гололеда (УПГ) специалистам приходится решать следующие задачи:

  1. выбор схемы УПГ и схемы плавки гололеда;
  2. расчет рабочих и аварийных режимов;
  3. выбор и расчет устройств релейной защиты УПГ;
  4. выбор устройств диагностики гололедообразования и телеизмерения гололедных нагрузок для управления плавкой гололеда.

В главах 3+7 приведены современные технические решения указанных задач, примеры расчетов, принципиальные схемы. Основой выбора параметров технических решений являются математические модели электрических и электротепловых процессов в схемах плавки гололеда (гл.4). Модели реализованы на ПЭВМ в комплексе программ «ГОЛОЛЕД».

Авторы сочли полезным, кроме этого, включить в книгу общие сведения о метеоусловиях при гололедообразовании (гл I) и повторить основные положения системного подхода к предотвращению и ликвидации гололедных аварий (гл.2).
Не включены в книгу технические мероприятия, разработка которых не завершена и продолжается под руководством авторов. К ним относятся: создание дешевых и надежных покрытий проводов, использование коронного разряда и механических вибраций для предотвращения гололедообразования и др.
Большие перспективы имеет применение в схемах УПГ управляемых выпрямителей, что позволит: устранить главный недостаток неуправляемых ВМ - невозможность плавного регулирования выпрямленного тока плавки, включения и выключения УПГ; повысить эффективность функционирования РЗ и отключения поврежденной УПГ; использовать преобразователь УПГ в составе управляемого источника реактивной мощности.
Авторы выражают признательность А.А. Аллилуеву, Е.И. Сацуку, а также рецензентам В.А. Строеву и В.В Платонову за помощь в подготовке книги, полезные замечания и рекомендации, которые способствовали улучшению содержания книги.
Авторы



 
« Повышение надежности определения мест повреждения на ВЛ 110-220 кВ и размещении фиксирующих приборов   Проблема повышения надежности и долговечности электросетевых конструкций »
электрические сети