Плавка гололеда переменным током в сетях 220 кВ - Плавка

Для обеспечения требуемых токов ПГ предусматривалась возможность использования следующих схемно-режимных мероприятий:
повышение напряжения на шинах 220 кВ ГЭС до 252 кВ;
использование в нормальных схемах плавки режимов с перетоками мощности, определенными с 8%-ным запасом по статической устойчивости;
отключение части линий в сети 220 кВ для перераспределения потоков мощности;
последовательное соединение двух ВЛ 220 кВ в процессе плавки;
два варианта проведения ПГ: при параллельной работе всех агрегатов Усть-Хантайской ГЭС с системой или при выделении на изолированную работу от двух до пяти генераторов этой ГЭС, с предельной загрузкой каждого реактивной мощностью до 55 - 60 Мвар;
перераспределение агрегатов по шинам ГЭС в соответствии с необходимостью.

Таблица 1
Характерные погодные условия при появлении гололедных отложений

Применительно к рассматриваемой сети наиболее приемлемым способом получения наибольших токов плавки является трехфазное короткое замыкание (КЗ). Возможность его использования обусловлена особенностью схемы Таймырэнерго - коммутации семи из восьми имеющихся линий электропередачи на шинах 220 кВ Усть-Хантайской ГЭС и наличие в главной схеме электрических соединений станции двух секционированных систем шин 220 кВ с обходной, что удобно для организации поочередной ПГ.

Таблица 2
Диапазон токов плавки и профилактического подогрева для характерных вариантов метеоусловий

С учетом этого исследовалась возможность ПГ трехфазным КЗ на каждой из взаимосвязанных линий. Это простейшая схема организации ПГ, позволяющая на базе единожды выделенных генераторов производить поочередные плавки с минимумом оперативных переключений. Указанное особенно ценно в условиях одновременного обледенения нескольких линий, идущих по близким трассам, когда необходимо обеспечить расплавление гололедообразований на всех линиях за время, ограниченное периодом их нарастания до величин, опасных для механической прочности проводов и опор.

Рассматривались следующие варианты схем плавки, схематично представленные на рис. 2:
а)  совмещенные ПГ с использованием трехполюсной закоротки в конце двух последовательно включенных цепей ВЛ в режиме параллельной работы генераторов ГЭС с системой, поскольку для сборки этой схемы требуется минимум оперативных переключений;
б)  то же, но в режиме выделения на изолированную работу четырех - пяти генераторов Усть- Хантайской ГЭС;
в)  поочередные ПГ параллельных цепей с трехполюсной закороткой в конце линии от выделенных на изолированные шины Усть-Хантайской ГЭС четырех - пяти генераторов.

На последней схеме показан вариант подключения к выделенной для плавки шине Усть-Хантайской ГЭС гидроагрегатов Курейской ГЭС через Л205, Л206. При этом сохраняется ее параллельная работа с системой, а число выделяемых для плавки генераторов Усть-Хантайской ГЭС сокращается до двух. Результаты расчетов параметров плавки по этому варианту аналогичны представленным в табл. 3, 4. Во всех случаях ток плавки ограничивается допустимой загрузкой гидрогенераторов ГЭС по реактивной мощности.
Плавка гололеда подачей напряжения с шин 220 кВ Усть-Хантайской ГЭС на трехполюсную закоротку в конце двух или одной обогреваемых линий возможна на любых ВЛ, но при определенных метеогололедных условиях. В варианте параллельной работы одночасовая плавка реализуема на Л201 + Л202, Л207 + Л208 во всех расчетных случаях, кроме образования гололеда и зернистой изморози при худших метеоусловиях, а на Л205 + Л206 - только в одном, самом легком, случае из девяти.

Таблица 3
Параметры совмещенных плавок

Рис. 2. Схемы плавки гололеда

Низкая эффективность плавки на Л205 + Л206 обусловлена невозможностью получения токов, достаточных для прогрева образующегося при этом участка длиной 460 км. В некоторых случаях ПГ на одной паре линий может сочетаться с ПП на другой. Однако следует иметь в виду, что включение и отключение трехполюсной закоротки в рассматриваемом режиме приводит к броскам активной и реактивной мощности порядка (70 + /360) МВ-А, сопровождающимся значительными колебаниями напряжения и частоты в объединении, которые могут быть опасны для устойчивости электропередачи.

Таблица 4
Параметры поочередных плавок

В схемах выполнения совмещенных плавок от выделенных агрегатов Усть-Хангайской ГЭС имеет место некоторое перераспределение токов по  сравнению с режимом параллельной работы. Одночасовая плавка возможна на Л201 + Л202, Л207 + Л208 в пяти расчетных случаях из девяти, на Л205 + Л206 или Л205 + Л204 - в четырех из девяти. Практически эти схемы приемлемы для расплавления гололедных образований только в средних и легких метеоусловиях. В худших они неэффективны, поскольку расчетные времена плавки составляют более 5 ч.

Протокол плавки от 26/V 2001 г.

Хотя для сборки этих схем плавки от изолированно работающих агрегатов требуется больше времени, чем предыдущих, в них исключается влияние набросов и сбросов реактивной мощности, возникающих при включении и отключении закоротки, на режим работы остальной части сети, а также отпадает необходимость согласования режимов плавки с системной противоаварийной автоматикой.
В вариантах схем 2, б и 2, в число генераторов, которые целесообразно использовать для плавки, зависит от вида отложения. При образовании кристаллической изморози поочередную ПГ отдельных цепей ВЛ можно выполнять четырьмя генераторами, а в более тяжелых условиях необходимо использовать пять машин.
Особенно легко реализуется ПГ на Л203 из-за сравнительно небольшой длины и меньшего сечения проводов. Требуемое время ПГ колеблется от 6 до 38 мин в зависимости от вида отложения и погодных условий. Наиболее универсальной является схема плавки подачей напряжения на трехполюсную закоротку в конце одной цепи линии с шины 220 кВ Усть-Хантайской ГЭС, на которую выделено пять гидрогенераторов.
Реальность разработок подтверждена практикой эксплуатации в весенне-осеннем межсезонье 2001 г., когда на Л207, Л208 имели место сложные гололедные отложения с толщиной стенки изморози 100 мм и более в сочетании с чистым гололедом на одной стороне провода до 40 мм, при температуре воздуха -(3 -г 5)°С и слабом ветре 2 - 4 м/с. Указанные погодные условия близки к средним для зернистой изморози, приведенным в табл. 1. Расчетный диапазон токов для проводов марки АС-400, равный 1345-790 А, определяем по табл. 2. Согласно табл. 3, 4 в данных условиях возможно использование нескольких вариантов ПГ. Выбрана схема 2, б совмещенной на обеих линиях ПГ коротким замыканием от выделенных гидроагрегатов № 1 - 5 Усть-Хантайской ГЭС.

Для ликвидации отложений потребовалось 75 мин по сравнению с 59 мин расчетными. Превышение реального времени над расчетным обусловлено тем, что в данном случае производилась ПГ сложного гололедно-изморозного образования, а расчет выполнялся для варианта зернистой изморози.
За период 2001 -2002 гг. в энергосистеме успешно выполнено пять ПГ на Л207, Л208.

Выводы

1. Анализ результатов расчетов, проведенных испытаний и реализованных плавок показал на возможность использования переменного тока для плавки или профилактического прогрева гололедных образований на линиях 220 кВ Таймырэнерго - Норильскэнерго. Основной способ ПГ - трехфазное КЗ в конце одной или двух цепей, соединенных последовательно. Плавка гололеда постоянным током от УПГ может рассматриваться в качестве резервного варианта на некоторых ВЛ.
2. Представляется, что оценка эффективности проектируемых схем ПГ в широком диапазоне метеосиноптических условий, появляющихся с различной частотой, является более объективной, чем полученная по единственному нормативному варианту гололедно-ветровой нагрузки, наблюдаемой раз в 20 лет (ПУЭ, 1985 г.) в определенном климатическом районе.
3. Для обеспечения эффективного управления режимами плавки необходимы устройство новых и дооборудование старых метеопостов, систематический сбор и обработка данных о фактических метеогололедных условиях, монтаж сигнализаторов образования гололеда и его расплавления, автоматизация процессов сборки и разборки схем ПГ, разработка технологических карт для оперативного персонала.

Список литературы

1. Рудакова Р. М., Вавилова И. В., Голубков И. Е. Борьба с гололедом в электросетевых предприятиях: Пособие по организации борьбы с гололедом. Уфа: ОАО Башкирэнерго, Уфимский государственный технический университет, 1995.
2. Дьяков А. Ф., Левченко И. И. Опыт борьбы с гололедом на линиях электропередачи. - Электрические станции, 1982, № 1.
3. Левченко И. И. Плавка гололеда на проводах и тросах линий высокого напряжения. М.: МЭИ, 1998.
4. Методические указания по плавке гололеда переменным током. МУ 34-70-027-82, 1983.