20
СЕТИ РОССИИ
ПЛАВКА
ГОЛОЛЕДА
НА
ВЛ
110—500
КВ
Аварии
,
вызванные
гололедно
-
ветровыми
явлениями
,
представляют
серьезную
проблему
для
электросе
-
тей
всех
классов
напряжений
(1).
Се
-
годня
на
линиях
110—500
кВ
приме
-
няется
плавка
гололеда
переменным
,
постоянным
и
постоянным
регулиру
-
емым
токами
.
Любой
способ
плавки
требует
организации
схемы
,
состоя
-
щей
из
источника
и
объекта
плавки
(
фазных
проводов
,
грозозащитных
тросов
),
собранных
тем
или
иным
способом
.
При
плавке
переменным
током
для
достижения
в
проводе
его
значения
,
с
одной
стороны
,
необхо
-
димого
для
проплавления
гололедно
-
изморозевых
отложений
,
а
с
другой
—
не
превышающего
предельного
ра
-
бочего
тока
для
данного
типа
прово
-
да
,
требуется
соответствующим
об
-
разом
подобрать
полное
сопротивле
-
ние
нагрузки
,
поскольку
напряжение
Методы предотвращения
гололедных аварий
в России
В принятой в 2010 году ОАО «ФСК ЕЭС» специализированной базовой инноваци-
онной программе отмечается, что наиболее эффективным методом борьбы с обле-
денением проводов является нагрев их электрическим током.
Олег ФРОЛОВ
,
генеральный директор, к.т.н., ОАО «НИИПТ»
Юрий ШЕРШНЕВ, заведующий отделом
преобразовательных устройств, к.т.н., ОАО «НИИПТ»
Рис
. 1.
Вид
на
силовую
часть
ВУПГ
-14/1200
с
открытыми
воротами
контейнера
источника
фиксировано
.
На
практике
для
организации
такого
подбора
при
-
ходится
соединять
несколько
линий
последовательно
,
используя
целый
комплекс
разъединителей
в
разных
точках
сети
,
даже
если
в
плавке
нуж
-
дается
лишь
одна
ВЛ
.
Создание
слож
-
ной
схемы
плавки
требует
значитель
-
ного
времени
— 6—7
часов
и
более
,
тогда
как
гололедная
ситуация
нужда
-
ется
в
скорейшем
разрешении
.
С
начала
60-
х
годов
применяются
плавки
постоянным
током
от
диодных
выпрямителей
.
Однако
такой
способ
,
не
давая
возможности
регулировать
напряжение
источника
,
приводит
к
тем
же
проблемам
,
что
и
плавка
пе
-
ременным
током
.
Наиболее
современным
спосо
-
бом
плавки
гололеда
на
ВЛ
является
использование
в
качестве
источни
-
ка
плавки
управляемых
тиристорных
выпрямителей
.
Первый
управляемый
выпрямитель
для
плавки
гололеда
(
ВУПГ
)
на
параметры
50
кВ
и
1000
А
был
изготовлен
в
ОАО
«
НИИПТ
»
и
уста
-
новлен
на
ПС
«
Елизово
»
Камчатск
-
энерго
в
1994
году
.
Затем
там
же
был
введен
в
эксплуатацию
первый
ВУПГ
контейнерного
типа
на
напряжение
14
кВ
и
ток
1000
А
(
ВУПГ
-14/1000),
на
базе
которого
разработана
серия
(
рис
. 1—3),
хорошо
освоенная
в
на
-
стоящее
время
(2).
В
июне
2010
года
ВУПГ
-14/1200
аттестован
на
соответ
-
ствие
требованиям
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
».
21
№ 1 (4), январь-февраль, 2011
Параметр
Название
ВЛ
ВЛ
110
кВ
Сурави
-
кино
—
Лысово
ВЛ
220
кВ
Южная
—
Кировская
—
Красноар
-
мейская
ВЛ
500
кВ
Волга
—
Южная
Длина
ВЛ
,
км
25,15
57,24
137,7
Марка
провода
АС
-150
АСО
-300
3
хАСО
-330
Удельное
активное
сопротивление
провода
,
Ом
/
км
0,194
0,098
0,029
Удельное
индуктивное
сопротивление
провода
,
Ом
/
км
0,42
0,43
0,31
Ток
плавки
,
кА
0,8
1,2
1,2
х
3=3,6
Плавка
постоянным
током
Сопротивление
одной
фазы
,
Ом
4,9
5,6
4
Схема
плавки
фаза
-
фаза
фаза
-
фаза
фаза
-
фаза
Постоянное
напря
-
жение
плавки
,
кВ
7,8
13,4
28,8
Потребляемая
мощность
,
МВА
6,5
17
18,1
х
6=
108,6
Плавка
переменным
током
Сопротивление
одной
фазы
,
Ом
11,6
25,2
42,7
Схема
плавки
двух
-
фазное
КЗ
двух
-
фазное
КЗ
двух
-
фазное
КЗ
Линейное
напряже
-
ние
источника
,
кВ
18,6
60,6
307,5
Потребляемая
мощность
,
МВА
14,9
72,7
1107
Отношение
полных
мощностей
плавки
переменным
током
к
плавке
постоянным
током
2,3
4,3
10,2
В
составе
систем
плавки
гололеда
ВУПГ
-14/1200
работает
на
подстан
-
циях
Сахалина
,
Кубани
,
Центральной
России
и
Средней
Волги
.
Установки
типа
ВУПГ
отличает
:
•
возможность
регулирования
тока
плавки
,
в
том
числе
и
по
сигналам
с
датчиков
гололеда
;
•
плавный
пуск
и
отключение
вы
-
прямителя
,
что
позволяет
избе
-
жать
перенапряжений
и
облегча
-
ет
работу
коммутационной
аппа
-
ратуры
;
•
развитая
микропроцессорная
система
управления
,
регулиро
-
вания
,
защиты
и
автоматики
(
СУРЗА
)
позволяет
согласовывать
пуск
,
отключение
и
изменение
тока
по
сигналам
от
системы
кон
-
троля
гололедообразования
;
•
наличие
последовательных
интер
-
фейсов
RS-485
и
Ethernet
позво
-
ляет
осуществлять
связь
с
АСУ
ТП
верхнего
уровня
;
•
контейнерное
исполнение
сило
-
вой
части
с
принудительной
зам
-
кнутой
системой
охлаждения
по
-
зволяет
легко
монтировать
выпря
-
митель
на
открытой
части
подстан
-
ции
;
•
наличие
комплекта
измеритель
-
ных
трансформаторов
внутри
кон
-
тейнера
снижает
требования
к
ОРУ
и
КРУН
подстанции
;
•
возможность
транспортировки
любым
видом
транспорта
(
контей
-
нер
служит
одновременно
и
кор
-
пусом
ВУПГ
,
и
тарой
).
В
любом
случае
плавка
постоян
-
ным
током
существенно
экономич
-
кой
является
полное
сопротивление
2
2
(2
)
Z
fL
R
,
где
L —
индук
-
тивность
нагрузки
, f —
промышленная
частота
.
Для
ВЛ
300—500
кВ
плавка
переменным
током
технически
труд
-
нореализуема
в
связи
с
большим
по
-
треблением
мощности
.
Сравнение
потребляемой
мощности
при
плавке
гололеда
постоянным
и
переменным
током
на
примере
ВЛ
Волгоградской
области
приведено
в
табл
. 1.
Из
таблицы
видно
,
что
чем
мощ
-
нее
ВЛ
,
которую
необходимо
осво
-
бодить
от
гололедных
отложений
,
тем
выгоднее
применение
постоянного
тока
.
ОСОБЕННОСТИ
ПЛАВКИ
ГОЛОЛЕДА
НА
ГРОЗОЗАЩИТНЫХ
ТРОСАХ
Опыт
эксплуатации
ВЛ
показыва
-
ет
,
что
тросы
подвержены
авариям
от
гололедообразования
даже
в
боль
-
шей
степени
,
чем
фазные
провода
,
а
обрыв
троса
выводит
из
работы
всю
ВЛ
.
Трудности
плавки
гололеда
на
тро
-
сах
вызваны
,
в
частности
,
и
тем
,
что
тросы
большинства
ВЛ
имеют
зазем
-
ления
на
всех
опорах
или
на
их
зна
-
Табл
. 1.
Сравнение
параметров
плавки
постоянным
и
переменным
током
на
примере
конкретных
ВЛ
нее
,
чем
переменным
,
так
как
при
постоянном
токе
работает
чисто
ак
-
тивная
нагрузка
R
и
весь
ток
от
ис
-
точника
—
греющий
;
при
перемен
-
ном
токе
для
получения
того
же
гре
-
ющего
тока
необходимо
большее
напряжение
источника
,
т
.
к
.
нагруз
-
Рис
. 2.
Процесс
монтажа
ВУПГ
-14/1200
на
подстанции
220
кВ
«
Вышестеблиевская
»
22
СЕТИ РОССИИ
чительной
части
.
Для
создания
конту
-
ра
плавки
все
заземления
на
гололед
-
ный
сезон
должны
быть
сняты
.
При
этом
требуется
подвеска
тросов
на
изоляторах
класса
напряжения
,
со
-
ответствующего
напряжению
источ
-
ника
плавки
.
Ежегодное
проведение
подобных
мероприятий
вызывает
за
-
метные
технико
-
экономические
труд
-
ности
.
Кроме
того
,
по
понятным
при
-
чинам
эксплуатационники
часто
на
-
стаивают
на
организации
плавки
тро
-
са
без
отключения
соответствующей
ВЛ
.
Тогда
контур
плавки
,
как
правило
,
формируется
с
использованием
«
зем
-
ли
»,
что
создает
ряд
дополнительных
проблем
.
При
плавке
постоянным
то
-
ком
возникающие
значительные
токи
в
«
земле
»
влияют
на
работу
РЗА
.
Ис
-
пользование
высоковольтных
обмо
-
ток
трансформаторов
для
плавки
тро
-
сов
переменным
током
ведет
к
необ
-
ходимости
усиления
изоляции
подве
-
ски
тросов
и
затем
к
изменению
тре
-
бований
к
опорам
,
вплоть
до
необ
-
ходимости
их
замены
.
В
результате
в
большинстве
случаев
не
удается
обе
-
спечить
плавку
гололеда
на
тросах
по
всей
их
длине
без
отключения
ВЛ
(1).
Как
выход
из
положения
рассматри
-
вается
возможность
отказа
от
грозо
-
защитных
тросов
,
функции
которых
по
снижению
грозовых
перенапряжений
возлагаются
на
ОПН
,
размещенные
на
опорах
вдоль
трассы
ВЛ
.
Обосно
-
вание
такой
замены
и
методик
выбо
-
ра
типа
,
количества
и
места
установ
-
ки
ОПН
приведено
в
литературе
(3).
Особый
случай
—
плавка
гололе
-
да
на
грозотросе
,
в
котором
проло
-
жен
оптический
кабель
связи
(
ОКГТ
).
Максимально
возможная
температу
-
ра
нагрева
оптического
волокна
(
ОВ
)
в
кабеле
— 80—85°
С
.
В
случаях
нагре
-
ва
ОКГТ
до
температуры
,
превышаю
-
щей
допустимую
рабочую
темпера
-
туру
ОВ
,
производители
не
гаранти
-
руют
его
эксплуатационные
характе
-
ристики
,
вплоть
до
полной
необрати
-
мой
потери
пропускной
способности
.
Поэтому
для
плавки
на
ОКГТ
должны
использоваться
только
ВУПГ
с
мно
-
гофункциональной
СУРЗА
и
связью
с
информационной
системой
контро
-
ля
гололедообразования
,
что
позво
-
ляет
регулировать
ток
плавки
в
соот
-
ветствии
с
температурой
ОВ
.
Впер
-
вые
плавка
на
ОКГТ
при
помощи
ВУПГ
-14/1000
была
произведена
НИИПТ
на
ПС
«
Бугульма
»
в
сентябре
2009
года
.
ПЛАВКА
ГОЛОЛЕДА
НА
ВЛ
6—35
КВ
Проведенный
НИИ
постоянно
-
го
тока
предварительный
анализ
технологических
сбоев
в
ряде
ре
-
гионов
за
2009—2010
гг
.
показал
,
что
на
долю
высоковольтных
линий
110—500
кВ
приходится
менее
10%
всех
гололедно
-
ветровых
аварий
(
хотя
последствия
аварий
на
круп
-
ных
ВЛ
разрушительны
).
Большин
-
ство
проблем
в
региональных
,
му
-
ниципальных
и
сельских
сетях
на
-
пряжением
6—35
кВ
.
Ситуация
осо
-
бенно
обострилась
зимой
2010/
2011
года
,
когда
массовые
отклю
-
чения
таких
ВЛ
произошли
в
цен
-
тральных
областях
России
,
включая
Московскую
.
Часть
аварий
не
была
связана
с
обледенением
ВЛ
непо
-
средственно
(
узкие
просеки
вдоль
ВЛ
,
падение
деревьев
),
а
часть
определялась
именно
гололедно
-
изморозевыми
явлениями
.
Сегодня
не
существует
эффектив
-
ных
решений
по
противодействию
го
-
лоледообразованию
на
низковольт
-
ных
ВЛ
.
В
последние
годы
с
прось
-
бой
организовать
недорогую
систему
плавки
гололеда
на
ВЛ
6—10
кВ
к
нам
обращались
самые
разные
сетевые
организации
.
При
этом
длины
прово
-
дов
,
подлежащих
плавке
,
колебались
от
0,3
до
30
км
.
Чаще
всего
ВЛ
6—
10
кВ
прокладываются
проводом
АС
-
35,
для
которого
ток
плавки
составля
-
ет
300
А
.
Напряжения
источников
по
-
стоянного
тока
плавки
,
необходимые
для
различных
отрезков
ВЛ
,
приведе
-
ны
в
табл
. 2.
Разнообразие
местных
ВЛ
6—
10
кВ
,
их
массовость
и
разветвлен
-
ность
ставят
задачу
разработки
неко
-
Рис
. 3.
Работающий
ВУПГ
-14/1200
на
ПС
110
кВ
«
Тымовская
»
Сахалинэнерго
Длина
ВЛ
,
км
Постоянное
напряжение
плавки
,
кВ
По
схеме
фаза
-
фаза
По
схеме
2
фазы
-
фаза
0,3
0,14
0,1
2,0
0,93
0,7
5,0
2,3
1,7
30,0
13,9
10,4
Табл
. 2.
Напряжение
,
необходимое
для
плавки
гололеда
постоянным
током
на
ВЛ
различной
длины
при
проводе
АС
-35,
Ом
/
км
его
типового
оборудования
,
сравни
-
тельно
недорогого
и
пригодного
для
массового
применения
.
Понимая
остроту
проблемы
,
в
ОАО
«
НИИПТ
»
в
инициативном
порядке
были
пред
-
приняты
работы
,
которые
показали
,
что
задача
может
быть
решена
при
помощи
той
или
иной
модификации
мобильного
устройства
плавки
голо
-
леда
(
МУПГ
).
Принципиально
возможны
две
конструкции
МУПГ
—
с
собственным
независимым
источником
питания
(
дизель
-
генератором
)
и
с
питанием
непосредственно
от
сети
(
например
,
с
распределительного
пункта
6
или
23
№ 1 (4), январь-февраль, 2011
10
кВ
).
В
обоих
случаях
МУПГ
долж
-
на
быть
установлена
на
транспорт
-
ном
средстве
высокой
проходимости
.
Эскиз
МУПГ
мощностью
до
10
МВт
,
питающейся
от
сети
6,3
кВ
,
по
-
казан
на
рис
. 4.
Силовая
часть
,
система
управле
-
ния
и
место
для
оператора
размеще
-
ны
в
стандартном
транспортом
кон
-
тейнере
.
Все
электротехническое
и
электронное
оборудование
имеет
транспортное
исполнение
и
рассчи
-
тано
на
работу
при
температуре
окру
-
жающей
среды
до
-40
О
С
.
Вес
уста
-
новки
не
более
5
т
.
Она
может
мон
-
тироваться
на
грузовом
полуприце
-
пе
и
транспортироваться
любым
тя
-
гачом
.
Ориентировочная
стоимость
автоприцепа
— 800
тыс
.
руб
.,
что
со
-
ставляет
менее
10%
полной
стоимо
-
сти
всего
оборудования
ВУПГ
.
В
тех
случаях
,
когда
доступное
се
-
тевое
питание
для
МУПГ
отсутствует
,
возможно
питать
систему
плавки
голо
-
леда
от
дизель
-
генератора
.
При
этом
необходимо
заметить
,
что
если
ВЛ
протяженна
и
для
ее
плавки
требует
-
ся
напряжение
10
кВ
,
то
цена
дизель
-
генератора
(
например
,
производства
Cummins Inc., GB,
мощностью
2,5
МВт
и
напряжением
11
кВ
)
не
менее
600
тыс
.
долл
.,
что
существенно
боль
-
ше
,
чем
полная
стоимость
оборудова
-
ния
ВУПГ
.
Вес
такого
дизеля
— 17
т
.
По
-
этому
,
по
нашему
мнению
,
вариант
с
высоковольтным
двигателем
не
ре
-
шает
поставленной
задачи
.
В
случае
коротких
отходящих
линий
или
воз
-
можности
и
желания
службы
эксплу
-
атации
распределительных
сетей
пла
-
вить
гололед
по
отрезкам
,
проезжая
вдоль
ВЛ
,
можно
использовать
низко
-
вольтную
МУПГ
на
базе
широко
рас
-
пространенных
и
сравнительно
недо
-
рогих
дизелей
напряжением
0,4
кВ
стоимостью
500—800
тыс
.
руб
.
Плав
-
ку
можно
осуществлять
как
перемен
-
ным
,
так
и
постоянным
током
.
Длины
проплавляемых
отрезков
ВЛ
с
прово
-
дом
АС
-35
приведены
в
табл
. 3.
Дизели
могут
быть
сразу
уком
-
плектованы
простыми
диодными
вы
-
прямителями
с
естественным
охлаж
-
дением
.
Ориентировочная
цена
—
20
тыс
.
рублей
.
***
Опыт
эксплуатации
в
осенне
-
зимний
период
ВЛ
всех
классов
на
-
пряжения
показал
необходимость
массового
проведения
мероприя
-
тий
,
препятствующих
возникновению
гололедно
-
ветровых
аварий
.
В
настоящее
время
наиболее
эффективным
средством
борьбы
с
гололедно
-
изморозевыми
отложени
-
ями
на
ВЛ
классов
110—500
кВ
яв
-
ляется
плавка
постоянным
регулируе
-
мым
током
с
помощью
управляемых
выпрямителей
типа
ВУПГ
разработки
ОАО
«
НИИПТ
».
Гололедно
-
ветровые
аварии
на
ре
-
гиональных
,
муниципальных
и
сель
-
ских
сетях
напряжением
6—35
кВ
случаются
чаще
,
чем
на
маги
-
стральных
,
но
сегодня
не
существу
-
ет
общепринятых
организационно
-
технических
решений
по
противодей
-
ствию
им
.
Возможное
решение
проблемы
сетей
6—35
кВ
—
разработка
и
рас
-
пространение
мобильных
устройств
плавки
гололеда
различных
типов
(
высоковольтных
,
низковольтных
,
с
собственными
независимыми
источ
-
никами
питания
или
без
).
Плавка
гололеда
на
грозозащит
-
ных
тросах
и
ОКГТ
часто
требует
слож
-
ных
организационно
-
технических
ме
-
роприятий
,
поэтому
там
,
где
это
воз
-
можно
,
целесообразно
заменять
гро
-
зозащитные
тросы
на
ОПН
.
Плавка
на
ОКГТ
с
учетом
жесткого
ограниче
-
ния
температуры
оптоволокна
долж
-
на
проводиться
только
от
ВУПГ
,
осна
-
щенных
гибкой
многофункциональ
-
ной
системой
управления
,
регулиро
-
вания
,
защиты
и
автоматики
.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Гуревич
М
.
К
.,
Козлова
М
.
А
.,
Репин
А
.
В
.,
Шершнев
Ю
.
А
.
Способы
пре
-
дотвращения
аварий
,
вызванных
гололедообразованием
на
прово
-
дах
и
грозозащитных
тросах
ВЛ
//
Известия
НИИ
Постоянного
тока
,
№
64, 2010,
стр
. 235.
2. http://www.niipt.com/common/
products.php
3.
Новикова
А
.
Н
.,
Шмараго
О
.
В
.,
Ма
-
кашин
Е
.
А
.
Эффективность
схем
грозозащиты
ВЛ
110
кВ
и
выше
с
использованием
ОПН
:
расчетные
оценки
и
опыт
эксплуатации
//
Из
-
вестия
НИИ
Постоянного
тока
,
№
63, 2008,
стр
. 136.
ФИУ
—
формирователь
импульсов
управления
тиристорами
;
БП
ФИУ
—
блок
питания
формирователей
импульсов
управления
тиристорами
;
КРУ
—
комплектное
распределительное
устройство
;
ТСН
—
трансформатор
собственных
нужд
;
МТ
—
модуль
тиристорный
.
Рис
. 4.
Эскиз
расположения
оборудования
в
мобильном
управляемом
выпрямителе
плавки
гололеда
Способ
плавки
от
дизеля
0,4
кВ
Длина
проплав
-
ляемого
отрезка
ВЛ
,
км
Переменным
током
0,9
Постоянным
то
-
ком
по
схеме
фаза
-
фаза
1,2
Постоянным
то
-
ком
по
схеме
2
фазы
-
фаза
1,6
Табл
. 3.
Возможности
плавки
провода
АС
-35
от
низковольтного
дизеля
Оригинал статьи: Методы предотвращения гололедных аварий в России
В принятой в 2010 году ОАО «ФСК ЕЭС» специализированной базовой инновационной программе отмечается, что наиболее эффективным методом борьбы с обледенением проводов является нагрев их электрическим током.