Система плавки гололеда на проводах коротких ВЛ от дискретно управляемой выпрямительной установки

Page 1
background image

Page 2
background image

64

Система плавки гололеда 
на проводах коротких ВЛ 
от дискретно управляемой 
выпрямительной установки

УДК

 621.315.175

Засыпкин

 

А

.

С

.,

д

.

т

.

н

., 

профессор

 

кафедры

 

«

Электрические

 

станции

 

и

 

электроэнергетические

 

системы

» 

энергетического

 

факультета

 

ЮРГПУ

(

НПИ

)

Левченко

 

И

.

И

.,

д

.

т

.

н

., 

профессор

научный

 

руководитель

 

ООО

 «

ТМК

-

Центр

»

Шовкопляс

 

С

.

С

.,

инженер

ассистент

 

кафедры

 

«

Электрические

 

станции

 

и

 

электроэнергетические

 

системы

» 

энергетического

 

факультета

 

ЮРГПУ

(

НПИ

)

ВВЕДЕНИЕ

Для

 

плавки

 

гололеда

 

на

 

воздуш

-

ных

 

линиях

 

электропередачи

 (

ВЛ

управляемые

 

выпрямители

  (

ВУ

находят

 

все

 

более

 

широкое

 

при

-

менение

 

как

 

в

 

нашей

 

стране

так

 

и

 

за

 

рубежом

 [1–6]. 

Существуют

 

ВУ

 

с

 

системой

 

управления

 

двух

 

типов

 — 

импульсно

-

фазовой

 

и

 

дискретной

 (

релейной

).

Авторами

 

разрабатывается

 

универсальная

 

установка

 

плавки

 

гололеда

  (

УУПГ

с

 

дискретным

 

управлением

 

для

 

одновременной

 

или

 

поочередной

 

плавки

 

гололеда

 

на

 

трех

 

фазах

 

ВЛ

 

и

 

изолирован

-

ном

 

грозозащитном

 

тросе

 

импуль

-

сами

 

постоянного

  (

выпрямленно

-

го

тока

а

 

также

 

на

 

многократно

 

заземленном

 

грозозащитном

 

тро

-

се

 

индуктированным

 

током

 

повы

-

шенной

 

частоты

 [7–10].

Достоинством

 

дискретно

 

управляемой

 

установки

 

является

 

существенное

 

увеличение

 

диапа

-

зона

 

длин

 

проплавляемых

 

ВЛ

 

по

 

сравнению

 

с

 

неуправляемой

 

ВУ

При

 

использовании

 

схемы

 

плав

-

Рассмотрена

 

возможность

 

и

 

предложены

 

методика

 

и

 

технические

 

решения

 

для

 

расширения

 

диапазона

 

воздушных

 

линий

 

электропередачи

 (

ВЛ

на

 

короткие

 

ВЛ

проплавляемые

 

от

 

разрабатываемой

 

авторами

 

дискретно

 

управляемой

 

выпрямительной

 

универсальной

 

установки

 

плавки

 

гололеда

.

Предложен

 

и

 

исследован

 

способ

 

снижения

 

тока

 

в

 

случае

 

перегрузки

 

электрооборудования

 

системы

 

плавки

 

гололеда

 

за

 

счет

 

перевода

 

системой

 

управления

 

универсальной

 

установки

 

плавки

 

гололеда

 

трехфазного

 

дискретно

 

управляемого

 

выпрямителя

 

в

 

двухфазный

 

режим

 

работы

 

с

 

циклическим

 

переключением

 

работающих

 

фаз

 

выпрямительного

 

моста

.

Показана

 

возможность

 

согласованного

 

для

 

всех

 

элементов

 

системы

 

плавки

 

гололеда

 (

трансформатора

управляемого

 

выпрямителя

ВЛ

обеспечения

 

допустимой

 

перегрузки

 

электрооборудования

 

при

 

плавке

 

гололеда

 

на

 

проводах

 

коротких

 

ВЛ

.

Сформирован

 

алгоритм

 

расчета

 

системы

 

плавки

 

гололеда

Приведен

 

пример

в

 

котором

 

выполнены

:

расчет

 

токов

 

во

 

всех

 

элементах

 

системы

 

плавки

 

гололеда

проверка

 

на

 

перегрузочную

 

способность

 

питающего

 

трансформатора

 

при

 

последовательно

 

выполняемых

 

плавках

 

гололеда

 

на

 

нескольких

 

коротких

 

ВЛ

 

для

 

двух

 

типов

 

погодных

 

условий

 «

легких

» 

и

 «

тяжелых

»; 

определение

 

минимально

 

допустимой

 

длины

 

коротких

 

ВЛ

проплавляемых

 

от

 

универсальной

 

установки

 

плавки

 

гололеда

.

Ключевые

 

слова

:

воздушная

 

линия

 

электропередачи

универсальная

 

установка

 

плавки

 

гололеда

управляемый

 

выпрямитель

трансформатор

система

 

плавки

 

гололеда

Keywords:

overhead transmission line, ice melting 
universal installation, controlled recti

 er, 

transformer, ice melting system

ВОЗДУШНЫЕ

ЛИНИИ


Page 3
background image

65

ки

 

гололеда

 

с

 

удлинителем

 [11] 

решается

 

проблема

 

увеличения

 

длин

 

ВЛ

на

 

которых

 

можно

 

про

-

плавлять

 

гололед

что

 

интересует

 

и

 

других

 

разработчиков

 

аналогич

-

ных

 

установок

 [12, 13].

Однако

 

существует

 

и

 

другая

 

проблема

 

для

 

этих

 

установок

 — 

уменьшение

 

минимально

 

допу

-

стимой

 

длины

 

проплавляемых

 

ВЛ

Связано

 

это

 

с

 

тем

что

 

при

 

плавке

 

гололеда

 

на

 

коротких

 

ВЛ

 

из

-

за

 

малого

 

электрического

 

сопротив

-

ления

 

цепи

 

плавки

 

гололеда

 

ток

 

может

 

превысить

 

допустимое

 

зна

-

чение

 

для

 

электрооборудования

 

системы

 

плавки

 

гололеда

 (

СПГ

).

В

 

статье

 

рассматривается

 

ме

-

тодика

 

обеспечения

 

допустимой

 

перегрузки

 

электрооборудования

 

СПГ

  (

питающего

 

трансформато

-

ра

управляемого

 

выпрямителя

проводов

 

ВЛ

и

 

предлагаются

 

спо

-

собы

 

снижения

 

минимально

 

до

-

пустимой

 

длины

 

проплавляемых

 

ВЛ

что

 

расширяет

 

возможность

 

использования

 

ВУ

так

 

как

 

обе

-

спечивает

 

расширение

 

диапазо

-

на

 

длин

 

и

 

сечений

 

проводов

 

про

-

плавляемых

 

ВЛ

.

СПОСОБЫ

 

СНИЖЕНИЯ

 

ВЫПРЯМЛЕННОГО

 

ТОКА

При

 

плавке

 

гололеда

 

на

 

ВЛ

 

от

 

дискретно

 

управляемой

 

ВУ

 

с

 

трех

-

фазным

 

выпрямительным

 

мостом

 

(

ВМ

выпрямленный

 

ток

кА

:

 

З√

2

U

Л

 

 

I

d

(3)

 

= — , 

(1)

 

3

X

ИП

 + 

R

d

 

где

 

U

Л

кВ

 — 

линейное

 

напряже

-

ние

 

питания

 

при

 

отключенной

 

ВЛ

 

(

ЭДС

);

X

ИП

Ом

 — 

индуктивное

 

сопротив

-

ление

 

источника

 

питания

;

R

d

 = 1,5

R

ВЛ

Ом

 — 

в

 

схемах

  «

фа

-

за

 — 

две

 

фазы

» (

Ф

-2

Ф

);

R

d

 = 2

R

ВЛ

Ом

 — 

в

 

схемах

 «

фаза

 — 

фаза

» (

Ф

-

Ф

);

R

ВЛ

Ом

 — 

активное

 

сопротивле

-

ние

 

фазы

 

ВЛ

.

Переключение

 

схем

 

соедине

-

ния

 

фаз

 

ВЛ

 

выполняется

 

комму

-

татором

 

плавки

 

гололеда

  (

КПГ

), 

например

 

тиристорным

включен

-

ным

 

между

 

ВМ

 

и

 

ВЛ

.

На

 

коротких

 

ВЛ

 

выпрямленный

 

ток

 

I

d

 

может

 

превысить

 

допусти

-

мое

 

значение

 

по

 

условию

 

нагрева

 

тиристоров

 

в

 

плечах

 

ВУ

 

и

 

прово

-

дов

 

в

 

фазах

 

ВЛ

а

 

переменный

 

ток

пропорциональный

 

току

 

I

d

может

 

вызвать

 

недопустимую

 

пе

-

регрузку

 

обмоток

 

трансформато

-

ра

 

источника

 

питания

.

Для

 

снижения

 

тока

 

I

d

 

применя

-

ются

 

следующие

 

способы

:

 

переход

 

на

 

трансформатор

 

с

 

более

 

низким

 

номиналь

-

ным

 

напряжением

 

питающей

 

обмотки

например

с

 10 

кВ

 

на

 

кВ

;

 

снижение

 

напряжения

 

питания

 

схемы

 

U

Л

 

с

 

помощью

 

РПН

 

или

 

ПБВ

 

силовых

 

трансформато

-

ров

 

плавки

  (

диапазон

 

регули

-

рования

 

для

 

РПН

 

до

 ±16%, 

ПБВ

 — 

до

 ±5%);

 

применение

 

схем

 

соединения

 

проводов

  «

фаза

 — 

фаза

» 

или

 

«

змейка

», 

в

 

которой

 

нужно

 

обеспечить

 

термическую

 

стой

-

кость

 

заземляющих

 

устройств

 

в

 

рабочем

 

режиме

;

 

использование

 

в

 

трехфазном

 

ВМ

 

двухфазной

 

структуры

при

 

которой

 

выпрямленный

 

ток

:

 

2

2

U

Л

 

 

I

d

(2)

 

= — , 

(2)

 

2

X

ИП

 + 

R

d

 

выпрямленная

 

ЭДС

 

снижается

 

в

 1,5 

раза

действующее

 

значе

-

ние

 

тока

 

в

 

плече

 

при

 

X

ИП

 << 

R

d

  —

в

 

1,5 

раза

 (

без

 

учета

 

угла

 

комму

-

тации

при

 

том

 

же

 

среднем

 

значе

-

нии

Для

 

наглядности

 

на

 

рисунке

 1 

показаны

ВМ

 

с

 

дискретным

 

управ

-

лением

 

плеч

 (

а

), 

токи

 

в

 

плечах

 VS 

б)

VS1

VS3

VS5

0,8

0,6

0,4

0,2

i

VS

,

o.e.

t

T

в)

VS1

VS3

0,8

0,6

0,4

0,2

i

VS

,

o.e.

t

T

VS1

d

I

A

B

C

VS3

VS5

VS4

VS6

VS2

d

X

d

R

a)

 

X

d

 

R

d

 

= 16 

мс

; —

 

= 30

 

R

d

 

X

ИП

Рис

. 1. 

Выпрямительный

 

мост

 

с

 

дискретным

 

управлением

 

плеч

схема

 

моста

 (

а

), 

токи

 

одного

 

полюса

 

в

 

трехфазном

 (

б

и

 

двухфазном

 (

в

режимах

 

работы

 

за

 

период

 

промышленной

 

частоты

 T

одного

 

полюса

 

за

 

период

 

промыш

-

ленной

 

частоты

 

T

 

в

 

трехфазном

 (

б

и

 

двухфазном

 (

в

режимах

 

работы

 

ВМ

За

 

базисный

 

принят

 

номи

-

нальный

 

выпрямленный

 

ток

 

ВМ

.

Для

 

уменьшения

 

действующего

 

и

 

среднего

 

значений

 

тока

 

плеча

 

ВМ

 

за

 

период

 

повторяемости

 

T

ВМ

 

структуры

 

ВМ

 

авторами

 

предло

-

жено

 

использовать

 

двухфазную

 

структуру

 

трехфазного

 

ВМ

 

с

 

ци

-

клическим

 

переключением

 

его

 

работающих

 

фаз

Это

 

позволяет

 

снизить

 

выпрямленный

 

ток

со

-

хранить

 

его

 

значение

 

не

 

больше

 

допустимого

 

и

 

уменьшить

 

мини

-

мально

 

допустимую

 

длину

 

про

-

плавляемой

 

ВЛ

Рассмотрим

 

это

 

техническое

 

решение

 

детальнее

.

ЦИКЛИЧЕСКОЕ

 

ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ

ДВУХ

 

РАБОТАЮЩИХ

 

ФАЗ

 

ТРЕХФАЗНОГО

 

ВМ

Предложенный

 

способ

 

поясним

 

по

 

схеме

 

ВМ

 

с

 

дискретным

 

управ

-

лением

 

плеч

 (

рисунок

 1

а

и

 

осцил

-

лограммам

 

токов

 

плеч

 VS 

в

 

двух

 

режимах

 

его

 

работы

 

за

 

период

 

промышленной

 

частоты

 

T

  (

рисун

-

ки

 1

б

 

и

 1

в

).

В

 

двухфазном

 

режиме

 

с

 

цикличе

-

ским

 

переключением

 

работающих

 

фаз

 (

рисунок

 2

б

период

 

повторя

-

емости

 

T

ВМ

 

структуры

 

ВМ

 

состоит

 

из

 

трех

 

одинаковых

 

интервалов

 

T

ВМ

/3, 

в

 

каждом

 

из

 

которых

 

ВМ

 

ра

-

ботает

 

как

 

двухфазный

 

выпрями

-

тель

в

 1-

м

 

интервале

 

включены

 

две

 

фазы

 

А

 

и

 

В

в

 

работе

 

плечи

 VS 

1, 4 

и

 3, 6; 

во

 2-

м

 — 

В

 

и

 

С

, VS 3, 6 

и

 5, 2; 

в

 3-

м

 — 

С

 

и

 

А

, VS 5, 2 

и

 1, 4. 

Каждое

 

плечо

 VS 

работает

 

только

 

в

 

двух

 

интервалах

 

из

 

трех

 

дли

-

тельностью

  2

T

ВМ

/3 

и

 

по

 

полпери

-

ода

 

промышленной

 

частоты

 0,5

T

то

 

есть

 

за

 

период

 

повторяемости

 

T

ВМ

 

время

 

работы

 

каждого

 

плеча

 

VS 

равно

 

T

ВМ

/3.

 1 (40) 2017


Page 4
background image

66

Столько

 

же

 

времени

 

работает

 

каждое

 

плечо

 VS 

в

 

трехфазной

 

схеме

 

ВМ

когда

 

включены

 

все

 

плечи

  (

рисунок

  2

а

). 

Поэтому

 

при

 

одинаковых

 

токах

 

плеч

 VS 

равны

 

допустимые

 

выпрямленные

 

токи

 

ВМ

:

 

I

d

(2)

 

I

d

(3)

 

I

ном

 

.

 (3)

Токи

 

дискретно

 

управляемого

 

ВМ

 

в

 

различных

 

режимах

 

его

 

ра

-

боты

 

приведены

 

в

 

таблице

 1, 

уже

 

с

 

учетом

 

X

ИП

 

и

 

угла

 

коммутации

 

при

 

числе

 

работающих

 

фаз

 

ВМ

 

m

 = 3 

и

 2 [14]:

 

X

ИП

 

I

d

(

m

3

 

(

m

)

 

arccos

  1 – —  –  .

 

  2

 

U

Л

 

sin

 – 

 

m

Поскольку

 

за

 

счет

 

циклического

 

переключения

 

фаз

 

ВМ

 

при

 

двух

-

фазной

 

структуре

 

обеспечиваются

 

те

 

же

 

значения

 

тока

допустимые

 

ВОЗДУШНЫЕ

ЛИНИИ

0,8

0,6

0,4

0,2

i

VS1

,

o.e.

0,8

0,6

0,4

0,2

i

VS1

,

o.e.

t

a)

б)

вм

3

T

вм

3

T

t

2

T

вм

T

работающие фазы: А и В

работающие фазы: В и С

работающие фазы: С и А

Рис

. 2. 

Токи

 

плеча

 VS1 (

и

 

любого

 

другого

в

 

двух

 

режимах

 

его

 

работы

 

за

 

период

 

повторяемости

 

T

ВМ

 

структуры

 

ВМ

в

 

трехфазном

 

режиме

 (

а

и

 

в

 

двухфазном

 

режиме

 

с

 

циклическим

 

переключением

 

работающих

 

фаз

 (

б

)

для

 

плеч

 

ВМ

что

 

и

 

при

 

трехфазной

 

его

 

структуре

то

 

можно

 

снизить

 

минимальное

 

сопротивление

 

R

d

 

в

 1,5 

раза

 

при

 

любом

 

сопротивле

-

нии

 

источника

 

питания

Действи

-

тельно

из

 

условий

 (1–3):

 

З√

2

U

Л

 

2

2

U

Л

  I

ном

 

= — = —, 

 

3

X

ИП

 + 

R

d

(3)

  2

X

ИП

 + 

R

d

(2)

откуда

 

следует

:

 

2

 

R

d

(2)

 

= — 

R

d

(3)

 

3

Поэтому

 

при

 

двухфазной

 

струк

-

туре

 

с

 

циклическим

 

переключени

-

ем

 

фаз

 

ВМ

:

 

2

U

Л

  R

d

(2)

 

= — 

R

d

(3)

 = —    — – 

X

ИП

. (4)

 3 



I

ном

Важно

чтобы

 

значение

 

пе

-

риода

 

повторяемости

 

T

ВМ

 

струк

-

туры

 

ВМ

 

было

 

достаточным

 

для

 

Табл

. 1. 

Токи

 

дискретно

 

управляемого

 

ВМ

 

в

 

различных

 

режимах

 

его

 

работы

 

п

/

п

Режим

 

работы

Вы

-

прям

-

ленный

 

ток

Ток

 

плеча

 VS

Ток

 

фазы

сред

-

ний действующий

1

Трехфазный

 (

= 3)

I

d

(3)

I

d

(3)

/3

 

I

d

(3) 

 

(3)

–  

1 – 

3 2 

 

(3)

I

d

(3) 

 –

  1 – 

– 

 3  2

2

Двухфазный

 (

= 2)

I

d

(2)

I

d

(2)

/2

 

I

d

(2) 

 

2

(2)

–  

1 – 

2 3 

 

 

2

(2)

I

d

(2) 

 

1 – 

– 

 

 

3

3

Циклическое

 

пере

-

ключение

 (

= 2)

I

d

(2)

I

d

(2)

/3

 

I

d

(2) 

 

2

(2)

–  

1 – 

3 3 

 

2

(2)

I

d

(2) 

 –

  1 – 

– 

 3  3

Примечание

.

 

В

 

п

.3 

указаны

 

действующие

 

значения

 

токов

 

плеч

 

и

 

фаз

 

ВМ

а

 

также

 

среднее

 

значение

 

тока

 

плеча

 

ВМ

 

за

 

период

 

повторяемости

 

T

ВМ

 

структуры

 

ВМ

.

работы

 

ВУ

 

в

 

установившемся

 

режиме

то

 

есть

 

исключить

 

вли

-

яние

 

электромагнитных

 

пере

-

ходных

 

процессов

но

 

при

 

этом

 

учитывать

 

тепловой

 

режим

 

рабо

-

ты

 

силовых

 

полупроводниковых

 

приборов

например

 

тиристоров

тепловыделение

 

в

 

которых

 

не

 

должно

 

приводить

 

к

 

их

 

перегре

-

ву

температура

 

тиристоров

 — 

не

 

больше

 

допустимого

 

значения

.

ПЕРЕХОДНЫЕ

 

ПРОЦЕССЫ

 

ПРИ

 

ПЕРЕКЛЮЧЕНИИ

 

СТРУКТУРЫ

 

ВМ

Исследование

 

на

 

компьютерной

 

модели

выполненной

 

в

 

програм

-

ме

 LTspice IV, 

переходных

 

процес

-

сов

 

при

 

переключениях

 

структуры

 

ВМ

  (

рисунок

 3) 

произведено

 

для

 

трех

 

алгоритмов

 

переключения

 

плеч

 

работающих

 

фаз

:

• 

Алгоритм

 «2–2»:

 

мгновенное

 

переключение

 

плеч

 

за

 

время

 

намного

 

мень

-

шее

чем

 

период

 

промышлен

-

ной

 

частоты

 — 

менее

 0,2 

мс

 

(

рисунок

 3

а

);

• 

Алгоритм

 «2–1–2»:

 

предварительное

 

отключе

-

ние

 

плеч

 

замещаемой

 

фазы

 

и

 

включение

 

плеч

 

следующей

 

фазы

 

с

 

интервалом

 

в

 5 

мс

 (

ри

-

сунок

 3

б

);

• 

Алгоритм

 «2–3–2»:

 

предварительное

 

включение

 

плеч

 

следующей

 

фазы

 

перед

 

отключением

 

замещаемой

 


Page 5
background image

67

б)

0,9

0,8

0,7

i

d

,

o.e.

t

T

2

T

3

T

4

T

5

T

3

2

1

0,6

0,5

0,4

а)

1,0

0,9

0,8

i

d

,

o.e.

t

T

2

T

3

T

4

T

5

T

3

2

1

в)

1,1

1,0

0,9

i

d

,

o.e.

t

T

2

T

3

T

4

T

5

T

3

'

3

0,8

Рис

. 3. 

Переходные

 

процессы

 

при

 

переключении

 

работающих

 

фаз

 

ВМ

1 — 

без

 

отклонения

, 2 

и

 3 — 

с

 

отрицательным

 

и

 

положительным

 

отклоне

-

ниями

 

максимального

 

мгновенного

 

значения

обусловленными

 

алгоритмами

:

а

) 2–2, 

б

) 2–1–2, 

в

) 2–3–2

фазы

 

с

 

интервалом

 

в

 5 

мс

 (

ри

-

сунок

 3

в

).

На

 

рисунке

 3 

осциллограммы

 1 

мгновенных

 

значений

 

выпрямлен

-

ного

 

тока

 

указывают

 

на

 

возмож

-

ность

 

переключения

 

без

 

отклоне

-

ния

 

от

 

установившегося

 

значения

 

для

 

алгоритмов

 «2–2» 

и

 «2–1–2»; 

возможны

 

отклонения

 

в

 

сторону

 

уменьшения

 

мгновенного

 

тока

 — 

осциллограммы

 2 

для

 

алгоритмов

 

«2–2» 

и

 «2–1–2», 

а

 

в

 

сторону

 

уве

-

личения

 — 

осциллограммы

 3(3') 

для

 

всех

 

алгоритмов

для

 

алго

-

ритма

 «2–3–2» 

в

 

диапазоне

 3–3'.

Из

 

представленных

 

осцилло

-

грамм

 

видно

что

 

рассмотренные

 

алгоритмы

 

переключения

 

плеч

 

работающих

 

фаз

 

ВМ

 

не

 

приводят

 

к

 

недопустимым

 

броскам

 

сверхто

-

ков

алгоритм

 «2–2» 

имеет

 

преи

-

мущество

 

по

 

минимальным

 

откло

-

нениям

Возможные

 

отклонения

 

допустимы

 

по

 

значению

 

и

 

време

-

ни

 

и

 

не

 

влияют

 

на

 

среднее

 

зна

-

чение

 

выпрямленного

 

тока

 

ВМ

Поэтому

 

в

 

системе

 

управления

 

переключениями

 

плеч

 

работаю

-

щих

 

фаз

 

ВМ

 

можно

 

специально

 

не

 

выбирать

 

момент

 

подачи

 

ко

-

манд

 

на

 

включение

 

и

 

отключение

 

при

 

их

 

практической

 

одновремен

-

ности

.

ТОКИ

 

В

 

СПГ

ВЛ

ВМ

 

И

 

ПИТАЮЩЕМ

 

ТРАНСФОРМАТОРЕ

При

 

плавке

 

гололеда

 

на

 

коротких

 

ВЛ

 

системой

 

управления

 

УУПГ

 

реализуется

 

двухфазная

 

струк

-

тура

 

ВМ

 

с

 

циклическим

 

переклю

-

чением

 

работающих

 

фаз

  (

период

 

повторяемости

 

T

ВМ

и

 

переключе

-

ние

 

проплавляемых

 

фаз

 

ВЛ

 

ти

-

ристорным

 

коммутатором

 

плавки

 

гололеда

 

последовательно

 

по

 

схемам

  «

фаза

 — 

фаза

» (

пери

-

од

 

повторяемости

 

импульсов

 

тока

 

в

 

фазах

 

ВЛ

 — 

T

ВЛ

). 

При

 

этом

 

должно

 

обеспечиваться

 

кратное

 

трем

 

число

 

интервалов

 

T

ВМ

 

в

 

каж

-

дом

 

импульсе

 

тока

 

в

 

фазах

 

ВЛ

 

за

 

рабочий

 

токовый

 

интервал

 

ВЛ

 

t

i

а

 

бестоковыми

 

паузами

 

t

i

 

сни

-

жается

 

действующее

 

значение

 

за

 

период

 

T

ВЛ

.

Значение

 

выпрямленного

 

тока

 

ВМ

(2)

 

зависит

 

по

 (2) 

от

 

линейного

 

напряжения

 

источника

 

питания

 — 

обмотки

 

НН

 

трансформатора

 

до

 

включения

 

плавки

 

U

Л

 = 

U

НН

сопро

-

тивления

 

источника

 

питания

 

X

ИП

 

и

 

активного

 

сопротивления

 

двух

 

фаз

 

ВЛ

 

R

d

(2)

 = 2

R

ВЛ

.

Напряжение

 

питания

 

СПГ

 

от

 

силового

 

трансформатора

 

может

 

снижаться

 

с

 

помощью

 

РПН

 

до

 

ми

-

нимально

 

возможного

 

значения

 

(

при

 

отсутствии

 

других

 

нагрузок

).

Сопротивление

 

источника

 

пита

-

ния

 

X

ИП

 

определяется

в

 

основном

сопротивлением

 

трансформатора

приведенным

 

к

 

стороне

 

НН

так

 

как

 

эквивалентное

 

сопротивле

-

ние

 

электрической

 

сети

к

 

которой

 

подключен

 

трансформатор

значи

-

тельно

 

меньше

поэтому

:

 

U

К

 

U

2

НН

 

X

ИП

 

 

X

T

 

= — · —, 

 100 

S

НОМ

где

 

U

К

U

НН

S

НОМ

 — 

параметры

 

трансформатора

 

на

 

используе

-

мой

 

ступени

 

регулирования

.

Сопротивление

 

фаз

 

ВЛ

 

при

 

плавке

 

гололеда

 

импульсами

 

по

-

стоянного

 

тока

 

определяется

 

удельным

 

активным

 

сопротивле

-

нием

 

проводов

 

при

 0º

С

 (

темпера

-

тура

 

плавления

 

гололеда

и

 

дли

-

ной

 

ВЛ

.

Значение

 

выпрямленного

 

тока

 

I

d

 

и

 

длительности

 

временных

 

ин

-

тервалов

 

T

ВМ

t

i

t

i

T

ВЛ

 

опреде

-

ляют

 

интегралы

 

Джоуля

 

и

 

нагрев

 

электрооборудования

 

СПГ

Вре

-

менные

 

диаграммы

 

токов

 

в

 

фазах

 

ВЛ

на

 

выходе

 

ВМ

 

и

 

стороне

 

НН

 

питающего

 

трансформатора

 

для

 

рассматриваемого

 

режима

 

плавки

 

гололеда

 

показаны

 

на

 

рисунке

 4.

Эквивалентные

 

по

 

интегра

-

лу

 

Джоуля

 

токи

 

I

ф

 

в

 

фазах

 

ВЛ

 

(

 = 

A

ВЛ

B

ВЛ

C

ВЛ

за

 

период

 

по

-

вторяемости

 

T

ВЛ

 (

рисунки

 4

а

 

и

 4

б

зависят

 

от

 

тока

 

I

d

(2)

 

и

 

скважности

 

импульсов

 

тока

 

s

 

в

 

соответствую

-

щей

 

фазе

 

ВЛ

:

 

s



T

ВЛ

 

t

где

 

t

A



t

t

2

t

B



t

t

3

t

C



t

t

3

;

 

I

ф



I

d

(2) 

s

. (5)

При

 

одинаковых

 

рабочих

 

токо

-

вых

 

интервалах

 

ВЛ

 

t

i

эквивалент

-

ные

 

токи

 

в

 

фазах

 

ВЛ

 

одинаковы

 

I

ф

A

 

I

ф

B

 

I

ф

C

Изменением

 

соот

-

ношения

 

между

 

рабочими

 

токовы

-

ми

 

интервалами

 

ВЛ

 

t

i

 

может

 

быть

 

обеспечено

 

нужное

 

соотношение

 

между

 

эквивалентными

 

токами

 

в

 

фазах

 

ВЛ

 

для

 

одновременного

 

проплавления

 

гололеда

 

с

 

различ

-

 1 (40) 2017


Page 6
background image

68

ВОЗДУШНЫЕ

ЛИНИИ

d

(2)

I

вл

T

ВМ

t

I

в)

а)

вл

A

1

t

3

t

2

t

вл

T

вл

B

вл

C

t

t

t

вл

I

т

A

вм1

T

вм3

T

вм2

T

вл

T

т

B

т

C

t

t

t

т

I

д)

вл

T

t

I

г)

б)

1

t

3

t

2

t

вл

T

t

t

t

вл

I

вм1

T

вм3

T

вм2

T

вл

T

t

t

t

т

I

е)

2

t

3

t

1

t

d

(2)

I

2

t

3

t

1

t

d

(2)

I

d

(2)

I

d

(2)

I

d

(2)

I

d

(2)

I

d

(2)

I

d

(2)

I

d

(2)

I

d

(2)

I

d

(2)

I

d

(2)

I

d

(2)

I

d

(2)

I

d

(2)

I

Рис

. 4. 

Временные

 

диаграммы

 

токов

 

за

 

период

 

повторяемости

 

T

ВЛ

:

а

б

 — 

в

 

фазах

 

ВЛ

в

г

 — 

на

 

выходе

 

ВМ

д

е

 — 

на

 

стороне

 

НН

 

питающего

 

трансформатора

б

г

е

 — 

с

 

увеличенными

 

бестоковыми

 

паузами

 

t

i

 

между

 

рабочими

 

токовыми

 

интервалами

 

ВЛ

 

t

i

 

и

 

периодами

 

повторяемости

 

ВМ

 

T

ВМ

 i

ной

 

толщиной

 

стенки

 

b

Г

 

на

 

фазах

 

ВЛ

 [9].

Бестоковые

 

паузы

 

t

i

  (

рису

-

нок

  4

б

между

 

импульсами

 

тока

 

вводятся

 

для

 

снижения

 

эквива

-

лентных

 

токов

 (

увеличения

 

скваж

-

ности

), 

если

 

больший

 

из

 

них

 

пре

-

вышает

 

максимально

 

допустимое

 

значение

 

по

 

условию

 

нагрева

 

про

-

вода

 

на

 

участке

 

ВЛ

 

без

 

гололеда

ограниченное

 

температурой

 90º

С

Распределение

 

бестоковых

 

пауз

 

при

 

сохранении

 

их

 

суммарного

 

значения

 

не

 

влияет

 

на

 

среднее

 

значение

 

температуры

 

провода

 

за

 

период

 

повторяемости

 

T

ВЛ

но

 

снижает

 

максимальное

 

значение

 

температуры

которое

 

не

 

должно

 

превышать

 130º

С

При

 

перегре

-

ве

 

проводов

 

наблюдаются

 

обры

-

вы

 

и

 

вспучивание

 

алюминиевых

 

проволок

 

верхних

 

повивов

а

 

так

-

же

 

увеличение

 

стрел

 

провеса

вплоть

 

до

 

нарушения

 

габаритов

 

в

 

пролетах

 

ВЛ

Оптимизация

 

рас

-

пределения

 

бестоковых

 

пауз

 

t

i

длительности

 

рабочих

 

токовых

 

интервалов

 

t

i

 

и

 

их

 

последователь

-

ности

 

рассмотрена

 

в

 [15].

Допустимый

 

нагрев

 

проводов

 

ВЛ

 

обеспечивается

если

 

эквива

-

лентный

 

ток

 

в

 

фазах

 

ВЛ

 

I

ф

 

не

 

пре

-

вышает

 

максимально

 

допустимое

 

значение

 

I

МД

зависящее

 

от

 

мар

-

ки

 

провода

погодных

 

условий

 

на

 

участке

 

ВЛ

 

без

 

гололеда

 

с

 

наихуд

-

шими

 

условиями

 

охлаждения

 (

ми

-

нимальная

 

скорость

 

ветра

 

вдоль

 

провода

 

и

 

максимальная

 

темпе

-

ратура

 

воздуха

).

Для

 

определения

 

значения

 

тока

 

I

МД

 

можно

 

воспользоваться

 

программным

 

комплексом

  «

Голо

-

лед

» [16] 

или

 

электронной

 

верси

-

ей

 

учебного

 

пособия

  «

Расчетные

 

таблицы

 

для

 

выбора

 

и

 

анализа

 

схем

 

плавки

 

гололеда

 

на

 

воздуш

-

ных

 

линиях

 

электропередачи

», 

разработанного

 

на

 

основе

 

про

-

граммного

 

комплекса

выставлен

-

ной

 

на

 

сайте

 [17]. 

Здесь

 

не

 

учиты

-

вается

 

тот

 

факт

что

 

постоянная

 

времени

 

нагрева

 

провода

 

ВЛ

 

больше

 

постоянной

 

времени

 

его

 

охлаждения

.

Определив

 

значение

 

тока

 

I

МД

по

 

формуле

 (5) 

вычисляем

 

мини

-

мально

 

допустимую

 

скважность

 

в

 

фазе

 

ВЛ

:

 

s



min



I

2

d

(2)

I

2

МД

. (6)

Ток

 

на

 

выходе

 

ВМ

  (

рисунки

  4

в

 

и

 4

г

формирует

 

токи

 

во

 

всех

 

трех

 

фазах

 

ВЛ

поэтому

 

его

 

скважность

 

s

ВМ

 

меньше

 

s

:

 

s

ВМ



T

ВЛ

 / (

t

t

t

). 

При

 

равных

 

токах

 

в

 

фазах

 

ВЛ

 

как

 

при

 

отсутствии

так

 

и

 

при

 

на

-

личии

 

бестоковых

 

пауз

:

 

2

 

s

ВМ

 

= — 

s

. (7)

 

3

Токи

 

в

 

фазах

 

стороны

 

НН

 

пи

-

тающего

 

трансформатора

 

при

 

работе

 

ВМ

 

в

 

двухфазной

 

струк

-

туре

 

с

 

циклическим

 

переключе

-

нием

 

и

  

периодом

 

повторяемости

 

T

ВМ

 

i

 = 

t

i

 

показаны

 

на

 

рисунках

  4

д

 

и

  4

е

Возможно

 

уменьшение

 

T

ВМ

 

i

 

в

 

целое

 

число

 

раз

Поскольку

 

сум

-

марная

 

длительность

 

импульсов

 

переменных

 

токов

 

в

 

фазах