64
АНАЛИТИКА
СЕТИ РОССИИ
64
в
о
з
д
у
ш
н
ы
е
Л
Э
П
воздушные ЛЭП
В
течение
многих
лет
творческим
научным
коллективом
выпуск
-
ников
Новочеркасско
-
го
политехнического
института
,
ныне
ФГБОУ
ВПО
ЮРГПУ
(
НПИ
)
им
.
М
.
И
.
Платова
,
ведётся
науч
-
ная
работа
по
предотвращению
гололёдно
-
ветровых
аварий
на
воздушных
линиях
электропере
-
дачи
(
ВЛ
)
в
электрических
сетях
10—500
кВ
энергосистем
,
что
ак
-
туально
для
Северо
-
Кавказского
,
Южного
федеральных
округов
и
др
.
регионов
РФ
.
В
положении
ОАО
«
Россети
»
«
О
единой
технической
политике
в
электросетевом
комплексе
»
по
защите
ВЛ
от
гололёдно
-
ветровых
воздействий
(
п
.
п
. 2.4.9)
указано
,
что
«
ВЛ
,
проходящие
в
IV
районах
по
гололёду
и
выше
,
необходимо
оснащать
(
пре
-
имущественно
)
управляемыми
установками
плавки
гололёда
на
проводах
и
грозозащитных
тросах
постоян
-
ным
током
,
с
возможностью
са
-
мотестирования
и
выдачей
ин
-
формации
в
АСУ
ТП
подстанций
».
В
настоящее
время
для
пре
-
дотвращения
гололёдно
-
ветро
-
вых
аварий
на
ВЛ
напряжением
110
кВ
и
ниже
в
основном
при
-
меняется
плавка
гололёда
пере
-
менным
током
,
а
на
ВЛ
220
кВ
и
выше
—
постоянным
.
Начинают
внедряться
управляемые
выпря
-
мительные
установки
плавки
го
-
лолёда
постоянным
током
:
•
ВУПГ
,
разработанные
в
ОАО
«
НИИПТ
»,
г
.
Санкт
-
Петербург
[1];
•
В
-
ТПП
,
разработанные
в
ОАО
«
Электровыпрямитель
»,
г
.
Саранск
[2];
• PCS-9590,
разработанные
в
NR Electric Co.,
г
.
Нанкин
(
Китай
) [3, 4],
позволяющие
поддерживать
за
-
данный
ток
плавки
и
требующие
меньшую
мощность
для
плавки
по
сравнению
с
переменным
током
.
В
установках
использует
-
ся
фазоимпульсное
управление
током
плавки
,
что
приводит
к
уве
-
личению
реактивной
мощности
и
искажению
формы
питающего
напряжения
.
Установки
не
могут
быть
использованы
для
плавки
го
-
лолёда
на
многократно
заземлён
-
ных
грозозащитных
тросах
ВЛ
.
В
последнее
время
значимой
разработкой
авторского
коллек
-
тива
для
электроэнергетики
РФ
является
универсальная
установ
-
ка
плавки
гололёда
(
УУПГ
) [5] —
дискретно
управляемая
выпря
-
мительная
установка
плавки
гололёда
(
ДУ
ВУПГ
)
на
фазных
проводах
и
грозозащитных
тро
-
сах
ВЛ
импульсами
постоянного
тока
с
переходом
в
режим
авто
-
номного
резонансного
инвер
-
тора
(
АРИ
)
для
плавки
гололёда
на
многократно
заземлённых
грозозащитных
тросах
ВЛ
индук
-
тированным
током
повышенной
частоты
(
ПЧ
).
Основана
ДУ
ВУПГ
на
прин
-
ципе
трёхфазно
-
трёхфазного
тиристорного
преобразователя
(
ТТТП
— «
трёхфазный
источник
питания
—
три
фазы
ВЛ
») [6].
Раз
-
личные
варианты
схемы
ДУ
ВУПГ
предложены
,
проанализирова
-
ны
,
исследованы
на
физической
модели
в
лаборатории
и
компью
-
терных
моделях
по
программе
LTspice IV (SwCAD)
.
На
рис
. 1
показана
упрощён
-
ная
схема
одного
из
вариантов
ДУ
ВУПГ
,
три
фазы
ВЛ
,
на
которых
осуществляют
плавку
гололёда
,
и
источник
питания
трёхфазным
переменным
напряжением
ИП
.
ДУ
ВУПГ
состоит
из
тиристорного
моста
с
дискретно
управляемы
-
ми
тиристорными
группами
1
и
2,
по
три
плеча
в
каждой
,
тири
-
Универсальная
установка плавки
гололёда на воздушных
линиях электропередачи
Александр ЗАСЫПКИН, д.т.н.,
профессор кафедры ЭСЭЭС ФГБОУ ВПО ЮРГПУ (НПИ),
Иван ЛЕВЧЕНКО, д.т.н., профессор кафедры АЭСиЭ, ФГАОУ ВПО СКФУ,
Евгений САЦУК, д.т.н., доцент, начальник службы ВПРА ОАО «СО ЕЭС»,
Сергей ШОВКОПЛЯС, Артём ЩУРОВ, ассистенты кафедры ЭСЭЭС
ФГБОУ ВПО ЮРГПУ (НПИ), г. Новочеркасск
65
№
6 (27),
ноябрь
–
декабрь
, 2014
65
сторного
коммутатора
с
пятью
пле
-
чами
3—7
и
системы
управления
,
релейной
защиты
и
автоматики
установки
плавки
гололёда
—
СУРЗА
.
В
качестве
плеча
используется
высоковольтный
модуль
из
после
-
довательно
соединённых
силовых
однооперационных
тиристоров
.
В
устройстве
СУРЗА
необходимо
предусмотреть
при
любой
его
не
-
исправности
блокировку
от
одно
-
временного
включения
плеч
3
и
5
или
4
и
6,
что
приводит
к
короткому
замыканию
.
Предложено
для
управления
тиристором
использовать
простой
и
эффективный
для
данного
при
-
менения
способ
,
заключающийся
в
замыкании
и
размыкании
цепи
управления
тиристором
между
его
анодом
и
управляющим
электро
-
дом
[7]
с
помощью
,
например
,
про
-
межуточного
реле
с
герметичным
контактом
.
Для
защиты
тиристора
от
перенапряжений
в
прямом
на
-
правлении
,
возникающих
из
-
за
не
-
нормального
перераспределения
напряжений
по
тиристорам
всего
плеча
,
производится
шунтирование
контакта
реле
устройствами
ограни
-
чения
перенапряжений
—
варисто
-
ром
или
разрядником
, —
что
при
-
водит
к
полному
открытию
плеча
.
Схема
управления
одним
тиристо
-
ром
приведена
на
рис
. 2.
Применение
ДУ
ВУПГ
позволяет
,
помимо
применяемой
в
настоящее
время
поочерёдной
плавки
гололё
-
да
(
в
два
или
три
цикла
по
схемам
«
фаза
—
фаза
», «
фаза
—
две
фазы
»
[8]),
выполнять
одновременную
плавку
гололёда
на
трёх
фазах
ВЛ
.
Предложенный
способ
дискрет
-
ного
управления
для
плавки
гололёда
одновременно
на
трёх
фазах
ВЛ
обе
-
спечивает
формирование
последо
-
вательности
импульсов
постоянного
тока
одновременно
в
трёх
фазах
ВЛ
[9].
Схема
соединения
фаз
ВЛ
после
каждого
импульса
изменяется
.
Дли
-
тельность
импульсов
влияет
на
дей
-
ствующее
значение
тока
в
каждой
фазе
ВЛ
за
период
повторяемости
импульсов
и
определяется
толщиной
стенки
гололёда
на
каждой
из
трёх
фаз
ВЛ
и
погодными
условиями
.
Рис
. 1.
Упрощённая
схема
ДУ
ВУПГ
с
тиристорным
коммутатором
Рис
. 2.
Схема
управления
тиристором
анодным
напряжением
с
варистором
RU
или
с
разрядником
FV
Импульсы
постоянного
тока
фор
-
мируются
системой
управления
ДУ
ВУПГ
и
имеют
такие
действующие
значения
за
период
повторяемости
,
которые
обеспечивают
одновре
-
менное
окончание
плавки
гололёда
на
трёх
фазах
ВЛ
при
различном
го
-
лолёдообразовании
на
них
(
разные
уровни
подвеса
,
надветренная
и
подветренная
стороны
ВЛ
).
В
качестве
примера
на
рис
. 3
показаны
временные
диаграммы
формирования
токов
в
фазах
по
предлагаемому
способу
.
В
каждом
из
трёх
рабочих
интервалов
—
t
1
,
t
2
,
t
3
—
реализуется
на
разных
фазах
схема
«
фаза
—
две
фазы
» (
а
)
или
«
фаза
—
фаза
» (
б
).
Период
повторяе
-
мости
Т
составляет
от
нескольких
де
-
сятков
секунд
до
нескольких
минут
,
минимально
необходимая
бестоко
-
вая
пауза
∆
t
i
< 1
с
,
при
∑∆
t
i
→
T
токи
I
A
,
I
B
,
I
C
→
0.
Для
реализации
в
трёх
рабочих
интервалах
схем
«
фаза
—
две
фазы
»
за
период
повторяемости
Т
на
пер
-
вом
рабочем
интервале
t
1
включа
-
ются
с
углом
управления
,
близким
к
нулю
,
катодная
1
и
анодная
2
трёхфазные
тиристорные
группы
ти
-
ристорного
моста
и
плечи
3, 4
и
7.
В
конце
первого
рабочего
ин
-
тервала
снимается
управление
с
катодной
1
и
анодной
2
групп
ти
-
ристорного
моста
,
тем
самым
он
закрывается
.
На
втором
рабочем
интервале
t
2
заново
включаются
ка
-
тодная
1
и
анодная
2
тиристорные
группы
и
плечи
4, 5, 7,
на
третьем
рабочем
интервале
t
3
—
тиристор
-
ные
группы
и
плечи
3, 6
и
7.
Максимальное
значение
каждо
-
го
импульса
тока
ограничено
актив
-
ным
сопротивлением
фазных
про
-
водов
проплавляемого
участка
ВЛ
66
СЕТИ РОССИИ
R
ВЛ
для
схемы
«
фаза
—
фаза
» (
Ф
—
Ф
)
и
«
фаза
—
две
фазы
» (
Ф
— 2
Ф
),
т
.
е
.
может
изменяться
дискретно
.
При
трёхфазном
источнике
питания
с
ли
-
нейным
напряжением
U
Л
и
внутрен
-
ним
сопротивлением
Х
ИП
:
I
(
Ф
-
Ф
)
= (1,35
U
л
)/[(3/
π
)
X
ип
+ 2
R
ВЛ
], (1)
I
(
Ф
-2
Ф
)
= (1,35
U
л
)/[(3/
π
)
X
ип
+ 1,5
R
ВЛ
],
при
переводе
на
двухфазное
пи
-
тание
выпрямителя
:
I
(2)
(
Ф
-
Ф
)
= (
U
л
/1,11)/[(2/
π
)
X
ип
+ 2
R
ВЛ
],
I
(2)
(
Ф
-2
Ф
)
= (
U
л
/1,11)/[(2/
π
)
X
ип
+ 1,5
R
ВЛ
].
Действующие
значения
токов
в
каждой
фазе
за
период
повторя
-
емости
изменяются
непрерывно
путём
изменения
длительности
ра
-
бочих
интервалов
,
что
обеспечива
-
ет
требуемое
соотношение
токов
в
фазах
ВЛ
,
и
длительности
бесто
-
ковых
интервалов
(
пауз
)
одновре
-
менно
в
трёх
фазах
ВЛ
.
В
табл
. 1
приведены
формулы
,
определяю
-
щие
длительности
рабочих
интер
-
валов
и
бестоковых
пауз
,
реализуе
-
мых
системой
управления
ДУ
ВУПГ
.
Формулы
в
табл
. 1
представлены
в
относительных
единицах
с
базис
-
ными
токами
I
(
Ф
-
Ф
)
или
I
(
Ф
-2
Ф
)
по
(1)
и
базисной
длительностью
,
равной
периоду
повторяемости
импульсов
Т
=
t
1
+
∆
t
1
+
t
2
+
∆
t
2
+
t
3
+
∆
t
3
.
Период
повторяемости
T
опре
-
деляется
допустимой
разновремен
-
ностью
окончания
плавки
гололёда
на
трёх
фазах
ВЛ
и
ограничением
максимального
и
среднего
значе
-
ний
температуры
провода
за
пери
-
од
повторяемости
на
участке
ВЛ
,
свободном
от
гололёда
.
Максималь
-
но
допустимые
значения
температу
-
ры
провода
:
мгновенное
— 130º
С
,
среднее
— 90º
С
[10].
Одно
из
преимуществ
ДУ
ВУПГ
—
расширение
области
применения
по
сравнению
с
другими
установ
-
ками
плавки
гололёда
.
Область
применения
определяется
воз
-
можным
диапазоном
длин
(
макси
-
мальная
—
минимальная
)
проплав
-
ляемых
ВЛ
,
зависящим
от
марки
провода
и
погодных
условий
:
тем
-
пературы
воздуха
θ
в
,
скорости
ве
-
тра
ν
и
его
направления
,
толщины
стенки
гололёда
b
г
и
его
плотности
ρ
г
.
В
свою
очередь
от
области
при
-
менения
зависит
количество
ВЛ
,
отходящих
от
подстанции
(
ПС
),
на
которых
может
быть
осуществлена
плавка
гололёда
с
размещением
закорачивающего
пункта
не
в
лю
-
бой
точке
ВЛ
,
а
на
ПС
с
противопо
-
ложного
конца
ВЛ
.
В
качестве
альтернатив
для
сравнения
с
ДУ
ВУПГ
рассмотрены
:
ВУ
—
неуправляемая
выпрями
-
тельная
установка
с
теми
же
номи
-
нальными
параметрами
и
возмож
-
ностью
плавки
гололёда
по
схемам
Рис
. 3.
Временная
диаграмма
токов
плавки
гололёда
на
фазных
проводах
ВЛ
за
период
повторяемости
Т
для
трёх
рабочих
интервалов
при
схемах
плавки
«
фаза
—
две
фазы
» (
а
)
и
«
фаза
—
фаза
» (
б
)
Схема
плавки
в
трёх
интервалах
Длительности
рабочих
интервалов
t
i
*
и
бестоковых
пауз
∆
t
*
«
фаза
—
фаза
»
t
1*
= (
I
2
A*
+
I
2
В
*
-
I
2
С
*
)/2;
t
2*
= (
I
2
A*
-
I
2
В
*
+
I
2
С
*
)/2;
t
3*
= (-
I
2
A*
+
I
2
В
*
+
I
2
С
*
)/2;
∆
t
*
= 1 - (
I
2
A*
+
I
2
В
*
+
I
2
С
*
)/2;
«
фаза
—
две
фазы
»
t
1*
= 2(5
I
2
A*
-
I
2
В
*
-
I
2
С
*
)
/9
;
t
2*
= 2(-
I
2
A*
+ 5
I
2
В
*
-
I
2
С
*
)
/9
;
t
3*
= 2(-
I
2
A*
-
I
2
В
*
+ 5
I
2
С
*
)
/9
;
∆
t
*
= 1 - 2(
I
2
A*
+
I
2
В
*
+
I
2
С
*
)
/3
;
Табл
. 1.
Формулы
для
определения
длительностей
трёх
рабочих
интервалов
и
бестоковых
пауз
за
период
повторяемости
67
№
6 (27),
ноябрь
–
декабрь
, 2014
«
фаза
—
фаза
»
и
«
фаза
—
две
фазы
»,
соответственно
в
два
и
три
цикла
;
УПТ
—
установка
переменного
тока
для
плавки
гололёда
способами
трёхфазного
и
двухфазного
корот
-
кого
замыкания
,
соответственно
в
один
и
два
цикла
,
при
той
же
мощ
-
ности
источника
питания
.
Максимальная
длина
ВЛ
l
макс
(
верхняя
граница
диапазона
)
опре
-
деляется
из
условия
обеспечения
плавки
гололёда
за
время
,
не
пре
-
вышающее
40
мин
при
наиболее
тяжёлом
сочетании
влияющих
фак
-
торов
:
I
ПЛ
≥
I
(40)
,
где
I
(40)
—
значение
тока
плавки
I
ПЛ
заданной
длительности
40
мин
.
Минимальная
длина
ВЛ
l
МИН
(
ниж
-
няя
граница
диапазона
)
определяет
-
ся
из
условия
непревышения
током
плавки
максимально
допустимого
значения
I
М
.
Д
для
провода
на
не
-
Вид
УПГ
Длина
проплавляемой
ВЛ
,
км
максимальная
,
l
макс
минимальная
,
l
мин
ДУ
ВУПГ
[0,9 (
U
л
/
I
(40)
) - 0,64
Х
ип
]/
R
0
[0,68
(
U
л
/
I
d
ном
) - 0,48
Х
ип
]/
R
0
ВУ
[0,9 (
U
л
/
I
(40)
) - 0,64
Х
ип
(
р
)
]/
R
0
[0,68 (
U
л
/
I
м
.
д
) - 0,48
Х
ип
(
р
)
]/
R
0
УПТ
[(
U
л
/
√
—
3
I
(40)
) -
Х
ип
]/
√
R
2
0
+
Х
2
1
[(
U
л
/2
I
м
.
д
) -
Х
ип
]/
√
R
2
0
+
Х
2
1
Табл
. 2.
Формулы
для
определения
длины
проплавляемой
ВЛ
большом
участке
без
гололёда
при
наихудших
условиях
охлаждения
,
а
также
для
другого
оборудования
с
учётом
допустимой
перегрузки
.
В
общем
случае
расчётное
условие
:
I
ПЛ
≤
I
М
.
Д
.
Значение
I
М
.
Д
определяется
по
условию
сохранения
механической
прочности
провода
или
допустимо
-
го
габарита
.
При
использовании
ДУ
ВУПГ
минимальная
длина
про
-
плавляемой
ВЛ
определяется
только
максимально
допустимым
током
ти
-
ристорного
преобразователя
,
в
ка
-
честве
которого
следует
принимать
I
d
ном
.
Перегрев
провода
предотвра
-
щается
автоматическим
регулиро
-
ванием
бестокового
интервала
∆
t
.
Получены
расчётные
соотноше
-
ния
,
которые
сведены
в
табл
. 2.
В
табл
. 2
использованы
обозна
-
чения
:
Х
ип
(
р
)
—
сопротивление
ИП
с
учётом
реакторов
,
устанавливае
-
мых
для
ограничения
сверхтоков
;
R
0
—
удельное
сопротивление
про
-
вода
постоянному
току
при
0
о
С
;
X
1
—
удельное
индуктивное
сопротивле
-
ние
ВЛ
прямой
последовательности
.
Произведён
расчёт
диапазона
длин
проплавляемых
ВЛ
от
сравни
-
ваемых
установок
плавки
гололёда
одинаковой
трёхфазной
мощности
.
Расчёт
токов
I
(40)
и
I
М
.
Д
выполнен
по
программе
«
ГОЛОЛЁД
» [11]
для
сле
-
дующих
условий
:
I
(40)
—
при
θ
в
= -5
о
С
,
ν
= 5
м
/
с
поперёк
оси
провода
,
для
b
г
= 2
см
,
ρ
г
= 0,9
г
/
см
3
;
I
М
.
Д
—
при
θ
в
= -5
о
С
,
ν
= 2
м
/
с
вдоль
оси
про
-
вода
.
Результаты
расчёта
диапазона
длин
проплавляемой
ВЛ
для
различ
-
ных
марок
проводов
,
применяемых
в
распределительных
сетях
10—
110
кВ
,
от
рассмотренных
установок
плавки
гололёда
показаны
на
рис
. 4,
красным
цветом
обозначен
диапа
-
Рис
. 4.
Диапазон
длин
проплавляемой
ВЛ
(
для
каждой
марки
провода
АС
слева
—
направо
:
ДУ
ВУПГ
,
ВУ
,
УПТ
,
жёлтым
указан
эффект
от
применения
удлинителя
)
68
СЕТИ РОССИИ
зон
длин
для
ДУ
ВУПГ
,
зелёным
—
ВУ
,
синим
—
УПТ
.
Таким
образом
,
следует
отме
-
тить
следующее
:
•
применение
ДУ
ВУПГ
для
плавки
гололёда
обеспечивает
суще
-
ственное
увеличение
диапазона
длин
проплавляемых
ВЛ
по
сравнению
с
неуправляемой
ВУ
и
,
тем
более
,
с
плавкой
гололёда
переменным
током
УПТ
;
•
преимущество
ДУ
ВУПГ
имеет
место
при
всех
применяемых
сечениях
проводов
ВЛ
,
что
позволяет
рекомендовать
ДУ
ВУПГ
для
широкого
использова
-
ния
в
сетях
10—110
кВ
;
•
при
принятии
решения
о
при
-
менении
ДУ
ВУПГ
следует
учитывать
также
сокращение
времени
плавки
и
расхода
электроэнергии
.
Выполненное
сравнение
спо
-
собов
плавки
гололёда
в
распре
-
делительных
сетях
10—110
кВ
по
-
казало
,
что
применение
ДУ
ВУПГ
обеспечивает
существенное
увели
-
чение
диапазона
длин
проплавля
-
емых
ВЛ
по
сравнению
с
другими
способами
.
Однако
для
протяжённых
ВЛ
верхней
границы
диапазона
ДУ
ВУПГ
недостаточно
.
Для
увеличения
длины
проплавляемого
участка
ВЛ
от
ДУ
ВУПГ
с
напряжением
источ
-
ника
питания
10
кВ
предлагается
использовать
схему
плавки
гололё
-
да
с
«
удлинителем
».
Удлинитель
—
это
головной
участок
ВЛ
,
фазные
провода
которого
включаются
па
-
раллельно
на
первом
этапе
плавки
гололёда
от
ДУ
ВУПГ
,
схема
показа
-
на
на
рис
. 5.
На
рис
. 5
обозначено
:
ИП
—
ис
-
точник
питания
схемы
на
перемен
-
ном
трёхфазном
токе
с
линейным
напряжением
U
Л
;
АКЗ
—
автомати
-
зированный
(
дистанционно
управ
-
ляемый
)
короткозамыкатель
(
рекло
-
узер
)
трёх
фаз
ВЛ
,
включаемый
и
отключаемый
без
тока
по
команде
с
подстанции
ПС
1,
где
установле
-
на
ДУ
ВУПГ
.
Если
длина
удлинителя
совпадает
с
длиной
участка
ВЛ
,
то
вместо
АКЗ
можно
использовать
разъединитель
на
промежуточной
подстанции
;
РПГ
—
три
однополюс
-
ных
разъединителя
плавки
гололё
-
да
на
тупиковой
подстанции
ПС
2,
используемые
для
переключения
проплавляемой
фазы
ВЛ
на
участке
l
2
;
ЗУ
1,
ЗУ
2 —
заземляющие
устрой
-
ства
на
ПС
1
и
ПС
2,
рассчитанные
на
допустимый
ток
плавки
одного
провода
;
l
1
и
l
2
—
длины
трёхфазного
удлинителя
и
участка
,
проплавляе
-
мого
пофазно
.
Плавка
гололёда
на
ВЛ
выполня
-
ется
в
два
этапа
.
На
первом
этапе
гололёд
плавится
постоянным
током
пофазно
на
участке
l
2
.
Для
этого
включается
АКЗ
,
один
РПГ
,
а
затем
ДУ
ВУПГ
.
Включение
следующего
РПГ
выполняется
при
отключён
-
ной
ДУ
ВУПГ
.
На
участке
l
1
провода
трёх
фаз
включены
параллельно
.
Ток
плавки
гололёда
на
одной
фазе
участка
l
2
проходит
через
ЗУ
1
и
ЗУ
2.
На
втором
этапе
гололёд
плавится
на
участке
l
1
при
включённом
АКЗ
и
отключённых
РПГ
путём
автомати
-
ческого
переключения
схем
«
фаза
—
две
фазы
»
от
ДУ
ВУПГ
.
Место
установки
АКЗ
,
определя
-
ющее
длину
участка
l
1
,
выбирается
по
условию
обеспечения
автомати
-
ческой
пофазной
плавки
гололёда
по
схемам
«
фаза
—
две
фазы
»
на
этом
участке
на
втором
этапе
—
при
включённом
АКЗ
и
отключён
-
ных
РПГ
.
Длина
проплавляемого
участка
l
1
:
l
1
≤
[(0,9(
U
л
/
I
(40)
) - 0,64
Х
ип
]/R
O
.
Условие
применимости
схем
плавки
гололёда
с
удлинителем
:
l
2
=
l
ВЛ
-
l
1
≤
[(1,05(
U
л
/
I
(40)
) - 0,74
Х
ип
-
∑
R
ЗУ
]/R
O
,
где
∑
R
ЗУ
—
сопротивление
двух
заземляющих
устройств
ЗУ
1
и
ЗУ
2.
Рис
. 5.
Схема
плавки
гололёда
от
ДУ
ВУПГ
с
удлинителем
Сравнение
длин
ВЛ
с
проводами
АС
разных
сечений
,
проплавляемых
от
ДУ
ВУПГ
с
U
Л
= 10
кВ
,
в
схеме
с
удлинителем
и
без
него
приведено
на
рис
. 4 (
жёлтым
цветом
).
Сопро
-
тивления
заземляющих
устройств
приняты
по
0,5
Ом
.
Применение
схем
плавки
голо
-
лёда
с
удлинителем
для
плавки
го
-
лолёда
на
длинных
ВЛ
обеспечива
-
ет
существенное
(
более
чем
в
два
раза
)
увеличение
максимально
воз
-
можных
длин
проплавляемых
ВЛ
по
сравнению
со
схемой
ДУ
ВУПГ
без
удлинителя
.
Целесообразность
примене
-
ния
ДУ
ВУПГ
10
кВ
в
ячейке
плав
-
ки
гололёда
ПС
определяется
воз
-
можностью
использования
одной
установки
плавки
гололёда
на
всех
ВЛ
10—110
кВ
,
отходящих
от
этой
ПС
.
При
переводе
установки
в
ре
-
жим
повышенной
частоты
возмож
-
на
плавка
гололёда
на
многократно
заземлённых
грозозащитных
тросах
на
подходах
ВЛ
к
ПС
.
Предложено
в
качестве
источника
питания
исполь
-
зовать
автономный
резонансный
инвертор
(
АРИ
)
для
плавки
гололёда
на
многократно
заземлённых
грозо
-
защитных
тросах
по
способу
плавки
гололёда
индуктированным
током
[12].
Исследованы
схемы
плавки
гололёда
индуктированным
током
на
грозозащитных
тросах
ВЛ
[8, 13].
Предложено
для
улучшения
магнит
-
ной
связи
между
фазным
проводом
и
грозозащитным
тросом
повысить
частоту
источника
питания
—
гене
-
ратора
повышенной
частоты
.
Повы
-
шение
частоты
источника
питания
имеет
смысл
при
плавке
гололёда
индуктированным
током
на
тросах
,
у
которых
активное
сопротивление
преобладает
над
индуктивным
—
марки
ТК
-19 (
С
-50,
С
-70) [13].
В
ка
-
честве
генератора
повышенной
ча
-
стоты
используется
АРИ
,
состоящий
из
ДУ
ВУПГ
и
устройства
продольной
ёмкостной
компенсации
(
УПК
),
обе
-
спечивающего
резонанс
на
повы
-
шенной
частоте
.
Схемы
плавки
гололёда
на
многократно
заземлённых
тросах
индуктированным
током
повы
-
шенной
частоты
представлены
на
рис
. 6.
Для
ВЛ
35—110
кВ
можно
плавить
гололёд
с
использованием
различных
схем
соединения
фаз
-
ных
проводов
и
схем
включения
троса
: «
провод
—
земля
»
и
«
трос
—
земля
» (
рис
. 6,
а
), «
провод
(
один
,
69
№
6 (27),
ноябрь
–
декабрь
, 2014
два
,
три
) —
земля
»
и
«
трос
—
про
-
вод
» (
рис
. 6,
б
), «
провод
—
про
-
вод
»
и
«
трос
—
земля
» (
рис
. 6,
в
),
«
провод
—
провод
»
и
«
трос
—
провод
»
(
рис
. 6,
г
),
а
также
только
для
двухцеп
-
ных
ВЛ
110—220
кВ
— «
провода
—
провода
»
и
«
трос
—
провод
» (
рис
. 6,
д
).
Для
ВЛ
220—500
кВ
предлагается
плавить
гололёд
по
схемам
соеди
-
нения
фазных
проводов
и
троса
:
«
провод
—
провод
»
и
«
трос
—
трос
»
(
рис
. 6,
е
).
Исследованы
зависимо
-
сти
отношения
индуктированного
тока
в
грозозащитном
тросе
к
току
в
фазном
проводе
от
частоты
,
при
этом
определён
рабочий
частотный
интервал
— 350—900
Гц
.
Следует
отметить
,
что
с
ростом
частоты
значение
отношения
токов
стремится
к
значению
коэффици
-
ента
связи
двух
контуров
,
т
.
е
.
это
предельное
значение
для
схем
без
использования
земли
в
цепи
фаз
-
ного
тока
(
рис
. 6,
в
,
г
,
д
,
е
).
Также
с
ростом
частоты
наблюдается
уве
-
личение
активного
сопротивления
проводов
и
тросов
,
что
уменьшает
длину
проплавляемого
участка
либо
увеличивает
время
плавки
.
В
программном
пакете
LTspice IV
(SwCAD)
создана
компьютерная
мо
-
дель
установки
плавки
гололёда
на
многократно
заземлённом
грозоза
-
щитном
тросе
индуктированном
то
-
ком
повышенной
частоты
.
Модель
позволяет
определять
параметры
режима
плавки
гололёда
в
любой
момент
времени
.
Например
,
для
ВЛ
330
кВ
с
опорами
типа
П
330-9
с
фазными
проводами
марки
2×
АС
-
240/32
и
тросом
С
-70
применена
схема
соединения
проводов
«
про
-
вод
—
провод
»
и
тросов
«
трос
—
трос
»
(
рис
. 6,
е
),
ёмкость
конденсатора
подобрана
под
частоту
управле
-
ния
540
Гц
при
этом
получены
сле
-
дующие
токи
:
в
фазных
проводах
2120
А
и
в
грозозащитном
тросе
170
А
.
Таким
образом
,
при
погод
-
ных
условиях
:
температура
воздуха
-5
о
С
,
скорость
ветра
5
м
/
с
и
тол
-
щина
стенки
гололёда
2
см
,
время
плавки
гололёда
на
проводах
—
42
мин
,
на
тросе
— 36
мин
.
Разработан
и
изготовлен
макет
УУПГ
с
режимом
работы
повышен
-
ной
частоты
,
а
также
испытан
в
фи
-
лиале
ОАО
«
МРСК
Северного
Кав
-
каза
» — «
Ставропольэнерго
»,
на
ПС
110
кВ
«
Ессентуки
-2»,
рис
. 7.
Схема
плавки
гололёда
индукти
-
рованным
током
повышенной
ча
-
стоты
на
многократно
заземлённых
грозозащитных
тросах
ВЛ
приведе
-
на
на
рис
. 8.
Результаты
испытаний
подтвер
-
дили
работоспособность
макета
УУПГ
в
режиме
плавки
гололёда
на
многократно
заземлённых
грозоза
-
щитных
тросах
индуктированным
током
повышенной
частоты
от
ре
-
гулируемого
источника
напряже
-
ния
—
трёхфазного
ЛАТР
.
Заосцил
-
лографированные
и
измеренные
параметры
режимов
плавки
голо
-
лёда
импульсами
постоянного
тока
на
фазных
проводах
на
ВЛ
35
кВ
«
Ессентуки
-2» — «
Гражданская
»
(
Л
-318)
от
силового
трансформатора
ДК
-101-
Т
соответствуют
расчётным
значениям
с
допустимой
погрешно
-
стью
5%.
Система
управления
и
бы
-
стродействующая
релейная
защита
УУПГ
работает
надёжно
,
время
су
-
ществования
сверхтоков
25
мс
.
Планируются
разработка
и
из
-
готовление
опытно
-
промышленно
-
го
образца
УУПГ
с
номинальным
входным
напряжением
10
кВ
и
номинальным
выпрямленным
то
-
ком
1200
А
,
предназначенного
для
плавки
гололёда
на
проводах
,
изо
-
лированных
грозозащитных
тросах
Рис
. 6.
Схемы
плавки
гололёда
на
многократно
заземлённых
тросах
индуктированным
током
повышенной
частоты
70
СЕТИ РОССИИ
различных
марок
на
ВЛ
различной
длины
и
на
многократно
заземлён
-
ных
грозозащитных
тросах
.
Опыт
-
но
-
промышленный
образец
УУПГ
предполагает
интегрирование
в
его
систему
управления
информацион
-
ной
системы
контроля
гололёдоо
-
бразования
[14].
Планируется
раз
-
мещение
опытно
-
промышленного
образца
УУПГ
в
Александровском
РЭС
Ставропольской
энергосисте
-
мы
,
находящийся
в
зоне
интенсив
-
ного
гололёдообразования
.
Преимуществом
УУПГ
является
возможность
пофазного
регулиро
-
вания
действующего
значения
тока
в
пределах
200—1200
А
для
одно
-
временного
завершения
плавки
гололёда
на
всех
трёх
фазах
ВЛ
при
различном
гололёдообразовании
на
них
.
Применение
УУПГ
позволяет
увеличить
действующее
значение
тока
плавки
гололёда
по
сравнению
с
существующей
системой
плавки
гололёда
(
УПТ
),
сократить
время
плавки
гололёда
до
63%
от
суще
-
ствующего
,
получить
экономию
электрической
энергии
до
72%
от
существующих
затрат
,
что
обеспе
-
чит
её
быструю
окупаемость
.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Новый
способ
плавки
гололёда
одновременно
на
трёх
фазах
ВЛ
обеспечивает
экономию
затрат
на
электроэнергию
и
уменьшает
вре
-
мя
простоя
ВЛ
как
сетевого
объек
-
Рис
. 7.
Макет
УУПГ
,
установленный
на
ОРУ
110
кВ
ПС
110
кВ
«
Ессентуки
-2»
Технические
характеристики
макета
УУПГ
:
Напряжение
на
входе
220
В
;
Ток
на
входе
300
А
;
Частота
на
входе
50
Гц
;
Число
фаз
входа
3;
Напряжение
на
выходе
300
В
;
3,5
кВ
(
ПЧ
);
Ток
на
выходе
370
А
;
Частота
на
выходе
500—700
Гц
;
Число
фаз
выхода
3;
Габаритные
размеры
(
ш
×
в
×
г
) 900×1200×600
мм
;
Вес
160
кг
;
Дополнительное
оборудование
блок
конденсаторов
(
БК
);
Питание
собственных
нужд
(50
Гц
)
напряжение
220
В
;
ток
3
А
.
Рис
. 8.
Схема
плавки
гололёда
индуктированным
током
повышенной
частоты
на
многократно
заземлённых
грозозащитных
тросах
ВЛ
71
№
6 (27),
ноябрь
–
декабрь
, 2014
та
в
целом
,
что
актуально
в
период
ОЗП
,
особенно
при
гололёдно
-
ве
-
тровых
ситуациях
.
Устройство
плавки
гололёда
исследовано
на
компьютерной
(
LTspice IV
)
и
физических
(
в
лабо
-
ратории
)
моделях
,
а
также
разра
-
ботан
,
изготовлен
и
испытан
макет
устройства
на
подстанции
.
УУПГ
позволяет
создавать
эф
-
фективную
схему
плавки
гололёда
на
проводах
и
грозозащитных
тро
-
сах
ВЛ
в
электрической
сети
целого
района
.
Разработка
и
промышленное
испытание
опытно
-
промышленного
образца
УУПГ
является
актуальной
задачей
.
ЛИТЕРАТУРА
1. h t t p : / / w w w . n i i p t . r u /
departments/nio_4/ice-1.pdf.
2. http://elvpr.ru/preobraztechnic/
gololed
3. h t t p : / / w w w . n r e l e c t . c o m /
product/PCS-9590.html
4. h t t p : / / a u t o s y s t e c h . r u / w p -
c o n te n t / u p l o a d s / 2 013 / 0 8 /
Плавка
-
гололеда
-
на
-
ВЛ
.pdf.
5.
Патент
на
полезную
модель
№
142064 (
РФ
).
Установка
для
плавки
гололёда
на
воздуш
-
ных
линиях
электропередачи
/
Левченко
И
.
И
.,
Засыпкин
А
.
С
.,
Иванченко
П
.
А
.,
Сацук
Е
.
И
.,
Шовкопляс
С
.
С
.,
Щуров
А
.
Н
. —
Бюл
.
№
17, 2014.
6.
Жемеров
Г
.
Г
.
Тиристорные
пре
-
образователи
частоты
с
непо
-
средственной
связью
.
М
. «
Энер
-
гия
», 1977.
7.
Справочник
по
преобразова
-
тельной
технике
.
Под
ред
.
И
.
М
.
Чи
-
женко
.
К
., «
Техн
i
ка
», 1978.
8.
Диагностика
,
реконструкция
и
эксплуатация
воздушных
линий
электропередачи
в
гололёдных
районах
:
учеб
.
пособие
/
И
.
И
.
Лев
-
ченко
,
А
.
С
.
Засыпкин
,
А
.
А
.
Аллилу
-
ев
,
Е
.
И
.
Сацук
. —
М
.:
Издательский
дом
МЭИ
, 2007.
9.
Патент
на
изобретение
№
2465702 (
РФ
).
Способ
плав
-
ки
гололёда
на
проводах
трех
-
фазной
воздушной
линии
элек
-
тропередачи
/
Бердников
Р
.
Н
.,
Горюшин
Ю
.
А
.,
Дементьев
Ю
.
А
.,
Засыпкин
А
.
С
.,
Левченко
И
.
И
.,
Сацук
Е
.
И
.,
Шовкопляс
С
.
С
. —
Бюл
.
№
30, 2012.
10.
Сацук
Е
.
И
.
Электротепловые
и
механические
процессы
в
воз
-
душных
линиях
электропереда
-
чи
. —
Юж
.-
Рос
.
гос
.
техн
.
ун
-
т
.
Но
-
вочеркасск
:
ЮРГТУ
(
НПИ
), 2010.
11.
Левченко
И
.
И
.,
Сацук
Е
.
И
.
Про
-
грамма
расчёта
режимов
плав
-
ки
гололёда
постоянным
током
на
проводах
воздушных
линий
электропередачи
(«
ГОЛОЛЁД
»).
—
Свидет
.
об
офиц
.
регистр
.
про
-
грамм
для
ЭВМ
№
2008611091,
2008.
12.
Балыбердин
Л
.
Л
.,
Галанов
В
.
И
.,
Крайчик
Ю
.
С
.
и
др
.
Индукцион
-
ная
плавка
гололёда
на
грозо
-
защитных
тросах
воздушных
линий
электропередачи
. —
Элек
-
трические
станции
, 2002,
№
1.
13.
Шовкопляс
С
.
С
.
Плавка
гололёда
на
грозозащитных
тросах
индук
-
тированным
током
повышенной
частоты
//
Изв
.
вузов
.
Электро
-
механика
. — 2010. —
Спецвып
.:
Диагностика
энергооборудова
-
ния
. —
с
. 17—18.
14.
Информационная
система
кон
-
троля
гололёдообразования
на
воздушных
линиях
электропере
-
дачи
/
А
.
Ф
.
Дьяков
,
И
.
И
.
Левчен
-
ко
,
А
.
С
.
Засыпкин
,
Е
.
И
.
Сацук
и
др
.//
Энергетик
. — 2005. —
№
11,
с
. 20—25.
Оригинал статьи: Универсальная установка плавки гололёда на воздушных линиях электропередачи
В течение многих лет творческим научным коллективом выпускников Новочеркасского политехнического института, ныне ФГБОУ ВПО ЮРГПУ (НПИ) им. М.И. Платова, ведётся научная работа по предотвращению гололёдно-ветровых аварий на воздушных линиях электропередачи (ВЛ) в электрических сетях 10–500 кВ энергосистем, что актуально для Северо-Кавказского, Южного федеральных округов и др. регионов РФ.
