Плавка гололеда на проводах линий электропередачи напряжением 6 — 10 кВ

Плавка гололеда.

На ВЛ выше 1 кВ, подверженных интенсивному гололедообразованию, должна осуществляться плавка гололеда электрическим током. Предприятие электрических сетей должно организовать наблюдение за процессами гололедообразования на ВЛ в целях своевременного включения схем плавки. На ВЛ 6-10 кВ в соответствии с «Руководящими указаниями по плавке гололеда на ВЛ до 20 кВ, проходящих в сельской местности», плавку гололеда необходимо предусматривать для районов, в которых нормативная толщина стенки гололеда составляет 20 мм и более, а также для районов, в которых возможна частая и интенсивная пляска проводов при гололедообразовании. Для районов, в которых нормативная толщина стенки гололеда менее 20 мм, целесообразность организации плавки гололеда должна устанавливаться на основе технико-экономического расчета.

Для оперативного предупреждения об образовании на ВЛ опасных гололедных отложений необходимо организовывать и вести наблюдения на линиях или специально оборудованных гололедных постах.
Плавку гололеда целесообразно начинать с таким расчетом, чтобы при гололедообразовании она была успешно завершена на всех линиях, взаимосвязанных по режиму плавки. При этом очередность плавки определяется категорийностью потребителей и электроприемников по степени надежности электроснабжения, технологичностью организации плавки и наличием резервного питания. На ВЛ, оборудованных схемами плавки гололеда, необходимо перед гололедным сезоном производить тщательный осмотр и опробование всех элементов электрической схемы плавки и принимать меры, обеспечивающие нормальную их работу в режиме плавки.
Для успешной и эффективной плавки заранее определяется порядок действия персонала (составляются инструкции), прорабатывается последовательность проведения всех операций при плавке гололеда, составляются технологические карты. Наиболее распространенным и эффективным способом является плавка гололеда на ВЛ 6-20 кВ током трехфазного КЗ при номинальном напряжении сети в длительном или повторно-кратковременном режиме.
При выборе тока плавки гололеда необходимо, чтобы значение тока плавки было достаточным для расплавления гололеда в нормированный срок на участке, где подвешен провод наибольшего сечения, а ток плавки не превышал значений, допустимых по условию нагрева провода наименьшего сечения из подвешенных на ВЛ. Допустимые токи плавки для ВЛ 6 —20 кВ с алюминиевыми и ста- леалюминиевыми проводами определяются в зависимости от скорости ветра и температуры воздуха. При использовании данных табл. расчетную скорость ветра v = 2 м/с следует принимать для районов, где скорость ветра при гололеде составляет до 15 м/с, и v = 4 м/с для районов, где скорость ветра при гололеде превышает 15 м/с.
Длительность плавки гололеда зависит от размеров и плотности гололеда, его формы, тока плавки, скорости ветра и температуры воздуха. Время плавки гололеда и изморози определяется по соответствующим графикам, приведенным в «Руководящих указаниях по плавке гололеда на ВЛ до 20 кВ, проходящих в сельской местности». Плавка гололеда на отдельных участках сети не должна продолжаться более 1 ч. Все элементы, входящие в электрическую схему плавки должны быть рассчитаны на токи плавки с учетом допустимых перегрузок. Элементы оборудования, перегрузка которых превышает допустимую, должны быть заменены или зашунтированы на период плавки. Допустимая кратность перегрузок силовых трансформаторов на подстанции определяется в зависимости от предшествовавшего плавке режима нагрузки и времени плавки.

Допустимые токи плавки гололеда на ВЛ 6—20 кВ с алюминиевыми и сталеалюминиевыми проводами при различных погодных условиях

Приведенные значения допустимых токов определены с учетом высоты опор BJT при направлении ветра к их оси под углом 45°

Приложение 3

Правила пользования номограммой (рис. )

1. На шкале L откладывается длина самого большого пролета ВЛ с проводом марки ПС (точка А).

2. От точки А проводится горизонтальная линия до пересечения с кривой, соответствующей расчетной стреле провеса (точка В).

3. От точки В проводится вертикальная линия до пересечения с кривой, соответствующей марке провода и необходимой скорости ветра (точка D).

4. Из точка D проводится горизонтальная прямая до пересечения со шкалой I (точка Е).

5. На шкале I читаем величину допустимого тока.

6. Опустив из точки В перпендикуляр на шкалу Т (точка С), получим температуру провода при данном токе и скорости ветра (см. рис. 14).

Рис. 14. Номограмма для определения допустимого тока плавки гололеда на ВЛ со стальными проводами в зависимости от стрелы провеса и скорости ветра

Приложение 6

Плавка гололедно-изморозевых отложений на ответвлениях производится по схеме, приведенной на рис. 64.

Ступени вторичного напряжения выбираются в следующей последовательности:

а) на линии выделяются ответвления и участки магистрали, гололед на которых не монет быть расплавлен при номинальном напряжении;

Рис. 64. Схема плавки гололеда на ответвлениях с использованием передвижной подстанции:

1 — питающая ВЛ напряжением U_n = 35 — 110 кВ с полным удельным сопротивлением Z₁, Ом/км, длиной l₁, км; 2 — питающий трансформатор 35 — 110/60 — 20 кВ номинальной мощностью W₁, кВ·А, и напряжением к.з. Uк₁, 3 — ВЛ напряжением U_ном = 6 — 20 кВ, к которой присоединяется передвижная подстанция. Полное сопротивление ВЛ ∑Z_il_i, Ом, равно сумме полных сопротивлений отдельных участков с удельным полным сопротивлением Z_i, Ом/км, и соответствующей длиной l_i, км; 4 — трансформатор (автотрансформатор) передвижной подстанции номинальной мощностью W₂, кВ·A, напряжением к.з. Uк₂ %. Вторичное напряжение передвижного трансформатора U₂ = U_номК, кВ·А, где К — коэффициент трансформации соответствующей ступени; 5 — ответвление, полное сопротивление которого ∑Z_il_i, Ом, равно сумме полных сопротивлений отдельных участков с удельным полным сопротивлением каждого Z_j, Ом/км, и соответствующей длиной l_j, км.

б) для каждого из участков определяются токи и мощность плавки на всех возможных ступенях напряжения (рассматриваются ступени в диапазоне от 100 В до номинального напряжения через каждые 100 В).

5.7.5

. При техническом обслуживании должны
производиться работы по поддержанию работоспособности и исправности ВЛ и
их элементов путем выполнения профилактических проверок и измерений,
предохранению элементов ВЛ от преждевременного износа.

При капитальном ремонте ВЛ выполняются
работы по восстановлению исправности и работоспособности ВЛ и их
элементов путем ремонта или замены новыми, повышающими их надежность и
улучшающими эксплуатационные характеристики линии.

Перечень работ, которые должны выполняться
на ВЛ при техническом обслуживании, ремонте и техническом
перевооружении, приведен в правилах технического обслуживания и ремонта
зданий и сооружения электростанций и сетей и типовых инструкциях по
эксплуатации ВЛ.

5.7.14

. При эксплуатации ВЛ должны быть
организованы их периодические и внеочередные осмотры. График
периодических осмотров должен быть утвержден техническим руководителем
организации, эксплуатирующей электрические сети.

Периодичность осмотров каждой ВЛ по всей длине должна быть не реже 1 раза в год*(12).
Кроме того, не реже 1 раза в год инженерно-техническим персоналом
должны производиться выборочные осмотры отдельных ВЛ (или их участков), а
все ВЛ (участки), подлежащие капитальному ремонту, должны быть
осмотрены полностью.

Верховые осмотры с выборочной проверкой
проводов и тросов в зажимах и в дистанционных распорках на ВЛ
напряжением 35 кВ и выше или их участках, имеющих срок службы 20 лет и
более или проходящих в зонах интенсивного загрязнения, а также по
открытой местности, должны производиться не реже 1 раза в 6 лет; на
остальных ВЛ 35 кВ и выше (участках) — не реже 1 раза в 12 лет.

На ВЛ 0,38 — 20 кВ верховые осмотры должны производиться при необходимости.

*(12) В данном и
последующих пунктах настоящего раздела слова «не реже» означают, что
конкретные сроки выполнения данного мероприятия в пределах,
установленных настоящими Правилами, должны быть определены техническим
руководителем энергообъекта.

Приложение 1

Приложение 2

Расчет плавки гололеда в повторно-кратковременном режиме, характеризуемой чередованием периода протекания тока (рабочий период) с бестоковыми паузами, отличается от расчета длительного режима плавки.

При использовании этого метода необходимо руководствоваться следующим:

1. Максимально допустимая температура нагрева провода на участках, свободных от гололеда при температуре воздуха -5 °С и ниже или скорости ветра 4 м/с и более, определяется в соответствии с п.п. и настоящих Руководящих указаний.

При более высокой температуре воздуха и меньшей скорости ветра в качестве максимально допустимой принимается температура провода на 10 °С ниже.

2. Ток плавки определяется по формуле ().

3. По кривым (рис. — ) для определенного тока плавки и максимально допустимой температуры нагрева провода определяется продолжительность нагрева τ_р (рабочий период) провода до максимально допустимой температуры.

4. Суммарное время плавки τ_(с) определяется по формуле

где γ — объемный вес льда, г/см3;

d — диаметр провода без гололеда, см;

в — толщина стенки гололеда, см;

D — наружный диаметр провода, покрытого гололедом, см;

t₂ — абсолютное значение температуры воздуха, °С;

с — теплоемкость материала провода, Вт·с/(г·°С) (для, стали 0,462, для алюминия 0,92, Вт·с/(г·°С);

γ_n — объемный вес материала провода, г/см3;

S — сечение провода, см2;

I — ток плавки, А;

R₂₀ — сопротивление 1 м провода при температуре 20 °С, Ом;

U — скорость ветра, м/с.

Рис. 4. Зависимость нагрева провода АС-70 от режима плавки

Рис. 5. Зависимость нагрева провода АС-50 от режима плавки

Рис. 6. Зависимость нагрева провода АС-35 от режима плавки

Рис. 7. Зависимость нагрева провода АС-25 от режима плавки

Рис. 8. Зависимость нагрева провода АС-70 от режима плавки

Рис. 9. Зависимость нагрева провода А-50 от режима плавки

Рис. 10. Зависимость нагрева провода А-35 от режима плавки

Рис. 11. Зависимость нагрева провода А-25 от режима плавки

Рис. 12. Зависимость нагрева провода ПС-35 от режима плавки

Рис. 13. Зависимость нагрева провода ПС-25 от режима плавки

Значения ∑сγ_nS для 1 м провода:

5. Число циклов, необходимое для плавки

Полученное значение n округляется до целого числа в большую сторону. Коэффициент 1,2 учитывает возможность изменения погодных условий по трассе, отличия фактического сопротивления провода от расчетного и погрешности при определении плотности и размеров гололеда.

6. Бестоковая пауза для алюминиевых и сталеалюминевых проводов сечением 25 и 35 мм2 для проводов ПС-25 принимается равной 3 мин; сечением 50 и 70 мм2 и для провода ПС-35 — 4 мин; для проводов сечением 95 мм2 — 5 мин.

Если плавка производится при безветрии, время бестоковой паузы для всех марок проводов принимается равный 10 мин.

Увеличение времени бестоковой паузы сверх рекомендованного нежелательно, так как это приводит к увеличению продолжительности планки из-за чрезмерного охлаждения провода и гололедной муфты.

В течение всей плавки рабочий период плавки и продолжительность пауз не должны изменяться.

Пример расчета:

На ВЛ с проводом АС-70 предполагается плавка гололеда током 900 А.

Линия в середине пролета длиной 115 м пересекает автодорогу; габарит ВЛ (Г) при температуре 15 °С составляет 7,3 м при стреле провода f_n = 2,0 м.

По табл. допустимый габарит Г_доп составляет 4,5 п. Стрела провеса нагретого провода f_τ определяется по формуле:

Ее значение может быть не более:

Этой стреле провеса соответствует напряжение в проводе σ_τ определяемое по формуле:

где g₁ — удельная нагрузка на провод от собственного веса провода, равная 3,47·10-3 кгс/м·мм2;

l — длина пролета, м.

При исходных условиях это напряжение составляет

Из уравнения состояния провода в пролете

где Е — модуль упругости провода, кгс/мм2;

α — коэффициент температурного линейного расширения провода.

Определяем максимально допустимую по условиям габарита температуру t_τ:

откуда максимально допустимая температура t_τ = 225 °С, что значительно больше температуры, допустимой по условиям механической прочности.

За максимально допустимую принимаем температуру 130 °С.

Продолжительность нагрева до этой температуры по кривым рис. составляет τ_р = 80 с.

Суммарное время плавки при толщине стенки гололеда 2 см, ветре 3 м/с и температуре воздуха -10 °С:

Число циклов n определяется по формуле ()

Для плавки необходимо шесть включений тока длительностью 80 с с бестоковой паузой 4 мин.

5.7.16

. На ВЛ должны выполняться следующие проверки и измерения:

проверка состояния трассы ВЛ — при
проведении осмотров и измерения расстояний от проводов до деревьев и
кустарников под проводами, измерения стрел провеса проводов — при
необходимости; измерение ширины просеки — не реже 1 раза в 3 года;

проверка загнивания деталей деревянных опор —
через 3-6 лет после ввода ВЛ в эксплуатацию, далее — не реже 1 раза в 3
года, а также перед подъемом на опору или сменой деталей;

проверка визуально состояния изоляторов и
линейной арматуры при осмотрах, а также проверка электрической прочности
подвесных тарельчатых фарфоровых изоляторов первый раз на 1-2, второй
раз на 6-10 годах после ввода ВЛ в эксплуатацию и далее с
периодичностью, приведенной в типовой инструкции по эксплуатации
воздушных линий электропередачи напряжением 35-800 кВ в зависимости от
уровня отбраковки и условий работы изоляторов на ВЛ;

проверка состояния опор, проводов, тросов при проведении осмотров;

проверка состояния прессуемых, сварных,
болтовых (на ВЛ напряжением до 20 кВ), выполненных овальными
соединителями соединений проводов производится визуально при осмотре
линии по мере необходимости; проверка состояния болтовых соединений
проводов ВЛ напряжением 35 кВ и выше путем электрических измерений — не
реже 1 раза в 6 лет; болтовые соединения, находящиеся в
неудовлетворительном состоянии, подвергаются вскрытию, а затем
ремонтируются или заменяются;

проверка и подтяжка бандажей, болтовых соединений и гаек анкерных болтов — не реже 1 раза в 6 лет;

выборочная проверка состояния фундаментов и U-образных болтов на оттяжках со вскрытием грунта — не реже 1 раза в 6 лет;

проверка состояния железобетонных опор и приставок — не реже 1 раза в 6 лет;

проверка состояния антикоррозионного
покрытия металлических опор и траверс, металлических подножников и
анкеров оттяжек с выборочным вскрытием грунта — не реже 1 раза в 6 лет;

проверка тяжения в оттяжках опор — не реже 1 раза в 6 лет;

измерения сопротивления заземления опор, а также повторных заземлений нулевого провода — в соответствии с п. 5.10.7 настоящих Правил;

измерения сопротивления петли фаза-нуль на
ВЛ напряжением до 1000 В при приемке в эксплуатацию, в дальнейшем — при
подключении новых потребителей и выполнении работ, вызывающих изменение
этого сопротивления;

проверка состояния опор, проводов, тросов,
расстояний от проводов до поверхности земли и различных объектов, до
пересекаемых сооружений — при осмотрах ВЛ.