Технические науки/ 5. Энергетика

Абдимуратов Жубаныш Суйиуллаевич

Алматинский институт энергетики и связи,  Казахстан

К ВОПРОСУ ПЛАВКИ НА ПРОВОДАХ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

 

В настоящее время главное внимание энергетической отрасли привлечено к реализации по вопросу реформирования электроэнергетики Республики Казахстан. Основным итогом реформирования должно стать формирование полноценного конкурентно-способного оптового рынка,  а также эффективных розничных рынков электроэнергии. При этом необходимо учитывать обеспечение надежного и бесперебойного энергоснабжения  потребителей нефтеносных районов и тяжелой промышленности, то есть потребителей первой категории. А это невозможно осуществить без повышения надежности функционирования электроэнергетических систем, особенно при экстремальных ситуациях, в том числе в гололедных и ветровых авариях на воздушных линиях электропередачи (ВЛЭП).

Однако, достижение этой цели невозможно как без обеспечения электробезопасности работы работников, так и  без качественного повышения уровня подготовки специального эксплуатационного персонала. Такое управление в настоящее время возможно путем комплексного использования информационных технологий. Этой проблеме посвящен ряд работ в ближнем и дальнем  зарубежье, в Казахстане.

          Гололедные аварии вызываются отложениями гололеда (изморози, мокрого снега) на проводах и грозозащитных тросах ВЛЭП в сочетании с ветровыми нагрузками. Эти аварии во многих энергосистемах являются наиболее тяжелыми и массовыми по сравнению с нарушениями по другим причинам. Центральные и северные регионы Казахстана наиболее подвержены  влиянию гололеда на воздушных линиях (ВЛ), которые отражаются на работе энергосистемы.

Например:  По данным пресс-службы АО «Казахстанская компания по управлению электрическими сетями» (KEGOC), из-за  неблагоприятных погодных условий 7 и 8 ноября 2009 года   произошло отключение ВЛ-500 кВ Л-5120 "Экибастузская ГРЭС-1 - Нура",  составляющей  транзит "Север - Юг Казахстана", кроме того, был  зафиксирован  ряд отключений ВЛ-110 кВ в Карагандинском регионе. Из-за многочисленных обрывов проводов и  падения  опоры 5 ноября 2009 года  произошло отключение двух ВЛ-220 кВ "Осакаровка - Карагандинская ГРЭС-2". Компания констатирует, что "в настоящий момент метеоусловия способствуют процессу гололедообразования на различных участках ВЛ, что увеличивает вероятность   аварийного отключения". В результате покрытия слоем льда толщиной до 5 сантиметров, происходит  провисание  проводов в пролетах опор, увеличение массы  приводит к обрыву провода и изоляторов, падению опор. "Данное явление характерно для периода межсезонья и является причиной произошедших многочисленных аварийных отключений ВЛ-110-220-500 кВ", - уточняет пресс-служба компании.

          В процессе обледенения, необходимо учитывать  сложный характер образования гололедно - изморозных отложений  вдоль пролета ВЛЭП.

На рис. 1 показаны изменения формы гололеда вдоль пролета линий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис. 1 - Пролет ВЛЭП

 

Где длина lж.з -жестко закрепленный участок провода, в котором форма гололеда односторонняя (в виде эллипса); lч.з – частично закрученный участок провода (полуцилиндрическая); lц – участок провода цилиндрической формы гололеда.

         Однако, наряду с этим, диаметры проводов меняются в широких диапазонах. Скорость воздушного потока меняется  от нуля до 25 метров в секунду, спектр капель от 5 до 7 микрон (мк), согласно статистическим данным, водность воздушного потока также меняется в больших пределах. 

Вышеуказанные факторы должны учитываться при режиме плавки гололеда для определения интенсивности отложения на единицу площади провода. Исходя из этого, они должны найти особое место в руководящих указаниях и нормативно-технических документах в стадии проектирования ВЛЭП.

         При современном уровне информационных технологий эти сведения должны поступать от достоверных источников. Правильная оценка интенсивности отложения позволяет сделать оптимальный выбор оборудования и правильный выбор схем плавки гололеда, расчет параметров срабатывания релейной защиты и автоматики.

Исходя из вышеуказанного, в конечном итоге уменьшается вероятность ошибки при проектировании эксплуатационного устройства плавки гололеда (УПГ), а также  увеличивается надежность и эффективность плавки гололеда как одного из основных мероприятий по предотвращению гололедных аварий.

При плавке гололеда, наряду с учетом уровней тока плавки гололедного отложения [1], наиболее актуальным является определение веса гололедного осадка для конкретного пролета ВЛЭП, суммарный вес отложения вычисляется по формуле:

                                                                             (1)

где  - вес отложения жестко закрепленной части провода пролета; Gч.з - вес отложения в частично закручиваемой части провода пролета; Gц.- вес отложения гололеда в части провода пролета с цилиндрической формой гололеда.

От правильности выбора длины проводов пролета зависит суммарный вес отложения гололеда в формуле (1), так как:

                                                                                       (2)

                                                                               (3)

                                                                                     (4)

В этих зависимостях: Iж.з., Iч.з и I ц.- интенсивности отложения гололеда вдоль пролета от степени закручивания провода ВЛЭП, т. е. количество льда образующегося за единицу времени.

На основании опыта эксплуатации ВЛЭП и научных исследований [8], нами рекомендуется при определении интенсивности отложения гололеда руководствоваться следующими длинами участка в пролете (рис. 1):

             ;        ;                                              (5)

Исходя из зависимостей (2 ÷ 4), можно написать, для определения суммарного веса отложения гололеда в пролете ВЛЭП:

                                                               (6)

Исходя из вышеизложенного, следует учесть изменения физики процесса обледенения вдоль пролета ВЛЭП.

Из статьи следуют следующие выводы:

- Нарушения электроснабжения особенно характерны для электрических сетей, расположенных в гололедных районах, где воздушные линии подвержены опасным метеорологическим воздействиям;

- Практика эксплуатации ВЛЭП показывает, что гололедные аварии относятся к числу наиболее тяжелых и могут дезорганизовать электроснабжение больших промышленных районов, включая нефтегазовую промышленность, контактную сеть на железной дороге и т.д.;

- При проектировании и эксплуатации ВЛЭП необходимо использовать вышеприведенные теоретические зависимости;

- Во всех регионах Казахстана, где встречаются вышеуказанные явления, необходимо ввести интенсивную разработку, а также внедрения средств и методов предупреждения гололедных аварий ВЛЭП.

              

                                                   Литература:

 

1. Бекметьев Р.М. Районирование центральных областей Казахстана по ветровым и гололедным нагрузкам на линии  электропередачи. Алма-Ата: Наука, 1988 г.

2. Абжанов Р.С., Борисов В.Н., Шиликбаев С.К. Математическая модель процесса гололедообразования при жестко закрепленном проводе линии электропередачи /Современные состояния, проблемы и перспективы энергетики и технологий в энергостроении: Тез.докл. Всесоюз.научн.техн.конф. – Иваново, 1989 – с.136.

3. Гончаренко Г.Л.  Ветровые и гололедные нагрузки на ВЛ  в Восточно-Казахстанской  и Семипалатинской областях. М.,  1988г.