Повышение эффективности эксплуатации воздушных линий электропередачи с резервной фазой

Выработка, передача и распределение электроэнергии основываются на трехфазной системе переменного и постоянного тока. Разработки в области передачи электрической мощности на дальние расстояния, как правило, связаны с модернизацией конструкций воздушных линий (ВЛ) переменного тока, что в последующем оказывает влияние на повышение эксплуатационных показателей надежности системы.

Современные технологии в трехфазных воздушных линиях позволяют увеличить их натуральную мощность в несколько раз по сравнению с натуральной мощностью традиционных трехфазных ВЛ [1, 2]. Однако значительное увеличение передаваемой мощности на одну цепь возможно лишь в случае улучшения показателей надежности. На ВЛ набольшее число отказов (более 80 %) – однофазные [3]. Почти 50 % из них дуговые и устраняются в процессе однофазного автоматического повторного включения. В случае устойчивых однофазных повреждений в одноцепных электропередачах (ЭП) повысить пропускную способность позволяет, в частности, использование кратковременных и длительных неполнофазных режимов, для чего необходимо оснащение ЭП симметрирующими устройствами [4]. Другой путь повышения надежности связан с применением ВЛ с резервной фазой [5], которая в нормальном режиме отключена и используется только вместо аварийной фазы. Очевидным недостатком резервирования рабочей цепи ВЛ четвертой фазой является наличие несимметрии кажущихся (полных) сопротивлений фаз рабочей цепи. Несимметрия сопротивлений фаз вызывает перекос напряжений по фазам рабочей цепи ВЛ и неполноту использования резервного токопровода по экономической плотности тока и, как следствие, занижается пропускная способность рабочей линии.

Постановка цели и задач

Целью работы является разработка схемнотехнических решений для сверхдальней электропередачи с резервной фазой, заключающаяся в увеличении пропускной способности и повышении надежности линии за счет резервирования фазных проводов резервным проводом, расщепленным на три составляющие.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

• 1.    Анализ методов и средств резервирования сверхдальних электропередач переменного тока.

• 2.    Разработка устройства автоматического управления подготовкой расщепленной резервной фазы для повышения пропускной способности в стационарном нагрузочном режиме и переводом ее в режим резервирования.

• 3.    Эффективность применения расщепленной резервной фазы в сравнении с традиционными методами резервирования.

Схемно-техническое решение воздушной линии с расщепленной резервной фазой

Схемно-техническое решение, представленное на рис. 1, достигается расщеплением четвертой (резервной) фазы на три составляющих токо-провода, путем создания второй (резервной) цепи, которые, в нормальном режиме, присоединяются к фазам рабочей цепи ВЛ параллельно, обеспечивая, при этом, симметрию кажущихся (полных) сопротивлений и напряжений по фазам и увеличение пропускной способности ВЛ на 60 %. При однофазном повреждении на рабочей цепи составляющие расщепленной четвертой (резервной) фазы объединяются коммутирующими выключателями и автоматически присоединяются к рабочей цепи взамен поврежденной фазы [6].

Таким образом, расщепление четвертой фазы на три составляющих и присоединение их, в нормальном режиме, параллельно рабочим фазам цепи ВЛ обеспечивает симметрию кажущихся (полных) сопротивлений токопроводов фаз, устраняет перекос напряжения по фазам ВЛ и на 60 % повышает пропускную способность рабочей цепи ВЛ.

Данное устройство резервирования линии электропередачи (см. рисунок) состоит из металлической (стальной) промежуточной опоры 1 с подвешенными к траверсам 2 подвесными изоляторами рабочей цепи 4 линии электропередачи и расщепленной на три составляющие 5 резервной фазой 6. К гирляндам изоляторов подвешиваются фазные провода 8 рабочей цепи и провода расщепленной резервной фазы. Распределение составляющих расщепленной фазы по рабочим фазам 7 цепи ВЛ осуществляется коммутирующими выключателями 1–5. При этом выключатели 1, 2 находятся в отключенном положении, а выключатели 3–5 – во включенном положении.

В случае повреждения на любой из рабочих фаз, например, на фазе А, автоматически отклю- чаются выключатели 6, 7 фазы А и 4, 5, рабочих фаз В и С соответственно. Коммутирующие выключатели 1, 2 – объединяют все три составляющие токопровода расщепленной резервной фазы, обеспечивая бесперебойное электропитание потребителей.

Практическая значимость

Схемно-техническое решение симметричного распределения сечения провода резервной фазы по трем рабочим в стационарном режиме работы линии увеличивает ее пропускную способность в среднем на 30 %. А также имеется возможность исключения сооружения второй цепи путем резервирования резервной фазой, что приводит к снижению капиталовложений и эксплуатационных затрат. Улучшается ремонтопригодность линейной части схемы за счет возможности проведения по-фазных ремонтов. Решается основной недостаток электропередачи с резервной фазой линии, как недоиспользование суммарного сечения ВЛ в нормальном режиме.

Заключение

• 1.    Предложенное схемно-техническое решение по замене двухцепной линии электропередачи одноцепной с расщепленной резервной фазой, распределенной на три составляющие, позволяет симметрично распределить параметры линии в нормальном режиме работы. При этом существенно повышаются эксплуатационные показатели надежности схемы, и улучшается ремонтопригодность линии.

• 2.    Данное схемно-техническое решение позволит увеличить пропускную способность межсистемных и системообразующих электрических сетей в среднем на 60 % а также сократит потери мощности на 16 %.

• 3.    Использование линии электропередачи с расщепленной резервной фазой позволит автома-

  

  а)                                                                       б)

  Схема-блок устройства: а – опора ВЛ с расщепленной резервной фазой; б – схема электропередачи с расщепленной резервной фазой: 1–7 – коммутирующие автоматические выключатели, 8 – токопроводы

  
  

  Нестеров А.С., Лебедев М.П., Кобылин В.П. и др.

  
  

Повышение эффективности эксплуатации воздушных линий электропередачи с резервной фазой тически или дистанционно осуществлять ввод в работу резервной фазы вместо какой-либо рабочей фазы при однофазных повреждениях, пофазной плавке, пофазном ремонте, увеличении мощности линии.