Вместе с зимними холодами приходят и зимние проблемы: борьба с обледенением проводов линий электропередач. В регионах с высокой влажностью и низкими температурами зимой обледенение проводов становится причиной многочисленных аварий.
Все о том же гудят провода
Для передачи энергии на большие расстояния широко применяют воздушные линии электропередачи (ЛЭП) из-за их относительно небольшой стоимости. Одним из основных элементов ЛЭП являются провода. При эксплуатации воздушных линий электропередач возникает проблема их обледенения.
Высокая влажность, ветры, резкие перепады температуры воздуха способствуют образованию наледи на проводах воздушных линий. Толщина льда на них может достигать 60-70 мм, существенно утяжеляя провода.
Наличие гололеда обусловливает дополнительные механические нагрузки на все элементы воздушных линий. В результате значительного увеличения массы проводов и воздействующих на них динамических и статических нагрузок происходят опасные и нежелательные явления, особенно при сильном ветре. К их числу относятся обрыв токопроводящих проводов и грозозащитных тросов под тяжестью снега и льда, недопустимо близкое сближение проводов и их сильное раскачивание (так называемая пляска), ухудшение защитных свойств изоляторов, разрушение опор. Подобные аварии наносят значительный экономический ущерб, на их устранение уходит несколько дней и затрачиваются огромные средства. Среднее время ликвидации гололедных аварий превышает среднее время ликвидации аварий, вызванных другими причинами, в 10 и более раз. В таблицах 1 и 2 приведены нормативные значения стенки гололеда для различных климатических районов и гололедные районы для некоторых городов России
Гололед может откладываться по фазным проводам достаточно неравномерно. Стрелы провеса проводов с гололедом и без гололеда могут отличаться на несколько метров. Неравномерность отложения льда на фазных проводах, приводящая к различным значениям стрел провеса, а также неодновременный сброс гололеда при его таянии, вызывающий «подскок» отдельных проводов, могут привести к перекрытию воздушной изоляции. Гололед является одной из причин «пляски» проводов, способной привести к их схлестыванию.
Борьба с обледенением проводов линий электропередачи является серьёзной проблемой, актуальной для многих стран, имеющих регионы с высокой влажностью и низкими температурами. Несколько подобных регионов есть и в России (Северный Кавказ, Башкирия, Камчатка и некоторые другие).
Борьба с гололедом осуществляется в большинстве случаев примитивно, путем обивки проводов от мокрого снега и льда. Установка опор через небольшие интервалы и даже примитивная борьба с гололедом требуют больших затрат труда и материальных ресурсов. В результате энергокомпании и потребители несут крупные убытки, а восстановление оборванных проводов — дорогостоящий и трудоемкий процесс. Энергетики рассматривают обледенение ЛЭП в качестве одного из наиболее серьезных бедствий. Самый простой способ механического удаления гололеда — сбивание, которое производится при помощи длинных шестов с земли или с корзины автовышки, но этот способ требует доступа к ЛЭП, что нарушает нормальную работу участка. К тому же механическое воздействие не препятствует обледенению, а устраняет его.
Профилактический подогрев
Сейчас в энергосетевых хозяйствах регионов все большую популярность приобретают электротермические способы удаления льда. Они заключаются в нагреве проводов электрическим током, обеспечивающим предотвращение образования льда, — профилактический подогрев или плавку. Профилактический подогрев проводов заключается в искусственном повышении тока сети ЛЭП до такой величины, при которой провода нагреваются до температуры выше 0 °С. При такой температуре лед на проводах не откладывается.
Профилактический подогрев необходимо начинать до образования гололеда на проводах при климатических условиях, когда его образование становится возможным. При профилактическом подогреве следует, как правило, применять такие схемы питания, которые не требуют отключения потребителей. Плавка гололеда на проводах осуществляется при уже образовавшемся гололеде путем искусственного повышения тока сети ЛЭП до такой величины, при которой выделяемой в проводах теплоты достаточно для расплавления гололеда с нормативной толщиной стенки при нормативных значениях температуры окружающей среды и скорости ветра.
Ледяную корку на высоковольтных линиях ликвидируют, нагревая провода постоянным или переменным током частотой 50 Гц до температуры 100–130 °С. Сделать это проще всего, замкнув накоротко два провода (при этом от сети приходится отключать всех потребителей). Отечественной промышленностью для целей плавки гололеда выпускаются как нерегулируемые выпрямительные блоки, так регулируемые.
Плавка льда
Ниже приведены параметры одного из наиболее распространенных выпускаемых отечественной промышленностью нерегулируемых выпрямительных блоков, подключаемых к переменному напряжению 10 кВ: выпрямленное напряжение 14 кВ; выпрямленный ток 1200 А; мощность на выходе 16800 кВт. Для получения большей мощности выпрямительные блоки можно включать последовательно или параллельно. Придание выпрямительному блоку управляющих свойств (регулирования выходных параметров) обеспечивает повышение энергоэффективности процесса плавки.
Плавка гололеда осуществляется от стационарной системы плавки гололеда или от передвижной мобильной системы плавки гололеда. В 2009 году ОАО «НИИПТ» был разработан управляемый выпрямитель для плавки гололеда (ВУПГ) на проводах и грозозащитных тросах ВЛ.
Как наиболее эффективное средство предупреждения гололедных аварий ОАО «НИИПТ» предлагает ряд управляемых выпрямителей. Наиболее универсальным вариантом установки является ВУПГ-14/1200, которая обеспечивает необходимый ток плавки для проводов ВЛ классов 110, 220 кВ в районах
