Климатическое воздействие гололеда на воздушные линии электропередачи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ им. Р.Е. АЛЕКСЕЕВА»

Реферат

по дисциплине «Воздушные и кабельные ЛЭП»

«Климатическое воздействие гололеда на воздушные линии электропередачи»

Выполнил:

Студент группы ЭС -12

Полканов А.Н.

Проверил:

Жагров А.А.

г. Выкса - 2015

Содержание

Введение

1. Отрицательное действие гололеда на ВЛ

2. Мероприятия по борьбе с гололедом

Заключение

Введение

Воздушная линия -- это устройство для передачи электрической энергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленным при помощи изоляторов и арматуры к опорам или кронштейнам инженерных сооружений. Наглядное представление о составе конструктивных элементов ВЛ дает.

Естественно, главными элементами являются провода фаз линии А, В, С, непосредственно осуществляющие передачу электроэнергии. Для защиты проводов от прямых ударов молнии служат тросы, монтируемые в верхней части опор на тросостойках. Опоры предназначены для надежного поддержания проводов и тросов на определенной высоте над поверхностью земли как при нормальной эксплуатации линии, так и в различных аварийных ситуациях. Спектр конструкций опор из различных материалов достаточно разнообразен. Изоляторы должны обеспечить необходимый промежуток между находящимся под напряжением проводом и заземленным телом опоры. Линейная арматура -- это комплекс устройств, с помощью которых провода соединяются, закрепляются на изоляторах, а изоляторы -- на опорах. Наконец, фундаменты служат для обеспечения устойчивого положения опор.

1. Отрицательное действие гололеда на ВЛ

При определенных погодных условиях (обычно при температуре воздуха от -3 до -5 °С и скорости ветра до 10 м/с) происходит образование ледяного покрова на проводах, тросах и опорах ВЛ с массой 900 кг/м3. Вес такого покрова, приходящийся на одну опору, может достигать тысяч ньютонов. Полная масса гололедно-изморосевых отложений приводится к форме полого цилиндра льда с толщиной стенки, равной b (рис.).

Рис. Идеализированное представление гололеда на проводах

Интенсивность гололедообразования неодинакова в различных регионах страны. По толщине стенки гололеда при повторяемости 1 раз в 25 лет территория страны делится на 8 районов:

· I район b=10 мм;

· II район b=15 мм;

· III район b=20 мм;

· IV район b=25 мм;

· V район b=30 мм;

· VI район b=35 мм;

· VII район b=40 мм;

· особый b>45 мм.

Вся территория России делится на пять районов, различающихся возможной максимальной толщиной стенки гололеда. Карты районирования страны по гололедным условиям приводятся в ПУЭ. Данные табл. 9.3 характеризуют принцип такого районирования.

Таблица Районирование по толщине стенки гололеда

Для ВЛ до 3 кВ.

Для ВЛ 6--330 кВ.

Для ВЛ 500 кВ.

Отложения гололеда представляют большую опасность для нормальной эксплуатации ВЛ.

Образование гололеда может вызвать:

а) разрегулирование проводов, их сближение и замыкание;

б) интенсивную пляску проводов, вызывающую их короткие замыкания, ожоги проводов и, как следствие, их обрывы, а в некоторых случаях повреждение креплений;

в) перегрузку и обрывы проводов;

г) разрушение опор в результате обрыва проводов, когда возникающие неуравновешенные тяжения на опоры от оставшихся целыми проводов значительно превышают расчетные;

д) разрушение опор в результате совместного воздействия гололеда и сильного ветра, направленного под углом 60-90° к ВЛ.

2. Мероприятия по борьбе с гололедом

Основные мероприятия по борьбе с гололедом на линиях электропередач делятся на активные и пассивные.

1) Пассивные методы включают те противогололедные меры, которые способствуют уменьшению размеров гололедных отложений и прочности их сцепления с проводами и тросами.

В качестве примера применения таких мер и методов можно назвать установку на ВЛ ограничителей закручивания проводов, применяемых для уменьшения налипания мокрого снега, а также для образования на проводах односторонних гололедных гребешков, которые раньше, чем концентрические гололедные муфты, сбрасываются при повышении температуры окружающей среды или собственно провода.

К категории пассивных способов можно отнести применение закрепляемых на проводах колец или спиралей, наличие которых способствует сбросу мокрого снега при его скольжении по наружному повиву провода, что в совокупности с ограничителями кручения проводов позволяет снизить размеры и массу наледи, а также приводит к ускоренному сбросу отложений в форме мокрого снега, гололеда или изморози.

В качестве пассивной меры борьбы с гололедом на проводах линий электропередач, могут использоваться различные провода повышенной прочности. провод гололед электропередача кабель

К данному типу проводов относятся провода АССС(Aluminum Conductor Composite Core)-Алюминиевый Проводниковый Провод с Композитным Сердечником компании Composite Technology Corp.'s, который представляет собой набор алюминиевых проводов вокруг углеволоконного и стекловолоконного эпоксидного ядра и провода ACCR(Aluminum Conductor Composite Reinforced) -Алюминиевый Проводящий Композитный Усиленный провод. В проводах ACCR используется сердечник из металлокомпозита, в обертке из высокотемпературных алюминий-цирконидных(Al-Zr) проводов. Характерной особенностью этих проводов является то, что и конструкция и композитный сердечник, и наружные пучки AL-Zr вносят свой вклад в прочность провода и повышение проводимости.

Новые высокотехнологичные провода для линий электропередачи 110 - 1150 кВ. Эти провода, получившие название Aero-Z®, представляют собой полностью связанные между собой проводники, которые состоят из одного или нескольких концентрических слоев круглых проволок (внутренние слои) и проволок в виде буквы "Z" (внешние слои). Каждый слой провода имеет скрутку по длине, выполненную с определенным шагом.

Внутренняя часть провода аналогична обычному проводу типа АС за исключением того, что внутренние проводники могут быть изготовлены не только из стали, но и из алюминия или алюминиевых сплавов. Более того, один или несколько проводников могут быть полыми и содержать внутри оптические волокна. Внешние же слои провода выполняются из алюминиевых проводников, имеющих форму буквы "Z"., причем проводники очень плотно прилегают друг к другу.

Таким образом, за счет более плотной скрутки проводников и более гладкой внешней поверхности возможно использование более тонких и более легких проводов (без стального сердечника).

Провод Aero-Z®, обладая более высоким сопротивлением кручению, практически не поворачивается, что приводит к самосбросу излишнего снега под действием силы тяжести.

2) Активными мерами борьбы с гололедом является удаление его с проводов и тросов путем плавки электрическим током, профилактический нагрев проводов (увеличением тока нагрузки) до температур, при которой образование гололеда на проводах не происходит, а также механическое удаление. Применяется несколько способов плавки гололеда на ВЛ: током КЗ, постоянным током от специального источника, током нагрузки. Для плавки гололеда на грозозащитных тросах последние подвешивают на изоляторах.

Схемы плавки гололеда:

а-в - током КЗ; г -- по способу встречного включения фаз; д- постоянным то-ком ВЛ одним концом подключается к источнику питания, которым, как правило, служат шины 6 - 10 кВ подстанций или отдельный трансформатор, провода на другом конце ВЛ замыкаются. Напряжение и мощность источника выбираются таким образом, чтобы обеспечить протекание по проводам ВЛ тока в 1,5...2 раза превышающего длительно допустимый ток. Такое превышение допустимого длительного тока оправдано кратковременностью процесса плавки (~1 ч), а также более интенсивным охлаждением провода в зимний период.

Для ВЛ напряжением 220 кВ и выше с проводами сечений 240 мм и более плавка гололеда переменным током требует очень больших мощностей источника питания (десятки MB*А). Для параметров проводов ВЛ такого класса справедливо соотношение R « X . Полная мощность источника увеличивается за счет большой и бесполезной для плавки гололеда реактивной нагрузки. На таких ВЛ плавка гололеда осуществляется выпрямленным током.

Плавка гололеда токами высокой частоты.

Токи высокой частоты, в отличие от постоянного тока, не распределяются равномерно по сечению проводника, а концентрируются в очень тонком слое его поверхности, толщина которого при частоте f > 10 кГц составляет уже доли миллиметра, а сопротивление проводов возрастает в сотни раз.

Отключать от электрической сети потребителей не придётся -- высокочастотный сигнал к ним не проникнет.

Способ позволяет не допускать появления гололёда на проводах, а не начинать с ним бороться после того, как ледяная «шуба» их окутает. Поскольку провода можно нагревать всего на 10--20°С, то по сравнению с плавкой, требующей нагрева проводов до 100--130°С, значительно уменьшается расход электроэнергии.

Так как сопротивление проводов токам высокой частоты по сравнению с промышленной (50 Гц) резко возрастает, коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую оказывается велик. Это в свою очередь приводит к снижению требуемой мощности.

Для механической очистки проводов и тросов от гололеда могут быть применены следующие способы:

- сбивание гололеда деревянными, бакелитовыми, стеклопластиковыми шестами;

- срезание гололеда металлическим крюком (например, четырехгранным), протаскиваемым по проводу с помощью двух шестов;

- срезание гололеда металлическим тросиком, перекинутым через провод или трос, концы которого тянут два человека, идущие вдоль ВЛ;

- очистка гололеда с помощью деревянной рогатки, которая накидывается на провод или трос и протаскивается вдоль очищаемого пролета с помощью верейки. Удаление гололеда с провода может производиться как на отключенной ВЛ, так и на ВЛ, находящейся под напряжением. В последнем случае используются шесты и канаты из изоляционного материала.

Заключение

Анализ и сравнение существующих методов показывает, что широко распространенные по всему миру методы плавки гололеда электрическим током следует отнести к наиболее эффективным инженерным подходам, в ряде случаев сводящим к минимуму возможные катастрофические последствия интенсивных гололедных штормов. Как переменный, так и постоянный ток применяются для организации плавки. Техника и технология плавки гололеда, развивающиеся уже несколько десятилетий, достаточно отработаны. Тем не менее новые технологии, основанные на применении гидро- и гололедоотталкивающих материалов, активно развиваются и обсуждаются. Подобные подходы являются многообещающими и имеют хороший потенциал для перспективного применения.

Кроме того, поскольку эффективность применения антигололедных мероприятий в значительной степени зависит от своевременного, достоверного прогноза и мониторинга гололедной опасности, разработка новых современных методов метеорологического прогнозирования является актуальной задачей научных и инженерных разработок.

Следует отметить, что плавка гололеда должна проводиться в районах интенсивного гололедообразования ( b > 20 мм) с частой пляской проводов. В других случаях применение плавки гололеда должно обосновываться технико-экономическими расчетами.

Размещено на Allbest.ru