ПОВЫШЕНИЕ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ЗА СЧЕТ РЕЗЕРВИРОВАНИЯ ФАЗНЫХ ПРОВОДОВ

Аннотация: Основными техническими проблемами развития современных электроэнергетических систем являются проблемы повышения пропускной способности электропередачи, управление режимами энергосистем, обеспечение статической и динамической устойчивости, снижение потерь мощности и энергии, уменьшение экологического влияния. К основным экономическим следует отнести проблему снижения капитальных вложений на строительство линий электропередач, сетей и подстанций и другие энергетические объекты, уменьшение потерь электроэнергии и эксплуатационных затрат.

Ключевые слова: пропускная способность ВЛ, резервирование линии электропередачи, несимметрия напряжения.

Острота и сложность указанных проблем возрастают с дальнейшим развитием энергосистем, увеличением дальности передачи электроэнергии, увеличением объемов производства и потребления электроэнергии, интеграцией и созданием параллельно работающих энергообъединений, и необходимостью обеспечения требуемой энергетической безопасности.

Цель работы, постановка задачи

Настоящая работа имеет своей целью изложить результаты исследований электропередачи с резервной фазой нового типа – устройство резервирования линии электропередачи , которая позволяет увеличить пропускную способность и создать новую электропередачу с улучшенными техническими и эксплуатационными показателями. Ранее, нами были рассмотрена возможность повышения натуральной мощности ВЛ 220 кВ при использовании воздушных ЛЭП с расщепленными проводами. Следует отметить, что трудам по повышению пропускной способности предшествовали многочисленные исследования, выполненные рядом авторов в области разработки компактных ВЛ . Данная конструкция позволяет повысить натуральную мощность компактной линии на 50%, однако сопровождается низким уровнем надежности при однофазных коротких замыканиях.

Опыт эксплуатации воздушных линий (ВЛ) электропередачи показывает, что более 80% повреждений на ВЛ приходится на однофазные замыкания на землю. Учитывая это авторами  была предложена схема резервирования трехфазной рабочей цепи четвертой фазой, которая в нормальном режиме работы линии электропередачи присоединяется параллельно к одной из рабочих фаз ВЛ, а в аварийном режиме переключается автоматически, взамен поврежденной 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, занижена пропускная способность рабочей линии.

Устройство направлено на устранение, в нормальном режиме работы ВЛ, несимметрии кажущихся (полных) сопротивлений токопроводов фаз при параллельном присоединении четвертой (резервной) фазы к одной из фаз рабочей цепи ВЛ, что обеспечит номинальное напряжение у потребителей путем устранения перекоса напряжения по фазам в рабочей цепи ВЛ.

Это достигается, расщеплением четвертой (резервной) фазы на три составляющих токопровода, 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.

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.

Устройство резервирования линии электропередачи 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, 2, 3, 4, 5; при этом выключатели 1, 2 находятся в отключенном положении, а выключатели 3, 4, 5 – во включенном положении. На Рис.1 изображена схема-блок устройства.

Устройство резервирования линии электропередачи 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, 2, 3, 4, 5; при этом выключатели 1, 2 находятся в отключенном положении, а выключатели 3, 4, 5 – во включенном положении.