Схема плавки гололеда как объект управления

Основным техническим мероприятием по предотвращению гололедных аварий является в настоящее время плавка гололеда переменным или постоянным током.

Количественной характеристикой переменного тока при плавке гололеда является действующее (эффективное, среднеквадратичное) значение - . Действующее значение переменного тока  численно равно значению такого постоянного (апериодического) тока , который за время, равное периоду переменного тока, выделяет такое же количество тепла, что и переменный ток. Поэтому тепловое действие переменного и постоянного токов одинаково, если .

Чтобы создать постоянный ток  в проводах ВЛ, требуется напряжение

где R - активное сопротивление.

Чтобы создать переменный ток  в проводах ВЛ, требуется напряжение

где Z - полное сопротивление (модуль), ; X - реактивное сопротивление.

При равных токах , отношение напряжений и полных мощностей

,

т.е. для плавки гололеда переменным током требуется большее напряжение и мощность, чем для плавки гололеда постоянным током.

С увеличением номинального напряжения ВЛ возрастает отношение . Плавка гололеда постоянным током на проводах ВЛ сверхвысокого напряжения (СВН) 330-500 кВ требует в 5-10 раз меньшее напряжение и мощность источника питания (ИП), но нуждается в дополнительном преобразователе - силовой выпрямительной установке (ВУ). Поэтому переменный ток применяется, как правило, для плавки гололеда на ВЛ 6-220 кВ, постоянный - на ВЛ 220-500 кВ. Для плавки гололеда на стальных грозозащитных тросах ( ) может применяться как переменный, так и постоянный ток.

Рекомендации по применению плавки гололеда приведены в п. 2.5.16 ПУЭ-7 [5]. Они распространяются на воздушные линии электропередачи напряжением выше 1 кВ и до 750 кВ. Рекомендуется предусматривать плавку гололеда на проводах и тросах ВЛ, проходящих в районах с толщиной стенки гололеда 25 мм и более с повторяемостью 1 раз в 25 лет (IV-й район по гололеду и выше), а также с частыми образованиями гололеда или изморози в сочетании с сильными ветрами и в районах с частой и интенсивной пляской проводов

Нормативные условия по гололеду и ветровому давлению определяем на основании региональной карты районирования, территории объединенной энергосистемы Северного Кавказа по [6] рис. 1.1, 1.2. Районирование по гололеду производится по максимальной толщине стенки отложения гололеда , мм, цилиндрической формы при плотности 0,9 г/см3 на проводе диаметром 10 мм, расположенном на высоте 10 м над поверхностью земли, повторяемостью 1 раз в 25 лет.

Рассматриваемая ВЛ 35 кВ проходит в V районе по гололеду. Поэтому согласно ПУЭ (раздел 2 п. 2.5.16) рекомендуется предусмотреть плавку гололеда на проводах ВЛ.

3.3 Влияние метеоусловий на процесс гололедообразования

От температуры воздуха зависит не только образование того или иного вида обледенения, но и продолжительность процессов, что имеет большое значение. Понижение температуры воздуха в процессе обледенения способствует длительному сохранению льда на проводах, в результате чего при ветре возникает вибрация и пляска проводов, отмечаются случаи их обрыва.

Гололед образуется преимущественно (70%) при температуре от 0 до -2°С; при таких же температурах наиболее часто (78%) наблюдается отложение мокрого снега. Зернистая изморозь почти в равном числе случаев (примерно по 40%) образуется при температуре воздуха от 0 до -4°С и от -4 до -8°С. Кристаллическая изморозь чаще всего (45%) отмечается при температуре от -12 до -16°С.

Ветер играет немаловажную роль в формировании структуры отложения. При определенных условиях он может способствовать слиянию мелких капель в крупные, содействуя растеканию капель по поверхности предмета, и напротив, дроблению крупных капель на более мелкие.

Гололед преимущественно (около 30 %) образуется при скорости ветра от 2 до 4 м/с. Для зернистой изморози характерно более равномерное распределение вероятности образования при скоростях ветра в интервале от 1 до 8 м/с. Мокрый снег и кристаллическая изморозь чаще всего образуются при затишье (50-40 %), а сложные отложения, так же как и гололед, наиболее часто наблюдаются при скорости ветра от 2 до 4 м/с (34 %). Максимальные скорости ветра при начале обледенения проводов могут достигать 15 м/с.