Расчет ЛЭП с учетом климатических условий

Воздушной линией электропередачи выше 1 кВ называется устройство для передачи электроэнергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленным при помощи изоляторов и арматуры к опорам или кронштейнам и стойкам на инженерных сооружениях (мостах, путепроводах и т. п.).

Воздушные линии сооружаются в открытой местности и поэтому подвергаются различным атмосферным воздействиям, которые в зависимости от географического положения проявляются в той или иной степени и оказывают основное влияние на надежность работы линии. Поэтому для обеспечения надежной работы ВЛ необходимо обеспечивать ее защиту различными устройствами в зависимости от вида климатических воздействий.

На работу линий влияют сочетания низких температур с наибольшими скоростями ветра, а так же температура, сопутствующая процессу гололедно-изморозевых образований.

Отложения на проводах воздушных линий, вызванные атмосфернымипроцессами, наблюдаются на большей части территории России. Однако виды и интенсивность их неодинаковы в разных районах, в большинстве случаев наблюдается только изморозь (часто легкая, кристаллическая), а гололед или смесь бывают незначительной толщины. Особенно сильные гололеды часто наблюдаются местами на Северном Кавказе, в Башкирии, в горной части Кольского полуострова, в Кузбассе, на севере и крайнем севере Урала и Дальнем Востоке. В горных районах вследствие разнообразия рельефа, высотных отметок, наличия горных хребтов, открытых и закрытых от действия ветра склонов, долин и ущелий можно наблюдать различные виды отложений, разной интенсивности и размеров. Наиболее неблагоприятные условия создаются при расположении трассы воздушной линии на открытых вершинах горных хребтов, доступных ветру любого направления, а так же при расположении на наветренных склонах. Наиболее перспективными являются плавка гололеда и увеличение жесткости провода на кручение, которое осуществляется за счет подвески грузов ограничителей закручивания провода.

Плавка становится затруднительной на любых линиях, как показали расчеты ВНИИЭ, из-за большого перепада температур провода и наружного воздуха. Порывы ветра до 12-15 м/с могут сделать плавку невозможной. Плавка гололеда предварительным нагревом провода, с целью удаления его при малой толщине, хотя и дает положительный эффект, но затруднена в применении в практических условиях из отсутствия средств по оповещению о начале гололедообразования.

Идея снижения токовой нагрузки удачно осуществляется за счет получения тонкой пленки льда на границе провод- гололед при одностороннем отложении гололеда, который при плавке под действием собственного веса должен падать. Расчеты ВНИИЭ и анализ полученных данных показали, что нагрев и плавление одностороннего гололеда являются самым эффективным способом удаления гололеда. Практически всегда в пределах нескольких секунд провод освобождается от гололеда около поддерживающих зажимов, где он имеет одностороннюю форму за счет повышенной жесткости на кручение, и лишь через несколько минут в средней части пролета, где гололед имеет цилиндрическую форму. Для удаления одностороннего гололеда с проводов ВЛ можно использовать сочетание токов к.з. с АПВ, что является нормальным режимом работы ВЛ. Удаление одностороннего гололеда, образованного грузами ограничителями закручивания провода, существенно повышает оперативность и эффективность борьбы с гололедными отложениями на проводах ВЛ и полностью предотвращает возможность возникновения аварий от атмосферных воздействий от возможных перегрузок.

Вторым опасным для воздушных линий явлением, возникающим при ветре и гололеде, связанным с колебательным процессом, является пляска проводов, которая обычно возникает при сочетании порывистого ветра с гололедом при скоростях ветра 5-20 м/с и направлении под углом 30-90^о к оси линии. В отличии от вибрации пляска характеризуется малой частотой, большой амплитудой колебания и большой длиной волны. На проводах образуются стоячие волны, когда длина полуволны становится кратной длине пролета.

Пляска проводов приводит к их схлестыванию и иногда пережиганию электрической дугой, а так же к схлестыванию проводов с тросом. При пляске возникают значительные динамические усилия в линейной арматуре и в траверсах опор, наблюдаются повреждения проводов, линейной арматуры, изоляторов и самих опор. Последствия пляски проводов могут привести к выходу линии из работы на длительное время. Меры борьбы с пляской проводов могут быть направлены на ее ослабление или на уменьшение вероятности схлестывания проводов.

На основании мирового опыта можно сделать следующие выводы:

· Создать способ, который гарантировал бы полное гашение и предотвращение пляски проводов при любых природных условиях воздействия ветра и гололеда невозможно.

· Создать гасители, ограничивающие пляску до безопасной величины, работающие на регулирование фазовых соотношений между крутильными и поступательными колебаниями, возможно и они оцениваются в мировой практике, как наиболее перспективные и готовые к практическому применению. Такими гасителями являются маятниковые гасители, которые нашли практическое применение в Канаде, США, Германии, Норвегии, Японии, Бельгии, Словакии, Исландии, Латвии, России и т.д. Маятниковый гаситель представляет собой груз на удлиненной консоли.

· Метод борьбы с пляской проводов за счет нарушения однородности нарастания гололеда и аэродинамической однородности за счет враще