Электроэнергетический факультет Кафедра электроснабжения и эксплуатации электрооборудования Учебная дисциплина ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

РАЗДЕЛ I ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ РАБОТА 1 ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ

Учебные цели 1. Знать объект эксплуатации - ЛЭП 2. Знать допустимые нагрузки при эксплуатации линий. 3. Знать устройства автоматического ограничения перегрузки ЛЭП.

Список рекомендуемой литературы Основная литература 1. Эксплуатация систем электроснабжения / В. Я. Хорольский, М. А. Таранов: СтГАУ. – Ставрополь: АГРУС, – 256 с. 2. Таранов М. А. Эксплуатация систем электроснабжения / М. А. Таранов, В. Я. Хорольский,– Ростов-на-Дону: «Терра», – 320 с. 3. Электробезопасность эксплуатации сельских электроустановок / М. А. Таранов, В. Я. Хорольский, Е. Е. Привалов. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М – 96 с.

Список рекомендуемой литературы Дополнительная литература 1. Задачник по эксплуатации электрооборудования / В. Я. Хорольский, М. А. Таранов, Ю. А. Медведько. – Ростов-на-Дону: «Терра Принт», Эксплуатация электрооборудования сельскохозяйственных предприятий / В. Я. Хорольский, М. А. Таранов, В. Н. Шемякин – Ставрополь: «АГРУС», 2010.

Введение. Режим работы СЭС характеризуется опережающим ростом потребления за счет роста энерговооруженности потребителей по отношению к темпам увеличения выработки электроэнергии и развития сетевой инфраструктуры. Такой рост приводит к увеличению нагрузки воздушных ЛЭП из-за транзитных перетоков мощности.

Возрастание нагрузки на СЭС и старение ЭО характерно для России. Пропускная способность сети снижается, растёт разветвлённость и усложняется конфигурация, передаваемая мощность ограничена заданным критерием. При аварийных переключениях СЭС на ремонтную схему, перераспределение перетоков мощности приводит к недопустимому увеличению загрузки элементов СЭС и к их перегрузке.

Для устранения перегрузки элементов СЭС применяют устройства автоматического ограничения перегрузки линий (АОПЛ), которые выполняют противоаварийное управление: изменение конфигурации сети, отключение части потребителей, их категория надёжности допускает перерыв в электроснабжении и отключение ЛЭП.

Основное требование к АОПЛ - селективность работы, т.е. автоматика действует только в недопустимых режимах работы, не ограничивая пропускную способность ЛЭП. Сравнительная оценка вариантов АОПЛ и анализ по селективности действия и возможности повышения пропускной способности ЛЭП в нормальных, аварийных и послеаварийных режимах.

ТИПОВОЕ ПРОЕКТНОЕ РЕШЕНИЕ АОПЛ. По условию механической прочности провода в сочетании с величиной стрелы провеса (габарит линии) параметром, ограничивающим перегрузку ЛЭП, является температура провода. Температура провода (с известными сечением, материалом, степенью износа) определяется величиной тока и внешними факторами - температурой окружающего воздуха, скоростью и направлением ветра, солнечной энергией.

Длительно допустимый режим для ЛЭП определяется её статическим рейтингом, т.е. ограничением перетока по линии при температуре провода, не выше допустимого значения, при заданных условиях окружающей среды. Проектируемые для СЭС устройства ограничения перегрузки линий содержат токовые реагирующие органы для противоаварийного управления только в зависимости от токовой загрузки.

На рисунке 1 показана температурная зависимость длительно допустимого тока линии при температуре 70°С, где 1 – нормальная зависимость; 2 и 3 – сезонные уставки АОПЛ по току (зима/лето). 2 и 3 – сезонные уставки АОПЛ по току (зима/лето). Повышение (понижение) температуры окружающего воздуха на 10°С приводит к понижению (повышению) нагрузочной способности ЛЭП по току на 10%.

Для АОПЛ сезонные уставки тока срабатывания автоматики выбирают дискретно при помощи оперативного элемента (с положениями зима/лето). При этом не учитываются условия нагрева провода и не обеспечивается селективность работы автоматики. При этом не учитываются условия нагрева провода и не обеспечивается селективность работы автоматики. Необходимость действия автоматики по ограничению перегрузки ЛЭП может потребоваться в любом диапазоне климатических условий окружающей среды.

В данной ситуации возникает опасность термической перегрузки ЛЭП, что может привести к критическим и аварийным последствиям. АОПЛ С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ КОНТРОЛЕМ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРОВОДА ВЛ

Исследования показали, что нагрузочная способность ЛЭП (динамический рейтинг линии) превосходит статический предел пропускной способности по току. Запас по нагрузке достигает % за счёт благоприятных условий Запас по нагрузке достигает % за счёт благоприятных условий охлаждения провода по сравнению с наихудшими условиями охлаждения, принятыми для статического рейтинга линии.

Существенное влияние на температуру провода оказывает ветер. Расчётная зависимость изменения допустимого тока ЛЭП от скорости ветра изображена на рисунке 2, а зависимость изменения температуры провода линии от скорости ветра - на рисунке 3.

Базовый рейтинг - худшие условия окружающей среды для охлаждения проводов, при которых, в соответствии с проектом, ВЛ должна обеспечивать передачу номинальной мощности. Возможность пропускной способности ВЛ с учётом реальных метеорологических условий изображена на рисунке 4.

Прогрессивным и перспективным направлением развития систем АОПЛ является переход от косвенного метода расчёта температуры провода к использованию достоверной информации о текущей, актуальной температуре провода ВЛ.

Применение интеллектуальных датчиков измерения температуры провода позволяет создать устройство автоматического ограничения перегрузки линий (АОПЛ-Т), которое обеспечит повышение пропускной способности ЛЭП в аварийных и послеаварийных режимах, а также надёжность электроснабжения потребителей.

Системы температурного мониторинга проводов позволяют с меньшими затратами средств и времени установить устройства АОПЛ-Т на проблемные СЭС, а на работающих объектах применять температурные датчики. Система АОПЛ и система температурного мониторинга уже эксплуатируется, а интегрированное устройство прошло испытания и установлено на ряд СЭС.

В алгоритме АОПЛ-Т для повышения надёжности автоматики совмещены прямой и расчётный методы контроля температуры провода линии. Расчётный метод служит в качестве резервного на случай потери связи с датчиком температуры провода. Расчётный метод служит в качестве резервного на случай потери связи с датчиком температуры провода.

Для кабельно-воздушной линии алгоритм АОПЛ-Т дает управляющие воздействия в зависимости от превышения текущего значения параметра, ограничивающего пропускную способность по линии: температуры провода - для участка ВЛ, тока - для кабельного участка линии.

Современные средства автоматизации обеспечивают реализацию требуемых алгоритмов СЭС, а наличие датчиков для измерения температуры провода позволяет создавать интеллектуальные системы автоматического ограничения перегрузки линий (АОПЛ-Т). Внедрение систем обеспечит повышение пропускной способности линий в аварийных и послеаварийных режимах и надёжность электроснабжения потребителей в целом.