ОБМЕН ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ ОПЫТОМ

Результаты испытаний патронного фильтра

Сакаш Г. В., êàíä. òåõí. íàóê

ОАО Красноярскэнерго

Опытный патронный фильтр был установлен в цехе химводоочистки Красноярской ТЭЦ-2 и прошел испытания в производственных условиях в течение 1 года. Для проведения испытаний опытный фильтр был включен параллельно механиче- ским фильтрам марки ФОВ-3,4-6, которыми оборудована станция. Эти фильтры используются в ка- честве второй ступени осветления воды, идущей для питания прямоточных котлов высокого давления.

Патронный фильтр был изготовлен на базе корпуса фильтра ФИП 1-1,0-6 Бийского котельного завода [1]. Для этой цели он был переоборудован. В фильтре было установлено восемь керамиче- ских патронов. Каждый патрон собирался из пяти керамических труб. При сборке патронов использовались керамические трубы для распыления воздуха в аэротенках, изготовленные на Кучинском комбинате керамических изделий и имеющие следующие размеры: высота 0,5 м, наружный диаметр 0,24 м, толщина стенки 0,03 м. Этот тип пористой керамики относится к шамотно-силикат- ным изделиям с размером пор 150 мкм. Начальная водопроницаемость данной керамики, оцениваемая коэффициентом фильтрации, составляла 6,5 м сут. Площадь фильтрования одного патрона – 1,65 м2. Общая площадь фильтрования восьми патронов равнялась 13,2 м2.

Обвязка фильтра была выполнена из стальных труб из расчета обеспечения пропуска расходов воды при фильтровании и регенерации керамиче- ских элементов. Кроме этого, был установлен подводящий трубопровод сжатого воздуха или пара для использования их при регенерации загрязненных керамических патронов.

Запорно-регулирующая арматура при оборудовании патронного фильтра не отличалась от арматуры обычных напорных осветлительных фильтров. Корпус фильтра был установлен вертикально. Исходная вода в режиме осветления подавалась в корпус фильтра снизу, распределялась по его площади при помощи перфорированной перегородки, фильтровалась внутрь патронов и отводилась из них перфорированными трубами в верхнюю часть фильтра. При этом взвешенные вещества задерживались патронами из пористой керамики.

В режиме регенерации керамических патронов сжатый воздух, пар и промывная вода подавались обратным током, т.е. внутрь керамических патронов. Проведение испытаний опытного фильтра осуществлялось в следующей последовательности: вначале проводилось медленное заполнение фильтра исходной водой в течение 15 – 20 мин для постепенного вытеснения воздуха из пор керами- ческих элементов. При этом воздух из корпуса фильтра отводился через “воздушник”, расположенный в верхней крышке фильтра. После этого “воздушник” частично закрывался и в дальнейшем использовался для отбора проб осветленной воды на анализы. По окончании заполнения фильтра водой начинался короткий период его “вработки”. “Вработка” фильтра заключалась в том, что фильтрование начинали проводить с нулевых скоростей и постепенно (в течение 10 – 20 мин) доводили до рабочей скорости. Работа фильтра в режиме осветления воды проводилось на скоростях 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 м ч.

Постоянная скорость фильтрования поддерживалась степенью открытия задвижки на линии фильтрата. Регулирование степени открытия задвижки осуществлялось плавно, не реже 1 раза в 0,5 ч. Контроль за скоростью фильтрования обеспечи- вался ультразвуковым расходомером марки “Днепр-7”, установленным на трубопроводе фильтрата. Работа фильтра в режиме осветления продолжалась до достижения предельной потери напора, равной 0,43 – 0,47 МПа. После этого фильтр переводился в режим регенерации керамических патронов.

Для этого трубопроводы фильтрата и исходной воды перекрывались задвижками. К трубопроводу фильтрата подключался трубопровод сжатого воздуха. После продувки керамических патронов сжатым воздухом проводилась промывка их водой.

Контроль за эффективностью осветления воды заключался в снятии показаний манометров, установленных до керамических патронов в нижней части корпуса фильтра и после них – в верхней крышке фильтра. Снятие показаний манометров производилось через 2,5 ч. Пробы исходной воды и фильтрата для определения концентрации в них взвешенных веществ отбирались также через каж-

46

2003, ¹ 7

дые 2,5 ч. Попутно отбирались пробы фильтрата на содержание в них кремнекислоты.

В ходе испытаний изучался характер изменения во времени потерь напора в фильтре. В режиме фильтрования при постоянных скоростях была отмечена прямолинейная зависимость роста гидравлического сопротивления фильтра от времени. Темп прироста потерь напора зависит от скорости фильтрования. При скоростях фильтрования 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 м ч этот показатель равен соответственно 0,695 10 – 2; 0,957 10 – 2; 1,29 10 – 2; 1,72 10 – 2 ÌÏà ÷.

Продолжительность фильтроцикла по достижении предельных потерь напора и при сохранении постоянной скорости фильтрования в зависимости от скорости фильтрования составляет 64,0 – 27,5 ч. Зависимость продолжительности фильтроцикла по достижении предельных потерь напора от скорости фильтрования прямо пропорциональная.

Качество фильтрата по взвешенным веществам при различных скоростях фильтрования и при практически постоянном качестве исходной воды (7,7 – 10,5 мг л по взвеси) изменялось незначительно и находилось в пределах 1,1 – 2,5 мг л.

Наиболее высокое качество фильтрата по взвеси 1,1 – 1,6 мг л отмечалось при скорости фильтрования 2,0 м ч. При увеличении скорости фильтрования до 3,0; 4,0; 5,0 м ч концентрация взвешенных веществ в осветленной воде увеличивалась соответственно до 1,5 – 2,0; 1,8 – 2,2; 1,9 – 2,3 мг л.

Усредненные данные по концентрации взвеси в исходной воде и фильтрате показывают, что каче- ство фильтрата при скоростях фильтрования 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 м ч характеризовалось соответственно концентрациями 1,32; 1,82; 1,94; 2,1 мг л. Эффект осветления воды достигал соответственно 85,5; 78,7; 76,9; 76,2%.

Таким образом, при требованиях к качеству воды по взвешенным веществам до 2 мг л, скорость фильтрования должна приниматься в пределах 2 – 4 м ч.

Результаты испытаний показали, что в зависимости от поддерживаемой скорости фильтрования (2 – 4 м ч) производительность фильтра составляет 26,4 – 52,8 м3 ÷.

Обогащения фильтрата кремнекислотой за счет контакта с керамическими патронами не отмечено при проведении испытаний в режиме осветления во всем диапазоне скоростей фильтрования, а осветленная вода по концентрации в ней кремнекислоты отвечает требованиям, предъявляемым к качеству воды, идущей для питания котлов высокого давления.

Регенерация керамических патронов проводилась в два этапа. На первом этапе через керамиче- ские патроны обратным током по сравнению с фи-

льтрованием подавали сжатый воздух. При этом накопленные на поверхности и в поровом пространстве керамических патронов загрязнения измельчались и отрывались от патронов. Интенсивность подачи сжатого воздуха составляла 35 – 40 л (с м2) в течение 6 – 8 мин. Вода из корпуса фильтра сбрасывалась в дренаж. После этого также обратным током в течение 1 – 2 мин подавалась промывная вода с интенсивностью 23 – 25 л (с м2). В качестве промывной использовалась вода с содержанием взвешенных веществ 7,7 – 10,5 мг л. Дренажная задвижка в это время оставалась открытой. По окончании промывки дренажная задвижка и задвижка подачи промывной воды закрывались, открывались задвижки на трубопроводе исходной воды и отводе фильтрата и вновь начинался режим “вработки” фильтра.

Всего было проведено 24 регенерации керами- ческих патронов, загрязненных при работе фильтра в режиме осветления воды со скоростями фильтрования 2 – 5 м ч. Регенерации подвергались одни и те же керамические патроны, т.е. в течение всего цикла испытаний керамические элементы не заменялись новыми. Эффективность регенерации керамических патронов оценивалась при помощи коэффициента регенерации, равного отношению водопроницаемости регенерированных патронов к их начальной водопроницаемости.

Проведенные испытания показали, что остаточное загрязнение керамических патронов после проведения регенерации, оцениваемое их гидравлическим сопротивлением – водопроницаемостью (коэффициентом фильтрации), стабилизируется после первых нескольких регенераций и остается на одном уровне. Коэффициент регенерации керамических патронов при этом был равен 0,7. По сравнению с ранее проведенными опытами по регенерации керамических элементов в лабораторных условиях [2] коэффициент регенерации патронов в производственных испытаниях был несколько ниже (на 7%).

Регенерацию керамических патронов рекомендуется осуществлять обратным током по сравнению с фильтрованием сжатого воздуха и воды. При этом рекомендуемая продолжительность продувки патронов сжатым воздухом составляет 6 – 8 мин, а интенсивность 35 – 40 л (с м2). Возможна замена сжатого воздуха на пар. При замене сжатого воздуха на пар продолжительность продувки керамических элементов паром следует принимать равной 15 – 20 мин, оставляя ее интенсивность такой же, как при использовании сжатого воздуха. После этого осуществляется обратная промывка патронов водой с интенсивностью 23 – 25 л (с м2) в течение 1 – 2 мин.

В случае нарушения режима работы осветлителей возможен занос керамических элементов мельчайшими частицами взвеси, не полностью уда-

2003, ¹ 7

47

ляемых при воздушно-водной регенерации. В этом случае целесообразна химическая промывка керамических патронов 0,5 – 1,0%-ным раствором едкого натра. Регламент химической промывки отрабатывался ранее в лабораторных условиях и был проверен при проведении производственных испытаний. Рекомендуемую скорость пропуска щелочи через керамические элементы следует принимать равной 4 – 5 м ч. Рекомендуемый расход щелочи равен двукратному объему корпуса фильтра. После подачи щелочи принимается обычный регламент регенерации.

Для нормальной эксплуатации таких фильтров в режиме осветления давление в подводящей исходную воду сети должно быть не менее 0,5 МПа. Для проведения регенерации керамических патронов по предлагаемой технологии давление сжатого воздуха или пара в подводящих трубопроводах должно быть не ниже 0,6 МПа. Не ниже 0,6 МПа должно быть давление и в трубопроводе, подводящем промывную воду к фильтру.

В ходе испытаний отработан и рекомендован регламент обслуживания таких фильтров при осветлении воды, меры по производственному и химическому контролю работы фильтров при их эксплуатации в схеме химводоочистки ТЭС.

На основе определенных в ходе испытаний режимов эксплуатации было выполнено техникоэкономическое сравнение предложенных патронных фильтров с традиционными механическими фильтрами, применяемыми в цехах химводоочистки ТЭС для осветления питательной воды котлов [3]. В рамках технико-экономического сравнения фильтров был определен экономический эффект от замены традиционных фильтров на патронные. При этом были проанализированы и определены роли в эффекте строительной стоимости предлагаемого оборудования и стоимости его эксплуатации.

Анализ показал, что доля экономического эффекта, формируемого за счет единовременных затрат (возведение здания химцеха, стоимость и установка оборудования, капвложения в монтажные средства и в сопряженные отрасли), составляет около 10%. Остальные 90% эффекта от замены фильтров складываются за счет меньшей стоимости эксплуатации патронных фильтров. Определяющими по всей сумме эксплуатационных затрат при этом являются расходы на обслуживание фильтра. В расчете на один замененный фильтр полу- чены следующие показатели: экономия трудовых ресурсов при использовании патронного фильтра

более 60 человеко-дней в год; экономия промывной воды 25 тыс. м3 в год; снижение расхода металла за счет другой конструкции фильтра.

Выводы

1.Осветление воды для питания котлов ТЭС рекомендуется проводить на патронных фильтрах

ñкерамическими элементами.

2.В качестве керамических элементов реко-

мендуется применять шамотно-силикатную пористую керамику с размером пор 150 мкм, толщиной 30 – 35 мм.

3. Скорость фильтрования воды на фильтрах рекомендуется поддерживать постоянной в диапазоне 2 – 4 м ч.

4. При концентрации взвеси в исходной воде 7,7 – 10,5 мг л и фильтровании со скоростями 2 – 4 м ч концентрация взвеси в фильтрате находится в пределах соответственно 1,3 – 1,94 мг л.

5. Продолжительность фильтроцикла в рекомендованных режимах эксплуатации патронных фильтров (скорость фильтрования 2 – 4 м ч) составляет 64,0 – 27,5 ч. Производительность фильтра в этих условиях равна 26,4 – 66,0 м3 ÷.

6.Для регенерации керамических элементов рекомендуется применять водовоздушную промывку в опробованном при испытании режиме. Возможна замена сжатого воздуха на острый пар. Коэффициент регенерации керамических элементов равен соответственно 0,7 и 0,82.

7.Проведенные в производственных условиях

испытания опытного патронного фильтра и техни- ко-экономическое сравнение его с традиционными зернистыми фильтрами позволяют рекомендовать применение патронных фильтров в схеме химводоподготовки для осветления воды, идущей для питания котлов высокого давления.

Список литературы

1.Лифшиц О. В. Справочник по водоподготовке котельных установок. М.: Энергия, 1976.

2.Сакаш Г. В. Определение эффективности регенерации пористой керамики, использованной в качестве фильтрующего материала при осветлении воды. – В сб.: Повышение эффективности систем и сооружений водоснабжения. М.: ВНИИ ВОДГЕО, 1981.

3.Сакаш Г. В. Осветление маломутных и малоцветных вод на фильтрах с керамическими элементами: Автореф. дис. на соиск. учен. степени канд. техн. наук. М., 1981.

48

2003, ¹ 7

Плавка гололеда переменным током в сетях 220 кВ ОАО Таймырэнерго – Норильскэнерго

Попов А. И., Олефиров Г. А., инженеры, Ландман А. К., Абраменкова Н. А., кандидаты техн. наук, Павлова Е. А., èíæ.

Таймырэнерго – Институт автоматизации энергосистем – СибНИИЭ

Cхема сети 220 кВ энергосистемы Таймыр-		также обусловливает			неравномерное налипание
энерго – Норильскэнерго, расположенной на севе-		гололеда на провода. Совокупность перечислен-
ре Красноярского края, за Полярным кругом, пред-		ных условий предопределяет жесткие требования
ставлена на ðèñ. 1. Она содержит две таймырские		к временам подготовки и проведения мероприя-
гидростанции: Курейскую и Усть-Хантайскую,		тий по предотвращению и ликвидации гололед-
связанные тремя цепями 220 кВ между собой и че-		ных отложений.
тырьмя цепями – с приемной энергосистемой со-		Запроектированная в свое время плавка голо-
измеримой мощности. Мощность обеих станций		леда (ПГ) на постоянном токе (УПГ) не отвечает
выдается в Норильскую энергосистему. Перетоки		требованиям эксплуатации ВЛ 220 кВ в условиях
мощности по связям всегда направлены в одну		Заполярья по ряду причин. В зависимости от схе-
сторону, ограничиваясь их пропускной способно-		мы УПГ ток в обогреваемом проводе ВЛ может ре-
ñòüþ.		гулироваться в диапазоне 1100 – 660 А, что позво-
Вопросы борьбы с гололедными явлениями ак-		ляет осуществить ПГ при любых метеогололед-
туальны в связи с прохождением трасс ВЛ 220 кВ		ных условиях. Однако наибольшие значения токов
в четвертом и особом климатических районах по		можно получить только в схемах пофазных ПГ, где
гололеду, третьем по ветру (ПУЭ, 1985 г.). Необхо-		одновременно обогреваются один или два прово-
димость плавки гололеда обычно возникает в пе-		да, что приводит к недопустимому затягиванию
риоды осенне-весеннего межсезонья, в неустойчи-		времени ПГ всей линии и невозможности ее про-
вых резкопеременных метеоусловиях, сопровож-		ведения в ряде случаев. А в схеме совмещенной
дающихся осадками, усилением ветра и пониже-		ÏÃ,	обеспечивающей		одновременный прогрев
нием температуры воздуха. Изменение погодных		трех проводов двух последовательно включенных
условий может происходить очень быстро, напри-		ВЛ, значение тока близко к минимальному, что по-
мер, за 1 ч температура воздуха падает с 0 до		зволяет реализовать либо профилактический по-
–20°С, ветер усиливается от слабого до ураганно-		догрев проводов (ПП), либо ПГ только при легких
го. Как правило, это происходит в часы минимума		погодных условиях.
графика нагрузки, в сочетании со сниженной по		Кроме того, общим недостатком плавки от
сезону загрузкой связей, а, следовательно, пони-		ÓÏÃ	является необходимость					предварительного
женной температурой проводов, что способствует		отключения трансформаторов						напряжения типа
образованию на них гололеда.		НКФ-220 от участка сети, обтекаемого постоян-
Прохождение трасс ВЛ по пересеченной труд-		ным током ПГ. Указанные трансформаторы напря-
нодоступной местности, на высоте до 500 м над		жения включены по традиционной типовой схеме
уровнем моря на отдельных горных участках, спо-		“наглухо”, без коммутационных аппаратов на сто-
собствует неравномерному обледенению линий.		роне 220 кВ, что предопределяет необходимость
Преимущественное направление ветра по отноше-		привлечения к подготовке схемы сборки ПГ ре-
нию к трассам ВЛ составляет примерно 90°, что		монтного персонала и механизмов, резко снижая
	220 êÂ				220 ê 110 êÂ
				ÀÑ-400/161
		Ë207
220 êÂ	ÀïÑ-400/225		Ë208	ÀÑ-400/161
Ë205				ÏÑ Îïî ðíàÿ
Ë206	ÀïÑ-400/225
					j6 õ18
Ë204	Ë203
ÀÑÎ-24 0/113	ÀÑÎ-24 0/112				220 ê 110 êÂ
			Ë201	ÀÑÓ-400/159
ПС Игарка
5õ120	7õ63		Ë202	ÀÑÓ-400/159
Курейская ГЭС	Усть - Хантайская ГЭС				ÐÏÏ - 220
* ! !""0 3
2003, ¹ 7								49

оперативность ввода режима плавки в работу. При штормовых условиях отсоединить трансформаторы напряжения вообще нельзя из-за невозможности допуска персонала к работам по технике безопасности.

Учет частоты тяжелых гололедно-ветровых процессов, приводящих к повреждениям ВЛ 220 кВ (1 – 2 раза в год), ограниченности области использования имеющейся УПГ, положительного отечественного опыта применения ПГ для целей значительного снижения аварийности линий электропередачи вынуждает энергосистему рассмотреть возможность организации ПГ в сети 220 кВ Таймырэнерго – Норильскэнерго наименее затратным способом – путем использования переменного тока.

Предпосылки для этого есть, так как различ- ные методы ПГ с успехом применяются во многих энергосистемах России. Например, в Башкирэнерго плавка переменным током получила наибольшее распространение на линиях 6 – 35 – 110 кВ, где она предусматривается на всех линиях, проходящих в четвертом и особом гололедных районах. На линиях более высоких классов напряжений ПГ производится постоянным током [1]. В Волгоградэнерго ПГ выполняется в основном на переменном токе трехфазным коротким замыканием (доклад Белоусова Ю. Ф., Санеева А. А. “Оценка эффективности схем плавки гололеда в условиях эксплуатации” на Всесоюзном совещании, проходившем во Львове в 1970 г.). В Ставропольэнерго устройствами ПГ оборудовано 83% общей длины ВЛ, причем на фазных проводах ВЛ 330 – 500 кВ она производится только постоянным током, на грозозащитных тросах – постоянным или переменным током [2].

Такое разнообразие обусловлено спецификой конкретной электрической схемы, параметрами линий электропередачи, на которых производится ПГ, и сочетанием определенных метеорологиче- ских условий, способствующих гололедообразованию в районе прохождения трасс воздушных линий. В то же время авторам не известны энергосистемы, в которых гололед на ВЛ 220 кВ и выше плавится переменным током.

С точки зрения ПГ, спецификой данной сети является большая длина ВЛ, не имеющих промежуточных отборов мощности, оборудование которых можно было бы использовать для организации более коротких участков плавки, отсутствие подпора реактивной мощности на приемной ПС РПП-220. Грозозащитные тросы имеются только на подходах к подстанциям, в связи с чем организация ПГ на тросах не так актуальна. В то же время, стоит проблема разработки для каждой ВЛ схем и режимов, в которых фазные токи будут достаточны для плавки возникающих отложений.

Организовать это возможно, так как все линии электропередачи отходят непосредственно от шин

ГЭС, потоки мощности по ним всегда направлены

âсторону приемной системы. Суммарный переток мощности от шин Усть-Хантайской ГЭС в Норильск в режиме зимнего максимума составляет 450 – 550 МВт.

Для решения поставленной задачи необходимо:

1.Определить параметры, характеризующие метеорологические условия, при которых необходима плавка.

2.Найти допустимые значения токов и затраты времени на обогрев проводов для выбранных рас- четных условий.

3.Исследовать возможность плавки или профилактического подогрева проводов переменным током для целей предупреждения гололедообразования путем специальных схемно-режимных мероприятий.

4.Проработать вопросы эффективной организации плавок.

Для обеспечения высокой результативности процесса плавки требуется правильно определить значение тока и длительность плавки, существенно зависящих от ряда факторов: размера и плотности отложения на проводе, условий охлаждения (температуры воздуха и скорости ветра).

Поскольку обобщенные фактические данные о значениях этих параметров, характерных для рассматриваемой климатической зоны, отсутствуют, было решено воспользоваться результатами многолетних наблюдений организаций, систематиче- ски занимающихся ПГ [1]. Согласно выполненной ими классификации все гололедные отложения, имеющие практическую значимость для эксплуатации ВЛ, по внешнему виду и плотности условно делятся на следующие категории: гололед, зернистая и кристаллическая изморозь, мокрый снег и сложные отложения, каждая из которых формируется при определенных погодных условиях.

К рассмотрению были приняты гололед, зернистая и кристаллическая изморозь как наиболее характерные отложения для рассматриваемого климатического района. Так как диапазон изменения факторов, сопутствующих образованию каждого вида отложения, достаточно широк, предложено разбить его на три интервала, соответствующие худшим, средним и легким метеоусловиям. Это позволило определить возможность выполнения плавки при погодных условиях, появляющихся с различной частотой.

Для оценки эффективности мероприятий по борьбе с гололедными явлениями выбрано девять вариантов сочетаний параметров, представленных

âòàáë. 1. Они характеризуют условия плавки от самых тяжелых (гололед при сильном ветре и температуре воздуха от 0 до –5°С) до самых легких (кристаллическая изморозь при температуре –10°С и слабом ветре). Нормируемые для рассматриваемых климатических районов параметры (ПУЭ, 1985) отличаются от худших, принятых для

50

2003, ¹ 7

условий гололедообразования, только несколько меньшей скоростью ветра.

При отсутствии ограничений диапазон приемлемых для плавки токов определяется наибольшим допустимым по механической прочности провода током, характеризующим условия нагрева свободного от гололеда провода, и наименьшим током, который необходим для плавки гололеда в течение часа при тяжелых метеоусловиях, т.е. при больших размерах отложения, скоростях ветра и низких температурах [1, 3]. Использование такого диапазона обеспечивает условия, при которых для данной марки провода в любых погодных условиях каждый вид отложения будет расплавлен за время, не превышающее 1 ч.

Расчеты максимального и минимального токов плавки, а также ее длительности произведены по формулам [1] при условиях равенства допустимой температуры нагрева провода 100°С согласно рекомендациям [4], а коэффициента угла атаки ветра – единице с учетом реального расположения трассы ВЛ поперек преимущественного направления ветра1. Токи профилактического подогрева проводов (ПП) должны быть достаточны для поддержания положительной температуры на поверхности провода при наихудших условиях его охлаждения. Они определяются по тем же формулам, что и токи плавки, при подстановке допустимой температуры нагрева провода, равной +1°С.

Результаты расчетов токов для предложенных вариантов метеоусловий приведены в табл. 2. Диапазон токов плавки, которые могут быть использованы для каждой ВЛ в конкретных погодных условиях, достаточно велик и составляет 945 – 300 А для АС-240 и 1345 – 430 А для АС-400. Из сопоставления токов ПГ и ПП следует, что ПП целесообразен при погодных условиях, характерных для образования гололеда, поскольку токи для его реализации существенно меньше требуемых для ПГ. При образовании кристаллической изморози ПП противопоказан, поскольку при сочетании низких температур воздуха и сильного ветра для поддержания положительной температуры на поверхности провода требуются большие значения токов, чем для ПГ. Полученные токи использованы для оценки эффективности различных схем ПГ и выбора наиболее приемлемых для практической реализации.

Для обеспечения требуемых токов ПГ предусматривалась возможность использования следующих схемно-режимных мероприятий:

повышение напряжения на шинах 220 кВ ГЭС до 252 кВ;

1Авторами проведено сравнение результатов по формулам, приведенным в [1] и [4]. Некоторое отличие величин, полу- ченных по различным вариантам эмпирических выражений, несущественно с точки зрения решаемой задачи, характеризуемой большим разбросом данных о фактических параметрах метеогололедных условий при плавке.

использование в нормальных схемах плавки режимов с перетоками мощности, определенными с 8%-ным запасом по статической устойчивости;

отключение части линий в сети 220 кВ для перераспределения потоков мощности;

последовательное соединение двух ВЛ 220 кВ в процессе плавки;

два варианта проведения ПГ: при параллельной работе всех агрегатов Усть-Хантайской ГЭС с системой или при выделении на изолированную работу от двух до пяти генераторов этой ГЭС, с предельной загрузкой каждого реактивной мощностью до 55 – 60 Мвар;

перераспределение агрегатов по шинам ГЭС в соответствии с необходимостью.

Применительно к рассматриваемой сети наиболее приемлемым способом получения наибольших токов плавки является трехфазное короткое замыкание (КЗ). Возможность его использования обусловлена особенностью схемы Таймырэнерго – коммутации семи из восьми имеющихся линий электропередачи на шинах 220 кВ Усть-Хантай- ской ГЭС и наличие в главной схеме электриче- ских соединений станции двух секционированных систем шин 220 кВ с обходной, что удобно для организации поочередной ПГ. С учетом этого исследовалась возможность ПГ трехфазным КЗ на каж-

Ò à á ë è ö à 1

L

+

	Температура	Скорость	Плотность
Метеоусловия	воздуха,	ветра,	отложения,
	°Ñ	ì ñ	ã ñì3
Худшие:
гололед	–5	18	0,90
изморозь:
зернистая	–16	8	0,50
кристаллическая	–22	7	0,10
Средние:
гололед	–1	7	0,75
изморозь:
зернистая	–5	5	0,30
кристаллическая	–19	3	0,05
Легкие:
гололед	–1	2	0,70
изморозь:
зернистая	–3	2	0,10
кристаллическая	–10	2	0,01
Нормативные:
гололед	–5	15	0,90
изморозь:
зернистая	–	–	–
кристалическая	–	–	–

2003, ¹ 7

51

Ò à á ë è ö à 2

M ;

		Ток плавки, max min, для провода, А		Ток подогрева для провода, А
	Метеоусловия
		ÀÑ-240	ÀÑ-400	ÀÑ-240	ÀÑ-400
	Худшие:
	гололед	945 805	1345 1135	600	820
	зернистая изморозь	945 820	1345 1150	825	1130
	кристаллическая изморозь	945 530	1345 760	930	1270
	Средние:
	гололед	945 605	1345 875	275	375
	зернистая изморозь	945 545	1345 790	435	600
	кристаллическая изморозь	945 450	1345 640	700	960
	Легкие:
	гололед	945 590	1345 855	200	280
	зернистая изморозь	945 410	1345 600	285	400
	кристаллическая изморозь	945 300	1345 430	470	650

дой из взаимосвязанных линий. Это простейшая схема организации ПГ, позволяющая на базе единожды выделенных генераторов производить по- очередные плавки с минимумом оперативных переключений. Указанное особенно ценно в условиях одновременного обледенения нескольких линий, идущих по близким трассам, когда необходимо обеспечить расплавление гололедообразований на всех линиях за время, ограниченное периодом их нарастания до величин, опасных для механиче- ской прочности проводов и опор.

Рассматривались следующие варианты схем плавки, схематично представленные на ðèñ. 2:

а) совмещенные ПГ с использованием трехполюсной закоротки в конце двух последовательно включенных цепей ВЛ в режиме параллельной работы генераторов ГЭС с системой, поскольку для сборки этой схемы требуется минимум оперативных переключений;

б) то же, но в режиме выделения на изолированную работу четырех – пяти генераторов УстьХантайской ГЭС;

в) поочередные ПГ параллельных цепей с трехполюсной закороткой в конце линии от выделен-

ных на изолированные шины Усть-Хантайской ГЭС четырех – пяти генераторов.

На последней схеме показан вариант подклю- чения к выделенной для плавки шине Усть-Хан- тайской ГЭС гидроагрегатов Курейской ГЭС через Ë205, Ë206. При этом сохраняется ее параллельная работа с системой, а число выделяемых для плавки генераторов Усть-Хантайской ГЭС сокращается до двух. Результаты расчетов параметров плавки по этому варианту аналогичны представленным в òàáë. 3, 4. Во всех случаях ток плавки ограничивается допустимой загрузкой гидрогенераторов ГЭС по реактивной мощности.

Плавка гололеда подачей напряжения с шин 220 кВ Усть-Хантайской ГЭС на трехполюсную закоротку в конце двух или одной обогреваемых линий возможна на любых ВЛ, но при определенных метеогололедных условиях. В варианте параллельной работы одночасовая плавка реализуема на Ë201 + Ë202, Ë207 + Ë208 во всех расчетных случаях, кроме образования гололеда и зернистой изморози при худших метеоусловиях, а на Ë205 + Ë206 – только в одном, самом легком, слу- чае из девяти. Низкая эффективность плавки на

Ò à á ë è ö à	3
$
		Параллельная работа генераторов						Раздельная работа генераторов
Линии
		Участие ГЭС,					Участие ГЭС,
плавки			Напряжение,	Òîê, À		Время, мин		Напряжение,	Òîê, À		Время, мин
		Ì À	êÂ				Ì À	êÂ
Ë201 + Ë202		498 + j419	233	960		12 – 125	51 + j296	199	795		17 – 565
Ë207 + Ë208		494 + j456	235	930		13 – 147	51 + j296	199	795		17 – 565
Ë205 + Ë206		610 + j394	220	575		33 – 600	55 + j286	247	640		26 – 600
Ë205 + Ë204		557 + j404	219	775		18 – 600	61 + j295	212	750		19 – 600

52 2003, ¹ 7

Ë207

Ë205

Ë208

ÏÑ Îïî ðíàÿ

Ë206

Ë204

Ë203

ПС Игарка

Курейская ГЭС

Усть - Хантайская ГЭС

à )

Ë207

Ë205

Ë208

ÏÑ Îïî ðíàÿ

Ë206

Ë203

Ë204

2õ63

Усть - Хантайская ГЭС

ПС Игарка

Курейская ГЭС

á )

Ë205

Ë207

Ë206

Ë204

Ë203

ÏÑ Îïî ðíàÿ

ПС Игарка

2õ63

Курейская ГЭС

Усть - Хантайская ГЭС

â )

" * ! !

Ë205 + Ë206 обусловлена невозможностью полу-

сравнению с режимом параллельной работы. Од-

чения токов, достаточных для прогрева образую-

ночасовая плавка возможна на Ë201 + Ë202,

щегося при этом участка длиной 460 км. В некото-

Ë207 + Ë208 в пяти расчетных случаях из девяти,

рых случаях ПГ на одной паре линий может соче-

íà Ë205 + Ë206 èëè Ë205 + Ë204 – в четырех из

таться с ПП на другой. Однако следует иметь в

девяти. Практически эти схемы приемлемы для

виду, что включение и отключение трехполюсной

расплавления гололедных образований только в

закоротки в рассматриваемом режиме приводит к

средних и легких метеоусловиях. В худших они

броскам активной и реактивной мощности поряд-

неэффективны,

поскольку

расчетные

времена

êà (70 + j360) МВ А, сопровождающимся значите-

плавки составляют более 5 ч. Хотя для сборки

льными колебаниями напряжения и частоты в

этих схем плавки от изолированно работающих

объединении, которые могут быть опасны для

агрегатов требуется больше времени, чем преды-

устойчивости электропередачи.

дущих, в них исключается влияние набросов и

В схемах выполнения совмещенных плавок от

сбросов реактивной мощности, возникающих при

выделенных агрегатов Усть-Хангайской ГЭС име-

включении и отключении закоротки, на режим ра-

ет место некоторое перераспределение токов по

боты остальной части сети, а также отпадает необ-

Ò à á ë è ö à

4

Выделены пять генераторов

Выделены четыре генератора

Линии

Участие ГЭС,

Участие ГЭС,

плавки

Напряжение,

Òîê, À

Время,

Напряжение,

Òîê, À

Время,

ÌÂ À

êÂ

ìèí

ÌÂ À

êÂ

ìèí

Ë201(Ë202)

45 + j295

130

1100

9 – 71

35 + j238

114

970

12 – 123

Ë207(Ë208)

45 + j295

130

1100

9 – 71

35 + j238

114

970

12 – 123

Ë205(Ë206)

37 + j238

144

825

16 – 355

47 + j295

163

930

13 – 147

Ë203

36 + j180

85

945

6 – 38

36 + j170

84

945

6 – 38

2003, ¹ 7

53

ходимость согласования режимов плавки с системной противоаварийной автоматикой.

В вариантах ñõåì 2, á è 2, â число генераторов, которые целесообразно использовать для плавки, зависит от вида отложения. При образовании кристаллической изморози поочередную ПГ отдельных цепей ВЛ можно выполнять четырьмя генераторами, а в более тяжелых условиях необходимо использовать пять машин.

Особенно легко реализуется ПГ на Ë203 из-за сравнительно небольшой длины и меньшего сече- ния проводов. Требуемое время ПГ колеблется от 6 до 38 мин в зависимости от вида отложения и погодных условий. Наиболее универсальной является схема плавки подачей напряжения на трехполюсную закоротку в конце одной цепи линии с шины 220 кВ Усть-Хантайской ГЭС, на которую выделено пять гидрогенераторов.

Реальность разработок подтверждена практикой эксплуатации в весенне-осеннем межсезонье 2001 г., когда на Ë207, Ë208 имели место сложные гололедные отложения с толщиной стенки изморози 100 мм и более в сочетании с чистым гололедом на одной стороне провода до 40 мм, при температуре воздуха –(3 5)°С и слабом ветре 2 – 4 м с. Указанные погодные условия близки к средним для зернистой изморози, приведенным в òàáë. 1. Расчетный диапазон токов для проводов марки АС-400, равный 1345 – 790 А, определяем по òàáë. 2. Согласно òàáë. 3, 4 в данных условиях возможно использование нескольких вариантов ПГ. Выбрана схема 2, á совмещенной на обеих линиях ПГ коротким замыканием от выделенных гидроагрегатов ¹ 1 – 5 Усть-Хантайской ГЭС.

Протокол плавки от 26 V 2001 г.

Время	Результат
12 ÷ 05 ìèí	Включение плавки, ток короткого замыка-
	íèÿ 855 À
12 ÷ 27 ìèí	Изморозь отпадает кусками 2 – 3 м
12 ÷ 30 ìèí	Гололед начал отпадать
12 ÷ 43 ìèí	Íà Ë207, ôàçà À, гололед отпал полно-
	стью, на фазах Â è Ñ – частично, на Л208
	отпадает изморозь, гололед висит
13 ÷ 17 ìèí	Íà Ë207 è Ë208 гололед отпал полностью
13 ÷ 20 ìèí	Отключение закоротки

Для ликвидации отложений потребовалось 75 мин по сравнению с 59 мин расчетными. Превышение реального времени над расчетным обу-

словлено тем, что в данном случае производилась ПГ сложного гололедно-изморозного образования, а расчет выполнялся для варианта зернистой изморози.

За период 2001 – 2002 гг. в энергосистеме успешно выполнено пять ПГ на Ë207, Ë208.

Выводы

1.Анализ результатов расчетов, проведенных испытаний и реализованных плавок показал на возможность использования переменного тока для плавки или профилактического прогрева гололедных образований на линиях 220 кВ Таймырэнерго – Норильскэнерго. Основной способ ПГ – трехфазное КЗ в конце одной или двух цепей, соединенных последовательно. Плавка гололеда постоянным током от УПГ может рассматриваться в каче- стве резервного варианта на некоторых ВЛ.

2.Представляется, что оценка эффективности проектируемых схем ПГ в широком диапазоне метеосиноптических условий, появляющихся с различной частотой, является более объективной, чем полученная по единственному нормативному варианту гололедно-ветровой нагрузки, наблюдаемой раз в 20 лет (ПУЭ, 1985 г.) в определенном климатическом районе.

3.Для обеспечения эффективного управления режимами плавки необходимы устройство новых

èдооборудование старых метеопостов, системати- ческий сбор и обработка данных о фактических метеогололедных условиях, монтаж сигнализаторов образования гололеда и его расплавления, автоматизация процессов сборки и разборки схем ПГ, разработка технологических карт для оперативного персонала.

Список литературы

1.Рудакова Р. М., Вавилова И. В., Голубков И. Е. Борьба с гололедом в электросетевых предприятиях: Пособие по организации борьбы с гололедом. Уфа: ОАО Башкирэнерго, Уфимский государственный технический университет, 1995.

2.Дьяков А. Ф., Левченко И. И. Опыт борьбы с гололедом на линиях электропередачи. – Электрические станции, 1982, ¹ 1.

3.Левченко И. И. Плавка гололеда на проводах и тросах линий высокого напряжения. М.: МЭИ, 1998.

4.Методические указания по плавке гололеда переменным током. МУ 34-70-027-82, 1983.

54

2003, ¹ 7