Пристрій для плавки ожеледі на захисному тросі та проводах лінії мережі змінного струму

1. Пристрій для плавки ожеледі на захисному тросі та проводах лінії мережі змінного струму, який містить принаймні дві конденсаторні батареї, приєднані у різних пунктах до лінії мережі, який відрізняється тим, що містить порти та блоки, кожен один порт призначений для приєднання одного блока до лінії мережі, кожен блок містить автотрансформатор, перемикач та реактивний елемент, у колі лінійних фаз порту міститься триполюсний вимикач, а у колі захисного троса порту міститься затискач виводу захисного троса, автотрансформатор, оснащений затискачами трьох лінійних фаз та декількома затискачами проміжних фаз, кожен реактивний елемент виконаний трифазним і оснащений затискачами трьох лінійних фаз, кожен провід лінійних фаз лінії мережі через вимикач порту приєднаний до затискачів лінійних фаз блока автотрансформатора та реактивного елемента, а захисний трос лінії мережі через затискач порту та через перемикач приєднаний до затискача однієї з проміжних фаз автотрансформатора блока. 2. Пристрій для плавки ожеледі за п. 1, який відрізняється тим, що містить перший, другий та третій порти для приєднання відповідно першого, другого та третього блоків пристрою до лінії мережі, у блоках першого та третього портів реактивний елемент виконаний у вигляді поділеної на секції трифазної конденсаторної батареї, а у блоці другого порту реактивний елемент виконаний у вигля 2 (19) 1 3 97270 4 12. Пристрій для плавки ожеледі за будь-яким з пп. 1-11, який відрізняється тим, що затискач проміжної фази кожного автотрансформатора блока через перемикач приєднаний до проводу нульової фази низьковольтної чотирипровідної лінії мережі. 13. Пристрій для плавки ожеледі за будь-яким з пп. 1-11, який відрізняється тим, що принаймні один індуктивний елемент виконано у вигляді турбогенератора. Пристрій для плавки ожеледі на захисному тросі та проводах мережі змінного струму належить до електроенергетики і призначений для використання у високовольтних повітряних трифазних мережах з глухозаземленою нейтраллю, які споряджені захисним тросом, а також у низьковольтних чотирипровідних мережах, наприклад, 380/220 вольт. Пристрій здійснює плавку ожеледі без знеструмлення лінії мережі. Пристрій забезпечує оперативне виконання плавки ожеледі шляхом мобільного транспортування пристрою та приєднання його до будь-якої лінії мережі. Крім плавки ожеледі пристрій забезпечує задовільну напругу на приймальному кінці лінії мережі навіть у випадку обриву одного із лінійних проводів, що важливо для споживачів першої категорії. Відомий пристрій для плавки ожеледі на захисному тросі та проводах мережі змінного струму [2, 3, 17, 28], у якого: зменшений "танок" проводів за рахунок удосконалення кріплення ізоляторів; зменшена дуга, що виникає у перемикача на опорах; сколювання ожеледиці на проводах та/або тросах здійснюється шляхом осьового скручування. Недолік пристрою: цей пристрій не вирішує основну задачу. Відомий пристрій для плавки ожеледі на проводах мережі змінного струму [12-14, 24, 25, 33], у якому для розігріву проводів використане додаткове завантаження активними (резистивними) та реактивними струмами. Недолік: труднощі при регулюванні струму плавки ожеледі. Крім того, у лінії мережі виникають нестандартні ситуації, при яких напруга у кінці лінії не відповідає нормам стандартів навіть для аварійних режимів. Відомий пристрій для плавки ожеледі на захисному тросі та проводах мережі змінного струму [5, 10, 43, 45], який розігріває проводи та троси змінним струмом промислової частоти з допомогою трансформаторів та автотрансформаторів, які живляться енергією від допоміжної лінії. Недолік: знеструмлення приймачів першої категорії. Тривалість плавки до 5-8 годин, протягом яких виникає ще додатково близько 50 % обривів захисних тросів та проводів. Відомий пристрій для плавки ожеледі на захисному тросі та проводах мережі змінного струму [5, 7-9, 18, 44, 45], який розігріває проводи та троси постійним струмом з допомогою потужних випрямляючих пристроїв 14-28 кВ, які живляться енергією від допоміжної лінії. Недолік: знеструмлення приймачів першої категорії при плавці ожеледі. Значна тривалість плавки не захищає від додаткових обривів захисних тросів та проводів. Необхідність підведення додаткової електричної енергії від інших ліній мережі. Відомий пристрій для плавки ожеледі на захисному тросі та проводах мережі змінного струму [15, 16, 19, 20, 29, 30, 32, 35, 38, 42], який розігріває проводи та троси струмом високої частоти (до 100 МГц і вище). Недолік: значна потужність випромінювання електромагнітних хвиль, що порушує екологічну ситуацію у регіоні, охопленому ожеледдю. Діючі пристрої плавки ожеледі на проводах лінії мережі відсутні. Крім того, обслуговуючий персонал недостатньо захищений від такого опромінення. Відомий пристрій для плавки ожеледі на захисному тросі та проводах мережі змінного струму [11, 21, 22, 41], який розігріває проводи, урівнювальними струмами. Пристрій живиться від двох джерел трифазних систем напруг, у яких кожна фаза напруги другого джерела зсунута на 30, 60, 60, 120 або 180 градусів порівняно із відповідною фазою другого джерела. Недолік: значний накид реактивної потужності як на перше джерело трифазних напруг, так і на друге джерело; необхідність побудови резервних ліній мережі; встановлення додаткових спеціальних трансформаторів та комутаційної апаратури. Цей пристрій непридатний для ліній мережі, прокладених у важкодоступних місцях, наприклад у горах. Відомий пристрій для плавки ожеледі на захисному тросі та проводах мережі змінного струму [23, 26, 27, 31, 37, 39 , 40, 43], який розігріває проводи за рахунок перерозподілу струмів у проводах розщепленої фази. Так, за високої напруги, наприклад, 750 кВ з метою зменшення втрат енергії на корону кожну фазу виконують із чотирьох або п'яти проводів, розташованих по колу з допомогою розпірок. Пристрій містить вимикачі, які дозволяють знеструмити чотири із п'яти проводів і тим самим збільшити струм у одному з них у п’ять разів, а нагрів проводу у 25 разів. Недолік пристрою: почерговість нагріву кожного із п'яти проводів та складність виконання процесу знеструмлення проводів. Відомий пристрій для подавлення коливань напруги мережі змінного струму [24], який є найближчим аналогом до заявленого пристрою. Пристрій містить принаймні дві конденсаторні батареї, приєднані у різних пунктах до лінії мережі. Конденсаторні батареї розміщені на початку та кінці лінії і частково компенсують реактивну складову опору проводів лінії мережі змінного струму. При збільшенні потужності конденсаторної батареї на виході лінії з метою збільшення струму у проводах, а, значить, і потужності нагріву напруга на виході лінії зростає понад установлені межі. Недоліки найближчого аналогу: неможливість проведення плавки ожеледі, втрата неперервності електропостачання, відсутність підтримки напруги 5 на виході лінії мережі у заданих межах та втрата оперативності у проведенні профілактики та плавки ожеледі. У зв'язку з указаними недоліками найближчого аналогу була поставлена задача: забезпечити неперервність електропостачання, утримувати напругу на виході лінії мережі у межах припису та забезпечити оперативність у проведенні профілактики та плавки ожеледі. Поставлена задача досягнута шляхом окремого регулювання струмів у широкому діапазоні для нагріву захисного троса, при цьому нагрів забезпечується струмами симетричних складових нульової послідовності, та окремого регулювання струмів прямої послідовності у широкому діапазоні для нагріву лінійних проводів, а саме тим, що: пристрій для плавки ожеледі на захисному тросі та проводах повітряної мережі змінного струму, який має принаймні дві конденсаторні батареї, приєднані у різних пунктах до лінії мережі, крім того містить порти та блоки, кожен один порт призначений для приєднання одного блока до лінії мережі, кожен блок містить автотрансформатор, перемикач та реактивний елемент, у колі лінійних фаз порту міститься триполюсний вимикач, а у колі захисного троса порту міститься затискач виводу захисного троса, автотрансформатор оснащений затискачами трьох лінійних фаз та декількома затискачами проміжних фаз, кожен реактивний елемент виконаний трифазним і оснащений затискачами трьох лінійних фаз, кожен провід лінійних фаз лінії мережі через вимикач порту приєднаний до затискачів лінійних фаз блока автотрансформатора та реактивного елементу, а захисний трос лінії мережі через затискач порту та через перемикач приєднаний до затискача однієї з проміжних фаз автотрансформатора блока. Пристрій містить перший, другий та третій порти для приєднання відповідно першого, другого та третього блоків пристрою до лінії мережі, у блоках першого та третього портів реактивний елемент виконаний у вигляді поділеної на секції трифазної конденсаторної батареї, а у блоці другого порту реактивний елемент виконаний у вигляді поділеної на секції трифазної котушки індуктивності. Автотрансформатор містить фільтр струму нульової послідовності. Автотрансформатор містить фільтр струму нульової послідовності, обмотки якого ввімкнені за схемою зиґзаґ. Автотрансформатор містить фільтр струму нульової послідовності, обмотки якого ввімкнені за лямбда-подібною схемою (несиметричний зиґзаґ). Автотрансформатор містить фільтр струму нульової послідовності, обмотки якого ввімкнені за схемою автотрансформатора Скотта. Автотрансформатор містить фільтр струму нульової послідовності, обмотки якого ввімкнені за схемою однофазних автотрансформатора та трансформатора. Порядок приєднання лінійних фаз кожного наступного автотрансформатора до лінії мережі цик 97270 6 лічно зсунутий, наприклад, на фазний кут 2/3 при збереженому порядку чергування фаз. Принаймні одна конденсаторна батарея приєднана до лінії мережі через знижувальний трансформатор. Силовий трансформатор лінії мережі використаний у ролі знижувального трансформатора конденсаторної батареї. Кожен блок пристрою розташований на транспортних засобах і при загрозі виникнення ожеледиці може бути оперативно переміщеним у порти будь-якої лінії мережі відповідно до метеорологічної ситуації та карти-програми плавки ожеледі. Затискач проміжної фази кожного автотрансформатора блока через перемикач приєднаний до проводу нульової фази низьковольтної чотири провідної лінії мережі. Суть винаходу пояснена на кресленнях, поданих на фіг. 1-12. На фіг. 1 подана блок-схема нагріву захисного троса та проводів лінії мережі з допомогою двох портів та двох блоків автотрансформатора з реактивним елементом. На фіг. 2 показана блок-схема нагріву захисного троса та проводів лінії мережі з допомогою трьох портів та трьох блоків автотрансформатора з реактивним елементом. На фіг. 3 представлена блок-схема перемикача. На фіг. 4 показана принципова схема автотрансформатора, який містить фільтр струмів нульової послідовності, обмотки якого з'єднані за схемою зиґзаґ. На фіг. 5 показане топографічне зображення автотрансформатора, який містить фільтр струмів нульової послідовності, обмотки якого з'єднані за схемою зиґзаґ. На фіг. 6 подане топографічне зображення автотрансформатора, який містить фільтр струмів нульової послідовності, обмотки якого з'єднані за схемою лямбда (несиметричний зиґзаґ). На фіг. 7 представлене топографічне зображення автотрансформатора, обмотки якого з'єднані за схемою однофазних автотрансформатора та трансформатора. На фіг. 8 показане топографічне зображення автотрансформатора, обмотки якого з'єднані за схемою Скотта. На фіг. 9 подані графіки залежності напруги та струму захисного троса від його довжини при нагріванні. На фіг. 10 показані графіки залежності напруги та струму проводів лінійних фаз від довжини лінії мережі при їх нагріванні. На фіг. 11 подана принципова схема приєднання низьковольтного конденсатора до високовольтної мережі через знижувальний трансформатор. На фіг. 12 показана блок-схема плавки ожеледі при використанні силових трансформаторів на вході та виході повітряної лінії мережі як знижувальних трансформаторів для приєднання конденсаторних батарей. На фіг. 1 позначено: А1, В1, С1, 01 та А2, В2, С2, 02 - позначення трьох лінійних проводів та захисного троса лінії мережі у пунктах приєднання 7 до портів 2 та 3 відповідно; Rл та Хл - активний та реактивний опори проводу лінійної фази захищеної частини лінії мережі; Rт та Хт - активний та реактивний опори захисного троса захищеної частини лінії мережі; 1 - датчики метеорологічної обстановки та температури проводів і троса лінії мережі; 15 та 16 - блоки автотрансформаторів з перемикачами та реактивними елементами; 9 та 14 - автотрансформатори; 11 та 12 - реактивні елементи; 10 та 13 - перемикачі; 6 та 8 - трансформатори струму; 7 - блок керування; Іо - струм нульової послідовності; 4 та 5 - вимикачі портів 2 та 3 відповідно. На фіг. 2 позначено: A3, В3, С3, 03, А4, В4, С4, 04 та А5, В5, С5, 05 - позначення трьох лінійних проводів та захисного троса лінії мережі у пунктах приєднання до портів 17, 18 та 19 відповідно; 20, 24 та 28 - блоки автотрансформаторів з перемикачами та реактивними елементами; 21, 25 та 31 автотрансформатори; 23, 27 та 29 - реактивні елементи; 22, 26 та 30 - перемикачі. На фіг. 3 позначено: А, В, С - затискачі лінійних фаз автотрансформатора; 32 - автотрансформатор; 33-36 - затискачі проміжних фаз автотрансформатора 32; Uо6(1) - Uo6(4) - напруги нульової послідовності на затискачах проміжних фаз автотрансформатора; П - перемикач; К1-К4 - вимикачі перемикача. На фіг. 4 позначено: 37 - принципова схема автотрансформатора, виконаного на основі фільтру струмів нульової послідовності, обмотки якого ввімкнені за схемою зиґзаґ; U07(1) - U07(4) - напруги нульової послідовності затискачів проміжних фаз автотрансформатора 37; 38-49 - обмотки автотрансформатора; 50-52 - стрижні магнітопроводу; 53-56 - затискачі проміжних фаз автотрансформатора 37. Решта позначень співпадає з позначеннями фіг. 3. На фіг. 5 всі позначення елементів співпадають з позначеннями фіг. 4, оскільки на фіг. 5 показане топографічне зображення обмоток автотрансформатора 37. На фіг. 6 позначено: 57-61 - затискачі проміжних фаз автотрансформатора, виконаного на основі фільтру струмів нульової послідовності, обмотки якого з'єднані за схемою лямбда (несиметричний зиґзаґ); U08(1) - U08(5) - напруги нульової послідовності на затискачах проміжних фаз автотрансформатора; 1а та 2а - обмотки у колі фази А; 1в та 2в - обмотки у колі фази В. Решта позначень співпадає з позначеннями фіг. 5. На фіг. 7 позначено: 62-66 - затискачі проміжних фаз автотрансформатора, виконаного на основі фільтру струмів нульової послідовності, обмотки якого з'єднані за схемою однофазних трансформатора та автотрансформатора; U09(1) U09(5) - напруги нульової послідовності на затискачах проміжних фаз автотрансформатора; 3а та 4а - обмотки у колі фази А; 3в - обмотка у колі фази В, 3с - обмотка у колі фази С. Решта позначень співпадає з позначеннями фіг. 5. На фіг. 8 позначено: 67-71 - затискачі проміжних фаз автотрансформатора, виконаного на основі фільтру струмів нульової послідовності, обмотки якого з'єднані за схемою Скота (з допомогою 97270 8 двох однофазних автотрансформаторів); U010(1) U010(5) - напруги нульової послідовності на затискачах проміжних фаз автотрансформатора; 5а та 5-в-с - обмотки з проміжними виводами у колах фази А, також фаз В-С відповідно. Решта позначень співпадає з позначеннями фіг. 5. На фіг. 9 позначено: U троса та І троса - напруга нульової послідовності на тросі та струм у ньому; L - відстань від першого порту. На фіг. 10 позначено: U проводу та І проводу фазна напруга та струм лінійного проводу у залежності від довжини траси лінії мережі; L - відстань від першого порту. На фіг. 11 позначено: А, В, С - проводи лінійних фаз; 72 - трансформатор для зниження напруги на конденсаторній батареї - 73. На фіг. 12 позначено: 76 та 77 - захисний трос та проводи лінійних фаз повітряної лінії мережі; 74 та 79 - лінії мережі з меншими лінійними напругами ніж лінія мережі 77; 75 та 78 - силові трансформатори на вході та виході лінії мережі; 81-83 порти; 86, 88, 89 - автотрансформатори; 80 та 84 вимикачі конденсаторних батарей; 85, 87 та 90 реактивні елементи. Склад і будова пристрою для плавки ожеледі на проводах мережі змінного струму. Пристрій складається із блоків 15 та 16 автотрансформатора з перемикачем та реактивним елементом (фіг. 1) та портів 2 та 3 приєднання блоків до лінії мережі у пунктах А1, В1, С1, 01 та А2, В2, С2, 02 відповідно. Кожен порт, наприклад, 2 містить вимикач 4 та затискач захисного троса. Кожен блок, наприклад, 15 містить автотрансформатор 9, перемикач 10 та реактивний елемент 11. Пристрій містить також засоби регулювання струму захисного троса та струмів проводів лінійних фаз лінії мережі: датчики 1 метеорологічної ситуації та температури проводів та захисного троса, блок керування 7, трансформатори струмів 6 та 8 захисного троса та проводів лінійних фаз, перемикачі 10 та 13 затискачів проміжних фаз, а також перемикачі секції реактивних елементів 11 та 12 (на фіг. 1 не показано). У даному варіанті у блоці 15 міститься індуктивний реактивний елемент 11, виконаний у вигляді котушки індуктивності, а у блоці 16 міститься ємнісний реактивний елемент 12, виконаний у вигляді конденсаторної батареї. Варіант виконання пристрою за фіг. 2 містить три блоки 20, 24, 28, приєднані через порти 17-19 до лінії мережі у пунктах A3, В3, С3, 03, А4, В4, С4, 04, а також у А5, В5,С5, 05 відповідно. Кожен блок, наприклад, 20 містить автотрансформатор 21, перемикач 22 та реактивний елемент 23. У блоці 20 міститься реактивний елемент 23, виконаний у вигляді конденсаторної батареї, у блоці 24 міститься реактивний елемент 27, виконаний у вигляді котушки індуктивності, а у блоці 28 міститься реактивний елемент 29, виконаний у вигляді конденсаторної батареї. Конструкція перемикача і схема його приєднання зображена на фіг. 3. Перемикач П містить ряд вимикачів, наприклад, К1-К4. Перші виводи вимикачів К1-К4 приєднані до затискачів проміжних фаз 33-36 автотрансформатора 32, з'єднаного із затискачами лінійних фаз А, В, С, а другі виводи 9 вимикачів з'єднані між собою і приєднані до виводу захисного троса. Затискачі проміжних фаз мають різні напруги нульової послідовності U06(1) U06(4). Автотрансформатор блока включає фільтр струмів нульової послідовності і тому може бути виконаним схемами зиґзаґ, за схемою лямбда (несиметричний зиґзаґ), схемою однофазних автотрансформатора та трансформатора, а також за схемою Скотта. Принципова схема виконання автотрансформатора 37 блока, виконаного за схемою зиґзаґ, показана на фіг. 4. Автотрансформатор 37 складається із тристрижневого магнітопроводу, що має стрижні 50-52, із обмоток 38-49; затискачів лінійних фаз А, В, С та затискачів проміжних фаз 53-56. У колі фази А послідовно ввімкнені обмотки 38, 41, 44-49; у колі фази В послідовно ввімкнені обмотки 39 та 42; у колі фази С послідовно ввімкнені обмотки 40 та 43. Топографічне зображення автотрансформатора 37, виконаного за схемою зиґзаґ, принципова схема якого показана на фіг. 4, подане на фіг. 5. Затискачі проміжних фаз 53-56 мають потенціали U07(1) - U07(5), які розташовуються ближче до потенціалу нульової фази 0. По обмотках, зображених товщою лінією та затискачах 53-56, протікають майже потрійні струми (3Іо) порівняно зі струмами затискачів А, В, С, де протікають струми Іо. Відмінністю схеми є те, що всі обмотки між собою ввімкнені однойменними виводами. Топографічне зображення автотрансформатора, виконаного на основі фільтру струмів нульової послідовності, обмотки якого ввімкнені за схемою лямбда (несиметричний зиґзаґ), наведене на фіг. 6. Автотрансформатор, виконаний за схемою лямбда, відрізняється від автотрансформатора, виконаного за схемою зиґзаґ (фіг. 5), тим, що обмотки 2-а (у колі фази А) та 2-в (у колі фази В) між собою з'єднані різнойменними виводами, наприклад, початковий вивід обмотки 2-а з'єднаний із кінцевим виводом обмотки 3-в (фіг. 6). Співвідношення між величинами та фазними кутами напруг на елементах автотрансформатора добре видно із топографічного зображення обмоток автотрансформатора. Виводи обмоток кола фази А та кола фази В з'єднані із затискачами проміжних фаз 57-61, які мають різні величини напруг нульової послідовності U08(1) - U08(5). На фіг. 7 дане топографічне зображення автотрансформатора, виконаного на основі фільтру струмів нульової послідовності, обмотки якого ввімкнені за схемою однофазних автотрансформатора та автотрансформатора. Обмотки 3-а та 3-е належать однофазному трансформатору, а обмотки 4-а та 3-в відносяться до однофазного автотрансформатора. Із топографічного зображення обмоток автотрансформатора, даного на фіг.7, можна визначити всі співвідношення між величинами та фазними кутами напруг обмоток автотрансформатора. Виводи 62-66 обмоток 4-а та 3-в з'єднані із затискачами проміжних фаз, які мають різні величини напруг нульової послідовності U09(1) - U09(5). На фіг. 8 дане топографічне зображення авто 97270 10 трансформатора, виконаного на основі фільтру струмів нульової послідовності, обмотки якого ввімкнені за схемою Скотта. Автотрансформатор містить дві обмотки 5-а та 5-в-с, напруги яких ортогональні між собою. Обмотка 5-а має проміжні виводи, приєднані до затискачів проміжних фаз 67-7, напруги нульової послідовності яких позначені як U010(1) - U010(5). Обмотка 5-в-с має середній вивід, приєднаний до кінця обмотки 5-а. У варіанті виконання пристрою конденсаторна батарея 73 приєднана до трифазної мережі через знижувальний трансформатор 73 (фіг. 11). У варіанті виконання пристрою конденсаторні батареї 85 та 90 приєднані до трифазних мереж 74 та 79 відповідно, які зв'язані із лінією мережі 77 з допомогою трансформаторів 75 та 78 (фіг. 12). У цьому варіанті вимикачі 80 та 84 портів 81 та 83 винесені за межі лінії мережі 77. У мобільному виконанні пристрою для плавки ожеледі на проводах мережі змінного струму блоки автотрансформаторів та реактивних елементів змонтовані на транспортних засобах. Такі блоки можуть бути оперативно доставлені до портів, які мають бути заздалегідь змонтованими. Порти оснащені силовими вимикачами, датчиками температури проводів та метеорологічної ситуації на час ожеледі, а також засобами передачі даних ожеледі на блок керування. Блок керування розміщується в одному з блоків автотрансформатора з реактивним елементом. Конструкції автотрансформатора можуть бути виконані так, що затискачі проміжних фаз автотрансформатора разом з перемикачем можуть забезпечити зміну фазного кута струмів нульової послідовності у межах від нуля до 2 з кроком 2/3. Можливість керування величиною та фазним кутом струмів нульової послідовності досягається за рахунок перемикання затискачів перемикача. Кількість портів та блоків у одній лінії мережі може сягати від двох до 6-9 у залежності від довжини та параметрів напруги лінії мережі. Робота пристрою для плавки ожеледі на захисному тросі та проводах мережі змінного струму полягаєу наступному. Заявлений пристрій захищає ділянку або всю трасу лінії мережі від ожеледі у двох режимах: профілактики та плавки ожеледі. Захист здійснюється шляхом нагріву захищеної частини троса та проводів лінії мережі струмами промислової частоти 50 або 60 Гц. Засилання струмів для профілактики та плавки ожеледі відбувається лише у ту частину захисного троса та проводів лінії мережі, яка потребує профілактики та плавки ожеледі. Живлення пристрою здійснюється за рахунок енергії мережі, на тросі та проводах якої відбувається плавка ожеледі. У мережу засилаються два види струмів: активно-реактивні струми нульової послідовності Іо та реактивні струми прямої послідовності Ілр. Кожен із цих струмів має власний шлях засилання. Струм нульової послідовності Іо засилається і в лінійні проводи повітряної лінії мережі і в захисний трос по маршруту: «автотрансформатор 9 першого блока - порт 2 - кожен провід лінійних фаз А1, В1, С1 – кожен з проводів лінійних фаз А2, В2, 11 С2 - порт 3 - автотрансформатор 14 другого блока 16 - перемикач 13 другого блока - порт 3 - захисний трос та земля у пункті 02 - захисний трос та земля у пункті 01 - порт 2 - перемикач 10 блока 15 - автотрансформатор 9 першого блока» (фіг. 1). Шлях струмів Іо показаний тонкими та товщими стрілками. Струм, позначений товщими стрілками, рівний 3Іо. По проводах лінійних фаз А1, В1, С1 та А2, В2, С2 протікають струми, величина яких приблизно рівна Іо. Струм 3Іо протікає по захисному троса і землі (через контури заземлення опор). Оскільки опір троса в середньому у 8-15 (можуть бути і більші співвідношення, особливо в гірських умовах) разів менший від опору землі, то у середньому 8 % струму 3Іо протікає по землі. Тому по захисному тросу протікає струм Іт, який дорівнює приблизно 92 % струму 3Іо. Іт = 0,92*3*Іо. (1) Джерелом струму 3*Іо є різниця напруг нульової послідовності на затискачах проміжних фаз автотрансформаторів 9 та 14, які позначимо за U01 та U02 (фіг. 1). Величина струму 3*Іо дорівнює 3*Іо = (U01 - U02) / (Zo9 + Zo14 + Zoл/3 + Zoт), (2) де: Zo9 - повний опір нульової послідовності затискача проміжної фази автотрансформатора 9 (наприклад затискача 34 відносно затискачів лінійних фаз А, В, С (фіг. 3)); Zo14 - повний опір нульової послідовності затискача проміжної фази автотрансформатора 14; Zoл/3 - повний сумарний опір нульової послідовності лінії мережі у межах захисту від ожеледі; Zoт - повний опір захисного троса у межах захисту від ожеледі. Опори нульової послідовності Zo9 та Zo14 автотрансформаторів 9 та 14 не перевищують 5 % від активного опору троса. Опори проводів лінії та захисного троса вказані у паспортних даних. Так, провід лінійної фази марки АС-400 має опір 0,078 + J*0,39 Ом/км, а захисний трос марки ПС-95 при струмі 200 А, має опір 1,88 + J*0,35 Ом/км. Різниця напруг нульової послідовності для створення струму 200 ампер у захисному тросі при його довжині 100 км дорівнює: |U01 - U02| = 21740*1,966 = 42,73 кВ. (3) Напруги нульової послідовності U01 та U02 є векторними величинами і характеризуються величиною, наприклад, |U01| та фазним кутом φ01. В оптимальному варіанті виконання автотрансформаторів 9 та 14 (фіг. 1) виконується рівність U01 = -U02. (4) В оптимальному варіанті виконання автотрансформаторів 21, 25 та 31 (фіг. 2) виконується така умова U03 = U05 = -U02. (5) Величина струму у 200 ампер у захисному проводі може бути досягнута при напрузі нульової послідовності затискачів автотрансформаторів 9 та 14 (фіг. 1), яка дорівнює 22,37 кВ, що цілком досяжно при виконанні. При діаметрі троса 15 мм при струмі 200 ампер температура перегріву захисного троса рівна 50 °С. Така температура троса достатня для плавки ожеледі на ньому. Але струми Іо є замалими для плавки ожеледі на проводах 97270 12 лінійних фаз, оскільки у цих проводах виділяється тепла у 200-300 разів менше, ніж у захисному тросі. Струми нульової послідовності Іо1, які протікають у контурах між першим 17 та другим 18 портами (фіг. 2), та струми нульової послідовності Іо2, які протікають у контурах між другим 18 та третім 19 портами, викликають у захисному тросі падіння напруг, які знаходяться у протифазі. Отже пристрій фіг. 2 усуває несиметрію напруг за нульовою послідовності у силових трансформаторах передавальної та приймальної підстанції. Струм плавлення ожеледі залежить від кліматичної ситуації (товщини стінки ожеледі, температури повітря, швидкості вітру, кута напрямку вітру відносно напрямку траси, відносної вологості повітря) і вимагає значних витрат електричної енергії. Для зменшення втрат енергії у лінії мережі необхідне регулювання струму плавки. На фіг. 3 представлена блок-схема силового перемикача П, який виконує роль регулятора струму. З допомогою силових вимикачів К1-К4 можна збільшувати або зменшувати до нуля напругу та струм плавки ожеледі захисного троса відповідно до виразу (2). З цією метою переключення затискача проміжної фази автотрансформатора 37 (фіг. 4 та фіг. 5) приводить до збільшення або зменшення напруги нульової послідовності. Переключення напруги з U06(1) до U06(4) з допомогою перемикача П (вимикачі К1-К4) приводить до дискретної зміни струму від струму профілактичного режиму до струму плавки товстих намерзань ожеледі. Блок керування 7 (фіг. 1) на основі даних, одержаних від метеорологічних датчиків 1, визначає потрібну величину струму плавки і включає відповідний вимикач із числа К1-К4. У пристрої автотрансформатори можуть бути виконані за варіантами, показаними на фіг. 4 - фіг. 8. Найбільш перспективними для низьковольтних, наприклад, чотирипровідних мереж є автотрансформатори, виконані за схемами, близькими до схеми зиґзаґ або несиметричний зиґзаґ (фіг. 4) (фіг. 6), а для високовольтних мереж найбільший інтерес становлять автотрансформатори, виконані за схемою, близькою до схеми Скотта (фіг. 8). Залежності внесеного струму І троса та напруги U троса від довжини L лінії мережі показані на графіку фіг. 9. Пунктиром показана залежність, при якій на початку та в кінці лінії не виникають напруги нульової послідовності у високовольтній лінії мережі. Реактивний струм прямої послідовності Ілр засилається в лінійні проводи повітряної лінії мережі за маршрутом: «котушка індуктивності 11 першого блока 15 - вимикач порту 2 - кожен провід лінійних фаз А1, В1, С1 - кожен з проводів лінійних фаз А2, В2, С2 - вимикач порту 3 - конденсаторна батарея 12 другого блока 16» (фіг. 1). У кожному проводі лінійної фази лінії мережі протікають такі струми: - робочий струм Ір, обумовлений навантаженням виходу; величина Ір складає 20-25 % від номінального значення через мале завантаження високовольтної лінії мережі; - струм нульової послідовності Іо, величина якого обмежена струмом плавки ожеледі захисно 13 го троса, наприклад, 66 ампер у розглянутому вище випадку; - реактивний струм прямої послідовності Ілр у трифазному одноконтурному резонансному колі LC (фіг. 1), або реактивний струм прямої послідовності Ілр у трифазному двоконтурному резонансному колі L-C (фіг. 2). Пристрій для плавки ожеледі проводів лінії, показаний на фіг. 1, можна застосовувати при коротких та довгих лініях мережі. При довжинах ліній мережі 50-400 км доцільно застосовувати варіант виконання пристрою, показаний на фіг. 2. Пристрій містить три порти та три блоки автотрансформатора з реактивним елементом. Вид реактивного елементу залежить від номера блока: у першому блоці 20 та у третьому блоці 28 - конденсаторна батарея 23 та 29 відповідно; у другому блоці 24 котушка індуктивності 27. У цьому випадку має місце двоконтурний резонанс струмів Ілр1 та Ілр2. Резонансні струми Ілр1 протікають у контурі між першим 17 та другим 18 портами; резонансні струми Ілр2 протікають у контурі між другим 18 та третім 19 портами. Резонансні струми Ілр1 та Ілр2 знаходяться у протифазі, тому вони практично не впливають на напруги на виході лінії мережі. Пристрій за фіг. 2 має удвічі більшу встановлену потужність, але задовольняє умові неперервного живлення споживачів при плавці ожеледі. При розрахунку повинна враховуватись індуктивність проводів за умови резонансу, що приводить до зниження встановленої потужності реактивних елементів. Для плавки ожеледі на проводах лінійних фаз вимагаються струми від 600 до 1000 ампер для нерозщеплених фаз мереж. Для ліній з розщепленими фазами струми плавки ожеледі складають 2000-4000 А і більше. З метою зниження напруги на конденсаторній батареї 73 застосовано знищувальний трансформатор 72, що підвищує надійність роботи пристрою (фіг. 11). Оскільки конденсаторні батареї 23 та 29 розміщені у першому та третьому блоках (фіг. 2), то для зниження напруг конденсаторних батарей використані силові трансформатори 75 та 78 лінії мережі 77 (фіг. 12) як знищувальні. Завдяки цьому конденсатори 85 та 90 приєднані до ліній 74 та 79 через вимикачі 80 та 84 відповідно. Залежності внесеного реактивного струму І проводу та напруги U проводу від довжини лінії L мережі показані на графіку фіг. 10. Завдяки пристрою режим профілактики та плавки ожеледі на проводах та захисному тросі розв'язаний від режиму утримання напруги виходу лінії у нормованих межах. Завчасне облаштування лінії мережі портами приєднання блоків пристрою до мережі забезпечує оперативність у проведенні профілактики та плавки ожеледі. Режим плавки ожеледі на захисному тросі не впливає на режим плавки ожеледі на проводах лінійних фаз. Це пояснюється розмежуванням струмів нульової послідовності захисного троса та струмів прямої послідовності реактивних елементів. Це забезпечує незалежне вибіркове регулювання як струмів плавки ожеледі на захисному тросі так і регулювання струмів у проводах лінійних фаз лінії мережі. При 97270 14 цьому пристрій забезпечує неперервність електропостачання, утримування напруги на виході лінії мережі у заданих межах, що виконується регулюванням напруг на передавальній підстанції постачальником, та забезпечує оперативність у проведенні профілактики та плавки ожеледі. Крім того, пристрій має множину корисних властивостей, основні з яких такі: - усуває підмагнічування майже постійним струмом стрижнів силових трансформаторів на вході та виході лінії при геомагнітних бурях, обумовлених спалахами на Сонці; - генерує у проводі обірваної лінійної фази лінії мережі номінальну напругу на приймальній підстанції, що підвищує живучість мережі і може забезпечити неперервність електропостачання споживачів першої категорії; - зменшує напруги та струми гармонік, кратних трьом. Перелік посилань. 1. Hampe G.W. et al. Means and method for heating conductors. Патент США № 2240772. МПК H02G 7/16, Публ. 06.05.1941. 2. Peirce W.T. De-icing apparatus for electric cable. Патент США № 2797344. Публіковано 10.10.1954. 3. Greenfild E.W. et al. Electrical conductor and system. Патент США № 2870311. МПК H02G 7/16, H01B 5/00, H01B 5/08. Публ. 20.01.1959. 4. Toms J.E., Gardner L. Combating winters grip on power lines. //Edgar Alien News - 1965. - vol.44. N521. - November. - C.241-247. 5. Burgdorf V.V., Genrikh G.A. and all. Device for melting the icing by direct current on conductors of overheat power transmission line. Патент США № 4082962. МПК Н02В 1/00. Публ. 04.04.1978. 6. Genrikh G.A. and all. High-voltage network for areas with rate of icing. Патент США № 4085338. МПК Н02В 1/00. Публ. 18.04.1978. 7. Genrikh G.A. and all. High voltage electric network with DC ice-melding device and current return through ground. Патент США № 4119866. МПК H02J 11/00. Публ. 10.10.1978. 8. Genrikh G.A. and all. High-voltage network for areas of increased intensity of icing. Патент США № 4126792. МПК Н02В 1/00. Публ. 21.11.1978. 9. Genrikh G.A. and all. Ice melting circuit arrangement for a high-voltage transmission network. Патент США № 4135221. МПК Н02Н 1/00, 361/1. Публ.16.01.1979. 10. Shimada A., Nakajima К. Apparatus for deicing of trolley wires. Патент США № 4190137. МПК В60М 1/34. Публ. 26.02.1980. 11. Павлов И.В., Маркелов О.А. Устройство для плавки гололеда на железнодорожных линиях электроснабжения. Авторское свидетельство СССР № 1137493. 12. Pettigrew R.D. Power factor control with overvoltage and undervoltage override control in a capacitor control system for a distribution system. Патент США № 4769587. МПК G05F1/7. Публ. 06.09.1988. 13. Nilson S.L. Apparatus for controlling the reactive impedance of a transmission line. Патент США № 4999565. МПК G05F 1/12. Публ. 15 12.03.1991. 14. Marsh R.N. A-C power line filter. Патент США № 5260862. МПК H02M 1/12, H03H 7/00. Публ. 09.11.1993. 15. WO 94/20819, 9/1994. 16. WO 95/30495, 11/1995. 17. Bridges R.P. Group operating circuit disconnect apparatus for overhead electric power lines. Патент США № 5483030. МПК Н01Н 33/12. Публ. 09.01.1996. 18. Kubo M., Ishigaki Y. Superconducting energy storage apparatus. Патент США № 5532638. МПК Н02Н 7/20. Публ. 02.07.1996. 19. Higuchi Т. Power line switching apparatus. Патент США № 5754045. МПК G05B 24/02. Публ. 19.05.1998. 20. Eckel D.P., Batko TJ. Three wire air gap off power supply circuit for operating switch and regulating current when switch or load is open. Патент США № 5777837. МПК Н01Н 47/22. Публ. 07.07.1998. 21. Irissou P.R. Apparatus and method of interrupting current for reduction in arcing of the switch contacts. Патент США № 5933304. МПК Н02Н 7/22. Публ. 03.08.1999. 22. Рудакова P.M., Вафин И.Ш., Вафин Л.Ш. Устройство для плавки гололеда на локальных участках. Патент Российской Федерации № 2130223, H02G 7/16. Публ. 10.05.1999. 23. Allaire M.-A., Laforte J.-L. Method and device for de-icing conductors of a bundle of conductors. Патент США №6018152. МПК Н05В 1/02. Публ.25.01.2000. 24. Noro Y. Method and system for suppressing a voltage fluctuation in a power system. Патент США № 6359423. МПК G05F 3/02. Публ. 19.03.2002. 25. Yamamoto H., Tanaka S., Shigeta M., Mizutani M., Monden Y., Uchino H. Series compensator. Патент США № 6331765. MПК G05F 1/170. Публ. 18.12.2001. 26. Couture P. Switching apparatus and method for a segment of an electric power line. Патент США № 6396172. МПК Н05В 1/02. Публ. 28.05.2002. 27. Couture P. Power flow management in an electric power grid. Патент США № 6486569 МПК Н05В 1/02. Публ. 28.05.2002. 28. Allaire M.-A., LaForte J.-L. Method and apparatus for breaking ice accretions on an aerial cable. Патент США № 6518497 МПК H02G 7/16. Публ. 11.02.2003. 29. Petrenko V., Sullivan C. Method and systems for removing ice from surfaces.. Патент США № 6653598 МПК Н05В 3/00. Публ. 25.11.2003. 30. Petrenko V., Sullivan С. Method and structures for removing ice from surfaces. Патент США № 6723971 МПК Н05В 6/70. Публ. 20.04.2004. 31. Couture P. Switching apparatus and method 97270 16 for a segment of an electric power line. Патент США № 6727604 МПК Н05В 1/02. Публ. 27.04.2004. 32. Petrenko V.F. System and method for modifying an ice-object interface. Патент США № 6870139 МПК Н05В 3/02. Публ. 22.03.2005. 33. Kehrli A.P. et al. Reactive power compensation to minimize step voltage changes and transient. Патент США № 6900619 МПК G05F 1/70. Публ. 28.05.2002. 34. Petrenko V.F. High-frequency melting of interfacial ice. Патент США № 7087876 МПК H05B 6/54. Публ. 08.08.2006. 35. Petrenko V.F. Low-frequency de- icing of cableways. Патент США № 7038125 МПК H02G 7/00. Публ. 02.05.2006. 36. Folts D.C., Vareka W.A., Kehrli A.P., De Leon J.A.D. Dynamic reactive compensation system and method. Патент США № 7091703 МПК G05F 1/70. Публ. 15.08.2006. 37. Couture P. Apparatus and method for modifying a power flow in a section of an electric power line. Патент США № 7157812 МПК H02J 3/16. Публ. 1.01.2007. 38. Petrenko V.F. High-frequency de-icing of cableways. Патент США № 7164100. МПК H05B 3/00. Публ. 16.01.2007. 39. Couture P. Switching apparatus and methodfor varying a phase line impedance of an electric power transport line section. Патент США № 7235900 МПК G05F 1/10. Публ. 26.06.2007. 40. Brochu J., Bergeron A., Cloutler R. Method for deicing energizer tactical transmission lines. Патент США № 7271508 МПК H02G 7/16. Публ. 18.09.2007. 41. Методические указания по плавке гололеда переменным током. М.: Союзтехэнерго. 1983. Ч.1. 42. Дьяков А.Ф. Системный подход к проблеме предотвращения и ликвидации гололедных аварий в энергосистемах. М.: Энергоатомиздат, 1987. 43. Хромов Е.Г., Демин Ю.В., Мозилов А.И., Садовская Л.В. Профилактические мероприятия по предотвращению образования гололеда на проводах и тросах ВЛ с помощью нагрузочных устройств. - ЛЭП-2006. Вторая Российская с международным участием научно-практическая конференция. - 2006. - С. 321-326. 44. Левченко Н.Н., Аллилуев А.А., Засыпкин А.С. Релейная защита установок для плавки гололеда постоянным током. - Электричество. - 1997. № 9. - С. 22-23. 45. Pohlan J.C. and Landers P. "Present State of- the art of transmission line icing" IEE Transmission on Power Apparatus and system. Vol. PAS-101 no 8, august. 1982, pp. 2442-2450. 46. Каганов В.И. Как расплавить лед на проводах. «Наука и жизнь». - 2008. - № 8. 17 97270 18 19 97270 20 21 97270 22 23 97270 24 25 97270 26 27 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 97270 Підписне 28 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601