Metody zwalczania oblodzenia linii elektroenergetycznych. Sposób zapobiegania oblodzeniu przewodów napowietrznej linii elektroenergetycznej prądu przemiennego. Oblodzenie przewodów linii elektroenergetycznej

Kuvshinov A.A., doktor nauk technicznych, Uniwersytet Państwowy w Togliatti;
Karmanow V.F., dyrektor generalny,
Akhmetzhanov N.G., główny specjalista Energy T LLC (Tolyatti);
Shkuropat I.A., Ph.D., CJSC „GK „Electroshield TM-Samara”, Samara;
Galiev I.T., student studiów podyplomowych, wydział IIT NRU MPEI,
Aleksandrov N.M., student studiów podyplomowych na Wydziale APP SamSTU;
Khrennikov A.Yu., doktor nauk technicznych, JSC „STC FGC UES”

Wstęp

Podczas eksploatacji napowietrznych linii elektroenergetycznych (OHL) w wielu regionach poważny problem oblodzenia przewodów pojawia się w okresie jesienno-zimowym, ponieważ średni czas usuwania wypadków lodowych przekracza średni czas usuwania wypadków spowodowanych innymi przyczynami o 10 lub więcej razy. Badania pokazują, że osady lodowe na napowietrznych liniach energetycznych powstają przy temperaturze powietrza około minus 5°C i prędkości wiatru 5-10 m/s. Dopuszczalna grubość ścianki złącza oblodzonego wynosi od 5 do 20 mm dla linii napowietrznych o napięciu 3–330 kV, zlokalizowanych w obszarach klimatycznych o warunkach lodowych kategorii I–IV.

Jako pasywny środek do walki z lodem można zastosować różne druty o dużej wytrzymałości. Na przykład drut ACCC (Aluminum Conductor Composite Core - drut aluminiowy z rdzeniem kompozytowym wykonanym z różnych materiałów. Rdzeń przewodnika ACCC jest stabilny wymiarowo, ponieważ współczynnik rozszerzalności cieplnej (1,6,10-6 °C-1) jest prawie rząd wielkości mniejszy niż stal ( 11.5.10-6 °C-1) Dlatego druty ACCC pozwalają im wytrzymywać wysokie temperatury przez długi czas, zapobiegając tworzeniu się lodu.

Godny uwagi jest również drut Aero-Z®, który składa się z jednej lub więcej koncentrycznych warstw drutów okrągłych (warstwy wewnętrzne) i drutów „Z” (warstwy zewnętrzne). Każda warstwa drutu jest skręcona na całej długości, wykonana z określonym skokiem. Gładka powierzchnia zmniejsza obciążenie wiatrem o 30-35% i zapobiega przyklejaniu się śniegu i lodu. Drut Aero-Z® ma jednak ograniczenia dotyczące topienia lodu, ponieważ nie pozwala na długotrwały wzrost temperatury powyżej 80 ° C.

Generalnie praktyczne wdrożenie pasywnych metod walki z lodem możliwe jest jedynie poprzez zaprojektowanie i uruchomienie nowych linii energetycznych. Rekonstrukcja „starych” linii napowietrznych wiąże się ze znacznymi kosztami.

Dlatego też zadanie opracowania aktywnych metod zwalczania osadów lodowych na napowietrznych liniach elektroenergetycznych pozostaje aktualne. Tradycyjne metody obejmują topienie lodu na napowietrznych liniach elektroenergetycznych prądem przemiennym poprzez sztuczne tworzenie zwarć lub prądem stałym przy użyciu niekontrolowanych lub kontrolowanych prostowników. Jednak w pierwszym przypadku możliwe jest uszkodzenie przewodów linii napowietrznej, a w drugim przypadku drogie prostowniki nie są używane przez większą część roku kalendarzowego. Jednocześnie obecny stan bazy pierwiastkowej energoelektroniki otwiera dodatkowe możliwości i stymuluje rozwój nowych, pozbawionych tych wad metod zwalczania złóż lodu. Badaniom powstawania lodu i walce z osadami lodowymi poświęcona jest duża liczba publikacji naukowych. Niniejsza praca stawia sobie za zadanie usystematyzowanie i analizę porównawczą istniejących metod zwalczania złóż lodu, których rozwiązanie pozwoli wybrać z dostępnej gamy rozwiązań technicznych metodę najbardziej racjonalną dla warunków lokalnych.

Klasyfikacja metod zwalczania lodu

Znane urządzenia i metody wykorzystują następujące rodzaje oddziaływań fizycznych do usuwania osadów lodu i szronu z przewodów linii elektroenergetycznych (rysunek 1):

• oddziaływanie termiczne poprzez nagrzanie drutu do temperatury 120-130°C, w której topi się lodowe złącze, lub poprzez zapobiegawcze podgrzewanie drutów o 10-20°C, aby zapobiec tworzeniu się lodu;
• oddziaływanie termodynamiczne poprzez wstępne podgrzewanie aż do utworzenia zanurzonej warstwy pomiędzy drutem a płaszczem lodowym i późniejszego „wstrząsania drutami z siłą amperową”, które ma miejsce podczas przepuszczania silnego impulsu prądowego;
• oddziaływanie elektromechaniczne poprzez okresowo przechodzące impulsy prądu, powodujące drgania mechaniczne drutów i zniszczenie sprzęgła lodowego; skuteczność oddziaływań elektromechanicznych zwiększają parametry impulsów prądowych powodujących rezonans mechaniczny;
• uderzenie mechaniczne poprzez przesuwanie świderów po przewodzie wykorzystując energię wiatru, energię pola elektromagnetycznego prądu fazowego linii napowietrznej, magnesy trwałe, liniowy silnik asynchroniczny lub wytwarzanie drgań drutów za pomocą mechanicznego generatora drgań (nie rozpatrywanego dalej, gdyż praktycznie nie są używane).

Rysunek 1 – Klasyfikacja metod usuwania osadów lodowych z przewodów linii napowietrznych:

CF – prostownik sterowany;

STK – statyczny kompensator tyrystorowy;

IF – przetwornica częstotliwości;

NFC – bezpośredni przetwornica częstotliwości;

UPK – urządzenie do kompensacji wzdłużnej

Należy jedynie zauważyć, że istnieje ogólna wada układów mechanicznych, jaką jest konieczność ręcznego montażu na drucie, zdejmowania z drutu, a także przenoszenia z jednego drutu na drugi. Wymaga to specjalistycznego sprzętu (zwyżka) i personelu konserwacyjnego, co zwiększa koszty eksploatacji i utrudnia użytkowanie w trudno dostępnych miejscach.

Efekt termiczny wywołany prądem przemiennym

Topienie lodu prądem przemiennym stosuje się na liniach napowietrznych o napięciu poniżej 220 kV z przewodami o przekroju mniejszym niż 240 mm2. Źródłem zasilania są zwykle szyny zbiorcze podstacji 6-10 kV lub oddzielny transformator. Obwód topienia lodu należy dobrać w taki sposób, aby przepływ prądu przez przewody linii napowietrznej był 1,5-2 razy większy niż prąd dopuszczalny długoterminowo. Nadmiar ten jest uzasadniony krótkim czasem trwania procesu topienia (~1 godzina), a także intensywniejszym chłodzeniem drutu w okresie zimowym. Dla drutów stalowo-aluminiowych typu AC o przekroju 50-185 mm2 przybliżona wartość jednogodzinnego prądu topienia lodu mieści się w przedziale 270-600 A, a prąd zapobiegający tworzeniu się oblodzenie na przewodach mieści się w przedziale 160-375 A.

Jednak często niemożliwe jest dobranie wymaganej wartości prądu zwarciowego jedynie poprzez wybór obwodu topienia lodu. Przekroczenie powyższych wartości prądu topienia może prowadzić do wyżarzania drutów i późniejszej nieodwracalnej utraty wytrzymałości. Przy niższych wartościach pojedynczy przepływ prądu zwarciowego może nie wystarczyć do całkowitego usunięcia lodu. Następnie zwarcia należy powtórzyć kilka razy, co dodatkowo pogarsza konsekwencje.

Zastosowanie tyrystorowego regulatora napięcia przemiennego, którego schemat pokazano na rysunku 2, pozwala uniknąć tych negatywnych konsekwencji. W trybie topienia lodu przełącznik 7 jest wyłączony, przełącznik 8 jest włączony. Możliwe metody regulacji prądu topienia to impulsowo-fazowe poprzez zmianę kątów przełączania tyrystorów mocy 1, 2 i 3 lub szerokości impulsu poprzez zmianę liczby okresów zasilania napięciem.

Rysunek 2 – Instalacja do kompensacji mocy biernej i topienia lodu

W trybie kompensacji mocy biernej przełącznik 7 jest włączony, a przełącznik 8 wyłączony. W tym przypadku tyrystory mocy 1, 2, 3 oraz dławiki 4, 5, 6 tworzą połączoną w trójkąt grupę tyrystorowo-dławikową, będącą elementem statycznego kompensatora tyrystorowego. Autorzy dopuszczają także możliwość zastosowania zamiast reaktorów kondensatorów. W takim przypadku kompensacja mocy biernej zostanie przeprowadzona za pomocą regulowanej baterii kondensatorów.

Jednak niezależnie od metody sterowania, topienie lodu odbywa się prądem przemiennym o częstotliwości przemysłowej i wymaga znacznej mocy źródła zasilania (dziesiątki MB.A), ponieważ rezystancja czynna przewodów linii napowietrznej jest znacznie mniejsza niż rezystancja indukcyjna. Całkowita moc źródła wzrasta ze względu na duże i bezużyteczne obciążenie reaktywne do topienia lodu. Wydajność topienia można zwiększyć poprzez podłużną kompensację pojemnościową reaktancji indukcyjnej w przypadku zastosowania kondensatorów w proponowanej instalacji. Autorzy nie wzięli jednak pod uwagę takiej możliwości.

Na uwagę zasługuje kombinowana instalacja do kompensacji mocy biernej i topnienia lodu, której schemat pokazano na rysunku 3. W trybie topienia lodu przełącznik 7 jest włączony, dławik manewrowy 6, przełącznik 9 wyłącza baterię kondensatorów 8, a przełącznik 10 jest włączony. W takim przypadku możliwe jest jednoczesne stopienie wszystkich przewodów linii napowietrznej.

Rysunek 3 – Połączona instalacja do kompensacji mocy biernej i topienia lodu

W trybie kompensacji mocy biernej przełączniki 7 i 10 są wyłączone, a przełącznik 9 jest włączony. W rezultacie powstaje typowy obwód kompensatora statycznego, oparty na modułach tranzystorowych 1, 2 i 3, dławikach 5, 6 po stronie prądu przemiennego oraz baterii kondensatorów 8 po stronie prądu stałego. Taka konstrukcja może pracować zarówno w trybie wytwarzania, jak i w trybie poboru mocy biernej.

Istotną wadą instalacji pokazanej na ryc. 3 jest niepełne wykorzystanie części zaworu w trybie topienia. Wyjaśnia to fakt, że prąd topnienia przepływa tylko przez „dolne” przełączniki faz 1, 2 i 3 mostka konwertera. Aby przekształcić obwód mostkowy w trzy przełączniki prądu przemiennego, wymagany będzie dodatkowy sprzęt przełączający i znaczne skomplikowanie obwodu mocy.

Efekt cieplny wywołany prądem stałym

Po raz pierwszy wskazano topienie lodu prądem stałym jako obiecujący kierunek walki z osadami lodowymi na przewodach fazowych linii napowietrznych. Do pierwszych seryjnych instalacji do topienia lodu prądem stałym należą przetwornice VUKN-16800-14000, wykonane według schematu Larionowa w oparciu o krzemowe niesterowane zawory VK-200 o napięciu wyprostowanym 14 kV, prądzie wyprostowanym 1200 A i mocy wyjściowej moc 16800 kW. Schematy topienia lodu prądem wyprostowanym omówiono szczegółowo w.

Wadą tej metody jest to, że linie napowietrzne muszą być wyłączone, a zespół prostowniczy nie jest używany przez większą część roku kalendarzowego, ponieważ konieczność stopienia lodu występuje tylko w zimie. Można zwrócić uwagę na propozycję topienia lodu prądem pulsującym bez wyłączania linii napowietrznej. Zespół prostowniczy jest zawarty w przekroju nagrzanego drutu w taki sposób, że prąd stały nie przepływa przez uzwojenia transformatorów mocy i przekładników prądowych. Nagrzewanie drutów odbywa się za pomocą prądu pulsującego zawierającego składową przemienną, określoną przez obciążenie linii napowietrznej, i składową stałą, określoną przez napięcie wyprostowane i rezystancję czynną obwodu topiącego. Jednak taka propozycja nie zwiększa stopnia wykorzystania zespołów prostowniczych, a do praktycznego wdrożenia wymaga dodatkowego sprzętu przełączającego.

W tym względzie próby rozszerzenia funkcjonalności poprzez połączenie w jednej instalacji jednostki prostowniczej do topienia lodu i urządzenia do kompensacji mocy biernej są jak najbardziej uzasadnione. Otwiera to możliwość całorocznej pracy urządzenia, co znacznie zwiększa jego efektywność ekonomiczną.

JSC NIIPT opracowała konwerter typu kontenerowego do połączonej instalacji topienia lodu i kompensacji mocy biernej (rysunek 4).

Rysunek 4 – Schemat kontenerowego urządzenia przekształtnikowego (a) i połączonej instalacji (b) do topienia lodu i kompensacji mocy biernej

Urządzenie konwertujące (rysunek 4) obejmuje:

• kontener transportowy 1,
• 2 moduły tyrystorowe z 3 jednostkami sterującymi,
• układ wymuszonego chłodzenia powietrzem 4,
• rozłącznik 5 z napędem elektromechanicznym 6,
• zaciski anoda 7, katoda 8 i faza 9 mostka przekształtnika,
• układ sterowania, regulacji, zabezpieczeń i automatyki 10,
• odłączniki 11, 12 i baterie kondensatorów 13.1, 13.2 i 13.3.

Urządzenia elektroenergetyczne przeznaczone są do pracy w obszarach o klimacie umiarkowanym i zimnym (wersja UHL 1) i umieszczone są w zamkniętym kontenerze stalowym instalowanym na otwartej części fundamentu stacji. Zasilanie odbywa się z uzwojenia 10 kV dedykowanego transformatora. Instalacja kombinowana składa się z urządzeń przekształtnikowych pokazanych na rysunku 4a, których schemat pokazano na rysunku 4b.

W trybie topienia lodu odłączniki 11, 12 są zamknięte (rys. 4b), odłączniki 5 (rys. 4a) są otwarte. Montowany jest trójfazowy obwód prostownika mostkowego, który zapewnia znamionowe napięcie wyprostowane 14 kV, znamionowy prąd topienia 1400 A i regulację prądu topienia w zakresie 200-1400 A.

W trybie kompensacji mocy biernej odłączniki 11 i 12 są otwarte, a odłączniki 5 są zamknięte. Zmontowany jest obwód baterii kondensatorów 13.1, 13.2 i 13.3, sterowany przez moduły tyrystorowe 2 połączone równolegle tyłem do siebie. Jednakże w trybie kompensacyjnym możliwa jest jedynie stopniowa regulacja mocy biernej.

Tej ostatniej wady można uniknąć, stosując kombinowaną instalację do topienia lodu i kompensacji mocy biernej, której schemat przedstawiono na rysunku 5 (opracowany przez JSC NIIPT).

Rysunek 5 – Połączona instalacja do topienia lodu i kompensacji mocy biernej

Połączona instalacja obejmuje transformator zasilający 1, odłączniki trójfazowe 2 i 16, dławiki trójfazowe 3 i 15, przetwornicę mostkową wysokiego napięcia 4, baterię kondensatorów DC 5, odłączniki jednofazowe 6 i 7, układ sterowania 8, zespoły 9-14 w pełni sterowanych urządzeń z diodami zwrotnymi i transformatorem rezonansowym 17.

W trybie topienia lodu odłączniki 6, 7 i 16 są włączone. Topienie odbywa się za pomocą prądu stałego. Prąd topienia jest regulowany przez PWM o wysokiej częstotliwości. Przykładowo, gdy prąd obciążenia przepływa przez diody zespołów 13 i 10, w trybie PWM podłączane jest w pełni sterowane urządzenie z zespołu 9 lub 14. W takim przypadku na krótko powstaje dwufazowe zwarcie 9 - 10 lub 13 - 14. Obciążenie jest bocznikowane, a prąd topienia jest regulowany. Szybkość narastania prądu zwarciowego ograniczana jest przez dławik 3. Ze względu na dobór częstotliwości i współczynnika modulacji PWM tyrystor jest wyłączany zanim prąd zwarciowy wzrośnie do niebezpiecznego poziomu. W tym przypadku przedział przewodności tyrystora jest mniejszy niż w trybie kompensacji mocy biernej. W trybie kompensacji mocy biernej odłączniki 6, 7 i 16 są wyłączone. Mostek wysokiego napięcia 4 pracuje w trybie „STATCOM”.

Według wielu autorów, bazujących na własnym doświadczeniu zawodowym, tylko 7 do 30% długości nagrzanego drutu podczas topienia jest faktycznie pokryte lodem. Tłumaczy się to faktem, że poszczególne odcinki linii napowietrznej, ze względu na kąty obrotu i brak możliwości przewidzenia kierunku wiatru w momencie tworzenia się lodu, znajdują się w odmiennych warunkach klimatycznych. W związku z tym znaczna część energii elektrycznej jest marnowana. W tym celu zaproponowano instalację mobilną, która umożliwia dojazd do obszarów linii napowietrznych, w których wykryto oblodzenie przewodów.

Na platformie samochodowej umieszczony jest mobilny generator do topienia lodu na przewodach linii napowietrznych, a zasilanie (0,4 kV) trójfazowego mostka prostowniczego zapewniają dwa generatory diesla ADV320 o mocy 320 kW każdy. Przewidziano przewody z zaciskami do podłączenia do przewodów linii napowietrznej oraz szyny elektryczne do podłączenia przewodów wzdłuż przęsła między podporami zgodnie ze schematem topienia lodu. Rozważane rozwiązanie techniczne zapewnia stopienie lodu na długości dwóch przęseł linii napowietrznej na przewodach fazowych i kablu odgromowym.

Wspólną wadą wszystkich urządzeń realizujących efekty termiczne za pomocą prądu stałego jest konieczność stosowania schematu topienia lodu „przewód-przewód” lub „przewód-dwa przewody”. W każdym przypadku wzrasta czas topienia, a co za tym idzie, koszty energii. Aby skrócić czas topienia, należy preferować schemat topienia „trzy przewody - masa”, jednak urządzenia uziemiające podstacji z reguły nie są przeznaczone do stosunkowo długiego przepływu prądu stałego do 2000 A.

Ekspozycja termiczna na prąd o bardzo niskiej częstotliwości

Techniczna treść tego rodzaju wpływu polega na tym, że topienie odbywa się za pomocą prądu o niskiej częstotliwości generowanego przez trójfazowy autonomiczny falownik napięcia, a wartość skuteczna prądu topienia jest ustawiana i utrzymywana na wymaganym poziomie poprzez zmianę napięcia zasilania .

Gdy częstotliwość napięcia wyjściowego autonomicznego falownika wynosi dziesiąte części Hz i mniej, prąd w przewodach liniowych jest ograniczony prawie wyłącznie przez rezystancję czynną. W rezultacie zwiększa się dopuszczalna długość linii napowietrznej w porównaniu do topienia prądem przemiennym o częstotliwości przemysłowej, upraszcza się organizację topienia, skraca się czas trwania procesu topienia lodu i zmniejsza się ilość dodatkowego sprzętu przełączającego.

Schemat połączonej instalacji do topienia lodu i kompensacji mocy biernej realizującej zaproponowaną metodę przedstawiono na rysunku 6.

Rysunek 6 – Połączona instalacja do topienia lodu i kompensacji mocy biernej

Połączona instalacja obejmuje trójfazowe przetwornice mostkowe na w pełni sterowanych przełącznikach półprzewodnikowych 1 i 7, przełączniki trójbiegunowe 2, 5, 8, 9, dławiki trójfazowe 3, 4, baterię kondensatorów 6 i układ sterowania 10.

W trybie topienia lodu przełączniki 5 i 8 są włączone, a przełącznik 9 jest wyłączony. Przetwornica mostkowa 1 pracuje w trybie sterowanego prostownika, a przetwornica mostkowa 7 działa w trybie trójfazowego autonomicznego falownika napięcia. Topienie odbywa się jednocześnie na trzech przewodach linii napowietrznej. W trybie kompensacji mocy biernej przełączniki 5 i 8 są wyłączone, a przełącznik 9 jest włączony. Przetwornice mostkowe 1 i 7 pracują równolegle.

Kąt przełączania jest wybierany nieco mniej niż 180°. Z sieci pobierana jest moc czynna niezbędna do utrzymania napięcia na baterii kondensatorów 6. Po stronie AC przekształtników mostkowych 1 i 7 generowany jest prąd przemienny. Faza pierwszej harmonicznej jest przesunięta względem napięć fazowych źródła zasilania o kąt. Jeżeli amplituda pierwszej harmonicznej generowanego napięcia przekracza amplitudę napięcia źródła zasilania, wówczas przekształtniki mostkowe 1 i 7 wytwarzają moc bierną, a jeśli jest mniejsza, pobierają moc bierną. Zmieniając współczynnik modulacji PWM wysokiej częstotliwości, regulowana jest amplituda pierwszej harmonicznej generowanego napięcia, a co za tym idzie wielkość i kierunek mocy biernej.

Ekspozycja termiczna na prąd o wysokiej częstotliwości

Metoda polega na tym, że bez odłączania linii napowietrznej od odbiorców prąd o częstotliwości 50–500 MHz jest dostarczany z generatora do przewodów fazowych przez urządzenie dopasowujące i kondensatory sprzęgające wysokiego napięcia. W jednorodnym przewodniku prąd przemienny koncentruje się w warstwie powierzchniowej, której przerzedzenie wraz ze wzrostem częstotliwości prowadzi do wzrostu rezystancji części przewodnika, przez którą przepływa prąd. Oznacza to, że przy tej samej wielkości prądu płynącego przez przewód, im wyższa częstotliwość sygnału, tym większa moc cieplna rozproszona na przewodniku. Na przykład przy MHz rezystancja drutów aluminiowych wzrasta 600 razy lub więcej.

Wykazano, że przy mocy generatora wysokiej częstotliwości rzędu kilkudziesięciu kW możliwe jest podgrzanie drutu o temperaturę 10-20°C, co powinno zapobiec tworzeniu się osadów lodowych. Aby wyeliminować powstały lód i stopić lód, wymagane będzie podgrzanie do temperatury 100-180 ° C. W związku z tym wymagane będą znacznie wyższe koszty energii i dłuższa procedura topienia.

Dlatego ta metoda jest najbardziej odpowiednia do celów zapobiegawczych, aby zapobiec tworzeniu się lodu, ponieważ jest realizowana bez odłączania odbiorców. Jednakże stosowanie generatorów o zakresie częstotliwości 87,5-108 MHz obarczone jest ryzykiem powstania intensywnych zakłóceń radiowych w zakresie VHF.

Wpływ termodynamiczny

Podgrzewanie drutu prądem o wysokiej częstotliwości może nie tylko zapobiec tworzeniu się osadów lodowych, ale także ułatwić procedurę usuwania już powstałego sprzęgła lodowego. Jest to szczególnie stosowane w urządzeniu, którego schemat przedstawiono na rysunku 7.

Rysunek 7 – Urządzenie do usuwania śniegu i lodu z przewodów linii energetycznej

Zautomatyzowane stanowisko dyspozytorskie 6 oraz sterownik 5 zapewniają nieprzerwaną pracę stacji z wyświetlaniem informacji eksploatacyjnych na wyświetlaczu świetlnym 7.

Wpływ elektromechaniczny

Wiadomo, że podczas przepływu prądu równoległe przewody są przyciągane lub odpychane pod działaniem siły amperowej, która powstaje między nimi. Podczas okresowego przepuszczania impulsów prądu przewody linii napowietrznej ulegają drganiom mechanicznym, niszcząc osady lodu i szronu. Częstotliwość impulsów prądu musi być bliska rezonansowi mechanicznemu, a amplituda wystarczająca do pokonania zewnętrznych i wewnętrznych sił tarcia. Zmiana przesyłanego prądu może być ściśle okresowa, mieć częstotliwość wahań, zmieniać się zgodnie z prawem harmonicznym lub mieć postać ciągów impulsów z określonymi prawami zmiany częstotliwości, amplitudy i współczynnika wypełnienia. Rysunek 8 przedstawia jedną z możliwych opcji wdrożenia automatycznego systemu odladzania, który implementuje proponowaną metodę.

Rysunek 8 – System elektromechanicznego oddziaływania na przewody linii napowietrznej w celu usuwania lodu

Transformator mocy 1 przekształca napięcie zasilania na wymaganą wartość. Zespół energoelektroniki prostuje napięcie otrzymane z transformatora mocy 1 i generuje impulsy prądowe o wymaganej wielkości, kształcie i częstotliwości, przepuszczane przez przewody 2 linii napowietrznej. Układ sterowania będący programowalnym sterownikiem logicznym przetwarza informacje z czujników zewnętrznych o obciążeniu lodem i wiatrem 3, wilgotności 4 i temperaturze 5, ustala wymagany kształt i częstotliwość impulsów prądowych dla zespołu energoelektroniki oraz steruje pracą układu jako całość.

Stosując tę ​​metodę w praktyce, konieczne jest dokładne i dokładne obliczenie wielkości i częstotliwości impulsów prądu, aby wyeliminować możliwe negatywne skutki rezonansu. Aby zwiększyć skuteczność niszczenia osadów lodowych, impulsy prądowe należy przepuszczać przewodami leżącymi na różnych poziomach. Pozwala to wykorzystać bezwładność lodu i grawitację jako dodatkowy czynnik destrukcyjny.

Metoda ta, podobnie jak topienie, wymaga wyłączenia linii napowietrznej. Jednak czas mechanicznego niszczenia lodu jest znacznie krótszy niż czas topnienia. Dlatego koszty energii potrzebnej do czyszczenia będą niższe niż w przypadku topienia osadów lodowych.

wnioski

Dominującym trendem w rozwoju nowych sposobów zwalczania osadów lodowych na napowietrznych liniach elektroenergetycznych jest stosowanie zespołów przekształtnikowych zdolnych w razie potrzeby do stopienia lodu, a w pozostałym czasie kompensowania mocy biernej.

Najbardziej obiecujące jest topienie lodu prądem o ultraniskiej częstotliwości, które łączy w sobie zalety topienia prądem przemiennym o częstotliwości przemysłowej (w trzech przewodach jednocześnie) i topienia prądem stałym (ograniczonym jedynie czynnym oporem, płynną regulacją prąd topnienia). Dodatkową zaletą jest to, że instalację do topienia lodu prądem o ultraniskiej częstotliwości można łatwo przekształcić w statyczny kompensator mocy biernej. Pozwala to na eksploatację drogich urządzeń przekształtnikowych przez cały rok kalendarzowy. Pozostaje jednak taka wada, jak konieczność wyłączenia linii napowietrznej w celu czyszczenia.

Technologia elastycznego przesyłu prądu przemiennego, wykorzystująca urządzenia przetwarzające, które teoretycznie są w stanie w razie potrzeby zapewnić np. zapobiegawcze nagrzewanie przewodów, aby zapobiec tworzeniu się osadów lodowych, może pozwolić na całkowite pozbycie się ostatniego wada.

Bibliografia

Podręcznik elektrotechniczny: 3 tomy. T.3. W 2 książkach. Książka 1. Produkcja i dystrybucja energii elektrycznej (Pod redakcją generalną profesorów MPEI: I.N. Orlova (redaktor naczelny) itp.). wyd. 7, wyd. i dodatkowe – M.: Energoatomidat. – 1988 – 880 s.

Aleksiejew B.A. Zwiększanie przepustowości napowietrznych linii elektroenergetycznych i zastosowanie nowych gatunków przewodów // ELECTRO. – 2009 r. – nr 3. – s. 45-50.

RD 34.20.511 (MU 34-70-028-82) Wytyczne dotyczące topienia lodu prądem przemiennym. Ch.1.M.: Sojuztekhenergo, 1983.

RD 34.20.511 (MU 34-70-028-82) Wytyczne dotyczące topienia lodu prądem stałym. Ch.2.M.: Sojuztekhenergo, 1983.

Patent RF 2505898 MKI H02G7/16, H02J3.18. Instalacja do kompensacji mocy biernej i topienia lodu // Yu.P. Stashinov, V.V. Konopelko. – Wyd. 27.01.2014.

Patent RF 2505903 MKI H02J3/18, H02G7/16. Połączona instalacja do kompensacji mocy biernej i topienia lodu // Yu.P. Staszynow, V.V. Konopelko. – Wyd. 27.01.2014.

Burgsdorf V.V. Topienie lodu prądem stałym bez odłączania linii // Stacje elektryczne. – 1945 r. – nr 11.

Instalacja prostownika wysokiego napięcia typu VUKN-16800-14000. Wykaz z komentarzami głównych prac badawczo-rozwojowych prowadzonych w Mordowskim Instytucie Elektrotechnicznym (1965-1968). – Informelektro, 1970.

Genrikh G.A., Denisenko G.I., Mishin V.V., Stryapan V.N. Specjalne tryby pracy wydajnych przekształtników statycznych do instalacji topienia lodu na liniach energetycznych. – Stowarzyszenie wydawnicze „Szkoła Wiszcza”. – 1975. – 242 s.

Patent RF 2390895 MKI H02G7/16, H02J3/18. Kontenerowe urządzenie przekształtnikowe do kombinowanej instalacji topienia lodu i kompensacji mocy biernej // M.K. Gurewicz, MA Kozłowa, A.V. Łobanow, A.V. Repin, Yu.A. Szerszniew. – Wyd. 27.05.2010.

Patent RF 2376692 MKI H02G7/16, H02J3/18. Instalacja kombinowana do topienia lodu i kompensacji mocy biernej // M.K. Gurewicz, A.V. Repin, Yu.A. Szerszniew. – Wyd. 20.12.2009.

Patent RF 2522423 MKI H02G7|16. Mobilny generator prądu do topienia lodu na napowietrznych liniach energetycznych // A.V. Kozlov, A.N. Czulkow, A.V. Szurupow, A.A. Winogradow. – Wyd. 07.10.2014.

Patent RF 2505897 MKI H02G7/16. Metoda kontrolowanego topienia lodu na napowietrznych liniach elektroenergetycznych za pomocą prądu przemiennego // Yu.P. Staszynow, V.V. Konopelko. – Wyd. 31.05.2012.

Patent RF 2356148 MKI H02G7/16. Sposób i urządzenie do zwalczania lodu na liniach energetycznych // V.I. Kaganow. – Wyd. 20.05.2009.

Patent RF 2520581 MKI H02G7/16. Urządzenie do usuwania śniegu i lodu z przewodów linii energetycznych // N.D. Szelkownikow, D.N. Szelkownikow. – Wyd. 27.06.2014.

Patent RF 2166826 MKI H02G7/16, B60M1/12. Metoda usuwania lodu z przewodów napowietrznych i linii energetycznych // A.V. Efimov, A.G. Galkin. – Wyd. 05.10.2001.

Patent RF 93184 MKI H02G7/16 na wzór użytkowy. Urządzenie do czyszczenia przewodów linii energetycznych // R.R. Sattarov, F.R. Ismagiłow, MA Almaev. – Wyd. 20.04.2010.

Kochkin V.I. Nowe technologie zwiększania zdolności przesyłowych linii elektroenergetycznych. Kontrolowany transfer mocy // Wiadomości z elektrotechniki. – 2007 r. – nr 4 (46).

Lukier- niebezpieczne zjawisko pogarszające właściwości i jakość konstrukcji, ich wytrzymałość, a ostatecznie trwałość i bezpieczeństwo. Oblodzenie znacznie zwiększa opór wiatru, co może prowadzić do zniszczenia konstrukcji i mechanizmów.

Lukier powoduje awarie linii energetycznych, co daje kolejny powód do zastanowienia się nad sposobami ich zabezpieczenia i podjęciem działań. Głównymi środkami ochrony przed oblodzeniem są ogrzewanie lub specjalne masy przeciwoblodzeniowe.

W praktyce światowej kompozycje krzemoorganiczne są najczęściej stosowane do tworzenia powłok przeciwoblodzeniowych. Służą do zwalczania oblodzenia różnych przyrządów i urządzeń stosowanych w kompleksie przemysłowo-gospodarczym, na przykład linii energetycznych.

W niektórych obszarach na północy lód i różnego rodzaju oblodzenia na przewodach linii elektroenergetycznych zakłócają ich normalne działanie. Przewody linii energetycznych często ulegają oblodzeniu, co zakłóca integralność zunifikowanego systemu, prowadząc do wypadków, a nawet katastrof.

Tradycyjne główne środki zwalczania oblodzenia linii energetycznych to: usuwanie lodu z przewodów i kabli za pomocą prądu elektrycznego lub środków mechanicznych, a także zapobiegawcze nagrzewanie przewodów.

Metoda mechaniczna wymaga dużo czasu i znacznych kosztów pracy i w większości przypadków nie jest uważana za odpowiednią. Topienie lodu za pomocą prądu elektrycznego w większości przypadków jest niebezpieczne dla integralności przewodów i konstrukcji wsporczych. Zużycie energii w takich systemach jest bardzo wysokie.

Zaproponowano metodę zwalczania lodu na przewodzie liniowym prądem indukcyjnym tej samej linii, poprzez ruch „torpeda indukcyjna” z jednego punktu mocowania drutu do drugiego, w obrębie jednego przęsła, to nowy kierunek w walce z oblodzeniem linii wysokiego napięcia.

Zalety tej metody:

Pełna autonomia ruchu „torpedy” w ciągu jednego lotu;

Możliwość wyboru instalacji „torped” w rejonach linii wysokiego napięcia najbardziej narażonych na oblodzenie;

Niewspółmiernie niższe zużycie energii w porównaniu do istniejących metod;

Możliwość zdalnego uruchomienia i zatrzymania „torpedy” na polecenie dyspozytora za pomocą kodowanego sygnału za pośrednictwem łączności HF. Pomiędzy tymi sygnałami następuje pełna samokontrola poprzez system styków wyłączników krańcowych;

Zmniejszenie prawdopodobieństwa przerwania drutu w liniach wysokiego napięcia i zniszczenia elementów nośnych podpór, wyeliminowanie „tańca drutów”;

Niezawodność w działaniu i trwałość, prostota konstrukcji i niski koszt produkcji;

Nie ma potrzeby konserwacji „torpedy” przez cały czas jej użytkowania.

Przewody liniowe nie wytrzymują ciężaru śniegu i lodu, co prowadzi do ich uszkodzenia, a nawet pęknięcia. W rezultacie konieczne będzie wykonanie prac elektroinstalacyjnych w celu przywrócenia linii energetycznych. Skutecznie wykorzystuje się kontrolowane urządzenie do topienia lodu wykorzystujące prostownik sterowany tyrystorem. Został specjalnie zaprojektowany do zwalczania oblodzenia na liniach wysokiego napięcia. Należy zaznaczyć, że wcześniej do topienia lodu na stacji stosowano prostownik nieregulowany. Cechą nowoczesnego urządzenia jest to, że natychmiast reaguje na prąd topnienia lodu, zapobiegając w ten sposób przegrzaniu przewodów i kabli odgromowych, ponieważ światłowodowe linie komunikacyjne wbudowane w kable odgromowe linii energetycznych nie tolerują takiego wpływu. Ponadto obsługa tego urządzenia jest znacznie prostsza niż jego poprzednika. Przyspiesza proces wytapiania o rząd wielkości, bez konieczności zwiększania mocy zainstalowanych urządzeń transformatorowych. Pracę instalacji można monitorować w czasie rzeczywistym z poziomu Network Control Center.

3.3 Eksploatacja linii kablowych do 35 kV
Nadzór nad trasami linii kablowych prowadzony jest w celu sprawdzenia ich stanu poprzez okresowe przeglądy i oględziny przez specjalnie do tego przeznaczonych instalatorów w terminach określonych przez PTE oraz przez personel inżynieryjno-techniczny w terminach przewidzianych przez lokalne przepisy. instrukcje.

1. Nadzwyczajne obchody i inspekcje przeprowadza się podczas powodzi i po ulewach, a także w przypadku odłączenia linii przez zabezpieczenie przekaźnikowe.

2. Podczas obchodzenia i oględzin tras linii kablowych ułożonych na terenach otwartych należy:

· sprawdzić, czy na trasie nie są prowadzone żadne prace nieskoordynowane z organizacją obsługującą (budowa obiektów, wykopy, sadzenie, aranżacja magazynów, wbijanie pali, słupów itp.), a także czy nie ma żadnych blokady tras śniegiem, śmieciami, żużlem, odpadami, nie było żadnych awarii ani osunięć ziemi;

· skontrolować skrzyżowania tras kablowych z liniami kolejowymi, zwracając uwagę na obecność plakatów ostrzegawczych;

· oględziny skrzyżowań tras kablowych z autostradami, rowami i rowami;

· sprawdzić stan urządzeń i kabli ułożonych w poprzek mostów, zapór, wiaduktów i innych podobnych obiektów;

· sprawdzić w miejscach wyjścia kabli ze ścian budynków lub podpór napowietrznych linii elektroenergetycznych obecność i stan zabezpieczeń kabli przed uszkodzeniami mechanicznymi, sprawność złączy końcowych;

3. Podczas obchodzenia i sprawdzania tras linii kablowych układanych na terenach zamkniętych, oprócz spełnienia wymagań ust. 2, należy:

· zaangażować w inspekcję trasy przedstawiciela organizacji odpowiedzialnej za ochronę kabli i innych powiązanych konstrukcji;

· w przypadku stwierdzenia usterek na trasach linii wydawać polecenia ich usunięcia;

· w przypadku stwierdzenia uchybień, które nie zostały usunięte w terminie ustalonym podczas poprzedniej kontroli, spisać protokół stwierdzonego naruszenia.

Metody zwalczania oblodzenia linii elektroenergetycznych

Opiekun naukowy – doktor nauk technicznych, prof

1. Wstęp

Pomimo wieloletnich wysiłków inżynierów energetyki i naukowców, awarie lodowe w sieciach elektrycznych wielu systemów elektroenergetycznych nadal powodują najpoważniejsze skutki i okresowo zakłócają dostawy energii elektrycznej do regionów kraju.

Odladzanie przewodów linii elektroenergetycznych przeprowadza się trzema metodami:

1 – mechaniczny; 2 – fizyczne i chemiczne; 3 – elektromechaniczny.

1) Metoda mechaniczna

Metoda mechaniczna polega na użyciu specjalnych urządzeń, które zrzucają lód z drutów. Najłatwiejszym sposobem mechanicznego usunięcia lodu jest powalenie go długimi kijami. Tapicerka odbywa się przy uderzeniach bocznych, powodując falowe drgania drutu. Ale ta metoda wymaga dostępu do linii energetycznych, co zakłóca normalne działanie witryny. Ponadto działanie mechaniczne nie zapobiega oblodzeniu, ale je eliminuje.

https://pandia.ru/text/80/410/images/image006_24.jpg" wyrównanie="left" szerokość="292" wysokość="271 src=">

Usuwanie lodu z przewodów ze słupami jest praktycznie niemożliwe bez dużej liczby pracowników. Metoda ta jest czasochłonna i stosowana tylko na krótkich odcinkach linii, dlatego w większości przypadków uważana jest za niepraktyczną. Dlatego obecnie najpowszechniejszą metodą zwalczania lodu na przewodach linii energetycznych jest topienie lodu prądem przemiennym lub stałym o dużej wartości przez długi czas (około 100 minut i dłużej). Zużywa to znaczną ilość energii i wymaga odłączenia linii od odbiorców na dłuższy okres czasu.

2) Metoda elektrotermiczna

Elektrotermiczne metody usuwania lodu polegają na podgrzewaniu przewodów prądem elektrycznym, co zapobiega tworzeniu się lodu - zapobiegawczemu nagrzewaniu lub jego topnieniu.

Zapobiegawcze nagrzewanie przewodów polega na sztucznym zwiększaniu prądu w sieci elektroenergetycznej do takiej wartości, aby przewody nagrzewały się do temperatury powyżej 0°C. W tej temperaturze na przewodach nie tworzy się lód. Ogrzewanie zapobiegawcze należy rozpocząć, zanim utworzy się lód. Podczas ogrzewania zapobiegawczego należy stosować obwody zasilania niewymagające odłączania odbiorników.

Topienie lodu na przewodach przeprowadza się, gdy lód już się utworzył, sztucznie zwiększając prąd sieci energetycznej. Druty nagrzewane są prądem stałym lub przemiennym o częstotliwości 50 Hz do temperatury 100-130°C. Łatwiej to zrobić, zwierając dwa przewody, w takim przypadku wszyscy odbiorcy muszą zostać odłączeni od sieci.

Topienie lodu prądem przemiennym stosuje się wyłącznie na liniach o napięciu poniżej 220 kV z przewodami o przekroju mniejszym niż 240 mm2. Dla linii napowietrznych o napięciu 220 kV i wyższym, z przewodami o przekroju 240 mm2 i większym, topienie lodu prądem przemiennym wymaga znacznie większych mocy źródeł zasilania.

Zaletą tej metody jest zmniejszenie kosztów energii. Jednak wady tej metody obejmują: potrzebę ciągłego nagrzewania drutów, aby zapobiec tworzeniu się lodu, wysoki koszt źródeł prądu o wysokiej częstotliwości o wymaganej mocy.

3) Metoda fizykochemiczna

Metoda fizyko-chemiczna, w przeciwieństwie do innych, zapobiega występowaniu oblodzenia drutów. Uzyskane wyniki pozwalają mówić o nowej fizyczno-chemicznej metodzie zwalczania oblodzenia przewodów linii elektroenergetycznych, której skuteczność znacznie przekracza możliwości metod tradycyjnych. Ponadto metoda ta nie wymaga dużych kosztów ekonomicznych. Dlatego jest bardziej obiecujący. Jedyną wadą metody fizykochemicznej jest to, że żywotność takich cieczy jest krótkotrwała i nierealne jest regularne nakładanie ich na setki i tysiące kilometrów drutów.

4) Wymiana przewodów.

Metoda nie polega na wynalezieniu drobnych urządzeń do czyszczenia drutów z lodu, ale na stworzeniu nowych, zaawansowanych technologicznie drutów. Przewody te muszą spełniać następujące wymagania:

Zwiększyć przepustowość istniejących linii;

Zmniejsz obciążenia mechaniczne wywierane na wsporniki linii elektroenergetycznych w wyniku tańca drutów;

Zwiększenie odporności korozyjnej przewodów i kabli;

Zmniejszenie ryzyka pęknięcia drutu, gdy kilka zewnętrznych przewodów zostanie częściowo uszkodzonych na skutek czynników zewnętrznych, w tym uderzenia pioruna;

Poprawianie właściwości mechanicznych drutów podczas gromadzenia się śniegu lub tworzenia się lodu

Aby to zrobić, zewnętrzne warstwy drutu muszą być wykonane z przewodników, które będą ściśle do siebie dopasowane.

Zatem, dzięki mocniejszemu skręceniu przewodników i gładszej powierzchni zewnętrznej, możliwe jest stosowanie cieńszych i lżejszych drutów. To z kolei prowadzi do zmniejszenia strat elektrycznych w przewodach o 10–15%, w tym strat ulotowych, i wzrostu wytrzymałości mechanicznej konstrukcji. Ponadto, dzięki ścisłemu skręceniu, praktycznie wyeliminowane jest wnikanie wody i zanieczyszczeń do warstw wewnętrznych drutu, przez co zmniejsza się korozja wewnętrznych warstw drutu.

3. Wniosek

Ze względu na nieskuteczność metody mechanicznej i fizyko-chemicznej na duże odległości, nie będziemy rozmawiać o stronie ekonomicznej.

W tej chwili lód powstały na drutach jest usuwany przez ogrzewanie. Nie jest to najtańsza metoda, ponieważ wymaga ona wydajnych i drogich zasilaczy. Zatem topienie lodu za pomocą prądu elektrycznego jest przedsięwzięciem raczej niewygodnym, złożonym, niebezpiecznym i kosztownym. Ponadto oczyszczone przewody w tych samych warunkach klimatycznych ponownie pokrywają się lodem, który należy ponownie stopić.

Należy pamiętać, że topienie lodu należy przeprowadzać w obszarach intensywnego tworzenia się lodu z częstym tańczeniem drutów. W pozostałych przypadkach zastosowanie topnienia lodu należy uzasadnić względami techniczno-ekonomicznymi.

Żywotność drutów wynosi 45 lat. Musimy przejść na nowe, zaawansowane technologicznie przewody. Przewody zagraniczne są bardzo drogie, koszt jest 10 razy wyższy niż koszt przewodów głośnikowych. Proponuje się opracowanie krajowych drutów high-tech i rozpoczęcie wymiany starych na nowe.

Bibliografia

1. Sposób usuwania oblodzenia z przewodów linii energetycznej / ,: Pat. 2442256 C1 Ross. Federacja, IPC H 02 G 7/16.; nr 000/07; aplikacja 29.10.2010 ; pub. 02.10.2012, Biuletyn. Nr 4. 4p.: il.

2. , Emelyanov zwalczający oblodzenie linii energetycznych: perspektywy i zalety nowych powłok superhydrofobowych. //Elektromagazyn nr 6/2011. http://www. es. ru/.

3. Dyakow i eliminacja wypadków lodowych w sieciach elektrycznych. Piatigorsk: Wydawnictwo RP „Yuzhenergotekhnadzor”, 2000. 284 s.

4. Abzhanov P. S. Badanie osadzania się aerozoli w związku z procesem tworzenia się lodu na przewodach linii elektroenergetycznych / Dis. Doktorat technologia Nauki Alma - Ata, 1973.

5. , W kwestii zwalczania oblodzenia przewodów linii energetycznych // Naukowy. Tr. CHIMZSH – Czelabińsk, 1973, nr 83, s. 34-36.

6. AUTOMATYCZNY SYSTEM USUWANIA LODU Z PRZEWODÓW LINII ENERGETYCZNYCH

Zastosowanie: w elektrotechnice. Efekt techniczny polega na zapobieganiu tworzeniu się lodu na przewodach linii elektroenergetycznych bez konieczności odłączania linii w celu konserwacji. Metoda polega na łączeniu podwójnych przewodów linii elektroenergetycznej połączonej z jedną fazą za pomocą zworek elastycznych, np. sprężyn, które zapewniają drgania mechaniczne przewodów przy standardowych parametrach przepływającego przez nie prądu elektrycznego. Podczas normalnej pracy linie elektroenergetyczne, podczas przepływu prądu przemiennego, pary przewodów tej samej fazy, połączone sprężyną, stale wykonują ruchy oscylacyjne, co zapewnia ciągłe strząsanie z nich kropel wilgoci i śniegu, a tym samym zapobiega oblodzeniu. 1 pensja f-ly, 2 chory.

Wynalazek dotyczy branży elektroenergetycznej i może być stosowany w eksploatacji linii elektroenergetycznych prądu przemiennego. Znane są mechaniczne, elektryczne i chemiczne metody usuwania lodu z przewodów linii energetycznych.

Metody mechaniczne polegają na zastosowaniu specjalnych urządzeń do usuwania lodu z przewodów. Wadą takich urządzeń jest niska wydajność oraz możliwość uszkodzenia i odkształcenia przewodów w procesie usuwania lodu, co prowadzi do przerw w sieci i towarzyszy przyspieszonemu zużyciu przewodów.

Metody chemiczne polegają na nałożeniu na druty specjalnych substancji, które zapobiegają tworzeniu się lodu lub zapewniają jego zniszczenie. Proces aplikacji jest bardzo pracochłonny. Ponadto substancje takie są krótkotrwałe i dlatego wymagają okresowej odnowy przez cały sezon lodowy.

Elektryczne metody usuwania lodu obejmują podgrzewanie lub potrząsanie drutami impulsami prądu w celu stopienia lodu lub zapobiegania jego tworzeniu się.

Jako prototyp wybrano metodę usuwania lodu z przewodów sieci trakcyjnej i linii elektroenergetycznych, polegającą na przepuszczaniu impulsów prądu przemiennego lub prądu o częstotliwości zbliżonej do ich rezonansu mechanicznego przez podwójne lub wielokrotne przewody linii elektroenergetycznej. Powstałe drgania mechaniczne drutów zapewniają usunięcie z nich wilgoci i lodu. Wadami tej metody są:

Konieczność odłączenia linii energetycznej w celu konserwacji ze względu na fakt, że parametry prądowe wymagane do zapewnienia rezonansu mechanicznego przewodów mogą znacznie różnić się od prądu standardowego;

Zapotrzebowanie na pomocnicze źródło prądu pulsującego lub przemiennego o częstotliwości impulsów dostosowanej do częstotliwości rezonansowej przewodów;

Konieczność wykorzystania ekip mobilnych do dostarczenia sprzętu na tereny zlodzone, co może wiązać się ze znacznymi kosztami w przypadku pracy w miejscach trudno dostępnych i w warunkach intensywnego oblodzenia;

Brak możliwości częstego stosowania tej metody wymaga zwiększenia mocy impulsów prądowych wprawiających w drgania przewody, co może prowadzić do uszkodzeń mechanicznych i zerwania przewodów.

Celem wynalazku jest zapobieganie tworzeniu się lodu na przewodach linii energetycznych podczas normalnej pracy, bez konieczności wyłączania w celu konserwacji.

Cel ten osiąga się poprzez to, że w proponowanej metodzie pary przewodów linii elektroenergetycznej podłączone do tej samej fazy łączy się za pomocą zworek elastycznych, na przykład sprężyn, których parametry dobiera się w taki sposób, aby zapewnić ciągłe drgania mechaniczne przewodów przy standardowych parametrach prądu płynącego przez linię elektroenergetyczną. Rozmieszczenie przewodów i zworek pokazano na rys.1.

Metodę zapobiegania oblodzeniu przedstawiono na ryc. 2 i polega ona na tym, że w normalnym trybie pracy linii elektroenergetycznej, podczas przepływu prądu przemiennego, pary przewodów tej samej fazy, połączone elastycznymi zworkami, stale wykonują ruchy oscylacyjne, odpychając pod działaniem siły sprężystości skoczka F Y i przyciągania pod wpływem siły Lorentza F L:

gdzie d jest odległością między drutami; I 1, I 2 - natężenie prądu w przewodach; µ, µ 0 - przenikalność magnetyczna ośrodka i próżni; l to długość przewodów.

Ciągłe drgania drutów prowadzą do strząsania z nich kropel wody, śniegu i lodu, zapobiegając w ten sposób oblodzeniu, a także prowadzą do pękania tworzącej się skorupy lodowej.

Tym samym w trakcie normalnej pracy linii elektroenergetycznej eliminowane są przyczyny oblodzenia przewodów, a nie jego skutki, co eliminuje potrzebę przestojów konserwacyjnych i zmniejsza wymagane koszty surowców i energii.

Źródła informacji

1. Urządzenie do usuwania osadów lodowych. MKI H02G 7/16. JAK. Nr 957332, 09.07.1982.

2. Wytrząsarka do drutu. IPC H02G 7/16. Federacja Rosyjska, Pat. Nr 2318279, 20.06.2006.

3. Linia energetyczna. IPC H02G 7/16. Federacja Rosyjska, patent nr 2076418, 27.03.1997.

4. Sposób usuwania lodu z przewodów napowietrznych i linii elektroenergetycznych. IPC H02G 7/16, V60M 1/12. Federacja Rosyjska, Pat. Nr 2166826, 27.04.2001.

5. Urządzenie zapobiegające tworzeniu się lodu na linii napowietrznej. IPC H02G 7/16. Federacja Rosyjska, Pat. Nr 2316866, 02.10.2008.

6. Sposób i urządzenie do zwalczania lodu na liniach energetycznych. IPC H02G 7/16. Federacja Rosyjska, nr patentu 2356148, 20.05.2009.

7. Sieć wysokiego napięcia. IPC H02G 7/16, H02J 3/18. Federacja Rosyjska, Pat. Nr 2365011, 20.08.2009.

8. Koshkin N.I., Shirkevich M.G. Podręcznik fizyki elementarnej. - M.: Nauka, 1976.

9. Marquardt K.G. Sieć kontaktowa. - M.: Transport, 1994.

1. Sposób zapobiegania oblodzeniu przewodów napowietrznych linii elektroenergetycznych prądu przemiennego, polegający na przepuszczaniu prądu przemiennego przez podwójne lub wielokrotne przewody linii elektroenergetycznej, znamienny tym, że przewody podłączone do jednej fazy połączone są zworami elastycznymi wywołującymi drgania mechaniczne drutów przy normalnych parametrach przepływu przez nie prądu elektrycznego.

2. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że przesyłany prąd elektryczny ma standardowe parametry, co zapewnia ciągłość procesu usuwania kropel wody, śniegu i lodu z przewodów.

Podobne patenty:

Wynalazek dotyczy dziedziny elektrotechniki, w szczególności urządzenia do usuwania lodu z przewodów napowietrznej linii energetycznej i zawiera obudowę, która może być instalowana na przewodzie, a także jest wyposażona w środki do przemieszczania i usuwania lodu.

Wynalazek dotyczy energii i może być stosowany na obszarach o surowym klimacie zimowym.Znane jest zabezpieczenie przed oblodzeniem przewodów, które polega na stopieniu lodu poprzez bezpośrednie nagrzewanie przewodów napowietrznej linii elektroenergetycznej poprzez przepuszczanie przez nie prądu.

Wynalazek dotyczy urządzenia do elastycznego przesyłu energii i odladzania wielofazowej linii wysokiego napięcia za pomocą prądu stałego, zawierającego przyłącze prądu przemiennego linii wysokiego napięcia, które ma liczbę faz odpowiadającą fazom linii wysokiego napięcia, przy czym każda faza ma co najmniej jedną indukcyjność i jeden obwód zaworowy połączony szeregowo z każdą indukcyjnością, przy czym obwód zaworowy jest połączony poprzez punkt węzłowy z przyłączem prądu przemiennego i ma pierwszą gałąź obwodu prądowego z pierwszą mocą zaworem półprzewodnikowym i drugą gałęzią obwodu prądowego z drugim półprzewodnikowym zaworem mocy, przy czym półprzewodnikowe zawory mocy są połączone naprzeciw siebie względem punktu węzłowego i przy czym pierwsza i druga gałąź obwodu prądowego są zaprojektowane tak, aby były połączone co najmniej jeden przełącznik punktu zerowego do punktu zerowego TCR.

Wynalazek dotyczy sektora energetycznego, w szczególności kabli/przewodów elektrycznych, w tym linii elektroenergetycznych wysokiego napięcia montowanych na wspornikach, gdzie rozwiązany jest problem absolutnie całkowitej ochrony kabli przed przywieraniem śniegu, oblodzeniem i w konsekwencji pękaniem

Wynalazek dotyczy elektrotechniki. Metoda polega na umieszczeniu na przewodzie zawieszonego czujnika temperatury, a pod przewodem urządzenia sterującego. Za pomocą pierwszego i drugiego nadajnika-odbiornika ultradźwiękowego mierzone jest zwisanie i odchylenie poziome drutu w poprzek linii energetycznej za pomocą urządzenia sterującego wraz z podwieszanym czujnikiem temperatury. Emitowany jest impuls ultradźwiękowy, impuls ultradźwiękowy jest odbierany w nadajnikach-odbiornikach ultradźwiękowych, a położenie drutu w płaszczyźnie jest obliczane na podstawie czasu propagacji impulsu ultradźwiękowego z zawieszonego czujnika temperatury do pierwszego i drugiego nadajnika-odbiornika ultradźwiękowego. Rezultatem technicznym jest zwiększenie dokładności określania ugięcia. 2 ryc., 1 zakładka.

Zastosowanie: w dziedzinie energii elektrycznej. Rezultatem technicznym jest zwiększona wydajność przy jednoczesnym uproszczeniu projektu. Urządzenie zawiera elementy udarowe osadzone na drucie, każdy wykonany w formie cylindrycznej tulejki (2) luźno umieszczonej na drucie (1) wykonanej z dużego materiału ferromagnetycznego jakim jest miękka guma magnetyczna, posiadającej na obu krawędziach stożkowe gniazda z wzdłużne szczeliny (3) wzdłuż tworzących, dzielące dzwony na osobne płatki (4), charakteryzujące się częstotliwością drgań własnych drgań zginających w stosunku do miejsca ich mocowania wspornika do końca tulei, w przybliżeniu zbieżną z częstotliwością prądu przemiennego w przewodach. 1 chory.

Wynalazek dotyczy branży elektroenergetycznej i może być stosowany w eksploatacji linii elektroenergetycznych prądu przemiennego

Ponieważ wydajna praca elektrowni wiatrowych możliwa jest tylko przy silnych i stałych wiatrach, duże farmy wiatrowe w Europie skupiają się głównie na północy i północnym zachodzie kontynentu. Tamtejsze wiatry są całkiem odpowiednie. Ale klimat nie jest zbyt dobry.

Typowe dla Skandynawii ostre zimy stwarzają bardzo poważny problem – oblodzenie ostrzy. A to wiąże się z kilkoma problemami na raz, mówi szwedzki meteorolog Stefan Söderberg, badacz w Weathertech w Uppsali: „Kiedy na łopatach tworzy się skorupa lodowa, ich właściwości aerodynamiczne zauważalnie się pogarszają – tak jak to czasami ma miejsce w przypadku samolotów. W rezultacie spada wydajność elektrowni wiatrowej. Po pierwsze, lód zakłóca wyważenie koła wiatrowego, co prowadzi do zwiększonego zużycia łożysk i całego generatora wiatrowego. Wreszcie nie można ignorować zagrożeń związanych z fakt, że kawałki lodu z końcówek obracających się ostrzy mogą odrywać się i latać na znaczne odległości.”

Komputer wybierze optymalny system

Operatorzy w Europie Północnej codziennie, każdej zimy, borykają się z tego rodzaju problemami. Widać, że myśl inżynierska nie była przez cały ten czas uśpiona, lecz opracowywała różne rozwiązania techniczne problemu oblodzenia łopat. Właściwie tych rozwiązań nie jest zbyt wiele, pytanie tylko, które z nich jest najskuteczniejsze w określonych warunkach pracy. Do tej pory trzeba było na nie odpowiadać intuicyjnie, czyli niemal losowo.

Teraz Stefan Söderberg wraz z grupą współpracowników opracował model komputerowy, który pozwala wirtualnie przetestować różne strategie zwalczania oblodzenia łopat elektrowni wiatrowych i wybrać optymalną dla każdej indywidualnej farmy wiatrowej. Naukowiec wyjaśnia: „Zarówno systemy odladzające, jak i przeciwoblodzeniowe składają się zwykle z trzech elementów: detektora, jednostki sterującej i samego systemu grzewczego. W systemach odladzających ogrzewanie łopatek włącza się natychmiast po detektor rejestruje powstawanie lodu. W systemach zapobiegania oblodzeniu, ogrzewanie włączane jest w momencie, gdy warunki atmosferyczne powodują prawdopodobieństwo powstania lodu, czyli nie czekając na uformowanie się rzeczywistej skorupy lodowej.

Helikopter to drogi, ale skuteczny środek

Wszystko to oczywiście jest cudowne, ale co jeśli elektrownie wiatrowe w ogóle nie są wyposażone w system ogrzewania łopatek – a jak dotąd jest ich większość? Przynajmniej w północnej Szwecji wieleset turbin wiatrowych nie ma wbudowanych systemów odladzania. Na takie przypadki bardzo ciekawy pomysł zaproponował Hans Gedda, inżynier w firmie konsultingowej H Gedda Consulting w Buden.

Kontekst

Zaproponował walkę z oblodzeniem kół wiatrowych za pomocą helikoptera. Oczywiście ta przyjemność, szczerze mówiąc, nie jest tania, ale pod pewnymi warunkami może się zwrócić – mówi autor niezwykłego pomysłu: „Jeśli liczycie na optymalne warunki pogodowe w nadchodzących dniach, czyli silny i stabilny wiatr , a wasze generatory wiatrowe są wyłączone z powodu oblodzenia i nie mogą wytwarzać prądu, wówczas uwolnienie ich od lodu, nawet z helikoptera, ma bezpośredni sens.

Łopaty spryskuje się gorącym płynem przeciwoblodzeniowym nie wszystkie na raz, ale jedna po drugiej. Łopatka poddawana temu zabiegowi powinna być zawsze skierowana pionowo w dół, czyli po zakończeniu obróbki jednego ostrza, koło wiatrowe należy obrócić tak, aby kolejne ostrze zajęło to samo położenie. Jest to konieczne i bardzo ważne – podkreśla Hans Edda, w przeciwnym razie kawałki roztopionego lodu spadające z dużej wysokości mogą podczas upadku uszkodzić pozostałe łopaty lub piastę.

Oblodzenie jest zjawiskiem niemal powszechnym

„Mamy nadzieję, że cała ta procedura nie zajmie więcej niż dwie godziny, w przeciwnym razie będzie zbyt kosztowna” – mówi inżynier. „Ale jeśli instalacje, oczyszczone z lodu, będą potem działać przy dobrym wietrze przez co najmniej dwa dni, to wystarczy, aby ta operacja helikopterem się opłaciła.”

Tam, gdzie nie zajęto się problemem oblodzenia turbin wiatrowych, średnia roczna strata – a raczej średnioroczny utracony zysk – waha się od pięciu do dziesięciu procent, a w niektórych regionach sięga 20 procent.

Co więcej, problem ten dotyczy nie tylko Skandynawii, mówi Stefan Söderberg: "Oblodzenie występuje w wielu regionach świata - prawie wszędzie, gdzie zimą pada śnieg. Aby uzyskać taki efekt, wystarczy temperatura poniżej zera i duża wilgotność. I przechłodzenie woda może występować w atmosferze w temperaturach do minus dwudziestu stopni. Oznacza to, że prawdopodobieństwo oblodzenia łopat turbin wiatrowych jest wysokie nawet w Niemczech. Kiedy zaczynałem pracować nad tym tematem, zawsze rozmawialiśmy tylko o regionach o bardzo surowy klimat - jak w Skandynawii. Rzeczywiście, tutaj, w "Szwecji, podobnie jak w Norwegii i Danii, występują bardzo mroźne zimy. Jednak oblodzenie może wystąpić w temperaturach tylko nieco poniżej zera."

Jednak wydaje się, że w Niemczech nikt jeszcze nie potraktował tej kwestii poważnie. Dlatego tutaj, w odróżnieniu od Skandynawii, przy pierwszych oznakach oblodzenia łopat generatory wiatrowe należy po prostu wyłączyć. Na terenie całego kraju dostępna jest tylko jedna turbina wiatrowa wyposażona w system ciepłowniczy.