Metódy boja proti námraze elektrického vedenia. Spôsob prevencie námrazy na drôtoch nadzemného elektrického vedenia striedavého prúdu Námraza na drôtoch prenosového elektrického vedenia

Kuvshinov A.A., doktor technických vied, Štátna univerzita v Togliatti;
Karmanov V.F., generálny riaditeľ,
Achmetzhanov N.G., hlavný špecialista Energy T LLC (Tolyatti);
Shkuropat I.A., Ph.D., CJSC "GK "Electroshield TM-Samara", Samara;
Galiev I.T., postgraduálny študent, oddelenie IIT NRU MPEI,
Aleksandrov N.M., postgraduálny študent Katedry APP SamSTU;
Khrennikov A.Yu., doktor technických vied, JSC "STC FGC UES"

Úvod

Pri prevádzke nadzemných elektrických vedení (OHL) vo viacerých regiónoch vzniká vážny problém námrazy drôtov v období jeseň-zima, keďže priemerný čas na odstraňovanie nehôd s ľadom prekračuje priemerný čas na odstraňovanie nehôd spôsobených inými príčinami o 10 alebo viackrát. Výskumy ukazujú, že ľadové nánosy na nadzemných elektrických vedeniach vznikajú pri teplote vzduchu okolo mínus 5 °C a rýchlosti vetra 5-10 m/s. Prípustná hrúbka steny ľadom pokrytej spojky sa pohybuje od 5 do 20 mm pre vzdušné vedenia s napätím 3–330 kV, ktoré sa nachádzajú v klimatických oblastiach s ľadovými podmienkami kategórie I–IV.

Ako pasívne opatrenie na boj proti ľadu je možné použiť rôzne vysoko pevné drôty. Napríklad drôt ACCC (Aluminium Conductor Composite Core - hliníkový drôt s kompozitným jadrom vyrobeným z rôznych materiálov. Jadro ACCC vodiča je rozmerovo stabilné, keďže koeficient tepelnej rozťažnosti (1,6,10-6 °C-1) je takmer rádovo menej ako oceľ ( 11.5.10-6 °C-1) Preto drôty ACCC umožňujú dlhodobo odolávať vysokým teplotám, čím bránia tvorbe ľadu.

Za zmienku stojí aj drôt Aero-Z®, ktorý pozostáva z jednej alebo viacerých sústredných vrstiev kruhových drôtov (vnútorné vrstvy) a drôtov "Z" (vonkajšie vrstvy). Každá vrstva drôtu je skrútená pozdĺž svojej dĺžky, vyrobená s určitým stúpaním. Hladký povrch znižuje zaťaženie vetrom o 30-35% a zabraňuje lepeniu snehu a ľadu. Avšak drôt Aero-Z® má obmedzenie na topenie ľadu, pretože neumožňuje dlhodobé zvýšenie teploty nad 80 ° C.

Vo všeobecnosti je praktická implementácia pasívnych metód boja proti ľadu možná len s návrhom a uvedením nových elektrických vedení do prevádzky. Rekonštrukcia „starého“ vzdušného vedenia je spojená s nemalými nákladmi.

Preto zostáva aktuálna úloha vyvinúť aktívne metódy boja proti usadzovaniu ľadu na nadzemných elektrických vedeniach. Tradičné metódy zahŕňajú topenie ľadu na nadzemných elektrických vedeniach striedavým prúdom umelým vytváraním skratov alebo jednosmerným prúdom pomocou neriadených alebo riadených usmerňovacích jednotiek. V prvom prípade je však možné poškodenie vodičov nadzemného vedenia a v druhom prípade sa drahé usmerňovacie jednotky väčšinu kalendárneho roka nepoužívajú. Súčasný stav elementárnej základne výkonovej elektroniky zároveň otvára ďalšie možnosti a stimuluje vývoj nových metód boja proti ľadovým nánosom bez týchto nevýhod. Štúdiu tvorby ľadu a boju s ľadovými nánosmi sa venuje veľké množstvo vedeckých publikácií. Táto práca si kladie za úlohu systematizovať a komparatívnu analýzu existujúcich metód boja proti nánosom ľadu, ktorých riešenie umožní vybrať z dostupných technických riešení tú najracionálnejšiu pre miestne podmienky.

Klasifikácia metód boja proti ľadu

Známe zariadenia a metódy využívajú na odstránenie ľadu a námrazy z drôtov elektrického vedenia nasledujúce typy fyzikálnych vplyvov (obrázok 1):

• tepelný vplyv zahriatím drôtu na teplotu 120-130 °C, pri ktorej sa ľadová spojka topí, alebo preventívnym zahriatím drôtov o 10-20 °C, aby sa zabránilo tvorbe ľadu;
• termodynamické ovplyvnenie predhrievaním až do vytvorenia ponorenej vrstvy medzi drôtom a ľadovou manžetou a následné „trasenie drôtov ampérovou silou“, ku ktorému dochádza pri prechode silného prúdového impulzu;
• elektromechanický náraz periodicky prechádzajúcimi prúdovými impulzmi, ktoré spôsobujú mechanické vibrácie drôtov a deštrukciu ľadovej spojky; účinnosť elektromechanických vplyvov zvyšujú parametre prúdových impulzov, ktoré spôsobujú mechanickú rezonanciu;
• mechanický náraz pohybom závitoviek po drôte pomocou veternej energie, energie elektromagnetického poľa fázového prúdu nadzemného vedenia, permanentných magnetov, lineárneho asynchrónneho motora alebo vytvárania vibrácií drôtov pomocou mechanického vibračného generátora (ďalej sa neuvažuje, pretože prakticky sa nepoužívajú).

Obrázok 1 – Klasifikácia metód odstraňovania ľadových usadenín z drôtov nadzemného vedenia:

CF – riadený usmerňovač;

STK – statický tyristorový kompenzátor;

IF – frekvenčný menič;

NFC – priamy frekvenčný menič;

UPK – pozdĺžne vyrovnávacie zariadenie

Treba len poznamenať, že existuje všeobecná nevýhoda mechanických systémov, ktorou je nutnosť ručnej inštalácie na drôt, vyberania z drôtu, ako aj prenosu z jedného drôtu na druhý. To si vyžaduje špeciálne vybavenie (leteckú plošinu) a personál údržby, čo zvyšuje prevádzkové náklady a sťažuje použitie v ťažko dostupných miestach.

Tepelný efekt striedavým prúdom

Topenie ľadu striedavým prúdom sa používa na nadzemných vedeniach s napätím pod 220 kV s vodičmi s prierezom menším ako 240 mm2. Zdrojom energie sú zvyčajne prípojnice rozvodní 6-10 kV alebo samostatný transformátor. Okruh na topenie ľadu musí byť zvolený tak, aby zabezpečil tok prúdu cez vodiče nadzemného vedenia 1,5-2 krát vyšší ako je dlhodobo prípustný prúd. Tento prebytok je odôvodnený krátkym trvaním procesu tavenia (~1 hodina), ako aj intenzívnejším chladením drôtu v zime. Pri oceľovo-hliníkových drôtoch typu AC s prierezom 50-185 mm2 leží približná hodnota hodinového prúdu pre topenie ľadu v rozmedzí 270-600 A a prúdu, ktorý zabraňuje vzniku ľad na drôtoch je v rozmedzí 160-375 A.

Často je však nemožné zvoliť požadovanú hodnotu skratového prúdu iba výberom okruhu topenia ľadu. Prekročenie vyššie uvedených hodnôt taviaceho prúdu môže viesť k žíhaniu drôtov s následnou nevratnou stratou pevnosti. Pri nižších hodnotách nemusí jediný prechod skratového prúdu stačiť na úplné odstránenie ľadu. Potom sa skraty musia niekoľkokrát opakovať, čo ešte viac zhoršuje následky.

Použitie tyristorového regulátora striedavého napätia, ktorého schéma je znázornená na obrázku 2, vám umožňuje vyhnúť sa týmto negatívnym dôsledkom. V režime roztápania ľadu je spínač 7 vypnutý, spínač 8 zapnutý. Možnými spôsobmi regulácie taviaceho prúdu sú impulzná fáza zmenou uhlov spínania výkonových tyristorov 1, 2 a 3 alebo impulzná šírka zmenou počtu periód napájania.

Obrázok 2 – Inštalácia kompenzácie jalového výkonu a topenia ľadu

V režime kompenzácie jalového výkonu je spínač 7 zapnutý a spínač 8 vypnutý. Výkonové tyristory 1, 2, 3 a reaktory 4, 5, 6 tvoria v tomto prípade skupinu tyristor-reaktor zapojenú do trojuholníka, ktorý je prvkom statického tyristorového kompenzátora. Autori pripúšťajú aj možnosť použitia kondenzátorov namiesto reaktorov. V tomto prípade sa kompenzácia jalového výkonu vykoná pomocou nastaviteľnej kondenzátorovej banky.

Bez ohľadu na spôsob riadenia sa však topenie ľadu vykonáva striedavým prúdom pri priemyselnej frekvencii a vyžaduje značnú kapacitu zdroja energie (desiatky MB.A), pretože aktívny odpor drôtov nadzemného vedenia je oveľa menší ako indukčný odpor. Celkový výkon zdroja sa zvyšuje v dôsledku veľkého a zbytočného reaktívneho zaťaženia pre topenie ľadu. Účinnosť tavenia je možné zvýšiť pozdĺžnou kapacitnou kompenzáciou indukčnej reaktancie v prípade použitia kondenzátorov ako súčasti navrhovanej inštalácie. S touto možnosťou však autori neuvažovali.

Pozornosť si zaslúži kombinovaná inštalácia na kompenzáciu jalového výkonu a topenia ľadu, ktorej schéma je znázornená na obrázku 3. V režime topenia ľadu je spínač 7 zapnutý, posunovací reaktor 6, spínač 9 vypína kondenzátorovú banku 8 a spínač 10 je zapnutý. V tomto prípade je možné súčasne roztaviť na všetkých drôtoch nadzemného vedenia.

Obrázok 3 – Kombinovaná inštalácia na kompenzáciu jalového výkonu a topenie ľadu

V režime kompenzácie jalového výkonu sú spínače 7 a 10 vypnuté a spínač 9 zapnutý. Výsledkom je vytvorenie typického statického kompenzačného obvodu založeného na tranzistorových moduloch 1, 2 a 3, reaktoroch 5, 6 na AC strane a kondenzátorovej banke 8 na DC strane. Takáto štruktúra môže pracovať v režime výroby aj v režime spotreby jalovej energie.

Významnou nevýhodou inštalácie znázornenej na obrázku 3 je neúplné použitie ventilovej časti v režime tavenia. Vysvetľuje to skutočnosť, že taviaci prúd tečie iba cez „spodné“ spínače fáz 1, 2 a 3 mostíka meniča. Na premenu mostíkového obvodu na tri striedavé prepínače bude potrebné dodatočné spínacie zariadenie a značné komplikácie napájacieho obvodu.

Tepelný účinok jednosmerným prúdom

Prvýkrát bolo jednosmerné topenie ľadu ako sľubný smer v boji proti usadzovaniu ľadu na fázových vodičoch nadzemných vedení zaznamenané v r. Medzi prvé sériové inštalácie na topenie ľadu jednosmerným prúdom patria konvertory VUKN-16800-14000, vyrobené podľa Larionovovej schémy na báze kremíkových neriadených ventilov VK-200 s usmerneným napätím 14 kV, usmerneným prúdom 1200 A a výstupom výkonom 16800 kW. Schémy topenia ľadu s usmerneným prúdom sú podrobne diskutované v.

Nevýhody metódy zahŕňajú skutočnosť, že nadzemné vedenia musia byť vypnuté a usmerňovacia jednotka sa väčšinu kalendárneho roka nepoužíva, pretože potreba roztopenia ľadu sa vyskytuje iba v zime. Môžete si všimnúť návrh na topenie ľadu s pulzujúcim prúdom bez vypnutia nadzemného vedenia. Usmerňovacia jednotka je zahrnutá do rezu vyhrievaného drôtu tak, aby cez vinutia výkonových transformátorov a transformátorov prúdu nepretekal jednosmerný prúd. Ohrev drôtov sa uskutočňuje pulzujúcim prúdom obsahujúcim striedavú zložku, určenú zaťažením vrchného vedenia, a jednosmernú zložku, určenú usmerneným napätím a aktívnym odporom taviaceho okruhu. Takýto návrh však nezvyšuje mieru využitia usmerňovacích jednotiek a pre praktickú realizáciu si vyžaduje dodatočné spínacie zariadenia.

V tomto smere sú pokusy o rozšírenie funkčnosti kombináciou rektifikačnej jednotky na topenie ľadu a zariadenia na kompenzáciu jalového výkonu v jednej inštalácii celkom opodstatnené. Tým sa otvára možnosť celoročnej prevádzky zariadenia, čo výrazne zvyšuje jeho ekonomickú efektívnosť.

JSC NIIPT vyvinula konvertorové zariadenie kontajnerového typu pre kombinovanú inštaláciu topenia ľadu a kompenzácie jalového výkonu (obrázok 4).

Obrázok 4 – Schéma kontajnerového konvertorového zariadenia (a) a kombinovanej inštalácie (b) na topenie ľadu a kompenzáciu jalového výkonu

Zariadenie prevodníka (obrázok 4) obsahuje:

• prepravný kontajner 1,
• 2 tyristorové moduly s 3 riadiacimi jednotkami,
• systém núteného chladenia vzduchom 4,
• odpojovač 5 s elektromechanickým pohonom 6,
• svorky anódy 7, katódy 8 a fázy 9 mostíka konvertora,
• riadiaci, regulačný, ochranný a automatizačný systém 10,
• odpojovače 11, 12 a kondenzátorové banky 13.1, 13.2 a 13.3.

Energetické zariadenie je určené na prevádzku v oblastiach s miernym a studeným podnebím (verzia UHL 1) a je umiestnené v uzavretom oceľovom kontajneri inštalovanom na otvorenej časti základu rozvodne. Napájanie je zabezpečené z 10 kV vinutia vyhradeného transformátora. Kombinovaná inštalácia je zostavená z konvertorových zariadení znázornených na obrázku 4a, ktorých schéma je znázornená na obrázku 4b.

V režime topenia ľadu sú odpojovače 11, 12 zatvorené (obrázok 4b), odpojovače 5 (obrázok 4a) sú otvorené. Je zostavený trojfázový mostíkový obvod usmerňovača, ktorý poskytuje menovité usmernené napätie 14 kV, menovitý taviaci prúd 1400 A a reguláciu taviaceho prúdu v rozsahu 200-1400 A.

V režime kompenzácie jalového výkonu sú odpojovače 11 a 12 otvorené a odpojovače 5 sú zatvorené. Je zostavený obvod kondenzátorovej banky 13.1, 13.2 a 13.3, riadený tyristorovými modulmi 2 zapojenými paralelne k sebe. V kompenzačnom režime je však možné len stupňovité riadenie jalového výkonu.

Poslednej nevýhode sa možno vyhnúť v kombinovanom zariadení na roztápanie ľadu a kompenzáciu jalového výkonu, ktorého diagram je uvedený na obrázku 5 (vyvinutý JSC NIIPT).

Obrázok 5 – Kombinovaná inštalácia na topenie ľadu a kompenzáciu jalového výkonu

Kombinovaná inštalácia obsahuje napájací transformátor 1, trojfázové odpojovače 2 a 16, trojfázové tlmivky 3 a 15, vysokonapäťový mostný menič 4, jednosmerný kondenzátorový blok 5, jednofázové odpojovače 6 a 7, riadiaci systém 8, zostavy 9-14 plne riadených zariadení s reverznými diódami a rezonančným transformátorom 17.

V režime topenia ľadu sú odpojovače 6, 7 a 16 zapnuté. Tavenie sa vykonáva pomocou jednosmerného prúdu. Tavný prúd je regulovaný vysokofrekvenčným PWM. Napríklad, keď záťažový prúd prechádza cez diódy zostáv 13 a 10, plne riadené zariadenie zo zostavy 9 alebo 14 je pripojené v režime PWM. V tomto prípade sa krátkodobo vytvorí dvojfázový skrat 9 - 10 alebo 13 - 14. Záťaž je posunutá a tavný prúd je regulovaný. Rýchlosť nárastu skratového prúdu je obmedzená tlmivkou 3. Vďaka voľbe frekvencie a modulačného koeficientu PWM sa tyristor vypne skôr, než sa skratový prúd zvýši na nebezpečnú úroveň. V tomto prípade je interval vodivosti tyristora menší ako v režime kompenzácie jalového výkonu. V režime kompenzácie jalového výkonu sú odpojovače 6, 7 a 16 vypnuté. Vysokonapäťový mostíkový menič 4 pracuje v režime „STATCOM“.

Podľa viacerých autorov, ktorí sa spoliehajú na vlastné pracovné skúsenosti, je v skutočnosti ľadom pokrytých iba 7 až 30 % dĺžky nahriateho drôtu počas topenia. Vysvetľuje sa to tým, že jednotlivé úseky trolejového vedenia sa v dôsledku uhlov natočenia a nemožnosti predpovedať smer vetra v momente tvorby poľadovice ocitajú v rôznych klimatických podmienkach. V dôsledku toho sa značná časť elektriny plytvá. V tejto súvislosti bola navrhnutá mobilná inštalácia, ktorá vám umožňuje cestovať do oblastí nadzemných vedení, kde bola zistená námraza na drôtoch.

Mobilný generátor na topenie ľadu na trolejových vedeniach je realizovaný na plošine vozidla, napájanie (0,4 kV) trojfázového usmerňovacieho mostíka je zabezpečené z dvoch dieselových generátorov ADV320 po 320 kW. Vodiče so svorkami sú určené na pripojenie k vodičom nadzemného vedenia a elektrickým prípojniciam na pripojenie vodičov pozdĺž rozpätia medzi podperami podľa schémy topenia ľadu. Uvažované technické riešenie zabezpečuje topenie ľadu v dĺžke dvoch polí nadzemného vedenia na fázových vodičoch a kábli na ochranu pred bleskom.

Spoločnou nevýhodou všetkých zariadení, ktoré realizujú tepelné efekty jednosmerným prúdom, je potreba použiť schému topenia ľadu „drôt na drôt“ alebo „drôt na dva drôty“. V každom prípade sa zvyšuje čas tavenia a tým aj náklady na energiu. Aby sa skrátil čas tavenia, mala by sa uprednostniť schéma tavenia „tri drôty - zem“, uzemňovacie zariadenia rozvodní však spravidla nie sú určené na relatívne dlhý tok jednosmerného prúdu až do 2 000 A.

Tepelné vystavenie ultranízkofrekvenčnému prúdu

Technický obsah tohto typu vplyvu spočíva v tom, že tavenie sa vykonáva nízkofrekvenčným prúdom generovaným trojfázovým autonómnym meničom napätia a efektívna hodnota taviaceho prúdu sa nastavuje a udržiava na požadovanej úrovni zmenou napájania. Napätie.

Keď je frekvencia výstupného napätia autonómneho meniča desatiny Hz a menej, prúd v linkových vodičoch je obmedzený takmer výlučne aktívnym odporom. V dôsledku toho sa v porovnaní s tavením striedavým prúdom priemyselnej frekvencie zväčšuje prípustná dĺžka nadzemného vedenia, zjednodušuje sa organizácia tavenia, skracuje sa trvanie procesu topenia ľadu a znižuje sa množstvo prídavných spínacích zariadení.

Schéma kombinovanej inštalácie na topenie ľadu a kompenzáciu jalového výkonu, ktorá implementuje navrhovanú metódu, je uvedená na obrázku 6.

Obrázok 6 – Kombinovaná inštalácia na topenie ľadu a kompenzáciu jalového výkonu

Kombinovaná inštalácia zahŕňa trojfázové mostíkové meniče na plne riadených polovodičových spínačoch 1 a 7, trojpólové spínače 2, 5, 8, 9, trojfázové tlmivky 3, 4, kondenzátorovú banku 6 a riadiaci systém 10.

V režime topenia ľadu sú spínače 5 a 8 zapnuté a spínač 9 vypnutý. Mostový menič 1 pracuje v režime riadeného usmerňovača a mostíkový menič 7 pracuje v režime trojfázového autonómneho meniča napätia. Tavenie sa vykonáva súčasne na troch drôtoch nadzemného vedenia. V režime kompenzácie jalového výkonu sú spínače 5 a 8 vypnuté a spínač 9 zapnutý. Mostové meniče 1 a 7 pracujú paralelne.

Uhol spínania sa volí o niečo menej ako 180°. Zo siete sa odoberá činný výkon potrebný na udržanie napätia na kondenzátorovej banke 6. Na striedavej strane mostíkových meničov 1 a 7 sa generuje striedavý prúd. Fáza prvej harmonickej je posunutá voči fázovým napätiam napájacieho zdroja o uhol. Ak amplitúda prvej harmonickej generovaného napätia prekročí amplitúdu napätia zdroja energie, potom mostíkové meniče 1 a 7 generujú jalový výkon, a ak je menší, spotrebúvajú jalový výkon. Zmenou modulačného koeficientu vysokofrekvenčného PWM sa reguluje amplitúda prvej harmonickej generovaného napätia a tým aj veľkosť a smer jalového výkonu.

Tepelné vystavenie vysokofrekvenčnému prúdu

Metóda spočíva v tom, že bez odpojenia nadzemného vedenia od spotrebiteľov sa z generátora do fázových vodičov dodáva prúd s frekvenciou 50 - 500 MHz cez zodpovedajúce zariadenie a vysokonapäťové spojovacie kondenzátory. V homogénnom vodiči sa v povrchovej vrstve sústreďuje striedavý prúd, ktorého stenčovanie so zvyšujúcou sa frekvenciou vedie k zvýšeniu odporu časti vodiča, ktorou prúd prechádza. To znamená, že pri rovnakom množstve prúdu pretekajúceho vodičom, čím vyššia je frekvencia signálu, tým väčší je tepelný výkon rozptýlený na vodiči. Napríklad pri MHz sa odpor hliníkových drôtov zvyšuje 600-krát alebo viac.

Ukázalo sa, že pri výkone vysokofrekvenčného generátora niekoľko desiatok kW je možné zohriať drôt o 10-20 °C, čo by malo zabrániť tvorbe ľadových usadenín. Na odstránenie vzniknutého ľadu a roztopenie ľadu bude potrebné zahriatie na teplotu 100-180 °C. V súlade s tým budú potrebné podstatne vyššie náklady na energiu a dlhší proces tavenia.

Preto je táto metóda najvhodnejšia na preventívne účely, aby sa zabránilo tvorbe ľadu, pretože sa vykonáva bez odpojenia spotrebiteľov. Použitie generátorov s frekvenčným rozsahom 87,5-108 MHz je však spojené s rizikom vytvorenia intenzívneho rádiového rušenia v oblasti VHF.

Termodynamický vplyv

Zahrievanie drôtu vysokofrekvenčným prúdom môže nielen zabrániť tvorbe ľadových usadenín, ale môže sa použiť aj na uľahčenie postupu pri odstraňovaní už vytvorenej ľadovej spojky. Toto sa používa najmä v zariadení, ktorého schéma je znázornená na obrázku 7.

Obrázok 7 – Zariadenie na odstraňovanie snehovej a ľadovej vrstvy z drôtov elektrického vedenia

Automatizované pracovisko dispečerského pracoviska 6 a kontrolór 5 zabezpečujú nepretržitú prevádzku rozvodne so zobrazovaním prevádzkových informácií na svetelnom displeji 7.

Elektromechanický vplyv

Je známe, že keď prúdi prúd, paralelné drôty sa priťahujú alebo odpudzujú pôsobením ampérovej sily, ktorá medzi nimi vzniká. Keď periodicky prechádzajú prúdové impulzy, vodiče nadzemného vedenia budú vystavené mechanickým vibráciám, ktoré zničia usadeniny ľadu a námrazy. Frekvencia prúdových impulzov musí byť blízka mechanickej rezonancii a amplitúda postačujúca na prekonanie vonkajších a vnútorných trecích síl. Zmena prenášaného prúdu môže byť striktne periodická, môže mať kolísavú frekvenciu, meniť sa podľa harmonického zákona alebo môže mať formu sledov impulzov s danými zákonmi pre zmenu frekvencie, amplitúdy a pracovného cyklu. Obrázok 8 znázorňuje jednu z možných možností implementácie pre automatizovaný systém odmrazovania, ktorý implementuje navrhovanú metódu.

Obrázok 8 – Systém elektromechanického vplyvu na drôty vrchného vedenia na odstránenie ľadu

Výkonový transformátor 1 prevádza napájacie napätie na požadovanú hodnotu. Jednotka výkonovej elektroniky usmerňuje napätie prijaté z výkonového transformátora 1 a generuje prúdové impulzy požadovanej veľkosti, tvaru a frekvencie, prechádzajúce cez vodiče 2 nadzemného vedenia. Riadiaci systém, ktorý je programovateľným logickým regulátorom, spracováva informácie z externých snímačov zaťaženia ľadom a vetrom 3, vlhkosť 4 a teplotu 5, nastavuje požadovaný tvar a frekvenciu prúdových impulzov pre jednotku výkonovej elektroniky a riadi činnosť systému. ako celok.

Pri použití tejto metódy v praxi je potrebný starostlivý a presný výpočet veľkosti a frekvencie prúdových impulzov, aby sa eliminovali možné negatívne dôsledky rezonancie. Na zvýšenie účinnosti ničenia ľadových usadenín by sa prúdové impulzy mali prenášať cez drôty ležiace na rôznych úrovniach. To vám umožňuje využiť zotrvačnosť ľadu a gravitáciu ako dodatočný deštruktívny faktor.

Táto metóda, rovnako ako tavenie, vyžaduje vypnutie nadzemného vedenia. Čas mechanického zničenia ľadu je však podstatne kratší ako čas potrebný na topenie. Preto budú náklady na energiu na čistenie nižšie ako pri roztápaní ľadových nánosov.

závery

Dominantným trendom vo vývoji nových prostriedkov na boj proti nánosom ľadu na nadzemných elektrických vedeniach je použitie jednotiek kombinovaných konvertorov, ktoré v prípade potreby dokážu roztopiť ľad a po zvyšok času kompenzovať jalový výkon.

Najperspektívnejšie je topenie ľadu ultranízkofrekvenčným prúdom, ktoré spája výhody topenia so striedavým prúdom priemyselnej frekvencie (na troch drôtoch súčasne) a topenia jednosmerným prúdom (obmedzené iba aktívnym odporom, plynulá regulácia taviaci prúd). Ďalšou výhodou je, že zariadenie na topenie ľadu s ultranízkofrekvenčným prúdom možno ľahko premeniť na statický kompenzátor jalového výkonu. To vám umožňuje prevádzkovať drahé konvertorové zariadenia počas celého kalendárneho roka. Zostáva však taká nevýhoda, ako je potreba vypnúť nadzemné vedenie na čistenie.

Technológia flexibilného striedavého prenosu výkonu, ktorá využíva konverzné zariadenie, ktoré je teoreticky schopné v prípade potreby zabezpečiť napríklad preventívne zahrievanie drôtov, aby sa zabránilo tvorbe ľadových usadenín, môže umožniť úplné zbavenie sa posledných nevýhodou.

Bibliografia

Elektrotechnická príručka: 3 zväzky. T.3. V 2 knihách. Kniha 1. Výroba a rozvod elektrickej energie (Pod generálnou redakciou profesorov MPEI: I.N. Orlová (hlavná redaktorka) atď.). 7. vydanie, rev. a dodatočné – M.: Energoatomidat. – 1988 – 880 s.

Alekseev B.A. Zvýšenie kapacity nadzemných elektrických vedení a použitie nových druhov drôtov // ELECTRO. – 2009. - č.3. – S.45-50.

RD 34.20.511 (MU 34-70-028-82) Pokyny na topenie ľadu striedavým prúdom. Ch.1.M.: Soyuztekhenergo, 1983.

RD 34.20.511 (MU 34-70-028-82) Pokyny na topenie ľadu jednosmerným prúdom. Ch.2.M.: Soyuztekhenergo, 1983.

RF patent 2505898 MKI H02G7/16, H02J3.18. Inštalácia na kompenzáciu jalového výkonu a topenia ľadu // Yu.P. Stashinov, V.V. Konopelko. – Publ. 27.01.2014.

RF patent 2505903 MKI H02J3/18, H02G7/16. Kombinovaná inštalácia na kompenzáciu jalového výkonu a topenie ľadu // Yu.P. Stašinov, V.V. Konopelko. – Publ. 27.01.2014.

Burgsdorf V.V. Topenie ľadu jednosmerným prúdom bez odpojenia vedenia // Elektrické stanice. – 1945. - č.11.

Typ inštalácie vysokonapäťového usmerňovača VUKN-16800-14000. Komentovaný zoznam hlavných výskumných a vývojových prác vykonaných na Mordovianskom vedeckom výskumnom elektrotechnickom inštitúte (1965-1968). – Informelektro, 1970.

Genrikh G.A., Denisenko G.I., Mishin V.V., Stryapan V.N. Špeciálne prevádzkové režimy výkonných statických meničov pre inštalácie na roztápanie ľadu na elektrických vedeniach. – Vydavateľské združenie „Škola Vishcha“. – 1975. – 242 s.

RF patent 2390895 MKI H02G7/16, H02J3/18. Kontajnerové konvertorové zariadenie pre kombinovanú inštaláciu topenia ľadu a kompenzácie jalového výkonu // M.K. Gurevič, M.A. Kozlová, A.V. Lobanov, A.V. Repin, Yu.A. Šeršnev. – Publ. 27.05.2010.

RF patent 2376692 MKI H02G7/16, H02J3/18. Kombinovaná inštalácia na topenie ľadu a kompenzáciu jalového výkonu // M.K. Gurevič, A.V. Repin, Yu.A. Šeršnev. – Publ. 20.12.2009.

RF patent 2522423 MKI H02G7|16. Mobilný generátor prúdu na topenie ľadu na nadzemných elektrických vedeniach // A.V. Kozlov, A.N. Chulkov, A.V. Shurupov, A.A. Vinogradov. – Publ. 7.10.2014.

RF patent 2505897 MKI H02G7/16. Spôsob riadeného topenia ľadu na nadzemných elektrických vedeniach pomocou striedavého prúdu // Yu.P. Stašinov, V.V. Konopelko. – Publ. 31.05.2012.

RF patent 2356148 MKI H02G7/16. Spôsob a zariadenie na boj proti ľadu na elektrických vedeniach // V.I. Kaganov. – Publ. 20.05.2009.

RF patent 2520581 MKI H02G7/16. Zariadenie na odstraňovanie snehovej a ľadovej vrstvy z drôtov elektrického vedenia // N.D. Shelkovnikov, D.N. Shelkovnikov. – Publ. 27.06.2014.

RF patent 2166826 MKI H02G7/16, B60M1/12. Spôsob odstraňovania ľadu z nadzemných káblov a elektrických vedení // A.V. Efimov, A.G. Galkin. – Publ. 05/10/2001.

RF patent 93184 MKI H02G7/16 na úžitkový vzor. Zariadenie na čistenie drôtov elektrického vedenia // R.R. Sattarov, F.R. Ismagilov, M.A. Almajev. – Publ. 20.04.2010.

Kočkin V.I. Nové technológie na zvýšenie prenosovej kapacity elektrických vedení. Riadený prenos energie // Novinky z elektrotechniky. – 2007. - č.4 (46).

Poleva- nebezpečný jav, ktorý zhoršuje vlastnosti a kvalitu konštrukcií, ich pevnosť a v konečnom dôsledku aj životnosť a bezpečnosť. Námraza výrazne zvyšuje odolnosť proti vetru, čo môže viesť k zničeniu konštrukcií a mechanizmov.

Poleva spôsobuje poruchy elektrických vedení, čo dáva ďalší dôvod na zamyslenie sa nad prostriedkami ich ochrany a opatrení. Hlavnými prostriedkami ochrany proti námraze sú vyhrievacie alebo špeciálne zmesi proti námraze.

Vo svetovej praxi sa organokremičité kompozície najčastejšie používajú na vytváranie povlakov proti námraze. Používajú sa na boj proti námraze rôznych nástrojov a zariadení používaných v priemyselnom a ekonomickom komplexe, napríklad elektrických vedení.

V niektorých oblastiach severu ľad a rôzne druhy námrazy na drôtoch elektrického vedenia narúšajú ich normálnu prevádzku. Drôty elektrického vedenia sú často vystavené námraze, ktorá narúša integritu jednotného systému, čo vedie k nehodám a dokonca katastrofám.

Tradičné hlavné opatrenia na boj proti ľadu na elektrických vedeniach sú: odstránenie ľadu z drôtov a káblov pomocou elektrického prúdu alebo mechanických prostriedkov, ako aj preventívne zahrievanie drôtov.

Mechanická metóda vyžaduje veľa času a značné náklady na prácu a vo väčšine prípadov sa nepovažuje za vhodnú. Topenie ľadu elektrickým prúdom je vo väčšine prípadov nebezpečné pre integritu drôtov a nosných konštrukcií. Spotreba energie takýchto systémov je veľmi vysoká.

Navrhovaný spôsob boja proti ľadu na linkovom drôte s indukčným prúdom toho istého vedenia pohybom "indukčné torpédo" z jedného bodu pripojenia drôtu k druhému, v rámci jedného rozpätia, je nový smer v boji proti námraze na vysokonapäťových vedeniach.

Výhody tejto metódy:

Úplná autonómia pohybu „torpéda“ v rámci jedného letu;

Možnosť voľby inštalácie „torpéd“ v oblastiach vysokonapäťových vedení, ktoré sú najviac náchylné na námrazu;

Neporovnateľne nižšia spotreba energie v porovnaní s existujúcimi metódami;

Schopnosť na diaľku spustiť a zastaviť „torpédo“ na príkaz dispečera pomocou kódovaného signálu cez HF komunikáciu. Medzi týmito signálmi je úplná samokontrola prostredníctvom systému kontaktov koncových spínačov;

Zníženie pravdepodobnosti prerušenia drôtu vo vysokonapäťových vedeniach a zničenie nosných prvkov podpier, čím sa eliminuje „tanec drôtov“;

Spoľahlivosť v prevádzke a trvanlivosť, jednoduchosť dizajnu a nízke výrobné náklady;

Nie je potrebné udržiavať „torpédo“ počas celej doby jeho používania.

Linkové drôty nevydržia váhu snehu a ľadu, čo vedie k ich poškodeniu a dokonca k prasknutiu. V dôsledku toho bude potrebné vykonať elektroinštalačné práce na obnovenie elektrického vedenia. Účinne sa používa zariadenie na riadené roztápanie ľadu s tyristorom riadeným usmerňovačom. Je špeciálne navrhnutý na boj proti tvorbe ľadu na vysokonapäťových vedeniach. Treba poznamenať, že predtým sa na roztápanie ľadu na stanici používal neregulovaný usmerňovač. Charakteristickým rysom moderného zariadenia je, že okamžite reaguje na topiaci sa prúd ľadu, čím zabraňuje prehriatiu drôtov a bleskových káblov, pretože optické komunikačné vedenia zabudované do káblov ochrany pred bleskom elektrického vedenia takýto vplyv neakceptujú. Ovládanie tohto zariadenia je navyše oveľa jednoduchšie ako u predchodcu. Urýchľuje proces tavenia o rádovo, bez toho, aby vyžadoval zvýšenie výkonu inštalovaného transformátorového zariadenia. Prevádzku zariadení je možné monitorovať z Riadiaceho centra siete v reálnom čase.

3.3 Prevádzka káblových vedení do 35 kV
Dohľad nad trasami káblových vedení sa vykonáva za účelom kontroly ich stavu periodickou obchôdzkou a kontrolou inštalatérmi, ktorí sú na to špeciálne určení v lehotách stanovených PTE, a inžinierskym a technickým personálom v lehotách stanovených miestnymi inštrukcie.

1. Mimoriadne obchôdzky a prehliadky sa vykonávajú pri povodniach a po dažďoch, ako aj pri odpojení vedení reléovou ochranou.

2. Pri obchádzaní a kontrole trás káblových vedení uložených na voľnom priestranstve je potrebné:

· skontrolovať, či sa na trase nevykonávajú práce, ktoré nie sú koordinované s prevádzkovou organizáciou (výstavba stavieb, výkop pozemkov, výsadba, úprava skladov, narážanie hromád, stožiarov a pod.), blokády trás snehom, odpadkami, škvarou, odpadom, nevyskytli sa žiadne poruchy ani zosuvy pôdy;

· kontrolovať križovatky káblových trás so železnicou, dávať pozor na prítomnosť výstražných plagátov;

· kontrolovať križovatky káblových trás s diaľnicami, priekopami a priekopami;

· kontrolovať stav zariadení a káblov položených cez mosty, priehrady, nadjazdy a iné podobné konštrukcie;

· v miestach, kde káble opúšťajú steny budov alebo podpery nadzemných elektrických vedení, skontrolujte prítomnosť a stav ochrany káblov pred mechanickým poškodením, prevádzkyschopnosť koncových spojok;

3. Pri obchádzaní a kontrole trás káblových vedení uložených v uzavretých priestoroch je okrem splnenia požiadaviek bodu 2 potrebné:

· zapojiť do kontroly trasy zástupcu organizácie zodpovednej za ochranu káblov a iných súvisiacich konštrukcií;

· pri zistení závad na tratiach vydávať príkazy na ich odstránenie;

· ak sa zistia nedostatky, ktoré neboli odstránené v lehote zistenej pri predchádzajúcej kontrole, spísať protokol o priestupku.

Metódy boja proti námraze elektrického vedenia

Vedecký školiteľ – doktor technických vied, profesor

1. Úvod

Napriek mnohoročnému úsiliu energetických inžinierov a vedcov, ľadové nehody v elektrických sieťach mnohých energetických systémov stále spôsobujú najťažšie následky a pravidelne narúšajú dodávky energie do regiónov krajiny.

Odmrazovanie vodičov elektrického vedenia sa vykonáva 3 spôsobmi:

1 – mechanické; 2 – fyzikálne a chemické; 3 – elektromechanické.

1) Mechanická metóda

Mechanická metóda zahŕňa použitie špeciálnych zariadení, ktoré zrážajú ľad z drôtov. Najjednoduchší spôsob, ako mechanicky odstrániť ľad, je zraziť ho pomocou dlhých palíc. Čalúnenie sa vykonáva bočnými nárazmi, ktoré spôsobujú vlnové vibrácie drôtu. Ale táto metóda vyžaduje prístup k elektrickému vedeniu, čo narúša normálnu prevádzku lokality. Navyše, mechanické pôsobenie námraze nezabráni, ale ju eliminuje.

https://pandia.ru/text/80/410/images/image006_24.jpg" align="left" width="292" height="271 src=">

Odstraňovanie ľadu z drôtov pomocou tyčí je bez veľkého počtu pracovníkov prakticky nemožné. Táto metóda je časovo náročná a používa sa len na krátkych úsekoch tratí, preto sa vo väčšine prípadov považuje za nepraktickú. Preto je v súčasnosti najbežnejším spôsobom boja proti ľadu na drôtoch elektrického vedenia roztápanie ľadu striedavým alebo jednosmerným prúdom veľkého rozsahu na dlhú dobu (asi 100 minút alebo viac). To spotrebúva značné množstvo energie a vyžaduje odpojenie linky od spotrebiteľov na dlhú dobu.

2) Elektrotermická metóda

Elektrotermické metódy odstraňovania ľadu spočívajú v zahrievaní drôtov elektrickým prúdom, ktorý zabraňuje tvorbe ľadu - preventívne zahrievanie alebo jeho topenie.

Preventívne zahrievanie drôtov spočíva v umelom zvýšení prúdu v sieti elektrického vedenia na takú hodnotu, aby sa drôty zohriali na teplotu nad 0°C. Pri tejto teplote sa na drôtoch nevytvára ľad. Preventívne zahrievanie musí začať skôr, ako sa vytvorí ľad. Počas preventívneho vykurovania by sa mali používať napájacie obvody, ktoré nevyžadujú odpojenie spotrebičov.

Topenie ľadu na drôtoch sa vykonáva vtedy, keď sa ľad už vytvoril umelým zvýšením prúdu siete elektrického vedenia. Drôty sa zahrievajú jednosmerným alebo striedavým prúdom s frekvenciou 50 Hz na teplotu 100-130°C. Jednoduchšie je to urobiť skratovaním dvoch vodičov, v takom prípade musia byť všetci spotrebitelia odpojení od siete.

Topenie ľadu striedavým prúdom sa používa len na vedeniach s napätím pod 220 kV s vodičmi s prierezom menším ako 240 mm2. Pri nadzemných vedeniach s napätím 220 kV a vyšším s drôtmi s prierezom 240 mm2 a viac vyžaduje topenie ľadu striedavým prúdom výrazne vyššie kapacity zdroja energie.

Výhodou tejto metódy je, že znižuje náklady na energiu. Nevýhody tejto metódy však zahŕňajú nasledovné: potreba neustáleho zahrievania drôtov, aby sa zabránilo tvorbe ľadu, vysoké náklady na zdroje vysokofrekvenčného prúdu požadovaného výkonu.

3) Fyzikálno-chemická metóda

Fyzikálno-chemická metóda na rozdiel od iných zabraňuje vzniku námrazy na drôtoch. Získané výsledky nám umožňujú hovoriť o novej fyzikálnej a chemickej metóde boja proti námraze drôtov elektrického vedenia, ktorej účinnosť výrazne prevyšuje možnosti tradičných metód. Táto metóda tiež nevyžaduje žiadne veľké ekonomické náklady. Preto je to sľubnejšie. Jedinou nevýhodou fyzikálno-chemickej metódy je, že životnosť takýchto kvapalín je krátkodobá a je nereálne pravidelne ich aplikovať na stovky a tisíce kilometrov drôtov.

4) Výmena vodičov.

Metódou nie je vynájsť žiadne drobné zariadenia na čistenie drôtov od ľadu, ale vytvoriť nové high-tech drôty. Tieto drôty musia spĺňať nasledujúce požiadavky:

Zvýšiť kapacitu existujúcich liniek;

Znížte mechanické zaťaženie aplikované na podpery vedenia prenosu energie v dôsledku pohybu drôtov;

Zvýšenie odolnosti drôtov a káblov proti korózii;

Zníženie rizika pretrhnutia drôtu pri čiastočnom poškodení viacerých vonkajších drôtov v dôsledku vonkajších vplyvov vrátane úderu blesku;

Zlepšenie mechanických vlastností drôtov počas hromadenia snehu alebo tvorby ľadu

Aby ste to dosiahli, vonkajšie vrstvy drôtu musia byť vyrobené z vodičov, ktoré k sebe tesne priliehajú.

Vďaka tesnejšiemu skrúteniu vodičov a hladšiemu vonkajšiemu povrchu je teda možné použiť tenšie a ľahšie drôty. To zase vedie k zníženiu elektrických strát v drôtoch o 10–15 %, vrátane korónových strát, a k zvýšeniu mechanickej pevnosti konštrukcie. Taktiež vďaka tesnému skrúteniu je prakticky eliminovaný prienik vody a nečistôt do vnútorných vrstiev, preto je znížená korózia vnútorných vrstiev drôtu.

3. Záver

Pre neefektívnosť mechanickej a fyzikálno-chemickej metódy na veľké vzdialenosti sa o ekonomickej stránke baviť nebudeme.

V súčasnosti sa ľad, ktorý sa vytvoril na drôtoch, odstraňuje zahrievaním. Toto nie je najlacnejšia metóda, pretože táto metóda vyžaduje výkonné a drahé napájacie zdroje. Roztápanie ľadu elektrickým prúdom je teda dosť nepohodlné, zložité, nebezpečné a drahé. Okrem toho sa vyčistené drôty za rovnakých klimatických podmienok opäť pokrývajú ľadom, ktorý sa musí znova a znova roztápať.

Treba poznamenať, že topenie ľadu by sa malo vykonávať v oblastiach intenzívnej tvorby ľadu s častým tancom drôtov. V ostatných prípadoch by malo byť použitie topenia ľadu odôvodnené technickými a ekonomickými výpočtami.

Životnosť drôtov je 45 rokov. Musíme prejsť na nové high-tech drôty. Zahraničné vodiče sú veľmi drahé, cena je 10-krát vyššia ako cena reproduktorových vodičov. Navrhuje sa vyvinúť domáce high-tech drôty a začať vymieňať staré za nové.

Bibliografia

1. Spôsob odstraňovania námrazy z drôtov elektrického vedenia / ,: Pat. 2442256 C1 Ross. federácia, IPC H 02 G 7/16.; č. 000/07; aplikácie 29. 10. 2010 ; publ. 2.10.2012, Bulletin. č. 4. 4p.: chor.

2. , Emelyanov boj proti námraze elektrických vedení: perspektívy a výhody nových superhydrofóbnych povlakov. //Elektromagazín číslo 6/2011. http://www. ess. ru/.

3. Dyakov a odstraňovanie ľadových nehôd v elektrických sieťach. Pyatigorsk: Vydavateľstvo RP "Yuzhenergotekhnadzor", 2000. 284 s.

4. Abzhanov P. S. Štúdia usadzovania aerosólov vo vzťahu k procesu tvorby ľadu na drôtoch elektrického vedenia / Dis. Ph.D. tech. Sciences Alma - Ata, 1973.

5. , K problematike boja proti tvorbe ľadu na drôtoch elektrického vedenia // Vedecké. Tr. ČIMČŠ - Čeľabinsk, 1973, číslo 83, s. 34-36.

6. AUTOMATICKÝ SYSTÉM NA ODSTRAŇOVANIE ĽADU Z VODIČOV NAPÁJANIA

Použitie: v oblasti elektrotechniky. Technický výsledok spočíva v zamedzení tvorby ľadu na vodičoch elektrického vedenia bez nutnosti odpájania vedenia z dôvodu údržby. Metóda spočíva v prepojení dvojitých vodičov elektrického vedenia pripojených k jednej fáze pružnými prepojkami, napríklad pružinami, ktoré zabezpečujú mechanické kmitanie vodičov pri štandardných parametroch elektrického prúdu, ktorý nimi preteká. V normálnej prevádzke výkonové prenosové vedenia, pri prechode striedavého prúdu, páry vodičov rovnakej fázy spojené pružinou neustále vykonávajú oscilačné pohyby, čo zaisťuje nepretržité striasanie kvapiek vlhkosti a snehu z nich a zabraňuje tak námraze. 1 plat f-ly, 2 chorý.

Vynález sa týka elektroenergetiky a môže byť použitý pri prevádzke elektrických vedení striedavého prúdu. Sú známe mechanické, elektrické a chemické spôsoby odstraňovania ľadu z drôtov elektrického vedenia.

Mechanické metódy zahŕňajú použitie špeciálnych zariadení na odstránenie ľadu z drôtov. Nevýhodou takýchto zariadení je nízka produktivita a možnosť poškodenia a deformácie drôtov v procese odstraňovania ľadu, čo vedie k prerušeniu siete a je sprevádzané zrýchleným opotrebovaním drôtov.

Chemické metódy zahŕňajú aplikáciu špeciálnych látok na drôty, ktoré zabraňujú tvorbe ľadu alebo zabezpečujú jeho zničenie. Proces aplikácie sa vyznačuje veľkou pracovnou náročnosťou. Okrem toho sú takéto látky krátkodobé, a preto si vyžadujú pravidelnú obnovu počas celej ľadovej sezóny.

Elektrické metódy na odstraňovanie ľadu zahŕňajú zahrievanie alebo trasenie drôtov impulzmi prúdu, aby sa ľad roztopil alebo sa zabránilo jeho tvorbe.

Ako prototyp bol zvolený spôsob odstraňovania ľadu z drôtov kontaktnej siete a elektrických vedení, ktorý pozostáva z prechodu striedavého prúdu alebo prúdových impulzov s frekvenciou blízkou ich mechanickej rezonancii cez dvojité alebo viacnásobné drôty elektrického vedenia. Výsledné mechanické vibrácie drôtov zabezpečujú odvod vlhkosti a ľadu z nich. Nevýhody tejto metódy sú:

Potreba odpojiť elektrické vedenie z dôvodu údržby vzhľadom na skutočnosť, že aktuálne parametre potrebné na zabezpečenie mechanickej rezonancie drôtov sa môžu výrazne líšiť od štandardného prúdu;

Potreba pomocného zdroja impulzného alebo striedavého prúdu s frekvenciou impulzov prispôsobenou rezonančnej frekvencii vodičov;

Potreba využívať mobilné tímy na dodávanie zariadení do oblastí námrazy, čo môže byť spojené so značnými nákladmi pri práci v ťažko dostupných oblastiach a v podmienkach intenzívnej tvorby ľadu;

Nemožnosť častého používania tejto metódy si vyžaduje zvýšenie výkonu prúdových impulzov, ktoré trasú drôty, čo môže viesť k mechanickému poškodeniu a prasknutiu drôtov.

Účelom vynálezu je zabrániť tvorbe ľadu na vodičoch elektrického vedenia počas bežnej prevádzky bez potreby odstavenia z dôvodu údržby.

Tento cieľ je dosiahnutý tým, že v navrhovanom spôsobe sú páry vodičov elektrického vedenia zapojené do rovnakej fázy spojené elastickými prepojkami, napríklad pružinami, ktorých parametre sú zvolené tak, aby zabezpečili nepretržité mechanické vibrácie vodičov pri štandardných parametroch prúdu prechádzajúceho elektrickým vedením. Rozmiestnenie vodičov a prepojok je znázornené na obr.1.

Spôsob prevencie námrazy je znázornený na obr. 2 a spočíva v tom, že v normálnom prevádzkovom režime elektrického vedenia, keď prechádza striedavý prúd, páry vodičov rovnakej fázy spojené pružnými prepojkami neustále vykonávajú oscilačné pohyby, ktoré odpudzujú pôsobením elastickej sily prepojky F Y a priťahovaním pod vplyvom Lorentzovej sily F L:

kde d je vzdialenosť medzi drôtmi; I 1, I 2 - sila prúdu v drôtoch; µ, µ 0 - magnetická permeabilita média a vákua; l je dĺžka drôtov.

Nepretržité chvenie drôtov vedie k striasaniu kvapiek vody, snehu a ľadu z nich a tým zabraňuje námraze a tiež vedie k štiepeniu ľadovej kôry pri jej tvorbe.

Pri normálnej prevádzke elektrického vedenia sú teda eliminované príčiny námrazy vodičov a nie jej následky, čo eliminuje potrebu odstávok z dôvodu údržby a znižuje požadované náklady na zdroje a energiu.

Informačné zdroje

1. Zariadenie na odstraňovanie ľadových usadenín. MKI H02G 7/16. A.S. č. 957332, 09.07.1982.

2. Drôtená trepačka. IPC H02G 7/16. Ruská federácia, pat. č. 2318279, 20.06.2006.

3. Elektrické vedenie. IPC H02G 7/16. Ruská federácia, patent číslo 2076418, 27.03.1997.

4. Spôsob odstraňovania ľadu z nadzemných vedení a elektrických vedení. IPC H02G 7/16, V60M 1/12. Ruská federácia, pat. č. 2166826, 27.04.2001.

5. Zariadenie na zamedzenie tvorby ľadu na trolejovom vedení. IPC H02G 7/16. Ruská federácia, pat. č. 2316866, 02.10.2008.

6. Spôsob a zariadenie na boj s ľadom na elektrických vedeniach. IPC H02G 7/16. Ruská federácia, patent číslo 2356148, 20.5.2009.

7. Sieť vysokého napätia. IPC H02G 7/16, H02J 3/18. Ruská federácia, pat. č. 2365011, 20.08.2009.

8. Koshkin N.I., Shirkevič M.G. Príručka elementárnej fyziky. - M.: Nauka, 1976.

9. Marquardt K.G. Kontaktná sieť. - M.: Doprava, 1994.

1. Spôsob zabránenia námrazy na vodičoch nadzemného striedavého elektrického vedenia, ktorý pozostáva z prechodu striedavého prúdu cez dvojité alebo viacnásobné vodiče elektrického vedenia, vyznačujúci sa tým, že vodiče spojené s jednou fázou sú spojené elastickými prepojkami, ktoré zabezpečujú mechanické vibrácie vodičov pri normálnych parametroch toku elektrického prúdu cez ne.

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že prenášaný elektrický prúd má štandardné parametre, čím je zabezpečená kontinuita procesu odstraňovania kvapiek vody, snehu a ľadu z drôtov.

Podobné patenty:

[0001] Vynález sa týka oblasti elektrotechniky, konkrétne zariadenia na odstraňovanie ľadu z drôtov nadzemného elektrického vedenia a obsahuje puzdro, ktoré je možné inštalovať na drôt, a je tiež vybavené prostriedkami na pohyb a odstraňovanie ľadu.

Vynález sa týka energetiky a možno ho použiť v oblastiach s drsným zimným podnebím Známa je ochrana drôtov proti námraze, ktorá spočíva v roztápaní ľadu priamym ohrevom drôtov nadzemného elektrického vedenia prechodom prúdu cez ne.

Vynález sa týka zariadenia na flexibilný prenos výkonu a na odmrazovanie vysokonapäťového vedenia s niekoľkými fázami pomocou jednosmerného prúdu, obsahujúce striedavé pripojenie vysokonapäťového vedenia, ktoré má počet fáz zodpovedajúcich fázam. vysokonapäťového vedenia, pričom každá fáza má aspoň jednu indukčnosť a jeden ventilový obvod zapojený do série s každou indukčnosťou, pričom ventilový obvod je pripojený cez uzlový bod k AC prípojke a má prvú vetvu prúdového obvodu s prvým výkonom polovodičový ventil a druhá vetva prúdového obvodu s druhým výkonovým polovodičovým ventilom, pričom výkonové polovodičové ventily sú vzájomne zapojené oproti uzlovému bodu a pričom prvá a druhá vetva prúdového obvodu sú navrhnuté tak, aby boli spojené aspoň jeden prepínač nulového bodu na nulový bod TCR.

Vynález sa týka odvetvia energetiky, najmä elektrických káblov/drôtov, vrátane vysokonapäťových elektrických vedení namontovaných na podperách, pričom je vyriešený problém absolútne úplnej ochrany káblov pred priľnutím snehu, námrazou a v dôsledku toho aj zlomením.

Vynález sa týka elektrotechniky. Spôsob zahŕňa umiestnenie závesného snímača teploty na drôt a ovládacie zariadenie pod drôt. Pomocou prvého a druhého ultrazvukového vysielača/prijímača sa pomocou riadiaceho zariadenia spolu so závesným snímačom teploty meria priehyb a horizontálna výchylka drôtu cez silové vedenie. Ultrazvukový impulz je emitovaný, ultrazvukový impulz je prijímaný na ultrazvukových vysielačoch a prijímačoch a poloha drôtu v rovine je vypočítaná na základe času šírenia ultrazvukového impulzu zo zaveseného snímača teploty do prvého a druhého ultrazvukového vysielača a prijímača. Technickým výsledkom je zvýšenie presnosti určenia priehybu. 2 chor., 1 tab.

Použitie: v oblasti elektroenergetiky. Technickým výsledkom je zvýšená účinnosť pri zjednodušení konštrukcie. Zariadenie obsahuje nárazové prvky inštalované na drôte, každý z nich je vyrobený vo forme valcového puzdra (2) voľne umiestneného na drôte (1) vyrobeného z veľkého feromagnetického materiálu, ako je mäkká magnetická guma, s kónickými objímkami na oboch okrajoch s pozdĺžne štrbiny (3) pozdĺž tvoriacich čiar, rozdeľujúce zvončeky na samostatné okvetné lístky (4), vyznačujúce sa prirodzenou frekvenciou ohybových vibrácií vzhľadom na miesto ich konzolového pripevnenia ku koncu objímky, približne sa zhodujúcou s frekvenciou striedavého prúdu v drôtoch. 1 chorý.

Vynález sa týka elektroenergetiky a môže byť použitý pri prevádzke striedavých elektrických vedení

Keďže efektívna prevádzka veterných elektrární je možná len tam, kde fúka silný a stály vietor, sú veľké veterné parky v Európe sústredené najmä na severe a severozápade kontinentu. Vetry sú tam vlastne celkom vhodné. Ale klíma nie je veľmi dobrá.

Tuhé zimy, ktoré sú pre Škandináviu také typické, vytvárajú veľmi vážny problém – námrazu lopatiek. A to je spojené s niekoľkými problémami naraz, hovorí švédsky meteorológ Stefan Söderberg, výskumník z Weathertech v Uppsale: „Keď sa na lopatkách vytvorí ľadová kôra, ich aerodynamické vlastnosti sa výrazne zhoršia – ako sa to niekedy stáva pri lietadlách. výkon veternej elektrárne klesá.To je po prvé.Po druhé ľad narúša vyváženie veterného kolesa, čo vedie k zvýšenému opotrebovaniu ložísk a veterného generátora ako celku.A nakoniec nemožno ignorovať nebezpečenstvá spojené s skutočnosť, že kusy ľadu z koncov rotujúcich lopatiek sa môžu odlomiť a preletieť na značné vzdialenosti."

Počítač vyberie optimálny systém

Prevádzkovatelia v severnej Európe čelia takýmto problémom každý deň každú zimu. Je jasné, že inžinierske myslenie nebolo po celý ten čas nečinné, ale vyvíjalo rôzne technické riešenia problému námrazy lopatiek. Týchto riešení v skutočnosti nie je až tak veľa, otázkou je len to, ktoré z nich je v určitých špecifických prevádzkových podmienkach najúčinnejšie. Doteraz na ňu človek musel odpovedať intuitívne, teda takmer náhodne.

Teraz Stefan Söderberg spolu so skupinou kolegov vyvinul počítačový model, ktorý umožňuje virtuálne testovať rôzne stratégie boja proti námraze lopatiek veterných elektrární a vybrať tú optimálnu pre každú jednotlivú veternú farmu. Vedec vysvetľuje: "Odmrazovacie systémy aj protinámrazové systémy sa zvyčajne skladajú z troch komponentov: detektora, riadiacej jednotky a samotného vykurovacieho systému. V odmrazovacích systémoch sa vyhrievanie lopatiek zapne, akonáhle detektor registruje tvorbu ľadu. V preventívnych systémoch, námraze, sa kúrenie zapne v momente, keď poveternostné podmienky spôsobujú pravdepodobnú tvorbu ľadu, teda bez čakania na vytvorenie skutočnej ľadovej kôry.“

Vrtuľník je drahý, ale účinný prostriedok

To všetko je, samozrejme, úžasné, ale čo ak veterné elektrárne nie sú vôbec vybavené systémom vyhrievania lopatiek – a takých je zatiaľ väčšina? Prinajmenšom v severnom Švédsku mnoho stoviek veterných turbín nemá zabudované odmrazovacie systémy. Pre takéto prípady veľmi zaujímavý nápad predložil Hans Gedda, inžinier z poradenskej firmy H Gedda Consulting v Budene.

Kontext

Navrhol bojovať proti námraze veterných kolies pomocou vrtuľníka. Samozrejme, toto potešenie, úprimne povedané, nie je lacné, ale za určitých podmienok sa môže vyplatiť, hovorí autor nezvyčajného nápadu: „Ak očakávate v najbližších dňoch optimálne poveternostné podmienky, teda silný a stabilný vietor a vaše veterné generátory sú kvôli námraze vypnuté a nemôžu vyrábať elektrinu, potom ich oslobodzovanie od ľadu, dokonca aj z helikoptéry, dáva priamy zmysel.“

Čepele sa striekajú horúcou kvapalinou proti námraze nie všetky naraz, ale jedna po druhej. Čepeľ podrobená tomuto postupu by mala byť vždy nasmerovaná zvisle nadol, to znamená, že po dokončení spracovania jednej čepele by sa veterné koleso malo otočiť tak, aby nasledujúca čepeľ zaujala rovnakú polohu. Je to nevyhnutné a veľmi dôležité, zdôrazňuje Hans Edda, inak kusy roztopeného ľadu padajúce z veľkej výšky môžu pri páde poškodiť zostávajúce lopatky alebo náboj.

Námraza je takmer univerzálny jav

„Dúfame, že celý tento postup nezaberie viac ako dve hodiny, inak to bude príliš drahé,“ hovorí inžinier, „ak však inštalácie zbavené ľadu budú fungovať pri dobrom vetre aspoň dva dni, bude to stačiť na to, aby sa táto operácia vrtuľníka zaplatila sama za seba.“

Tam, kde sa námraza veterných turbín nerieši, sa priemerná ročná strata – alebo skôr priemerný ročný ušlý zisk – pohybuje od piatich do desiatich percent, v niektorých regiónoch dosahuje 20 percent.

Tento problém sa navyše netýka len Škandinávie, hovorí Stefan Söderberg: "Námraza sa vyskytuje v mnohých regiónoch sveta - takmer všade tam, kde v zime sneží. Na tento efekt stačí iba teplota pod nulou a vysoká vlhkosť vzduchu. A podchladené voda sa môže vyskytovať v atmosfére pri teplotách do mínus dvadsať stupňov. To znamená, že pravdepodobnosť námrazy lopatiek veterných turbín je vysoká aj v Nemecku. Keď som prvýkrát začal pracovať na tejto téme, vždy sme hovorili len o regiónoch s veľmi drsné podnebie - ako v Škandinávii. Tu vo "Švédsku, podobne ako v Nórsku a Dánsku, majú veľmi chladné zimy. Ale námraza sa môže vyskytnúť pri teplotách len mierne pod nulou."

Zdá sa však, že v Nemecku túto otázku zatiaľ nikto nebral vážne. Preto sa tu, na rozdiel od Škandinávie, pri prvých príznakoch námrazy na lopatkách predpokladá, že veterné generátory sa jednoducho vypnú. Existuje len jedna veterná turbína vybavená vykurovacím systémom - pre celú krajinu.