Formación de hielo en líneas eléctricas. Deshielo de líneas eléctricas, pak fa y otras mejores cartas del mes. La computadora elegirá el sistema óptimo.

La invención se refiere a la ingeniería eléctrica, en particular a dispositivos que evitan la formación de hielo en los cables de las líneas eléctricas aéreas de alto voltaje (líneas eléctricas) sin desconectar a los consumidores. El resultado técnico consiste en la simplicidad y eficiencia del dispositivo reivindicado y, si es posible, en la eliminación de las formaciones de hielo existentes sin desconectar los consumidores y sin complicar la línea de transmisión de energía, es decir. sin agregar cables redundantes o de derivación. El dispositivo incluye una fuente de corriente externa a la línea eléctrica, configurada para conectarse a los cables portadores de corriente de la línea eléctrica, en donde la fuente de corriente está hecha en forma de un generador de alta frecuencia, hecho para proporcionar energía calculada por la fórmula P Г =q·A·ΔT, donde q es el coeficiente de transferencia de calor de la capa caliente superior del cable al aire, A es el área de superficie de los cables, ΔT es la temperatura de calentamiento del cable en relación con la temperatura ambiente; en este caso, la salida del generador está conectada a la entrada de un dispositivo de adaptación de tipo capacitivo, diseñado para hacer coincidir la resistencia de salida del generador de alta frecuencia con la resistencia de entrada de la línea eléctrica y que tiene el número de salidas correspondientes a el número de cables de la línea eléctrica. 2 n.p. mosca, 7 enfermos.

La invención se refiere a la ingeniería eléctrica, en particular a dispositivos que evitan la formación de hielo en los cables de las líneas eléctricas aéreas de alto voltaje (líneas eléctricas) sin desconectar a los consumidores.

Los ingenieros energéticos consideran que la formación de hielo en las líneas eléctricas es uno de los desastres más graves. Este fenómeno se caracteriza por la formación de un denso depósito de hielo cuando gotas de lluvia, llovizna o niebla sobreenfriadas se congelan principalmente a temperaturas de 0 a -5 ° C en los cables de las líneas de transmisión de energía. El espesor del hielo en las líneas eléctricas aéreas de alto voltaje puede alcanzar entre 60 y 70 mm, lo que pesa significativamente sobre los cables. Cálculos simples muestran que, por ejemplo, la masa de un cable AC-185/43 con un diámetro de 19,6 mm, una longitud de 1 km y una masa de 846 kg aumenta 3,7 veces con un espesor de hielo de 20 mm, y en 9 veces con un espesor de 40 mm, con un espesor de 60 mm - 17 veces. Al mismo tiempo, la masa total de una línea de transmisión de energía de 8 cables de 1 km de largo aumenta a 25, 60 y 115 toneladas, respectivamente, lo que provoca roturas de cables y roturas de soportes de carga.

Este tipo de accidentes causan importantes daños económicos, al interrumpir el suministro eléctrico a empresas y hogares. Eliminar las consecuencias de este tipo de accidentes a veces lleva mucho tiempo y se gastan enormes cantidades de dinero. Este tipo de accidentes ocurren anualmente en muchos países de la zona norte y central. Sólo en Rusia, durante el período de 1971 a 2001, se produjeron repetidamente accidentes importantes debido al hielo en 44 sistemas eléctricos (ver Diagnóstico, reconstrucción y operación de líneas eléctricas aéreas en áreas heladas. / I.I. Levchenko, A.S. Zasypkin, A.A. Alliluyev, E.I. Satsuk - M.: Editorial MPEI, 2007). Sólo un accidente en la red eléctrica de Sochi en diciembre de 2001 provocó daños en 2,5 mil kilómetros de líneas eléctricas aéreas con tensiones de hasta 220 kV y el cese del suministro eléctrico a una enorme región (ver).

Se conocen numerosos métodos para combatir este fenómeno, basados ​​en efectos mecánicos o térmicos sobre la corteza de hielo. En este caso se da preferencia de varias maneras derretir el hielo, ya que a menudo no se pueden utilizar medios mecánicos en zonas montañosas y boscosas de difícil acceso. El derretimiento eléctrico es la forma más común de combatir el hielo en las líneas eléctricas aéreas de alto voltaje. El hielo se derrite calentando los cables de soporte o auxiliares con corriente continua o alterna con una frecuencia de 50 Hz a una temperatura de 100-130 ° C (ver, y también Dyakov A.F., Zasypkin A.S., Levchenko I.I. Prevención y eliminación de accidentes por hielo en redes electricas. - Pyatigorsk, de RP “Yuzhenergotekhnadzor”, 2000 y Rudakova R.M., Vavilova I.V., Golubkov I.E. Luchando contra el hielo en las empresas de redes eléctricas. - Ufá, Universidad Técnica Estatal de Aviación de Ufá, 1995).

Existe un método conocido para eliminar el hielo pasando corriente de cortocircuito a través de los cables de fase dividida de una línea de transmisión de energía (ver A.S. No. 587547). La corriente de cortocircuito es un modo de emergencia para una línea eléctrica y con un alto grado de probabilidad puede provocar el recocido de los cables con la posterior pérdida irreversible de resistencia, lo cual es inaceptable. El problema se agrava por el hecho de que una sola corriente de cortocircuito puede no ser suficiente para eliminación completa hielo y cortocircuitos deberán repetirse varias veces, lo que agravará aún más las consecuencias.

Consideremos bases teóricas una forma de combatir el hielo mediante cortocircuitos en los cables.

Deje que la corriente requerida para derretir el hielo debido al calentamiento del cable en el que está congelado sea I PL. Luego, cuando se funde con corriente continua, el voltaje requerido de la fuente de energía es

donde R PR es la resistencia activa de los cables, y cuando se funde con corriente alterna de la red

donde X PR =2πFL PR =314L PR - reactancia debida a la inductancia de los cables L PR a una frecuencia de F=50 Hz. Para la relación de estos dos voltajes a las mismas corrientes de fusión, según (1) y (2), obtenemos

Dado que el valor de K U en líneas de considerable longitud y sección transversal, debido a la inductancia relativamente grande de los cables, puede alcanzar 5-10, es económicamente más rentable realizar la fusión con corriente continua, a la que el voltaje de la potencia fuente y, en consecuencia, su potencia según (3) se reduce de 5 a 10 veces en comparación con la fuente de CA. Es cierto que esto requiere el uso de unidades rectificadoras de alto voltaje especiales y potentes. Por lo tanto, la fusión con corriente alterna se usa generalmente en líneas de alto voltaje con voltajes de 110 kV o menos, y corriente continua, por encima de 110 kV. Como ejemplo, señalamos que la corriente de fusión a un voltaje de 110 kV puede alcanzar los 1000 A, la potencia requerida es de 190 millones de voltios-amperios y la temperatura de fusión es de 130 ° C (ver y).

Por tanto, derretir hielo mediante corriente eléctrica es una tarea bastante compleja, peligrosa y costosa que implica el cierre de todos los consumidores. Además, una vez que los cables se hayan limpiado de hielo, si las condiciones climáticas no han cambiado, volverán a cubrirse de hielo, y habrá que realizar el derretimiento una y otra vez.

A veces, el calentamiento de los cables se combina con tensión mecánica. Por ejemplo, la patente de RF No. 2166826 propone un método para eliminar el hielo de cables aéreos y líneas eléctricas, que implica pasar corriente alterna o pulsos de corriente con una frecuencia cercana a la resonancia mecánica y una amplitud suficiente para superar las fuerzas de fricción externas e internas, y la El cambio en la corriente alterna transmitida puede ser estrictamente periódico, tener una frecuencia de oscilación, cambiar según una ley armónica, tener la forma de trenes de impulsos con leyes dadas de cambio en frecuencia, amplitud y ciclo de trabajo. Los parámetros de la corriente eléctrica que pasa a través de cables dobles o múltiples de la red de contactos y líneas eléctricas se seleccionan de manera que los cables entren en movimiento oscilatorio. Como sabes, los conductores con flujo de corriente unidireccional se atraen entre sí. Al mismo tiempo, cuando los cables chocan entre sí, se acumula energía potencial en forma de deformación elástica. En consecuencia, se obtiene un sistema oscilatorio que, con la selección adecuada de la frecuencia, amplitud y ciclo de trabajo de los pulsos de corriente, puede comenzar a oscilar y entrar en resonancia. La aceleración de la eliminación del hielo se logra debido al hecho de que el calentamiento de los cables irá acompañado de impactos mecánicos de los cables entre sí. La reducción de los costos de energía se logra reduciendo significativamente el tiempo necesario para eliminar el hielo de los cables y reduciendo la cantidad de corriente que pasa. Se logra una mayor seguridad eliminando las condiciones de cortocircuito. La reducción del impacto en las líneas de comunicación y la prevención de fallas en los equipos electrónicos también se logra mediante la eliminación de los modos de cortocircuito. Este método es muy difícil de implementar y, además, como en otros métodos considerados, es necesario desconectar los consumidores durante el procedimiento de descongelación.

Lo más parecido al dispositivo reivindicado es la solución técnica descrita en la patente de RF nº 2316866. El prototipo se caracteriza por el hecho de que el dispositivo consta de dos grupos de cables aislados entre sí, que en un extremo están conectados entre sí y al cable del tramo posterior de la línea aérea, y en el otro extremo el primer Un grupo de cables se conecta al cable de la sección anterior de la línea aérea, y entre el primer y segundo grupo de cables se enciende una fuente de voltaje independiente.

El prototipo de dispositivo para prevenir la formación de hielo en una línea aérea se muestra en la Figura 1 y consta del primer 1 y segundo 2 grupos de cables aislados entre sí, los cuales están conectados en un extremo entre sí y al cable de la sección posterior de la línea eléctrica 3, y en el otro - el primer grupo. El cable está conectado al cable de la sección anterior de la línea eléctrica 4, y una fuente de voltaje independiente 5 está conectada entre el primer 1 y el segundo 2 grupos de cables.

La corriente principal de la línea pasa desde el cable de la sección anterior de la línea eléctrica 4 al primer grupo de cables 1 y luego al cable de la siguiente sección de la línea eléctrica 3. El voltaje se aplica desde una fuente independiente 5 entre el primer grupo de cables 1 y el segundo grupo de cables 2.

De los cálculos teóricos de los autores del prototipo se desprende que para evitar la formación de hielo, por ejemplo, en el cable ASU 95/16, el aumento de temperatura del cable con respecto al medio ambiente debe ser igual a 5 °C con una velocidad del viento de 3 m/s. En este caso, se deberían liberar en el cable 36 kW/10 km. En Corriente nominal de este cable, las pérdidas activas en una longitud de 10 km son de 28 kW/10 km. Por lo tanto, la potencia de una fuente de voltaje independiente 5 debería ser de 8 kW/10 km. Si no hay carga en la línea, entonces la potencia de la fuente independiente 5 debería ser de 36 kW/10 km.

Si el segundo grupo de cables es un cable de acero aislado con un diámetro de 4,5 mm, entonces, con una pérdida de potencia de este cable de 36 kW/10 km, el voltaje de la fuente independiente 5 será de 2,1 kV y la corriente de 17 A. Con un segundo grupo de cables aislados de aluminio, con una pérdida de potencia de 36 kW/10 km, el voltaje de la fuente independiente será de 0,8 kV y la corriente será de 45 A.

La fuente de tensión independiente puede ser un transformador de tensión alimentado desde la red principal de 0,38 kV con aislamiento a tierra de 63 kV para una subestación de 110 kV, o un transformador alejado de la subestación alimentado directamente desde las líneas aéreas de 110 kV.

La característica más atractiva de esta solución es la posibilidad de utilizarla sin desconectar a los consumidores. Sin embargo, la desventaja este método Es complicar el diseño de toda la línea eléctrica debido a la creación de grupos de cables "bypass" que asumen la carga durante el período de descongelación del cable principal.

El problema a resolver por la invención reivindicada es desarrollar un dispositivo bastante simple y económico para prevenir la formación de hielo en líneas eléctricas aéreas de alto voltaje y, si es posible, eliminar las formaciones de hielo existentes sin desconectar los consumidores y sin complicar la línea de transmisión eléctrica. , es decir. sin agregar cables redundantes o de derivación. Además, para lograr tales resultados, es deseable que dicho dispositivo se base en un sistema nuevo y más manera efectiva. Como prototipo del método, tiene sentido señalar una solución que utiliza el calentamiento de cables mediante una fuente de corriente externa sin desconectar a los consumidores.

El resultado técnico en relación con el método se logra debido al hecho de que se ha desarrollado un método mejorado para calentar cables portadores de corriente, al menos dos cables, aplicándoles voltaje de alta frecuencia, cuya característica distintiva es el uso del efecto piel y el efecto onda viajera para calentar los hilos. En este caso, el método propuesto implica realizar las siguientes operaciones:

Se suministra un voltaje de alta frecuencia en el rango de 50-500 MHz entre dos cables de la línea eléctrica con una potencia P G =q·A·ΔT, donde q es el coeficiente de transferencia de calor de la capa caliente superior del cable a la aire, A es el área de superficie de los cables, ΔT es la temperatura de calentamiento del cable en relación con la temperatura ambiente.

El resultado técnico en relación con el dispositivo se logra debido al hecho de que el dispositivo reivindicado incluye un generador de alta frecuencia con potencia calculada por la fórmula: R G =q·A·ΔT,

donde q es el coeficiente de transferencia de calor de la capa caliente superior del cable al aire, A es el área de superficie de los cables, ΔT es la temperatura de calentamiento del cable en relación con la temperatura ambiente, mientras que la salida del generador está conectado a la entrada de un dispositivo de adaptación de tipo capacitivo, diseñado para hacer coincidir la resistencia de salida del generador de alta frecuencia con la resistencia de la línea de alimentación de entrada y que tiene una cantidad de salidas correspondientes a la cantidad de cables de la línea de alimentación.

Para una mejor comprensión de la esencia de la invención reivindicada, a continuación se proporciona su justificación teórica con enlaces a materiales gráficos relevantes.

Figura 1. Dispositivo prototipo.

Figura 2. Línea eléctrica: 2.1) cortocircuito en la línea, 2.2) circuito equivalente con corriente continua, 2.3) circuito equivalente con corriente alterna con una frecuencia de 50 Hz.

Fig. 3. Distribución de corriente sobre la sección transversal del conductor: 3.1) a corriente constante y baja frecuencia; 3.1) a alta frecuencia.

Fig.4. Línea de dos hilos: 4.1) apariencia, 4.2) gráfico de la amplitud del voltaje para una onda viajera, 4.3) para una onda viajera y reflejada.

Fig.5. Diagrama de conexión de un generador de alta frecuencia a una línea eléctrica.

Fig.6. Gráficos de dependencia: 6.1) capa superficial de penetración de corriente en el conductor, 6.2) resistividad relativa de los cables según la frecuencia: 601 - acero, 602 - aluminio, 603 - cobre.

Fig.7. Dependencia del coeficiente de conversión de energía electromagnética de una onda viajera en energía térmica de la longitud de la línea.

Como sabes, el término “efecto piel” proviene de la palabra inglesa “skin”, es decir "cuero"; Además, en ingeniería eléctrica esto significa que en determinadas circunstancias electricidad se concentra en la “piel” del conductor (ver ru.wikipedia.org/wiki/Skin effect). Se encontró que en un conductor homogéneo, la corriente alterna, a diferencia de la corriente continua, no se distribuye uniformemente en la sección transversal del conductor, sino que se concentra en su superficie, ocupando una capa muy delgada (ver Fig. 3), el espesor de los cuales a una frecuencia de corriente alterna f>10 kHz determinada por la fórmula

donde σ (Ohm mm 2 /m) - específico resistencia eléctrica a corriente constante; µ o =1.257·10 6 (V·s/A·m) - constante magnética; µ - permeabilidad magnética relativa (para material no magnético µ=1) f - frecuencia en MHz.

En la Figura 6.1 se muestran gráficas de la función δ(f) según (4) para tres materiales (acero - 601, aluminio - 602 y cobre - 603). El adelgazamiento de la capa por la que fluye la corriente alterna conduce a un aumento de la resistencia del conductor de radio r (mm), determinada en (r/2δ)>10 mediante la fórmula

donde R o =σ/πr 2 es la resistencia del mismo conductor de 1 m de largo a la corriente continua.

En la Fig. 6.2 se muestran los gráficos de la función R f (f)//R o en r=10 mm, que muestran cómo la resistencia del conductor aumenta con la frecuencia para tres materiales (acero - 601, aluminio - 602 y cobre - 603). . De ellos, por ejemplo, se deduce que a una frecuencia de 100 MHz y superior, la resistencia de los cables de aluminio aumenta 600 veces o más.

Sobre el efecto “correr” onda electromagnética", entonces, como se sabe (ver, por ejemplo, izob.narod.rn/p0007.html), hay dos formas principales de propagar ondas electromagnéticas: en el espacio libre cuando se emiten por una antena y utilizando guías de ondas y alimentadores o algo así. llamadas líneas largas - coaxial , stripline y dos hilos - (ver Kaganov V.I. Oscilaciones y ondas en la naturaleza y la tecnología. Curso computarizado. - M.: Hotline - Telecom, 2008). En el segundo caso, la onda electromagnética, como sobre rieles, se desliza a lo largo de la línea. Dado que dos cables de una línea eléctrica pueden considerarse como una línea de dos cables (Fig. 4.1), nos centraremos en su análisis. La línea en sí se caracteriza por tres parámetros principales: impedancia característica ρ, constante de atenuación α y constante de fase β. Impedancia característica de una línea de dos hilos tendida en el aire.

donde a es la distancia entre los centros de los cables, r es el radio del cable (ver Fig. 4.1) Constante de atenuación

donde R f es la resistencia de un cable a alta frecuencia, determinada según (5).

Constante de fase β=2π/λ, (1/m), donde λ (m) es la longitud de onda que se propaga en la línea.

En la propia línea de dos hilos, al igual que en otras líneas de alimentación, son posibles dos modos principales de funcionamiento: con una sola onda viajera en una dirección y con dos ondas, que viajan y se reflejan desde el extremo o el obstáculo de la línea. Supongamos que la línea es infinitamente larga. Entonces solo es posible un modo de onda viajera, cuyo voltaje depende del tiempo t y de la distancia x del generador (Fig. 4.2):

donde U 0 es la amplitud del voltaje en la entrada de la línea a la que está conectado el generador con frecuencia f.

Según (8), la amplitud de una onda viajera que se propaga a lo largo de la línea disminuye exponencialmente (Figuras 6 y 7). En consecuencia, la potencia de una onda electromagnética que viaja a una distancia L del generador será:

donde R G =(U 0)) 2 /2ρ es la potencia de las olas al comienzo de la línea, igual a la potencia de salida del generador de alta frecuencia.

La diferencia entre la potencia de la onda viajera al inicio de la línea y a una distancia L determinará el calentamiento térmico de la línea por la que se propaga la onda.

El coeficiente de conversión de energía electromagnética de una onda viajera W en energía térmica en una línea de longitud L (m), teniendo en cuenta (10), será:

En la Fig.7 se representan los gráficos de la función η(L) para tres valores de la constante de atenuación α (1/km). De ellos se deduce que cuanto mayor sea la resistencia de los conductores lineales Rf, definida por (5) y, en consecuencia, la constante de atenuación α, definida por (7), mayor será la energía campo electromagnetico La onda que viaja a lo largo de la línea se convierte en calor. Es este efecto de convertir la energía electromagnética en energía térmica, utilizada para calentar cables con una alta frecuencia de señal, el que forma la base del método propuesto para prevenir el hielo en las líneas eléctricas.

En el caso de dimensiones limitadas de la línea o de cualquier obstáculo de alta frecuencia, como una capacitancia, además de la onda incidente, también se propagará en la línea una onda reflejada, cuya energía también se convertirá en calor a medida que avanza. se propaga desde el obstáculo al generador. Las amplitudes de cambio a lo largo de la línea de ambas ondas (incidente y reflejada) se muestran en la Figura 4.3.

Para calcular la producción térmica, definimos ejemplo específico, que poder

Se necesitará el R G de un generador de alta frecuencia con una frecuencia f conectado a la línea eléctrica para calentar los dos cables en ΔT grados. Tengamos en cuenta las siguientes circunstancias. En primer lugar, la fina capa superior del cable, bajo la influencia de una onda electromagnética, se calienta casi instantáneamente con una liberación de calor de gran volumen. En segundo lugar, este calor se gasta en calentar todo el cable (O M) y el aire que rodea el cable por convección (Q B) (ver Fig. 3.2).

Aceptemos los siguientes datos iniciales: material del alambre - aluminio con un diámetro de 10 mm, sección transversal S = 78,5 mm 2, longitud L = 5000 m, densidad p = 2710 kg/m 3, resistividad a corriente continua σ = 0,027 Ohm mm 2 /m, calor específico c = 896 J/kg K, coeficiente de transferencia de calor de la capa caliente superior del alambre al aire q = 5 W/m K.

Peso de dos cables:

Superficie de dos alambres:

La cantidad de calor necesaria para calentar dos cables a ΔT=13°C:

Transferencia de calor de dos cables al ambiente con una diferencia de temperatura ΔТ=13°С:

donde t es el tiempo en segundos.

De la última expresión obtenemos para la potencia requerida del generador de alta frecuencia R G = 20,4 kW, es decir 2 W de potencia de vibración de alta frecuencia por 1 m de cable con una liberación volumétrica de calor en la capa superior del cable de 8 MW/m 3. De paso, observamos que con el mismo tipo de cable, para liberarlo del hielo derritiéndolo con un ciclo de hasta 40 minutos, se requiere una potencia de 100 VA por 1 metro (ver y).

Al equiparar las expresiones de energía, encontramos el valor del tiempo para establecer un modo estacionario de calentar los cables:

Para probar los principios teóricos establecidos anteriormente y demostrar la aplicabilidad industrial del método y dispositivo propuestos, se realizó un experimento de laboratorio.

A partir de cálculos preliminares, se concluyó que los potentes transmisores de radio FM VHF que operan en el rango de frecuencia de 87,5...108 MHz se pueden utilizar como generadores de señales de alta frecuencia cambiando solo el dispositivo de adaptación de carga y conectándolos a la línea eléctrica de acuerdo con el diagrama de la Fig. .5.

En la versión experimental, se conectó un generador 502 de 30 W y 100 MHz a través de un dispositivo de adaptación 501 a una línea de dos hilos de 50 m de largo, abierta en el extremo, con cables de 0,4 mm de diámetro y una distancia entre ellos de 5 mm. La impedancia característica de dicha línea según (6):

Bajo la influencia de una onda electromagnética viajera, la temperatura de calentamiento de la línea de dos hilos fue de 50-60°C a una temperatura del aire ambiente de 20°C. Los resultados del experimento coincidieron con precisión satisfactoria con los resultados del cálculo realizado según las expresiones matemáticas dadas.

Se formularon las siguientes conclusiones:

El método inventivo de calentar las líneas eléctricas mediante una onda electromagnética que se propaga a lo largo de ellas, cuya energía, al propagarse, se convierte en calor, permite calentar los cables entre 10 y 20 °C, lo que debería evitar la formación de hielo;

Lo más apropiado es el uso del método y dispositivo propuesto para prevenir la formación de hielo en los alambres, ya que eliminar una “capa” de hielo ya formada requerirá un consumo de energía significativamente mayor y un procedimiento más largo;

En comparación con el método utilizado actualmente para derretir hielo, el método propuesto tiene una serie de ventajas, en particular, dado que el método se implementa sin desconectar a los consumidores, es posible, con fines preventivos, calentar la línea hasta obtener una capa de hielo denso. se forman depósitos en los alambres, lo que permite calentarlos hasta 10-20°C, y no hasta la temperatura de 100-130°C necesaria para derretir el hielo;

La resistencia de los cables, que aumenta a medida que aumenta la frecuencia de la corriente alterna (en el ejemplo dado, a una frecuencia de 100 MHz, la resistencia aumenta en tres órdenes de magnitud en comparación con una frecuencia de 50 Hz) permite obtener un alto coeficiente de conversión de energía eléctrica en energía térmica y, por tanto, reducir la potencia del generador.

1. Un método para combatir el hielo en las líneas eléctricas, que consiste en que, sin desconectar los consumidores, se suministra corriente a los cables portadores de corriente desde una fuente externa, un cable calefactor, caracterizado porque un voltaje de alta frecuencia en el rango de 50-500 MHz se suministra entre dos cables de la línea eléctrica potencia R Г =q·A·ΔT, donde q es el coeficiente de transferencia de calor de la capa caliente superior del cable al aire, A es el área de superficie de ​​los cables, ΔT es la temperatura de calentamiento del cable en relación con la temperatura ambiente.

2. Un dispositivo para combatir el hielo, que incluye una fuente de corriente externa a la línea eléctrica, configurado para conectarse a los cables portadores de corriente de la línea eléctrica, caracterizado porque fuente externa La corriente está diseñada en forma de un generador de alta frecuencia, diseñado para proporcionar energía calculada por la fórmula R G =q·A·ΔT, donde q es el coeficiente de transferencia de calor de la capa superior caliente del cable al aire, A es el área de superficie de los cables, ΔT es la temperatura de calentamiento del cable en relación con la temperatura ambiente; en este caso, la salida del generador está conectada a la entrada de un dispositivo de adaptación de tipo capacitivo, diseñado para hacer coincidir la resistencia de salida del generador de alta frecuencia con la resistencia de entrada de la línea eléctrica y que tiene el número de salidas correspondientes a el número de cables de la línea eléctrica.

La invención se refiere a la ingeniería eléctrica, en particular a los dispositivos que evitan la formación de hielo en los cables de las líneas eléctricas aéreas de alto voltaje sin desconectar los consumidores.

Métodos para combatir la formación de hielo en las líneas eléctricas.

Supervisor científico – Doctor en Ciencias Técnicas, Profesor

1. Introducción

A pesar de los esfuerzos de muchos años de ingenieros y científicos energéticos, los accidentes causados ​​por el hielo en las redes eléctricas de muchos sistemas eléctricos todavía causan las consecuencias más graves y periódicamente interrumpen el suministro de energía a las regiones del país.

El deshielo de los cables de las líneas eléctricas se realiza mediante 3 métodos:

1 – mecánico; 2 – físico y químico; 3 – electromecánico.

1) método mecánico

El método mecánico implica el uso de dispositivos especiales que eliminan el hielo de los cables. La forma más sencilla de eliminar el hielo mecánicamente es derribarlo con palos largos. El tapizado se realiza mediante impactos laterales, provocando vibraciones onduladas del cable. Pero este método requiere acceso a líneas eléctricas, lo que viola trabajo normal trama. Además, la acción mecánica no previene la formación de hielo, sino que la elimina.

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Quitar el hielo de los cables con pértigas es prácticamente imposible sin una gran cantidad de trabajadores. Este método requiere mucho tiempo y sólo se utiliza en tramos cortos de línea, por lo que en la mayoría de los casos se considera poco práctico. Por lo tanto, en la actualidad, la forma más común de combatir el hielo en los cables de las líneas eléctricas es derretir el hielo con corriente alterna o continua de gran magnitud durante un largo período de tiempo (aproximadamente 100 minutos o más). Esto consume una cantidad significativa de energía y requiere desconectar la línea de los consumidores durante un largo período de tiempo.

2) método electrotérmico

Los métodos electrotérmicos para eliminar el hielo implican calentar los cables con una corriente eléctrica, lo que evita la formación de hielo (calentamiento preventivo o su fusión).

El calentamiento preventivo de cables consiste en aumentar artificialmente la corriente en la red de líneas de transmisión de energía hasta un valor tal que los cables se calienten hasta una temperatura superior a 0°C. A esta temperatura no se forma hielo en los cables. El calentamiento preventivo debe comenzar antes de que se forme hielo. Durante el calentamiento preventivo, se deben utilizar circuitos de suministro de energía que no requieran desconectar a los consumidores.

El derretimiento del hielo en los cables se lleva a cabo cuando ya se ha formado hielo, aumentando artificialmente la corriente de la red eléctrica. Los cables se calientan con corriente continua o alterna con una frecuencia de 50 Hz hasta una temperatura de 100-130°C. Es más fácil hacerlo cortando dos cables, en cuyo caso todos los consumidores deben desconectarse de la red.

El derretimiento de hielo con corriente alterna se utiliza solo en líneas con voltajes inferiores a 220 kV con cables con una sección transversal inferior a 240 mm2. Para líneas aéreas con una tensión de 220 kV y superior con cables con secciones transversales de 240 mm2 o más, derretir hielo con corriente alterna requiere una cantidad significativa grandes capacidades fuente de alimentación.

La ventaja de este método es que reduce los costos de energía. Sin embargo, las desventajas de este método incluyen las siguientes: la necesidad de calentar constantemente los cables para evitar la formación de hielo, el alto costo de las fuentes de corriente de alta frecuencia de la potencia requerida.

3) Método físico-químico

El método fisicoquímico, a diferencia de otros, previene la formación de hielo en los cables. Los resultados obtenidos nos permiten hablar de un nuevo método físico y químico en la lucha contra la formación de hielo en los cables de las líneas eléctricas, cuya efectividad supera significativamente las capacidades. métodos tradicionales. Además, este método no requiere grandes costes económicos. Por tanto, es más prometedor. El único inconveniente del método fisicoquímico es que la vida útil de estos líquidos es corta y no es realista aplicarlos regularmente a cientos y miles de kilómetros de cables.

4) Reemplazo de cables.

El método no consiste en inventar pequeños dispositivos para limpiar cables del hielo, sino en crear nuevos cables de alta tecnología. Estos cables deben cumplir los siguientes requisitos:

Aumentar rendimiento líneas existentes;

Reducir las cargas mecánicas aplicadas a los soportes de las líneas de transmisión de energía debido al baile de los cables;

Incrementar la resistencia a la corrosión de alambres y cables;

Reducir el riesgo de rotura de cables cuando varios cables externos resultan parcialmente dañados debido a influencias externas, incluido un rayo;

Mejora de las propiedades mecánicas de los cables durante la acumulación de nieve o la formación de hielo.

Para hacer esto, las capas exteriores del cable deben estar hechas de conductores que encajen perfectamente entre sí.

Por lo tanto, debido a la torsión más fuerte de los conductores y a la superficie exterior más lisa, es posible utilizar cables más delgados y livianos. Esto, a su vez, conduce a una reducción de las pérdidas eléctricas en los cables entre un 10% y un 15%, incluidas las pérdidas corona, y a un aumento de la resistencia mecánica de la estructura. Además, gracias a la torsión densa, prácticamente se elimina la penetración de agua y contaminantes en las capas internas, por lo que se reduce la corrosión de las capas internas del alambre.

3. Conclusión

Debido a la ineficacia del método mecánico y físico-químico en largas distancias, no hablaremos del aspecto económico.

EN este momento, el hielo formado en los cables se limpia calentando. Este no es el método más barato, ya que requiere fuentes de alimentación potentes y costosas. Por tanto, derretir hielo mediante corriente eléctrica es una tarea bastante incómoda, compleja, peligrosa y costosa. Además, los cables limpios en las mismas condiciones climáticas se vuelven a cubrir de hielo, que debe derretirse una y otra vez.

Cabe señalar que el derretimiento del hielo debe realizarse en áreas de intensa formación de hielo con frecuentes movimientos de cables. En otros casos, el uso del derretimiento del hielo debería justificarse mediante cálculos técnicos y económicos.

La vida útil de los cables es de 45 años. Necesitamos cambiar a nuevos cables de alta tecnología. Los cables extranjeros son muy caros, el costo es 10 veces mayor que el costo de los cables de altavoz. Se propone desarrollar cables domésticos de alta tecnología y comenzar a sustituir los viejos por otros nuevos.

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6. SISTEMA AUTOMÁTICO PARA QUITAR EL HIELO DE LOS CABLES DE LA LÍNEA ELÉCTRICA

Doctor en Ciencias Técnicas V. KAGANOV, Profesor de MIREA.

En los últimos quince años, el hielo en las líneas de alta tensión ha comenzado a aparecer cada vez con más frecuencia. Cuando hay ligeras heladas, en condiciones invernales suaves, las gotas de niebla o lluvia se depositan sobre los cables, cubriéndolos con una densa “capa” de hielo que pesa varias toneladas a lo largo de un kilómetro. Como resultado, los cables se rompen y los soportes de las líneas eléctricas se rompen. La creciente frecuencia de accidentes en las líneas eléctricas aparentemente está relacionada con el calentamiento global del clima y para evitarlos se necesitarán grandes esfuerzos y dinero. Es necesario prepararse para ellos con anticipación, pero el método tradicional de derretir hielo sobre cables es ineficaz, inconveniente, costoso y peligroso. Por ello, el Instituto de Radioelectrónica y Automatización de Moscú (MIREA) ha desarrollado una nueva tecnología no sólo para destruir el hielo ya congelado, sino también para prevenir de antemano su formación.

Ciencia y vida // Ilustraciones

Las manchas de hielo en cables, aisladores y estructuras de soporte a veces alcanzan tamaños y pesos significativos.

Capas de hielo de varias toneladas sobre cables rompen incluso soportes de acero y hormigón armado.

Generador experimental a 100 MHz con una potencia de 30 W, montado en MIREA.

El hielo es un desastre para las líneas eléctricas

Según el diccionario de Dahl, el hielo tiene otro nombre: hielo o hielo. El hielo, es decir, una densa corteza de hielo, se forma cuando gotas de lluvia, llovizna o niebla sobreenfriadas se congelan a una temperatura de 0 a –5 ° C sobre la superficie de la tierra y varios objetos, incluidas las líneas eléctricas de alto voltaje. El espesor del hielo sobre ellos puede alcanzar los 60-70 mm, lo que pesa significativamente sobre los cables. Cálculos simples muestran que, por ejemplo, un cable AS-185/43 con un diámetro de 19,6 mm y una longitud de un kilómetro tiene una masa de 846 kg; con un espesor de hielo de 20 mm aumenta 3,7 veces, con un espesor de 40 mm - 9 veces, con un espesor de 60 mm - 17 veces. Al mismo tiempo, la masa total de una línea de transmisión de energía formada por cables de ocho kilómetros de longitud aumenta a 25, 60 y 115 toneladas, respectivamente, lo que provoca roturas de cables y soportes metálicos.

Estos accidentes causan importantes daños económicos, su eliminación requiere varios días y se gastan enormes cantidades de dinero. Así, según los datos de la empresa OGRES, entre 1971 y 2001 se produjeron numerosos accidentes graves causados ​​por el hielo en 44 sistemas eléctricos de Rusia. Sólo un accidente en las redes eléctricas de Sochi en diciembre de 2001 provocó daños en 2,5 mil kilómetros de líneas eléctricas aéreas con voltajes de hasta 220 kV y el cese del suministro eléctrico a una enorme región. El invierno pasado se produjeron muchos accidentes relacionados con el hielo.

Las líneas eléctricas de alto voltaje son más susceptibles al hielo en el Cáucaso (incluso en la zona de los próximos Juegos Olímpicos de Invierno de Sochi en 2014), en Bashkiria, Kamchatka y en otras regiones de Rusia y otros países. Este flagelo debe abordarse de una manera muy costosa y extremadamente incómoda.

Fusión eléctrica

La formación de hielo en las líneas de alto voltaje se elimina calentando los cables con corriente continua o alterna con una frecuencia de 50 Hz a una temperatura de 100-130°C. La forma más sencilla de hacerlo es cortocircuitar dos cables (en este caso, deberá desconectar todos los consumidores de la red). Sea necesaria una corriente de I pl para derretir eficazmente la corteza de hielo de los cables. Luego, al fundir con corriente continua, el voltaje de la fuente de alimentación.

U 0 = Yo pl R pr,

donde R pr es la resistencia activa de los cables y la corriente alterna de la red es

donde X pr = 2FL pr - reactancia a frecuencia F = 50 Hz, debido a la inductancia de los cables L pr.

En líneas de longitud y sección considerables, debido a su inductancia relativamente grande, el voltaje de la fuente de corriente alterna a una frecuencia de F = 50 Hz y, en consecuencia, su potencia, debería ser de 5 a 10 veces mayor en comparación con una fuente de corriente continua. fuente del mismo poder. Por tanto, es económicamente rentable derretir hielo con corriente continua, aunque para ello se necesitan potentes rectificadores de alto voltaje. La corriente alterna se usa generalmente en líneas de alto voltaje con voltajes de 110 kV o menos, y corriente continua, por encima de 110 kV. Como ejemplo, señalamos que a un voltaje de 110 kV, la corriente puede alcanzar 1000 A, la potencia requerida es de 190 millones de VA y la temperatura del cable es de 130 °C.

Por tanto, derretir hielo mediante corriente eléctrica es una tarea bastante incómoda, compleja, peligrosa y costosa. Además, los cables limpios en las mismas condiciones climáticas se vuelven a cubrir de hielo, que debe derretirse una y otra vez.

Antes de presentar la esencia del método propuesto para combatir el hielo en líneas eléctricas de alto voltaje, detengámonos en dos fenómenos físicos, el primero de los cuales está asociado con el efecto piel, el segundo con una onda electromagnética viajera.

Efecto piel y ondas viajeras.

El nombre del efecto proviene de la palabra inglesa "skin" - piel. El efecto piel es que las corrientes de alta frecuencia, a diferencia de la corriente continua, no se distribuyen uniformemente sobre la sección transversal del conductor, sino que se concentran en una capa muy delgada de su superficie, cuyo espesor a una frecuencia f > 10 kHz Ya es fracciones de milímetro y la resistencia de los cables aumenta cientos de veces.

Las oscilaciones electromagnéticas de alta frecuencia pueden propagarse en el espacio libre (cuando son emitidas por una antena) y en guías de ondas, por ejemplo, en las llamadas líneas largas a lo largo de las cuales la onda electromagnética se desliza como sobre rieles. Una línea tan larga podría ser un par de cables de línea eléctrica. Cuanto mayor es la resistencia de los cables de la línea, mayor parte de la energía del campo electromagnético de la onda que viaja a lo largo de la línea se convierte en calor. Es este efecto el que forma la base de un nuevo método para prevenir la formación de hielo en las líneas eléctricas.

En el caso de dimensiones limitadas de la línea o de cualquier obstáculo de alta frecuencia, por ejemplo una capacitancia, además de la onda incidente, también se propagará en la línea una onda reflejada, cuya energía también se convertirá en calor a medida que avanza. se propaga desde el obstáculo al generador.

Los cálculos muestran que para proteger del hielo una línea eléctrica de unos 10 km de longitud, se necesita un generador de alta frecuencia con una potencia de 20 kW, es decir, que entregue 2 W de potencia por metro de cable. El modo estacionario de calentar los cables se produce después de 20 minutos. Y con el mismo tipo de cable, el uso de corriente continua requiere una potencia de 100 W por metro con un arranque en 40 minutos.

Las corrientes de alta frecuencia son generadas por potentes transmisores de radio FM VHF que funcionan en el rango de 87,5-108 MHz. Se pueden conectar a los cables de la línea eléctrica a través de un dispositivo de adaptación de carga: una línea eléctrica.

Para probar la eficacia del método propuesto, se llevó a cabo un experimento de laboratorio en MIREA. Se conectó un generador de 30 W con una frecuencia de 100 MHz a una línea de dos hilos de 50 m de largo, abierta en el extremo, con cables de 0,4 mm de diámetro y una distancia de 5 mm entre ellos.

Bajo la influencia de una onda electromagnética viajera, la temperatura de calentamiento de la línea de dos hilos fue de 50-60°C a una temperatura del aire de 20°C. Los resultados experimentales coincidieron con los resultados de los cálculos con una precisión satisfactoria.

conclusiones

El método propuesto, por supuesto, requiere pruebas cuidadosas en condiciones reales de la red eléctrica existente mediante experimentos a gran escala, ya que un experimento de laboratorio sólo permite dar una primera evaluación preliminar de un nuevo método de lucha contra el hielo. Pero de todo lo dicho todavía se pueden sacar algunas conclusiones:

1. Calentar las líneas eléctricas con corrientes de alta frecuencia evitará la formación de hielo en los cables, ya que se pueden calentar a 10-20°C sin esperar a que se forme hielo denso. No es necesario desconectar a los consumidores de la red eléctrica: la señal de alta frecuencia no les llegará.

Enfaticemos: este método le permite evitar que aparezca hielo en los cables y no comenzar a combatirlo después de que la "capa" de hielo los envuelve.

2. Dado que los cables se pueden calentar a sólo 10-20°C, el consumo de electricidad se reduce significativamente en comparación con la fusión, que requiere calentar los cables a 100-130°C.

3. Dado que la resistencia de los cables a las corrientes de alta frecuencia en comparación con las industriales (50 Hz) aumenta considerablemente, el coeficiente de conversión de energía eléctrica en energía térmica resulta ser alto. Esto a su vez conduce a una reducción de la potencia requerida. Al principio, aparentemente, puede limitarse a una frecuencia de aproximadamente 100 MHz de un generador con una potencia de 20 a 30 kW, utilizando los transmisores de radio existentes.

Literatura

Dyakov A.F., Zasypkin A.S., Levchenko I.I. Prevención y eliminación de accidentes por hielo en redes eléctricas. - Pyatigorsk: Editorial RP "Yuzhenergotekhnadzor", 2000.

Kaganov V.I. Oscilaciones y ondas en la naturaleza y la tecnología. Curso informatizado. - M.: Línea directa - Telecom, 2008.

Levchenko I. I., Zasypkin A. S., Alliluev A. A., Satsuk E. I. Diagnóstico, reconstrucción y operación de líneas eléctricas aéreas en zonas heladas. - M.: Editorial MPEI, 2007.

Rudakova R. M., Vavilova I. V., Golubkov I. E. Lucha contra el hielo en las empresas de redes eléctricas. - Ufá: Ufimsk. estado aviación tecnología. universidad, 1995.

Yavorsky B. M., Detlaf A. A. Manual de física. - M.: Nauka, 1974.

Uso: en el campo de la ingeniería eléctrica. El resultado técnico consiste en evitar la formación de hielo en los cables de las líneas eléctricas sin necesidad de desconectar la línea para mantenimiento. El método consiste en conectar cables dobles de una línea eléctrica conectada a una fase con puentes elásticos, por ejemplo, resortes, asegurando vibraciones mecánicas cables con parámetros estándar de la corriente eléctrica que fluye a través de ellos. En funcionamiento normal, las líneas de transmisión de energía, cuando pasa corriente alterna, pares de cables de la misma fase conectados por un resorte realizan constantemente movimientos oscilatorios, lo que asegura una sacudida continua de las gotas de humedad y nieve y previene así la formación de hielo. 1 salario mosca, 2 enfermos.

La invención se relaciona con la industria de la energía eléctrica y puede usarse en la operación de líneas eléctricas de corriente alterna. Se conocen métodos mecánicos, eléctricos y químicos para eliminar el hielo de los cables de las líneas eléctricas.

Los métodos mecánicos implican el uso de dispositivos especiales para eliminar el hielo de los cables. La desventaja de tales dispositivos es la baja productividad y la posibilidad de dañar y deformar los cables durante la eliminación del hielo, lo que provoca roturas de la red y se acompaña de un desgaste acelerado de los cables.

Los métodos químicos implican la aplicación de sustancias especiales a los cables que previenen la formación de hielo o aseguran su destrucción. El proceso de solicitud requiere mucha mano de obra. Además, estas sustancias tienen una vida corta y, por tanto, requieren una renovación periódica durante toda la temporada de hielo.

Los métodos eléctricos para eliminar el hielo implican calentar o agitar cables con pulsos de corriente para derretir el hielo o evitar que se forme.

Como prototipo se eligió un método para eliminar el hielo de cables de redes de contacto y líneas eléctricas, que consiste en hacer pasar corriente alterna o pulsos de corriente con una frecuencia cercana a su resonancia mecánica a través de cables de líneas eléctricas dobles o múltiples. Las vibraciones mecánicas resultantes de los cables garantizan la eliminación de la humedad y el hielo. Las desventajas de este método son:

La necesidad de desconectar la línea eléctrica para mantenimiento debido al hecho de que los parámetros actuales necesarios para garantizar la resonancia mecánica de los cables pueden diferir significativamente de la corriente estándar;

La necesidad de una fuente auxiliar de corriente pulsada o alterna con la frecuencia de pulso ajustada a la frecuencia de resonancia de los cables;

La necesidad de utilizar equipos móviles para entregar equipos a las zonas de formación de hielo, lo que puede conllevar costes importantes cuando se trabaja en zonas de difícil acceso y en condiciones de intensa formación de hielo;

La imposibilidad de un uso frecuente de este método requiere un aumento en la potencia de los pulsos de corriente que sacuden los cables, lo que puede provocar daños mecánicos y roturas de los cables.

El objetivo de la invención es evitar la formación de hielo en los cables de las líneas eléctricas durante el funcionamiento normal sin necesidad de parar por mantenimiento.

Este objetivo se logra por el hecho de que en el método propuesto, los pares de cables de líneas eléctricas conectados a la misma fase están conectados mediante puentes elásticos, por ejemplo, resortes, cuyos parámetros se seleccionan de tal manera que garanticen vibraciones mecánicas continuas. de los cables con parámetros estándar de la corriente que pasa a través de la línea eléctrica. La disposición de cables y puentes se muestra en la Fig.1.

El método para prevenir la formación de hielo se presenta en la Fig. 2 y consiste en que en el modo de funcionamiento normal de una línea de transmisión de energía, cuando pasa corriente alterna, pares de cables de la misma fase conectados por puentes elásticos realizan constantemente movimientos oscilatorios, repeliendo bajo la acción de la fuerza elástica del saltador F Y y atrayendo bajo la influencia de la fuerza de Lorentz F L:

donde d es la distancia entre los cables; I 1, I 2 - intensidad de corriente en los cables; µ, µ 0 - permeabilidad magnética del medio y vacío; l es la longitud de los cables.

La vibración continua de los cables hace que se desprendan gotas de agua, nieve y hielo y, por lo tanto, previene la formación de hielo, y también provoca que la corteza de hielo se rompa cuando se forma.

Así, durante el funcionamiento normal de una línea de transmisión de energía, se eliminan las causas de la formación de hielo en los cables, y no sus consecuencias, lo que elimina la necesidad de paradas por mantenimiento y reduce los costes necesarios de recursos y energía.

Fuentes de información

1. Dispositivo para eliminar depósitos de hielo. MKI H02G 7/16. COMO. N° 957332, 07/09/1982.

2. Agitador de alambre. IPC H02G 7/16. Federación Rusa, palmadita. No. 2318279, 20/06/2006.

3. Línea eléctrica. IPC H02G 7/16. Federación de Rusia, Patente No. 2076418, 27/03/1997.

4. Un método para eliminar el hielo de los cables aéreos y las líneas eléctricas. IPC H02G 7/16, V60M 1/12. Federación de Rusia, Pat. No. 2166826, 27/04/2001.

5. Dispositivo para evitar la formación de hielo en la línea aérea. IPC H02G 7/16. Federación de Rusia, Pat. No. 2316866, 10/02/2008.

6. Método y dispositivo para combatir el hielo en líneas eléctricas. IPC H02G 7/16. Federación de Rusia, Patente No. 2356148, 20/05/2009.

7. Red de alta tensión. CIP H02G 7/16, H02J 3/18. Federación de Rusia, Pat. No. 2365011, 20/08/2009.

8. Koshkin N.I., Shirkevich M.G. Manual de física elemental. - M.: Nauka, 1976.

9. Marquardt K.G. Red de contactos. - M.: Transporte, 1994.

1. Un método para prevenir la formación de hielo en los cables de líneas eléctricas aéreas de CA, que consiste en hacer pasar corriente alterna a través de cables dobles o múltiples de la línea eléctrica, caracterizado porque los cables conectados a una fase están conectados mediante puentes elásticos que proporcionan vibraciones mecánicas. de los cables en los parámetros normales del flujo a través de ellos corriente eléctrica.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la corriente eléctrica transmitida tiene parámetros estándar, lo que asegura la continuidad del proceso de eliminación de gotas de agua, nieve y hielo de los cables.

Patentes similares:

La invención se refiere al campo de la ingeniería eléctrica, en particular a un dispositivo para eliminar el hielo de los cables eléctricos aéreos, y contiene una carcasa que se puede instalar en el cable y también está equipada con medios para mover y eliminar el hielo.

La invención se refiere a la energía y puede utilizarse en zonas con climas invernales severos.Se conoce la protección contra la congelación de cables, que consiste en derretir el hielo calentando directamente los cables de una línea eléctrica aérea haciendo pasar corriente a través de ellos.

La invención se refiere a un dispositivo para la transmisión flexible de energía y para el deshielo de una línea de alta tensión de varias fases mediante corriente continua, que comprende una conexión en corriente alterna de la línea de alta tensión, que tiene un número de fases correspondientes a las fases. de la línea de alta tensión, teniendo cada fase al menos una inductancia y un circuito de válvula conectados en serie con cada inductancia, estando conectado el circuito de válvula a través de un punto de nodo a la conexión de CA y tiene una primera rama de circuito de corriente con una primera potencia válvula semiconductora y una segunda rama del circuito de corriente con una segunda válvula semiconductora de potencia, estando conectadas las válvulas semiconductoras de potencia una frente a otra con respecto al punto de nodo y estando diseñadas las ramas primera y segunda del circuito de corriente para estar conectadas por al menos un interruptor de punto cero al punto cero del TCR.

La invención se refiere a la energía, en particular a los cables/hilos eléctricos, incluidas las líneas eléctricas de alta tensión montadas sobre soportes, cuando el problema esté completamente resuelto. protección completa Cables por acumulación de nieve, formación de hielo y, como consecuencia, rotura.

La invención se refiere a la ingeniería eléctrica. El método incluye colocar un sensor de temperatura suspendido en un cable y debajo del cable: dispositivo de control. Usando el primer y segundo transceptores ultrasónicos, la flexión y la desviación horizontal del cable a través de la línea eléctrica se miden por medio de un dispositivo de control junto con un sensor de temperatura suspendido. El pulso ultrasónico se emite, el pulso ultrasónico se recibe en los transceptores ultrasónicos y la posición del cable en el plano se calcula basándose en el tiempo de propagación del pulso ultrasónico desde el sensor de temperatura suspendido al primer y segundo transceptores ultrasónicos. El resultado técnico es aumentar la precisión de la determinación del hundimiento. 2 ilustraciones, 1 pestaña.

Uso: en el campo de la energía eléctrica. El resultado técnico es una mayor eficiencia al tiempo que se simplifica el diseño. El dispositivo contiene elementos de impacto instalados en el cable, cada uno de ellos realizado en forma de un manguito cilíndrico (2) colocado holgadamente sobre el cable (1) hecho de material ferromagnético de gran tamaño como caucho magnético blando, que tiene casquillos cónicos en ambos bordes con ranuras longitudinales (3) a lo largo de las generatrices , que dividen las campanas en pétalos separados (4), caracterizadas por una frecuencia natural de vibraciones de flexión en relación con el lugar de su fijación en voladizo al extremo del casquillo, que coincide aproximadamente con la frecuencia de la corriente alterna en los cables. 1 enfermo.

La invención se relaciona con la industria de la energía eléctrica y puede usarse en la operación de líneas eléctricas de CA.

Uso: en el campo de la ingeniería eléctrica. El resultado técnico consiste en evitar la formación de hielo en los cables de las líneas eléctricas sin necesidad de desconectar la línea para mantenimiento. El método consiste en conectar cables dobles de una línea de transmisión de energía conectada a una fase con puentes elásticos, por ejemplo resortes, que aseguran vibraciones mecánicas de los cables con los parámetros estándar de la corriente eléctrica que fluye a través de ellos. En funcionamiento normal, las líneas de transmisión de energía, cuando pasa corriente alterna, pares de cables de la misma fase conectados por un resorte realizan constantemente movimientos oscilatorios, lo que asegura una sacudida continua de las gotas de humedad y nieve y previene así la formación de hielo. 1 salario mosca, 2 enfermos.

Dibujos para la patente RF 2474939

La invención se relaciona con la industria de la energía eléctrica y puede usarse en la operación de líneas eléctricas de corriente alterna. Se conocen métodos mecánicos, eléctricos y químicos para eliminar el hielo de los cables de las líneas eléctricas.

Los métodos mecánicos implican el uso de dispositivos especiales para eliminar el hielo de los cables. La desventaja de tales dispositivos es la baja productividad y la posibilidad de dañar y deformar los cables durante la eliminación del hielo, lo que provoca roturas de la red y se acompaña de un desgaste acelerado de los cables.

Los métodos químicos implican la aplicación de sustancias especiales a los cables que previenen la formación de hielo o aseguran su destrucción. El proceso de solicitud requiere mucha mano de obra. Además, estas sustancias tienen una vida corta y, por tanto, requieren una renovación periódica durante toda la temporada de hielo.

Los métodos eléctricos para eliminar el hielo implican calentar o agitar cables con pulsos de corriente para derretir el hielo o evitar que se forme.

Como prototipo se eligió un método para eliminar el hielo de cables de redes de contacto y líneas eléctricas, que consiste en hacer pasar corriente alterna o pulsos de corriente con una frecuencia cercana a su resonancia mecánica a través de cables de líneas eléctricas dobles o múltiples. Las vibraciones mecánicas resultantes de los cables garantizan la eliminación de la humedad y el hielo. Las desventajas de este método son:

La necesidad de desconectar la línea eléctrica para mantenimiento debido al hecho de que los parámetros actuales necesarios para garantizar la resonancia mecánica de los cables pueden diferir significativamente de la corriente estándar;

La necesidad de una fuente auxiliar de corriente pulsada o alterna con la frecuencia de pulso ajustada a la frecuencia de resonancia de los cables;

La necesidad de utilizar equipos móviles para entregar equipos a las zonas de formación de hielo, lo que puede conllevar costes importantes cuando se trabaja en zonas de difícil acceso y en condiciones de intensa formación de hielo;

La imposibilidad de un uso frecuente de este método requiere un aumento en la potencia de los pulsos de corriente que sacuden los cables, lo que puede provocar daños mecánicos y roturas de los cables.

El objetivo de la invención es evitar la formación de hielo en los cables de las líneas eléctricas durante el funcionamiento normal sin necesidad de parar por mantenimiento.

Este objetivo se logra por el hecho de que en el método propuesto, los pares de cables de líneas eléctricas conectados a la misma fase están conectados mediante puentes elásticos, por ejemplo, resortes, cuyos parámetros se seleccionan de tal manera que garanticen vibraciones mecánicas continuas. de los cables con parámetros estándar de la corriente que pasa a través de la línea eléctrica. La disposición de cables y puentes se muestra en la Fig.1.

El método para prevenir la formación de hielo se presenta en la Fig. 2 y consiste en que en el modo de funcionamiento normal de una línea de transmisión de energía, cuando pasa corriente alterna, pares de cables de la misma fase conectados por puentes elásticos realizan constantemente movimientos oscilatorios, repeliendo bajo la acción de la fuerza elástica del saltador F Y y atrayendo bajo la influencia de la fuerza de Lorentz F L:

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donde d es la distancia entre los cables; I 1, I 2 - intensidad de corriente en los cables; µ, µ 0 - permeabilidad magnética del medio y vacío; l es la longitud de los cables.

La vibración continua de los cables hace que se desprendan gotas de agua, nieve y hielo y, por lo tanto, previene la formación de hielo, y también provoca que la corteza de hielo se rompa cuando se forma.

Así, durante el funcionamiento normal de una línea de transmisión de energía, se eliminan las causas de la formación de hielo en los cables, y no sus consecuencias, lo que elimina la necesidad de paradas por mantenimiento y reduce los costes necesarios de recursos y energía.

Fuentes de información

1. Dispositivo para eliminar depósitos de hielo. MKI H02G 7/16. COMO. N° 957332, 07/09/1982.

2. Agitador de alambre. IPC H02G 7/16. Federación de Rusia, Pat. No. 2318279, 20/06/2006.

3. Línea eléctrica. IPC H02G 7/16. Federación de Rusia, Pat. No. 2076418, 27/03/1997.

4. Un método para eliminar el hielo de los cables aéreos y las líneas eléctricas. IPC H02G 7/16, V60M 1/12. Federación de Rusia, Pat. No. 2166826, 27/04/2001.

5. Dispositivo para evitar la formación de hielo en la línea aérea. IPC H02G 7/16. Federación de Rusia, Pat. No. 2316866, 10/02/2008.

6. Método y dispositivo para combatir el hielo en líneas eléctricas. IPC H02G 7/16. Federación de Rusia, Pat. No. 2356148, 20/05/2009.

7. Red de alta tensión. CIP H02G 7/16, H02J 3/18. Federación de Rusia, Pat. No. 2365011, 20/08/2009.

8. Koshkin N.I., Shirkevich M.G. Manual de física elemental. - M.: Nauka, 1976.

9. Marquardt K.G. Red de contactos. - M.: Transporte, 1994.

AFIRMAR

1. Un método para prevenir la formación de hielo en los cables de líneas eléctricas aéreas de CA, que consiste en hacer pasar corriente alterna a través de cables dobles o múltiples de la línea eléctrica, caracterizado porque los cables conectados a una fase están conectados mediante puentes elásticos que proporcionan vibraciones mecánicas. de los cables en los parámetros normales del flujo a través de ellos corriente eléctrica.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la corriente eléctrica transmitida tiene parámetros estándar, lo que asegura la continuidad del proceso de eliminación de gotas de agua, nieve y hielo de los cables.




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