дома › СО › Шлаг на далноводи. Одмрзнување на далноводи, пак фа и други најдобри букви во месецот. Компјутерот ќе го избере оптималниот систем

Шлаг на далноводи. Одмрзнување на далноводи, пак фа и други најдобри букви во месецот. Компјутерот ќе го избере оптималниот систем

Пронајдокот се однесува на електротехниката, особено на уредите кои спречуваат формирање на мраз на жиците на надземните високонапонски далноводи (TL) без исклучување на потрошувачите. Техничкиот резултат се состои во едноставноста и ефикасноста на бараниот уред и, ако е можно, отстранување на постоечките ледени формации без исклучување на потрошувачите и без комплицирање на далноводот, т.е. без додавање на излишни или бајпас жици. Уредот вклучува извор на струја надвор од линијата за пренос на електрична енергија, конфигуриран да биде поврзан со жиците за пренос на струја на далноводот, додека тековниот извор е направен во форма на високофреквентен генератор, конфигуриран да обезбедува пресметана моќност со формулата P G =q A ΔT, каде што q е коефициентот на пренос на топлина на горниот топол слој на жицата во воздухот, A е површината на жиците, ΔT е температурата на загревање на жицата во однос на околината температура; каде што излезот на генераторот е поврзан со влезот на уред за совпаѓање со капацитивен тип, конфигуриран да одговара на излезната импеданса на високофреквентниот генератор со влезната импеданса на далноводот и има број на излези што одговара на бројот на жици на далноводот. 2 н.п. f-ly, 7 ill.

Енергетските инженери го сметаат замрзнувањето на далноводите како една од најсериозните катастрофи. Овој феномен се карактеризира со формирање на густ леден талог за време на замрзнување на суперизладени капки дожд, дожд или магла, главно на температура од 0 до -5 ° C на жиците за пренос на електрична енергија. Дебелината на мразот на надземните високонапонски далноводи може да достигне 60-70 mm, што значително ги тежи жиците. Едноставните пресметки покажуваат дека, на пример, масата на жицата марка AC-185/43 со дијаметар од 19,6 mm, должина 1 km, тежина 846 kg се зголемува со дебелина на мраз од 20 mm за 3,7 пати, со дебелина од 40 mm - за 9 пати, со дебелина од 60 mm - 17 пати. Во исто време, вкупната маса на далноводот од 8 жици долга 1 км се зголемува на 25, 60 и 115 тони, соодветно, што доведува до прекин на жиците и кинење на потпорите на лежиштата.

Ваквите несреќи носат значителна економска штета, прекинувајќи го снабдувањето со електрична енергија на претпријатијата и станбените згради. Отстранувањето на последиците од таквите несреќи понекогаш одзема значително време и троши огромни суми пари. Вакви несреќи се случуваат секоја година во многу земји од северниот и средниот појас. Само на територијата на Русија, големи несреќи поради мраз во периодот од 1971 до 2001 година постојано се случувале во 44 електроенергетски системи (види Дијагностика, реконструкција и работа на надземни далноводи во ледените области. / И.И. Левченко, А.С. Засипкин, А. А. Алилуев, E. I. Satsuk. - M .: Издавачка куќа MPEI, 2007). Само една несреќа во електричните мрежи во Сочи во декември 2001 година доведе до оштетување на 2,5 илјади километри надземни далноводи со напон до 220 kV и прекин на снабдувањето со електрична енергија на огромна област (види).

Познати се бројни методи за борба против овој феномен, базирани на механички или термички ефекти врз ледената кора. Притоа, предност се дава на различни начинитопење на мразот, бидејќи средствата за механичко дејство често не можат да се користат во тешко достапни планински и шумски области. Тековното топење е најчестиот начин за справување со мразот на жиците на надземните високонапонски далноводи. Мразот се топи со загревање на носачот или помошните жици со директна или наизменична струја со фреквенција од 50 Hz до температура од 100-130 ° C (види, како и Dyakov A.F., Zasypkin A.S., Levchenko I.I. Превенција и елиминација на несреќи од мраз во електрични мрежи. - Пјатигорск, од РП „Јуженерготехнадзор“, 2000 година и Рудакова Р.М., Вавилова И.В., Голубков И.Е. Контрола на мраз во претпријатијата со електрична мрежа. - Уфа, Државен авијациски технички универзитет во Уфа, 1995 година).

Познат метод за отстранување на мразот при поминување на струја на краток спој низ жиците на поделената фаза на далноводот (види A.S. No. 587547). Струјата на краток спој е итен режим за далноводот и со висок степен на веројатност може да доведе до жарење на жиците, проследено со неповратно губење на јачината, што е неприфатливо. Проблемот се влошува со фактот дека еден премин на струјата на краток спој можеби не е доволен за целосно отстранувањемраз, а кратките споеви ќе мора да се повторат неколку пати, што дополнително ќе ги влоши последиците.

Да се разгледа теоретска основаначин да се справите со мразот со краток спој на жици.

Нека потребната струја за топење на мразот со загревање на жицата на која е замрзнат е I PL. Потоа, при топење со еднонасочна струја, потребниот напон на изворот на енергија

каде R PR е активниот отпор на жиците и при топење со наизменична струја од мрежата

каде што X PR \u003d 2πFL PR \u003d 314L PR - реактанса поради индуктивноста на жиците L PR на фреквенција F \u003d 50 Hz. За односот на овие два напони при исти струи на топење, според (1) и (2), добиваме

Бидејќи вредноста на K U во линиите со значителна должина и пресек поради релативно големата индуктивност на жиците може да достигне 5-10, економски е попрофитабилно да се топи со директна струја, при што напонот на изворот на енергија и, соодветно, неговата моќност, според (3), се намалува за 5-10 пати во споредба со изворот на наизменична струја. Точно, ова бара употреба на специјални моќни високонапонски исправувачи. Затоа, обично топењето на наизменична струја се користи на високонапонски водови со напон од 110 kV и подолу, а еднонасочна струја - над 110 kV. Како пример, посочуваме дека струјата на топење на напон од 110 kV може да достигне 1000 А, потребната моќност е 190 милиони волти-ампери, температурата на топење е 130 ° C (види и).

Така, топењето на мразот со струја е прилично комплициран, опасен и скап настан, при што сите потрошувачи се исклучени за време на него. Дополнително, откако ќе ги исчистите жиците од мраз, под непроменети климатски услови, тие повторно се обраснати со мраз и потребно е повторно и повторно да се топи.

Понекогаш загревањето на жиците се комбинира со механичко дејство. Така, на пример, во патентот на Руската Федерација бр. 2166826, се предлага метод за отстранување на мраз од жиците на контактната мрежа и далноводите, кој се состои во поминување на наизменична струја или струјни импулси со фреквенција блиска до механичка резонанца и амплитуда доволна за надминување на триењето на надворешните и внатрешните сили, а промената на пренесената наизменична струја може да биде строго периодична, да има занишана фреквенција, да се менува според хармоничен закон, да има форма на изливи на импулси со дадени закони на промена во фреквенција, амплитуда и циклус на работа. Параметрите на електричната струја помината низ двојни или повеќекратни жици на контактната мрежа и линиите за пренос на електрична енергија се избрани така што жиците се доведуваат во осцилаторно движење. Како што знаете, проводниците со еднонасочен тек на струја се привлекуваат. Во исто време, кога жиците се удираат едни со други, потенцијалната енергија се акумулира во форма на еластична деформација. Следствено, се добива осцилаторен систем, кој со соодветен избор на фреквенцијата, амплитудата и работниот циклус на тековните импулси, може да почне да осцилира и да влезе во резонанца. Забрзувањето на отстранувањето на мразот се постигнува поради фактот што загревањето на жиците ќе биде придружено со механички удари на жиците едни против други. Намалувањето на потрошувачката на електрична енергија се постигнува со значително намалување на времето за отстранување на мразот од жиците и намалување на големината на пренесените струи. Зголемената безбедност се постигнува со елиминирање на режимите на краток спој. Намалување на влијанието врз комуникациските линии, спречување на дефекти на електронската опрема, исто така, се јавува поради отфрлање на режимите на краток спој. Овој метод е многу тежок за имплементација, а дополнително, како и кај другите разгледувани методи, неопходно е да се исклучат потрошувачите за периодот на постапката на одмрзнување.

Најблиску до бараниот уред е техничкото решение опишано во RF патент бр. 2316866. Прототипот се карактеризира со тоа што уредот се состои од две групи жици изолирани една од друга, кои се поврзани на едниот крај еден со друг и со жицата на следниот дел од надземната линија, а од другиот крај првата група на жици е поврзан со жицата од претходниот дел од надземната линија, а помеѓу првата и втората група жици вклучен независен извор на напон.

Прототип на уред за спречување на формирање мраз на надземната линија е прикажан на сл.1 и се состои од првата 1 и втората 2 група жици изолирани една од друга, кои се поврзани на едниот крај еден со друг и со жицата на последователниот дел од далноводот 3, а од другиот - првата група Жицата е поврзана со жицата од претходниот дел од далноводот 4, а независен извор на напон 5 е поврзан помеѓу првиот 1 и вториот 2 групи на жици.

Главната струја на водот минува од жицата од претходниот дел од далноводот 4 до првата група жици 1, а потоа до жицата од следниот дел од далноводот 3. Од независен извор 5, напон се применува помеѓу првата група жици 1 и втората група жици 2.

Од теоретските пресметки дадени од авторите на прототипот, произлегува дека за да се спречи формирање на мраз, на пример, на жицата ACS 95/16, порастот на температурата на жицата во однос на околината треба да биде еднаков на 5 ° C со брзина на ветер од 3 m / s. Во овој случај, на жицата треба да се распределат 36 kW / 10 km. На номинална струјана оваа жица активните загуби во должина од 10 km се 28 kW/10 km. Затоа, моќноста од независниот извор на напон 5 треба да биде 8 kW/10 km. Ако нема линиско оптоварување, тогаш моќноста на независниот извор 5 треба да биде 36 kW/10 km.

Ако втората група на жици е изолирана челична жица со дијаметар од 4,5 mm, тогаш со загуба на моќност на оваа жица од 36 kW / 10 km, напонот на независен извор 5 ќе биде 2,1 kV и струја од 17 А Со изолирана втора група жици направени од алуминиум, со загуба на моќност од 36 kW / 10 km, напонот на независен извор ќе биде 0,8 kV, а струјата ќе биде 45 А.

Независен извор на напон може да биде трансформатор на напон кој се напојува од мрежа од 0,38 kV со 63 kV изолација на земјата за 110 kV трафостаница, или трансформатор подалеку од трафостаницата директно напојувана од надземни водови од 110 kV.

Најатрактивна карактеристика на ова решение е можноста за негово користење без исклучување на потрошувачите. Сепак, недостаток овој методе компликација на дизајнот на целиот далновод поради создавање на „бајпас“ групи жици кои го преземаат товарот при одмрзнувањето на главната жица.

Задачата што треба да се реши со тврдениот пронајдок е да се развие прилично едноставен и економичен уред за да се спречи формирањето мраз на надземните високонапонски далноводи и, ако е можно, да се отстранат постоечките ледени формации без исклучување на потрошувачите и без комплицирање на далноводот. , т.е. без додавање на излишни или бајпас жици. Воедно, за да се постигнат вакви резултати, пожелно е таквиот уред да се базира на нов, повеќе ефикасен начин. Како прототип на методот, има смисла да се укаже на решение кое користи греење со жица користејќи надворешен извор на струја без да ги исклучи потрошувачите.

Техничкиот резултат во однос на методот е постигнат поради фактот што е развиен подобрен метод за загревање на жици кои носат струја од најмалку две жици со примена на високофреквентен напон на нив, чија карактеристична карактеристика е употребата на ефектот на кожата и ефектот на патувачкиот бран за загревање на жиците. Во овој случај, тврдениот метод ги обезбедува следните операции:

Високофреквентен напон во опсег од 50-500 MHz се применува помеѓу две жици на далновод со моќност од R G =q A ΔT, каде што q е коефициентот на пренос на топлина на горниот топол слој на жицата во воздух, A е површината на жиците, ΔT е температурата на загревање на жицата во однос на температурната средина.

Техничкиот резултат во однос на уредот е постигнат поради фактот што бараниот уред вклучува високофреквентен генератор со моќност пресметана со формулата: P G =q A ΔT,

каде што q е коефициентот на пренос на топлина на горниот топол слој на жицата во воздухот, A е површината на жиците, ΔT е температурата на загревање на жицата во однос на температурата на околината, додека излезот на генераторот е поврзан со влезот на уред за совпаѓање со капацитивен тип, конфигуриран да одговара на излезниот отпор на високофреквентниот генератор со влезниот отпор на далноводот и има број на излези што одговараат на бројот на жици на далноводот.

За подобро разбирање на суштината на тврдениот пронајдок, неговото теоретско оправдување е дадено подолу со упатување на соодветните графички материјали.

Сл.1. Прототип на уред.

Сл.2. Електрична линија: 2.1) краток спој во водот, 2.2) еквивалентно коло при еднонасочна струја, 2.3) еквивалентно коло на наизменична струја со фреквенција од 50 Hz.

Сл.3. Распределба на струјата по пресекот на проводникот: 3.1) при еднонасочна струја и ниска фреквенција; 3.1) на висока фреквенција.

Сл.4. Двожична линија: 4.1) изглед, 4.2) график на амплитудата на напонот за патувачки бран, 4.3) за патувачки и рефлектираниот бран.

Сл.5. Шема за поврзување на високофреквентен генератор со далновод.

Сл.6. Графикони на зависност: 6.1) површински слој на продирање на струја во проводникот, 6.2) релативна отпорност на жиците во зависност од фреквенцијата: 601 - челик, 602 - алуминиум, 603 - бакар.

Сл.7. Зависност на коефициентот на конверзија на електромагнетната енергија на патувачкиот бран во топлинска енергија од должината на линијата.

Како што знаете, терминот „ефект на кожата“ доаѓа од англискиот збор „кожа“, т.е. "кожа"; во исто време во електротехниката тоа значи дека во одредени околности електрична енергијасе концентрира на „кожата“ на проводникот (види en.wikipedia.org/wiki/Skin effect). Утврдено е дека во хомоген проводник, наизменичната струја, за разлика од еднонасочната струја, не се распределува рамномерно по пресекот на проводникот, туку е концентрирана на неговата површина, зафаќајќи многу тенок слој (види Сл. 3), дебелината на која при фреквенција на наизменична струја f> 10 kHz се одредува со формулата

каде σ (Ом mm 2 / m) - специфичен електричен отпорна директна струја; μ o \u003d 1,257 10 6 (V s / A m) - магнетна константа; µ - релативна магнетна пропустливост (за немагнетен материјал µ=1) f - фреквенција во MHz.

Графиконите на функцијата δ(f) според (4) за три материјали (челик - 601, алуминиум - 602 и бакар - 603) се прикажани на сл.6.1. Разредувањето на слојот низ кој тече наизменичната струја доведува до зголемување на отпорноста на проводникот со радиус r (mm), определен на (r/2δ)>10 со формулата

каде R o \u003d σ / πr 2 е отпорноста на истиот проводник долг 1 m на директна струја.

Графиконите на функцијата R f (f)//R o при r=10 mm, кои покажуваат како отпорноста на спроводникот се зголемува со фреквенцијата за три материјали (челик - 601, алуминиум - 602 и бакар - 603) се прикажани на сл. 6.2. Од нив, на пример, следува дека при фреквенција од 100 MHz и повисока, отпорот на алуминиумските жици се зголемува за фактор 600 или повеќе.

Што се однесува до ефектот на „трчање електромагнетен бран“, тогаш, како што е познато (види, на пример, izob.narod.rn/p0007.html), постојат два главни начини на ширење на електромагнетните бранови: во слободен простор кога се емитуваат од антена и со помош на брановоди и фидер или слично. -наречени долги линии - коаксијални , ленти и двожични - (види Каганов В.И. Осцилации и бранови во природата и технологијата. Компјутеризиран курс. - М .: Жешка линија - Телеком, 2008). Во вториот случај, електромагнетниот бран, како на шини, се лизга по линијата. Бидејќи две жици на далновод може да се сметаат за двожична линија (сл.4.1), ќе се задржиме на нејзината анализа. Самата линија се карактеризира со три главни параметри: бранова импеданса ρ, константа на придушување α и фазна константа β. Карактеристична импеданса на двожична линија која се протега во воздух

каде што a е растојанието помеѓу центрите на жиците, r е радиусот на жицата (види Сл.4.1) Константа на слабеење

каде што R f е отпорност на една жица на висока фреквенција, определена според (5).

Фазна константа β=2π/λ, (1/m), каде λ (m) е брановата должина што се шири во линијата.

Во самата линија со две жици, како и во другите линии за фидер, можни се два главни режими на работа: само со патувачки бран во една насока и со два бранови - кои патуваат и се рефлектираат од крајот или пречка во линијата. Да претпоставиме дека линијата е бесконечно долга. Тогаш во него е можен само режимот на патувачки бран, чиј напон зависи од времето t и растојанието x од генераторот (сл.4.2):

каде U 0 е амплитудата на напонот на влезот на водот на кој е приклучен генераторот со фреквенција f.

Според (8) амплитудата на патувачкиот бран што се шири по линијата се намалува експоненцијално (сл.6 и 7). Следствено, моќта на патувачкиот електромагнетен бран на растојание L од генераторот ќе биде:

каде Р Г =(U 0)) 2 /2ρ - бранова моќ на почетокот на линијата, еднаква на излезната моќност на високофреквентниот генератор.

Разликата помеѓу моќноста на патувачкиот бран на почетокот на линијата и на растојание L ќе го одреди термичкото загревање на линијата по која се шири бранот

Коефициентот на претворање на електромагнетната енергија на патувачкиот бран W во топлинска енергија во линија со должина L (m), земајќи го предвид (10), ќе биде:

Графиконите на функцијата η(L) за три вредности на константата на амортизација α (1/km) се прикажани на сл.7. Од нив произлегува дека колку е поголем отпорот на жиците од линијата R f , определен со (5), и, соодветно, константата на слабеење α, одредена со (7), толку е поголем дел од енергијата електромагнетно полепатувачкиот бран по линијата се претвора во топлина. Токму овој ефект на претворање на електромагнетната енергија во топлина се користи за загревање на жиците со висока сигнална фреквенција и е основа на предложениот метод за спречување мраз на далноводите.

Во случај на ограничени големини на линии или некоја висока фреквентна пречка, како што е капацитетот, покрај ударниот бран, рефлектираниот бран исто така ќе се шири во линијата, чија енергија исто така ќе се претвори во топлина додека се шири од пречката за генераторот. Амплитудите на промена долж линијата на двата бранови - склопени и рефлектирани - се прикажани на сл.4.3.

За да го пресметаме преносот на топлина, одредуваме на конкретен примеркаква моќ

R G на високофреквентен генератор со фреквенција f поврзан на далновод ќе биде потребен за загревање на две жици за ΔT степени. Ги земаме предвид следните околности. Прво, тенкиот горен слој на жицата под дејство на електромагнетен бран се загрева речиси веднаш при висока вредност на волуметриско ослободување на топлина. Второ, оваа топлина се троши за загревање на целата жица (O M) и воздухот што ја опкружува жицата со конвекција (Q B) (види Сл.3.2).

Да ги земеме следните првични податоци: жичен материјал - алуминиум со дијаметар од 10 mm, пресек S = 78,5 mm 2, должина L = 5000 m, густина p = 2710 kg / m 3, отпорностпри еднонасочна струја σ=0,027 Ohm·mm 2 /m, специфичен топлински капацитет c=896 J/kg·K, коефициент на пренос на топлина на горниот топол слој на жицата во воздух q=5 W/m·K.

Маса на две жици:

Површина на две жици:

Количината на топлина потребна за загревање на две жици за ΔТ=13°С:

Пренос на топлина на две жици во околината при температурна разлика ΔТ=13°С:

каде t е времето во секунди.

Од последниот израз добиваме за потребната моќност на високофреквентниот генератор R G =20,4 kW, т.е. 2 W високофреквентна моќност на осцилација на 1 m жица со волуметриско ослободување на топлина во горниот слој на жицата од 8 MW / m 3. Поминувајќи, забележуваме дека со истиот тип на жица, за да се ослободи од мраз со топење со циклус до 40 минути, потребна е моќност од 100 VA на 1 метар (види и).

Со изедначување на изразите за енергија, го наоѓаме времето за да се воспостави стационарен режим на греење со жица:

За тестирање на горенаведените теоретски одредби и за докажување на индустриската применливост на предложениот метод и уред, беше спроведен лабораториски експеримент.

Од прелиминарните пресметки, констатирано е дека моќните радио предаватели VHF FM кои работат во фреквентен опсег од 87,5 ... .5.

Во експерименталната верзија, генератор 502 со моќност од 30 W на фреквенција од 100 MHz беше поврзан преку соодветниот уред 501 на двожична линија долга 50 m, отворена на крајот, со жици со дијаметар од 0,4 mm. и растојание меѓу нив од 5 mm. Импедансата на бранот на таква линија според (6):

Под дејство на патувачки електромагнетен бран, температурата на греењето на двожичната линија беше 50-60 °C при температура на амбиенталниот воздух од 20 °C. Резултатите од експериментот со задоволителна точност се поклопија со резултатите од пресметката извршена според дадените математички изрази.

Во исто време, беа формулирани следните заклучоци:

Инвентивниот метод за загревање на далноводи со ширење по него електромагнетен бран, чија енергија се претвора во топлина додека се шири, ви овозможува да ги загреете жиците за 10-20 ° C, што треба да спречи формирање на мраз;

Најсоодветна е употребата на предложениот метод и уред за да се спречи формирање на мраз на жиците, бидејќи за да се елиминира веќе формираниот мраз „премаз“ ќе бара значително повеќе енергија и подолга процедура;

Во споредба со моментално користениот метод на топење мраз, предложениот метод има голем број на предности, особено, со оглед на фактот што методот се спроведува без исклучување на потрошувачите, можно е, за превентивни цели, да се загрее линијата до густ мраз на жиците се формираат депозити, што овозможува нивно загревање до 10-20°C, а не до температура од 100-130°C, неопходна за топење на мразот;

Отпорот на жиците, кој се зголемува со зголемување на фреквенцијата на наизменичната струја (во дадениот пример, на фреквенција од 100 MHz, отпорот се зголемува за три реда на големина во споредба со фреквенцијата од 50 Hz) овозможува да се добие висок коефициент на претворање на електричната енергија во топлинска енергија и, со тоа, намалување на моќноста на генераторот.

1. Метод за справување со мразот на далноводите, кој се состои во тоа што, без исклучување на потрошувачите, жиците што носат струја се снабдуваат од надворешен извор со струја што ја загрева жицата, што се карактеризира со тоа што високофреквентниот напон е се испорачува помеѓу две жици на далноводот во опсег од 50-500 MHz со моќност R G =q·A·ΔT, каде што q е коефициентот на пренос на топлина на горниот топол слој на жицата во воздухот, A е површината на жиците, ΔT е температурата на загревање на жицата во однос на температурата на околината.

2. Уред за одмрзнување, кој вклучува извор на струја надвор од далноводот, конфигуриран да биде поврзан со жиците што носат струја на далноводот, кој се карактеризира со тоа што надворешен изворструјата е направена во форма на високофреквентен генератор, изработен со можност за обезбедување напојување, пресметан според формулата P G =q A ΔT, каде што q е коефициентот на пренос на топлина на горниот топол слој на жицата во воздух, A е површината на жиците, ΔT е температурата на греењето на жицата во однос на температурната средина; каде што излезот на генераторот е поврзан со влезот на уред за совпаѓање со капацитивен тип, конфигуриран да одговара на излезната импеданса на високофреквентниот генератор со влезната импеданса на далноводот и има број на излези што одговара на бројот на жици на далноводот.

Пронајдокот се однесува на електротехниката, особено на уреди кои спречуваат формирање на мраз на жиците на надземните високонапонски далноводи без да ги исклучуваат потрошувачите

Методи за одмрзнување на далноводите

Научен советник - доктор на технички науки, професор

1. Вовед

И покрај долгогодишните напори на енергетичарите и научниците, ледените несреќи во електричните мрежи на многу енергетски системи сè уште предизвикуваат најтешки последици и периодично го нарушуваат снабдувањето со електрична енергија на регионите во земјата.

Борбата против замрзнување на далноводите се изведува со 3 методи:

1 - механички; 2 - физички и хемиски; 3 - електромеханички.

1) Механички метод

Механичкиот метод се состои во употреба на специјални уреди кои го отфрлаат мразот од жиците. Најлесен начин механички да се отстрани мразот е да се сруши со долги столбови. Тапацирот се изведува со странични удари, предизвикувајќи брановидна осцилација на жицата. Но, овој метод бара пристап до далноводи, што прекршува нормална работасајт. Покрај тоа, механичкото дејство не го спречува замрзнувањето, туку го елиминира.

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

Отстранувањето на мразот од жиците со столбови е практично невозможно без голем број работници. Овој метод одзема многу време и се користи само на кратки делови од линии, поради што во повеќето случаи се смета за непрактичен. Затоа, во моментов, најчестиот начин за справување со мразот на жиците на далноводот е топењето на мразот со висока AC или DC струја долг временски период (околу 100 минути или повеќе). Во овој случај, се троши значителна количина на енергија и се бара да се исклучи линијата од потрошувачите подолго време.

2) Електротермички метод

Електротермалните методи за отстранување на мразот се состојат во загревање на жиците со електрична струја, што го спречува формирањето на мраз - превентивно загревање или негово топење.

Превентивното загревање на жиците се состои во вештачко зголемување на струјата во мрежата за пренос на електрична енергија до таква вредност при која жиците се загреваат на температура над 0 ° C. На оваа температура, мразот не се таложи на жиците. Превентивното загревање мора да се започне пред да се формира мраз. За време на превентивното загревање, треба да се користат такви шеми за напојување кои не бараат исклучување на потрошувачите.

Топењето на мразот на жиците се врши со веќе формираниот мраз со вештачко зголемување на струјата на далноводната мрежа. Жиците се загреваат со директна или наизменична струја со фреквенција од 50 Hz до температура од 100-130°C. Полесно е да се направи ова со краток спој на две жици, додека сите потрошувачи треба да се исклучат од мрежата.

Топењето мраз со наизменична струја се користи само на водови со напон под 220 kV со жици со пресек помал од 240 mm2. За надземни водови со напон од 220 kV и поголем со жици со пресек од 240 mm2 или повеќе, топењето мраз со наизменична струја бара значително висока моќностизвор на енергија.

Предноста на овој метод е што ги намалува трошоците за енергија. Сепак, недостатоците на овој метод го вклучуваат следново: потребата од постојано загревање на жиците за да се спречи замрзнување, високата цена на високофреквентните струјни извори на потребната моќност.

3) Физичко-хемиски метод

Физичко-хемискиот метод, за разлика од другите, спречува појава на замрзнување на жиците. Добиените резултати ни овозможуваат да зборуваме за нов физичко-хемиски метод во борбата против замрзнувањето на жиците за пренос на електрична енергија, чија ефикасност значително ги надминува можностите традиционални методи. Исто така, овој метод не бара големи економски трошоци. Затоа, повеќе ветува. Единствениот недостаток на физичко-хемискиот метод е што времетраењето на таквите течности е кратко и нереално е редовно да се нанесуваат на стотици и илјадници километри жици.

4) Замена на жици.

Методот не е да се измислат никакви секундарни уреди за чистење на жиците од мраз, туку да се создадат нови високотехнолошки жици. Овие жици мора да ги исполнуваат следниве барања:

Зголемување пропусната моќпостоечки линии;

Намалете ги механичките оптоварувања што се применуваат на потпорите на далноводите поради танцот на жиците;

Подобрување на отпорноста на корозија на жици и кабли;

Намалување на ризикот од кинење на жица во случај на делумно оштетување на неколку надворешни жици поради надворешни влијанија, вклучително и како резултат на удар на гром;

Подобрување на механичките својства на жиците кога се лепи снег или се формира мраз

За да го направите ова, надворешните слоеви на жицата мора да бидат направени од такви проводници кои цврсто ќе се вклопат еден на друг.

Така, поради поцврстото извртување на проводниците и помазната надворешна површина, може да се користат потенки и полесни жици. Ова, пак, доведува до намалување на електричните загуби во жиците за 10-15%, вклучувајќи ги загубите на корона и зголемување на механичката цврстина на структурата. Исто така, поради цврстото извртување, практично е исклучено навлегувањето на вода и загадувачи во внатрешните слоеви, па затоа се намалува корозијата на внатрешните слоеви на жицата.

3. Заклучок

Поради неефикасноста на механичкиот и физичко-хемискиот метод на големи растојанија, нема да зборуваме за економската страна.

ВО овој момент, формираниот мраз на жиците се чисти со загревање. Ова не е најевтиниот начин, бидејќи овој метод бара моќни и скапи напојувања. Така, топењето на мразот со струја е прилично незгодно, сложено, опасно и скапо потфат. Дополнително, исчистените жици, под зачуваните климатски услови, повторно се обраснати со мраз, кој треба повторно и повторно да се топи.

Треба да се напомене дека топењето на мразот треба да се врши во области со интензивен мраз со често танцување на жици. Во други случаи, употребата на топење мраз треба да се оправда со технички и економски пресметки.

Животниот век на жиците е 45 години. Треба да се префрлиме на нови високотехнолошки жици. Странските жици се многу скапи, цената е 10 пати повисока од цената на жиците за наизменична струја. Се предлага да се развијат домашни високотехнолошки жици и да се започне со замена на старите со нови.

Библиографија

1. Начинот на отстранување на глазурата од жиците на далноводите / , : Пат. 2442256 C1 Рос. Федерација, IPC H 02 G 7/16.; бр.000/07; дек. 29.10.2010; publ. 10.02.2012 година, Бул. бр. 4. 4стр.: илустр.

2., Емелијанов одмрзнување на далноводи: изгледи и придобивки од новите суперхидрофобни облоги. //Журнал ЕЛЕКТРО бр. 6/2011. http://www. есс. ru/.

3. Дјаков и елиминација на ледените несреќи во електричните мрежи. Пјатигорск: издавачка куќа Јуженерготехнадзор, 2000 година. 284 стр.

4. Abzhanov R. S. Студија на таложење на аеросол во врска со процесот на шлаг на жици на далноводи / Дис. слатка. техн. Науки Алма - Ата, 1973 година.

5., На прашањето за борбата против формирањето мраз на жиците на далноводите // Научн. Тр. CHIMZSH - Chelyabinsk, 1973, број 83, стр. 34-36.

6. АВТОМАТСКИ СИСТЕМ ЗА ДЕЈС ЗА ЛИНИИ

Доктор на технички науки В. КАГАНОВ, професор на МИРЕА.

Во текот на изминатите петнаесет години мразот на високонапонските водови станува сè почест. При благ мраз, во благи зимски услови, на жиците се таложат капки магла или дожд, покривајќи ги со густа ледена обвивка тешка неколку тони долга над еден километар. Како резултат на тоа, жиците се искинати, а далноводите се скршени. Зачестените несреќи на далноводите очигледно се поврзани со општото затоплување на климата и ќе бараат многу труд и пари за да се спречат. Треба да се подготвите за нив однапред, но традиционалниот метод на топење мраз на жици е неефикасен, незгоден, скап и опасен. Затоа, во Московскиот институт за радио електроника и автоматизација (МИРЕА) е развиена нова технологија не само за уништување на веќе замрзнатиот мраз, туку и за спречување на неговото формирање пред време.

Наука и живот // Илустрации

Парчињата мраз на жиците, изолаторите и носечките конструкции понекогаш достигнуваат значителни големини и маси.

Повеќетонските слоеви мраз на жиците ги кршат дури и челичните и армирано-бетонските потпори.

Експериментален генератор на 100 MHz со моќност од 30 W, склопен во MIREA.

Мразот е катастрофа за далноводите

Според речникот на Дал, мразот има друго име - озелед или озеледица. Замрзнување, односно густа ледена кора, се формира кога суперизладените капки дожд, дождот или маглата замрзнуваат на температури од 0 до -5 ° C на површината на земјата и разни предмети, вклучително и жици од високонапонски далноводи. Дебелината на мразот на нив може да достигне 60-70 мм, што значително ги тежи жиците. Едноставните пресметки покажуваат дека, на пример, жица AC-185/43 со дијаметар од 19,6 mm и должина од километар има маса од 846 kg; со дебелина на мраз од 20 mm, се зголемува за 3,7 пати, со дебелина од 40 mm - за 9 пати, со дебелина од 60 mm - за 17 пати. Во исто време, вкупната маса на далноводот од осум километри долги жици се зголемува на 25, 60 и 115 тони, соодветно, што доведува до прекин на жиците и кинење на металните носачи.

Ваквите несреќи предизвикуваат значителни економски штети, за нивно отстранување се потребни неколку дена и се трошат огромни суми пари. Така, според материјалите на компанијата ОГРЕС, големи несреќи поради мраз во периодот од 1971 до 2001 година постојано се случувале во 44 енергетски системи на Русија. Само една несреќа во енергетските мрежи во Сочи во декември 2001 година доведе до оштетување на 2,5 илјади километри надземни далноводи со напон до 220 kV и прекин на снабдувањето со електрична енергија на огромна област. И минатата зима имаше многу несреќи од ледено потекло.

Високонапонските далноводи се најподложни на мраз во Кавказ (вклучително и во областа на претстојните Зимски олимписки игри во Сочи во 2014 година), во Башкирија, Камчатка, во други региони на Русија и други земји. Со ова зло треба да се справиме на многу скап и крајно незгоден начин.

Електрично топење

Ледената кора на високонапонските водови се елиминира со загревање на жиците со директна или наизменична струја со фреквенција од 50 Hz до температура од 100-130 °C. Најлесен начин да го направите ова е да сврзете две жици (во овој случај, сите потрошувачи треба да се исклучат од мрежата). Нека струјата I pl е потребна за ефективно топење на ледената кора на жиците. Потоа, при топење со еднонасочна струја, напонот на изворот на енергија

U 0 \u003d I pl R pr,

каде R pr - активен отпор на жиците и наизменична струја од мрежата -

каде што X pr \u003d 2FL pr - реактанса на фреквенција F \u003d 50 Hz, поради индуктивноста на жиците L pr.

Во линиите со значителна должина и пресек, поради нивната релативно голема индуктивност, напонот на изворот на наизменична струја на фреквенција F = 50 Hz и, соодветно, неговата моќност треба да биде 5-10 пати поголема во споредба со изворот на директна струја со иста сила. Затоа, економски е поволно да се топи мразот со директна струја, иако за тоа се потребни моќни високонапонски исправувачи. Наизменична струја обично се користи на високонапонски водови со напон од 110 kV и подолу, а директна струја се користи над 110 kV. Како пример, посочуваме дека при напон од 110 kV, струјата може да достигне 1000 А, потребната моќност е 190 милиони VA, а температурата на жицата е 130 ° C.

Така, топењето на мразот со струја е прилично незгодно, сложено, опасно и скапо потфат. Дополнително, исчистените жици, под зачуваните климатски услови, повторно се обраснати со мраз, кој треба повторно и повторно да се топи.

Пред да ја претставиме суштината на нашиот предложен метод за справување со мраз на жиците на високонапонските далноводи, да се задржиме на два физички феномени, од кои првиот е поврзан со ефектот на кожата, вториот - со патувачки електромагнетен бран.

Ефект на кожата и патувачки бранови

Името на ефектот доаѓа од англискиот збор "кожа" - кожа. Ефектот на кожата се состои во тоа што струите со висока фреквенција, за разлика од еднонасочната струја, не се распределуваат рамномерно по пресекот на проводникот, туку се концентрирани во многу тенок слој од неговата површина, чија дебелина е на фреквенција. f> 10 kHz е веќе фракции од милиметар, а отпорот на жиците се зголемува стотици пати.

Високофреквентните електромагнетни осцилации можат да се пропагираат во слободен простор (кога се емитуваат од антена) и во брановоди, на пример, во таканаречените долги линии, по кои се лизга електромагнетен бран, како на шини. Таква долга линија може да биде пар жици на далновод. Колку е поголем отпорот на линиските жици, толку поголем дел од енергијата на електромагнетното поле на бранот што патува по линијата се претвора во топлина. Токму овој ефект лежи во основата на новиот метод за спречување мраз на далноводите.

Пресметките покажуваат дека за да се заштити далновод со должина од околу 10 km од мраз, потребен е високофреквентен генератор со моќност од 20 kW, односно испорачува 2 W моќност на метар жица. Во овој случај, стационарниот режим на загревање на жиците се јавува по 20 минути. И со истиот тип на жица, употребата на директна струја бара моќност од 100 W на метар со пристап до режимот за 40 минути.

Високофреквентните струи се генерираат од моќни VHF FM радио предаватели кои работат во опсегот од 87,5-108 MHz. Тие можат да се поврзат со жиците на далноводите преку уред за појавување со оптоварување - далновод.

За да се тестира ефикасноста на предложениот метод, беше спроведен лабораториски експеримент во MIREA. Генератор со моќност од 30 W, фреквенција од 100 MHz беше поврзан со двожична линија долга 50 m, отворена на крајот, со жици со дијаметар од 0,4 mm и растојание меѓу нив од 5 mm.

Под дејство на патувачки електромагнетен бран, температурата на греењето на двожичната линија беше 50-60 °C при температура на воздухот од 20 °C. Резултатите од експериментот се совпаднаа со резултатите од пресметките со задоволителна точност.

заклучоци

Предложениот метод, се разбира, бара темелна проверка во реални услови на постоечката електрична мрежа со опсежни експерименти, бидејќи лабораторискиот експеримент само ни овозможува да ја дадеме првата, прелиминарна проценка на новиот метод за справување со мразот. Но, сè уште може да се извлечат некои заклучоци од сето она што е кажано:

1. Греењето на далноводи со високофреквентни струи ќе спречи формирање на мраз на жиците, бидејќи е можно да се загреат до 10-20 ° C без да се чека формирање густ мраз. Не мора да ги исклучувате потрошувачите од електричната мрежа - сигналот со висока фреквенција нема да навлезе во нив.

Нагласуваме: методот ви овозможува да спречите појава на мраз на жиците и да не започнете да се борите со него откако ќе ги обви ледениот „палто“.

2. Бидејќи жиците можат да се загреат само за 10-20°C, во споредба со топењето, кое бара жиците да се загреваат до 100-130°C, потрошувачката на енергија е значително намалена.

3. Бидејќи отпорноста на жиците на високофреквентни струи нагло се зголемува во споредба со индустриските (50 Hz), коефициентот на конверзија на електричната енергија во топлинска енергија е голем. Ова пак доведува до намалување на потребната моќност. Отпрвин, очигледно, можно е да се ограничи фреквенцијата од околу 100 MHz на генератор со моќност од 20-30 kW, користејќи постојни радио предаватели.

Литература

Dyakov A. F., Zasypkin A. S., Levchenko I. I. Спречување и елиминација на несреќи од мраз во електричните мрежи. - Пјатигорск: Издавачка куќа на РП „Јуженерготехнадзор“, 2000 година.

Kaganov V. I. Осцилации и бранови во природата и технологијата. компјутеризиран курс. - М.: Жешка линија - Телеком, 2008 година.

Левченко И.И., Засипкин А.С., Алилуев А.А., Сатсук Е.И. Дијагностика, реконструкција и работа на надземни далноводи во ледени области. - М.: Издавачка куќа МПЕИ, 2007 година.

Рудакова Р. М., Вавилова И. В., Голубков И. Е. Борба против мразот во претпријатијата со електрична мрежа. - Уфа: Уфимск. држава авијација техн. ун-т, 1995 година.

Јаворски Б. М., Детлаф А. А. Прирачник за физика. - М.: Наука, 1974 година.

Употреба: во областа на електротехниката. Техничкиот резултат е да се спречи формирање на мраз на жиците на далноводите без потреба да се исклучи линијата за одржување. Методот се состои во поврзување на двојни жици на далновод поврзан со една фаза со еластични џемпери, на пример, пружини, обезбедувајќи механички вибрациижици на стандардни параметри на електричната струја што тече низ нив. Во нормалниот режим на работа на далноводот за време на минување на наизменична струја, парови жици од иста фаза поврзани со пружина постојано осцилираат, што обезбедува континуирано тресење на капките влага и снег од нив и со тоа го спречува замрзнувањето. 1 з.п. f-ly, 2 ill.

Пронајдокот се однесува на електроенергетската индустрија и може да се користи во работењето на далноводи со наизменична струја. Познати механички, електрични и хемиски методи за отстранување на мразот од жиците на далноводите.

Механичките методи се состојат во употреба на специјални уреди кои обезбедуваат отстранување на мразот од жиците. Недостаток на таквите уреди е ниската продуктивност и можноста за оштетување и деформација на жиците во процесот на отстранување на мразот, што доведува до прекини на мрежата и е придружено со забрзано абење на жиците.

Хемиските методи се состојат во примена на специјални супстанции на жиците кои го спречуваат формирањето на мраз или обезбедуваат негово уништување. Процесот на аплицирање се карактеризира со висок интензитет на трудот. Покрај тоа, таквите супстанции се краткотрајни, затоа, во текот на целата сезона на мраз, тие треба периодично да се ажурираат.

Методите на електрично одмрзнување вклучуваат загревање или тресење на жиците со струјни импулси за да се стопи или спречи формирањето мраз.

Како прототип, беше избран метод за отстранување на мраз од жиците на контактната мрежа и далноводите, што се состои во минување низ двојни или повеќе жици на далноводот за наизменична струја или струјни импулси со фреквенција блиска до нивната механичка резонанца. Добиените механички вибрации на жиците обезбедуваат отстранување на влагата и мразот од нив. Недостатоците на овој метод се:

Потребата да се исклучи далноводот за одржување поради фактот што тековните параметри потребни за да се обезбеди механичка резонанца на жиците може значително да се разликуваат од стандардната струја;

Потребата за помошен извор на импулсна или наизменична струја со фреквенција на пулсот прилагодена на фреквенцијата на резонанца на жиците;

Потребата да се користат мобилни тимови за испорака на опрема во подрачја за замрзнување, што може да биде поврзано со значителни трошоци при работа во тешко достапни области и во услови на интензивно замрзнување;

Неможноста за честа употреба на овој метод бара зголемување на моќноста на тековните импулси што ги тресат жиците, што може да доведе до механичко оштетување и кинење на жиците.

Целта на пронајдокот е да се спречи формирање на мраз на жиците на далноводите при нивната нормална работа без потреба од исклучување заради одржување.

Оваа цел се постигнува со фактот дека во предложениот метод, парови жици на далновод поврзани со една фаза се поврзани со еластични џемпери, на пример, пружини, чии параметри се избрани на таков начин што ќе обезбедат континуирано механичко осцилации на жиците при стандардни параметри на струјата што минува низ далноводот. Распоредот на жиците и џемперите е прикажан на сл.1.

Начинот на спречување на замрзнување е прикажан на слика 2 и се состои во тоа што во нормалниот режим на работа на далноводот за време на минување на наизменична струја, парови жици од иста фаза поврзани со еластични џемпери постојано осцилираат, одбивајќи се под дејство на еластичната сила на скокачот F Y и привлекување под дејство на Лоренцовата сила F L:

каде што d е растојанието помеѓу жиците; I 1, I 2 - јачина на струја во жици; µ, µ0 - магнетна пропустливост на медиумот и вакуумот; l е должината на жиците.

Континуираните вибрации на жиците истресуваат капки вода, снег и мраз од нив и со тоа го спречува замрзнувањето, а исто така доведува до пукање на ледената кора кога се формира.

Така, во нормалниот режим на работа на далноводот се елиминираат причините за замрзнување на жиците, а не неговите последици, со што се елиминира потребата од исклучување за одржување, а се намалуваат потребните трошоци за ресурси и енергија.

Извори на информации

1. Уред за отстранување на наслаги од мраз. MKI H02G 7/16. А.С. бр.957332, 07.09.1982 година.

2. Шејкер за жица. IPC H02G 7/16. Руска Федерација, Пат. бр.2318279, 20.06.2006 година.

3. Линија за напојување. IPC H02G 7/16. Руска Федерација, патент бр.2076418, 27.03.1997 година.

4. Метод за отстранување на мраз од жиците на контактната мрежа и далноводите. IPC H02G 7/16, V60M 1/12. Руска Федерација, Пат. бр.2166826, 27.04.2001 година.

5. Уред за спречување на формирање на мраз на надземната линија. IPC H02G 7/16. Руска Федерација, Пат. бр.2316866, 10.02.2008 година.

6. Метод и уред за справување со мраз на далноводи. IPC H02G 7/16. Руска Федерација, пат.бр.2356148, 20.05.2009 година.

7. Високонапонска мрежа. IPC H02G 7/16, H02J 3/18. Руска Федерација, Пат. бр.2365011, 20.08.2009 година.

8. Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Прирачник за елементарна физика. - М.: Наука, 1976 година.

9. Маркарт К.Г. Контакт мрежа. - М.: Транспорт, 1994 година.

1. Метод за спречување на замрзнување на жиците на надземните далноводи со наизменична струја, кој се состои во поминување на наизменична струја низ двојни или повеќекратни жици на далноводот, што се карактеризира со тоа што жиците поврзани во една фаза се поврзани со еластични џемпери кои обезбедуваат механички вибрации на жиците при стандардни параметри што течат низ нив електрична струја.

2. Методот според барањето 1, назначен со тоа, што пренесената електрична струја има стандардни параметри, кои обезбедуваат континуитет на процесот на отстранување на капките вода, снег и мраз од жиците.

Слични патенти:

Пронајдокот се однесува на полето на електротехниката, особено на уред за отстранување мраз од жиците на надземните далноводи и содржи куќиште кое може да се инсталира на жицата, а исто така е опремено со средства за движење и отстранување на мразот. .

Пронајдокот се однесува на енергија и може да се користи во области со сурова зимска клима

Пронајдокот се однесува на уред за флексибилен пренос на енергија и за одмрзнување високонапонска линија која има неколку фази со помош на директна струја, што опфаќа поврзување на наизменична струја на високонапонската линија, која има голем број фази што одговараат на фазите на високонапонската линија, секоја фаза има најмалку една индуктивност и едно коло на портата поврзани во серија со секоја индуктивност, при што колото на портата е поврзано со AC врска со помош на нодална точка и ја има првата гранка на струјното коло со првиот моќен полупроводнички вентил и втората гранка на струјното коло со вториот моќен полупроводнички вентил, додека моќните полупроводнички вентили поврзани едни со други во однос на нодалната точка, и каде што првата и втората гранка на тековната патека се наменети да се поврзат со помош на најмалку еден прекинувач за нулта точка на TCR на нулта точка.

Пронајдокот се однесува на енергија, особено на електрични кабли/жици, вклучително и високонапонски далноводи, фиксирани на потпорите, кога проблемот е апсолутно решен целосна заштитакабли од лепење снег, замрзнување и, како резултат на тоа, кршење

Пронајдокот се однесува на електротехниката. Методот вклучува поставување на суспендиран сензор за температура на жицата, а под жицата - контролен уред. Користејќи ги првиот и вториот ултразвучен примопредавател, контролниот уред заедно со суспендиран сензор за температура го мери попуштањето и хоризонталното отстапување на жицата преку далноводот. Се емитува ултразвучен пулс, ултразвучен пулс се прима од ултразвучни примопредаватели, а положбата на жицата во рамнината се пресметува од времето на ширење на ултразвучниот пулс од суспендираниот сензор за температура до првиот и вториот ултразвучен примопредавател. Техничкиот резултат е да се зголеми точноста на одредување на попуштањето. 2 болни, 1 таб.

Употреба: во областа на електроенергетската индустрија. Техничкиот резултат е зголемување на ефикасноста додека се поедноставува дизајнот. Уредот содржи ударни елементи монтирани на жицата, секој од нив е направен во форма на цилиндричен ракав (2) лабаво поставен на жицата (1) направен од голем феромагнетен материјал како што е магнетно мека гума, со конусни приклучоци со надолжни слотови (3) по должината на генерациите на двата рабови. , делејќи ги приклучоците на посебни ливчиња (4), кои се карактеризираат со природна фреквенција на свиткување вибрации во однос на местото на нивното прицврстување на конзолата до крајот на ракавот, приближно што се совпаѓа со фреквенцијата на наизменичната струја во жиците. 1 болен.

Пронајдокот се однесува на електроенергетската индустрија и може да се користи во работењето на далноводи со наизменична струја

Употреба: во областа на електротехниката. Техничкиот резултат е да се спречи формирање на мраз на жиците на далноводите без потреба да се исклучи линијата за одржување. Методот се состои во поврзување на двојни жици на далновод поврзан со една фаза со еластични џемпери, на пример, пружини, кои обезбедуваат механички осцилации на жиците при стандардни параметри на електричната струја што тече низ нив. Во нормалниот режим на работа на далноводот за време на минување на наизменична струја, парови жици од иста фаза поврзани со пружина постојано осцилираат, што обезбедува континуирано тресење на капките влага и снег од нив и со тоа го спречува замрзнувањето. 1 з.п. f-ly, 2 ill.