Námraza elektrického vedenia. Odmrazovanie elektrických vedení, pak fa a ďalšie najlepšie písmená mesiaca. Počítač vyberie optimálny systém
Vynález sa týka elektrotechniky, najmä zariadení, ktoré zabraňujú tvorbe ľadu na drôtoch nadzemných vysokonapäťových vedení (elektrické vedenia) bez odpájania spotrebičov. Technický výsledok spočíva v jednoduchosti a účinnosti nárokovaného zariadenia, a pokiaľ je to možné, v odstránení existujúcej námrazy bez odpojenia spotrebičov a bez sťaženia elektrického vedenia, t.j. bez pridania nadbytočných alebo bypassových vodičov. Zariadenie obsahuje zdroj prúdu externe k elektrickému vedeniu, nakonfigurovaný na pripojenie k vodičom elektrického vedenia s prúdom, pričom zdroj prúdu je vyrobený vo forme vysokofrekvenčného generátora, vyrobeného tak, aby poskytoval energiu vypočítanú podľa vzorca P Г =q·A·ΔT, kde q je koeficient prenosu tepla hornej horúcej vrstvy drôtu do vzduchu, A je plocha povrchu drôtu, ΔT je teplota ohrevu drôtu vzhľadom na teplota okolia; v tomto prípade je výstup generátora pripojený na vstup kapacitného prispôsobeného zariadenia, navrhnutého tak, aby sa výstupný odpor vysokofrekvenčného generátora zhodoval so vstupným odporom elektrického vedenia a ktorý má počet výstupov zodpovedajúci počet vodičov elektrického vedenia. 2 n.p. f-ly, 7 chorých.
Vynález sa týka elektrotechniky, najmä zariadení, ktoré zabraňujú tvorbe ľadu na drôtoch nadzemných vysokonapäťových vedení (elektrické vedenia) bez odpájania spotrebičov.
Energetici považujú námrazu elektrického vedenia za jednu z najvážnejších katastrof. Tento jav je charakterizovaný tvorbou hustého ľadu, keď podchladené kvapky dažďa, mrholenia alebo hmly zamŕzajú prevažne pri teplotách od 0 do -5 °C na vodičoch elektrického vedenia. Hrúbka ľadu na nadzemných vysokonapäťových vedeniach môže dosiahnuť 60-70 mm, čo výrazne zaťažuje drôty. Jednoduché výpočty ukazujú, že napríklad hmotnosť drôtu AC-185/43 s priemerom 19,6 mm, dĺžkou 1 km a hmotnosťou 846 kg sa pri hrúbke ľadu 20 mm zväčší 3,7 krát a 9 krát s hrúbkou 40 mm, s hrúbkou 60 mm - 17 krát. Zároveň sa celková hmotnosť vedenia na prenos energie s 8 drôtmi s dĺžkou 1 km zvyšuje na 25, 60 a 115 ton, čo vedie k pretrhnutiu drôtov a rozpadu nosných podpier.
Takéto nehody spôsobujú značné ekonomické škody, prerušujú dodávky elektrickej energie do podnikov a domácností. Odstraňovanie následkov takýchto nehôd si niekedy vyžaduje značný čas a vynakladajú sa na to obrovské sumy peňazí. K takýmto nehodám dochádza každoročne v mnohých krajinách severnej a strednej zóny. Len v Rusku sa veľké nehody spôsobené ľadom v období od roku 1971 do roku 2001 opakovane vyskytli v 44 energetických systémoch (pozri Diagnostika, rekonštrukcia a prevádzka nadzemných elektrických vedení v ľadových oblastiach. M.: Vydavateľstvo MPEI, 2007). Iba jedna nehoda v elektrickej sieti v Soči v decembri 2001 viedla k poškodeniu 2,5 tisíc km nadzemných elektrických vedení s napätím do 220 kV a k zastaveniu dodávky energie do obrovského regiónu (pozri).
Na boj proti tomuto javu sú známe mnohé metódy založené na mechanických alebo tepelných účinkoch na ľadovú kôru. V tomto prípade sa dáva prednosť rôznymi spôsobmi topiaci sa ľad, pretože mechanické prostriedky sa často nedajú použiť v ťažko dostupných horských a zalesnených oblastiach. Elektrické tavenie je najbežnejším spôsobom boja proti ľadu na nadzemných vysokonapäťových vedeniach. Ľad sa topí zahrievaním nosných alebo pomocných drôtov jednosmerným alebo striedavým prúdom s frekvenciou 50 Hz na teplotu 100 - 130 ° C (pozri tiež Dyakov A.F., Zasypkin A.S., Levchenko I.I. Prevencia a odstraňovanie ľadových nehôd v r. elektrické siete. - Pyatigorsk, z RP “Yuzhenergotekhnadzor”, 2000 a Rudakova R.M., Vavilova I.V., Golubkov I.E. Boj proti ľadu v podnikoch s rozvodnými sieťami. - Ufa, Štátna letecká technická univerzita v Ufe, 1995).
Je známy spôsob odstraňovania ľadu prechodom skratového prúdu cez delené fázové vodiče elektrického prenosového vedenia (pozri A.S. č. 587547). Skratový prúd je núdzový režim pre elektrické vedenie a s vysokou pravdepodobnosťou môže viesť k žíhaniu drôtov s následnou nezvratnou stratou pevnosti, čo je neprijateľné. Problém zhoršuje skutočnosť, že jediný skratový prúd nemusí stačiť úplné odstránenieľad a skraty sa budú musieť opakovať niekoľkokrát, čo ešte viac prehĺbi následky.
Uvažujme teoretický základ spôsob boja proti ľadu pomocou skratovania drôtov.
Nech je požadovaný prúd na topenie ľadu v dôsledku zahrievania drôtu, na ktorom je zmrazený, I PL. Potom pri tavení jednosmerným prúdom je požadované napätie zdroja energie
kde R PR je aktívny odpor drôtov a pri tavení striedavým prúdom zo siete
kde X PR =2πFL PR =314L PR - reaktancia spôsobená indukčnosťou vodičov L PR pri frekvencii F=50 Hz. Pre pomer týchto dvoch napätí pri rovnakých taviacich prúdoch podľa (1) a (2) dostaneme
Pretože hodnota K U v vedeniach značnej dĺžky a prierezu môže v dôsledku relatívne veľkej indukčnosti vodičov dosiahnuť 5-10, je ekonomicky výhodnejšie vykonávať tavenie jednosmerným prúdom, pri ktorom napätie el. zdroj, a teda jeho výkon podľa (3) je znížený 5-10 krát v porovnaní so striedavým zdrojom. Je pravda, že to vyžaduje použitie špeciálnych výkonných vysokonapäťových usmerňovačov. Preto sa tavenie striedavého prúdu zvyčajne používa na vysokonapäťových vedeniach s napätím 110 kV a nižším a jednosmerný prúd - nad 110 kV. Ako príklad uvádzame, že taviaci prúd pri napätí 110 kV môže dosiahnuť 1000 A, požadovaný výkon je 190 miliónov voltampérov, teplota topenia je 130 ° C (pozri a).
Topenie ľadu elektrickým prúdom je teda pomerne zložitý, nebezpečný a nákladný podnik s odstavením všetkých spotrebiteľov. Okrem toho, akonáhle sú drôty zbavené ľadu, ak sa klimatické podmienky nezmenia, budú opäť pokryté ľadom a topenie sa bude musieť vykonávať znova a znova.
Niekedy sa zahrievanie drôtov kombinuje s mechanickým namáhaním. Napríklad RF patent č. 2166826 navrhuje spôsob odstraňovania ľadu z nadzemných drôtov a elektrických vedení, ktorý zahŕňa prechod striedavého prúdu alebo prúdových impulzov s frekvenciou blízkou mechanickej rezonancii a s amplitúdou dostatočnou na prekonanie trenia vonkajších a vnútorných síl. zmena prenášaného striedavého prúdu môže byť striktne periodická, môže mať kolísavú frekvenciu, meniť sa podľa harmonického zákona, môže mať formu sledov impulzov s danými zákonmi zmeny frekvencie, amplitúdy a pracovného cyklu. Parametre elektrického prúdu prechádzajúceho dvojitými alebo viacerými vodičmi kontaktnej siete a silových vedení sa volia tak, aby sa vodiče uviedli do kmitavého pohybu. Ako viete, vodiče s jednosmerným tokom prúdu sa navzájom priťahujú. Súčasne pri vzájomnom náraze drôtov sa potenciálna energia hromadí vo forme elastickej deformácie. V dôsledku toho sa získa oscilačný systém, ktorý pri vhodnej voľbe frekvencie, amplitúdy a pracovného cyklu prúdových impulzov môže začať oscilovať a vstúpiť do rezonancie. Zrýchlenie odstraňovania ľadu sa dosiahne tým, že zahrievanie drôtov bude sprevádzané mechanickými nárazmi drôtov proti sebe. Zníženie nákladov na energiu sa dosiahne výrazným skrátením času potrebného na odstránenie ľadu z drôtov a znížením množstva prechádzajúceho prúdu. Zvýšená bezpečnosť sa dosiahne odstránením podmienok skratu. Znižovanie vplyvu na komunikačné linky a predchádzanie poruchám elektronických zariadení nastáva aj vďaka eliminácii skratových režimov. Táto metóda je veľmi náročná na implementáciu a okrem toho, ako pri iných uvažovaných metódach, je potrebné počas procesu odmrazovania odpojiť spotrebiče.
Najbližšie k nárokovanému zariadeniu je technické riešenie opísané v RF patente č. 2316866. Prototyp sa vyznačuje tým, že zariadenie pozostáva z dvoch skupín navzájom izolovaných vodičov, ktoré sú na jednom konci spojené medzi sebou a s vodičom nasledujúceho úseku trolejového vedenia a na druhom konci z prvého skupina vodičov je pripojená k vodiču predchádzajúcej časti nadzemného vedenia a medzi prvou a druhou skupinou vodičov sa zapne nezávislý zdroj napätia.
Prototyp zariadenia na zamedzenie tvorby ľadu na trolejovom vedení je znázornený na obrázku 1 a pozostáva z prvej 1 a druhej 2 skupiny navzájom izolovaných vodičov, ktoré sú na jednom konci spojené navzájom a s vodičom trolejového vedenia. nasledujúca časť elektrického vedenia 3 a na druhej - prvá skupina Vodič je pripojený k vodiču predchádzajúcej časti elektrického vedenia 4 a medzi prvou 1 a druhou 2 skupinou je pripojený nezávislý zdroj napätia 5 drôty.
Hlavný prúd vedenia prechádza z vodiča predchádzajúceho úseku elektrického vedenia 4 do prvej skupiny vodičov 1 a potom do vodiča nasledujúceho úseku elektrického vedenia 3. Napätie sa privádza z nezávislého zdroja 5 medzi prvá skupina drôtov 1 a druhá skupina drôtov 2.
Z teoretických výpočtov, ktoré uviedli autori prototypu, vyplýva, že aby sa zabránilo tvorbe ľadu napríklad na drôte ASU 95/16, mal by byť nárast teploty drôtu voči okoliu rovný 5. ° C pri rýchlosti vetra 3 m/s. V tomto prípade by sa na drôte malo uvoľniť 36 kW/10 km. O menovitý prúd tohto drôtu sú aktívne straty na dĺžke 10 km 28 kW/10 km. Výkon z nezávislého zdroja napätia 5 by teda mal byť 8 kW/10 km. Ak nie je sieťové zaťaženie, potom by mal byť výkon nezávislého zdroja 5 36 kW/10 km.
Ak je druhou skupinou drôtov izolovaný oceľový drôt s priemerom 4,5 mm, potom pri stratovom výkone tohto drôtu 36 kW/10 km bude napätie nezávislého zdroja 5 2,1 kV a prúd 17 A. Pri izolovanej druhej skupine vodičov z hliníka pri výkonovej strate 36 kW/10 km bude napätie nezávislého zdroja 0,8 kV a prúd 45 A.
Nezávislým zdrojom napätia môže byť napäťový transformátor napájaný zo siete 0,38 kV s izoláciou 63 kV na zem pre rozvodňu 110 kV alebo transformátor mimo rozvodne napájaný priamo z nadzemných vedení 110 kV.
Najatraktívnejšou vlastnosťou tohto riešenia je možnosť používať ho bez odpojenia spotrebiteľov. Avšak nevýhoda túto metódu je skomplikovať návrh celého elektrického vedenia v dôsledku vytvorenia „obtokových“ skupín vodičov, ktoré preberajú zaťaženie počas rozmrazovania hlavného vodiča.
Problém, ktorý má nárokovaný vynález vyriešiť, spočíva vo vývoji pomerne jednoduchého a ekonomického zariadenia na zamedzenie tvorby ľadu na nadzemných vysokonapäťových vedeniach a pokiaľ je to možné, odstraňovanie existujúcich ľadových útvarov bez odpojenia spotrebičov a bez komplikácií elektrického vedenia. , t.j. bez pridania nadbytočných alebo bypassových vodičov. Navyše na dosiahnutie takýchto výsledkov je žiaduce, aby takéto zariadenie bolo založené na novom, viac efektívnym spôsobom. Ako prototyp metódy má zmysel poukázať na riešenie, ktoré využíva ohrev drôtu pomocou externého zdroja prúdu bez odpájania spotrebičov.
Technický výsledok vo vzťahu k metóde je dosiahnutý vďaka skutočnosti, že bola vyvinutá vylepšená metóda na zahrievanie vodičov s prúdom, aspoň dvoch vodičov, privedením vysokofrekvenčného napätia na ne, ktorého charakteristickou črtou je použitie efektu kože a efektu postupujúcej vlny na zahrievanie drôtov. V tomto prípade navrhovaná metóda zahŕňa vykonanie nasledujúcich operácií:
Medzi dva vodiče elektrického vedenia sa privádza vysokofrekvenčné napätie v rozsahu 50-500 MHz s výkonom P G =q·A·ΔT, kde q je súčiniteľ prestupu tepla hornej horúcej vrstvy vodiča do vzduch, A je plocha povrchu drôtov, ΔT je teplota ohrevu drôtu vzhľadom na teplotu prostredia.
Technický výsledok vo vzťahu k zariadeniu je dosiahnutý vďaka tomu, že reklamované zariadenie obsahuje vysokofrekvenčný generátor s výkonom vypočítaným podľa vzorca: R G =q·A·ΔT,
kde q je koeficient prenosu tepla hornej horúcej vrstvy drôtu do vzduchu, A je plocha povrchu drôtov, ΔT je teplota ohrevu drôtu vzhľadom na teplotu okolia, zatiaľ čo výkon generátora je pripojený na vstup kapacitného prispôsobovacieho zariadenia, navrhnutého na prispôsobenie výstupného odporu vysokofrekvenčného generátora vstupnému odporu elektrického vedenia a ktoré má počet výstupov zodpovedajúci počtu vodičov elektrického vedenia.
Pre lepšie pochopenie podstaty nárokovaného vynálezu je nižšie uvedené jeho teoretické zdôvodnenie s odkazmi na príslušné grafické materiály.
Obr.1. Prototyp zariadenia.
Obr.2. Elektrické vedenie: 2.1) skrat vo vedení, 2.2) ekvivalentný obvod s jednosmerným prúdom, 2.3) ekvivalentný obvod so striedavým prúdom s frekvenciou 50 Hz.
Obr.3. Rozloženie prúdu cez prierez vodiča: 3.1) pri konštantnom prúde a nízkej frekvencii; 3.1) pri vysokej frekvencii.
Obr.4. Dvojvodičové vedenie: 4.1) vzhľad, 4.2) graf amplitúdy napätia pre postupujúcu vlnu, 4.3) pre postupujúcu a odrazenú vlnu.
Obr.5. Schéma pripojenia vysokofrekvenčného generátora k elektrickému vedeniu.
Obr.6. Grafy závislostí: 6.1) povrchová vrstva prenikania prúdu do vodiča, 6.2) relatívna rezistivita vodičov v závislosti od frekvencie: 601 - oceľ, 602 - hliník, 603 - meď.
Obr.7. Závislosť koeficientu premeny elektromagnetickej energie postupujúcej vlny na tepelnú energiu od dĺžky vedenia.
Ako viete, pojem „efekt pokožky“ pochádza z anglického slova „skin“, t.j. "koža"; Navyše v elektrotechnike to za určitých okolností znamená elektriny sa sústreďuje na „kožu“ dirigenta (pozri ru.wikipedia.org/wiki/Skin effect). Zistilo sa, že v homogénnom vodiči sa striedavý prúd na rozdiel od jednosmerného prúdu nerozdeľuje rovnomerne po priereze vodiča, ale sústreďuje sa na jeho povrchu, pričom zaberá veľmi tenkú vrstvu (viď obr. 3), pričom hrúbka z toho pri frekvencii striedavého prúdu f>10 kHz určenej vzorcom
kde σ (Ohm mm 2 /m) - špecifické elektrický odpor pri konštantnom prúde; u o =1,257·106 (V·s/A·m) - magnetická konštanta; µ - relatívna magnetická permeabilita (pre nemagnetický materiál µ=1) f - frekvencia v MHz.
Grafy funkcie δ(f) podľa (4) pre tri materiály (oceľ - 601, hliník - 602 a meď - 603) sú na obrázku 6.1. Stenčenie vrstvy, cez ktorú preteká striedavý prúd, vedie k zvýšeniu odporu vodiča s polomerom r (mm), určeného pri (r/2δ)>10 podľa vzorca
kde R o =σ/πr 2 je odpor toho istého vodiča dlhého 1 m proti jednosmernému prúdu.
Grafy funkcie R f (f)//R o pri r=10 mm, znázorňujúce, ako sa odpor vodiča zvyšuje s frekvenciou pre tri materiály (oceľ - 601, hliník - 602 a meď - 603), sú znázornené na obr. 6.2. . Z nich napríklad vyplýva, že pri frekvencii 100 MHz a vyššej sa odpor hliníkových drôtov zvyšuje 600-krát a viac.
Čo sa týka „bežiaceho“ efektu elektromagnetická vlna“, potom, ako je známe (pozri napríklad izob.narod.rn/p0007.html), existujú dva hlavné spôsoby šírenia elektromagnetických vĺn: vo voľnom priestore, keď sú vysielané anténou a pomocou vlnovodov a napájačov atď. nazývané dlhé linky - koaxiálne , páskové a dvojvodičové - (pozri Kaganov V.I. Oscilácie a vlny v prírode a technike. Počítačový kurz. - M.: Hotline - Telecom, 2008). V druhom prípade sa elektromagnetická vlna, akoby po koľajniciach, posúva po trati. Keďže dva vodiče elektrického vedenia možno považovať za dvojvodičové vedenie (obr. 4.1), zameriame sa na jeho analýzu. Samotné vedenie je charakterizované tromi hlavnými parametrami: charakteristickou impedanciou ρ, konštantou útlmu α a fázovou konštantou β. Charakteristická impedancia dvojvodičového vedenia natiahnutého vo vzduchu
kde a je vzdialenosť medzi stredmi drôtov, r je polomer drôtu (pozri obr. 4.1) Konštanta útlmu
kde R f je odpor jedného drôtu pri vysokej frekvencii, určený podľa (5).
Fázová konštanta β=2π/λ, (1/m), kde λ (m) je vlnová dĺžka šíriaca sa vo vedení.
V samotnom dvojvodičovom vedení, podobne ako pri iných napájacích vedeniach, sú možné dva hlavné režimy prevádzky: iba s postupujúcou vlnou v jednom smere a s dvoma vlnami - pohybujúce sa a odrazené od konca alebo prekážky vo vedení. Predpokladajme, že čiara je nekonečne dlhá. Potom je v ňom možný len režim postupnej vlny, ktorého napätie závisí od času t a vzdialenosti x od generátora (obr. 4.2):
kde U 0 je amplitúda napätia na vstupe vedenia, ku ktorému je pripojený generátor s frekvenciou f.
Podľa (8) amplitúda postupujúcej vlny šíriacej sa pozdĺž čiary exponenciálne klesá (obrázky 6 a 7). V dôsledku toho bude výkon postupujúcej elektromagnetickej vlny vo vzdialenosti L od generátora:
kde RG =(U 0)) 2 /2ρ je vlnový výkon na začiatku vedenia rovný výstupnému výkonu vysokofrekvenčného generátora.
Rozdiel medzi silou postupujúcej vlny na začiatku čiary a vo vzdialenosti L určí tepelné zahrievanie čiary, pozdĺž ktorej sa vlna šíri.
Koeficient premeny elektromagnetickej energie postupujúcej vlny W na tepelnú energiu v línii dĺžky L (m), berúc do úvahy (10), bude:
Grafy funkcie η(L) pre tri hodnoty konštanty útlmu α (1/km) sú nakreslené na obr.7. Z nich vyplýva, že čím väčší je odpor vodičov vedenia Rf, definovaný (5), a teda aj konštanta útlmu α, definovaná (7), tým väčšia je energia elektromagnetického poľa Postupujúca vlna pozdĺž čiary sa premieňa na teplo. Práve tento efekt premeny elektromagnetickej energie na tepelnú energiu, ktorá sa používa na zahrievanie vodičov pri vysokej frekvencii signálu, tvorí základ navrhovanej metódy na zamedzenie námrazy na elektrických vedeniach.
V prípade obmedzených rozmerov vedenia alebo akejkoľvek vysokofrekvenčnej prekážky, akou je napríklad kapacita, sa vo vedení okrem dopadajúcej vlny bude šíriť aj odrazená vlna, ktorej energia sa tiež premení na teplo pri sa šíri od prekážky ku generátoru. Amplitúdy zmien pozdĺž línie oboch vĺn – dopadajúcich aj odrazených – sú znázornené na obrázku 4.3.
Na výpočet tepelného výkonu definujeme konkrétny príklad, aká sila
RG vysokofrekvenčného generátora s frekvenciou f pripojeného k elektrickému vedeniu bude potrebné na zahriatie dvoch drôtov o stupne ΔT. Zoberme do úvahy nasledujúce okolnosti. Po prvé, tenká vrchná vrstva drôtu sa pod vplyvom elektromagnetickej vlny takmer okamžite zahrieva s vysokým objemovým uvoľňovaním tepla. Po druhé, toto teplo sa spotrebuje na ohrev celého drôtu (OM) a vzduchu obklopujúceho drôt konvekciou (Q B) (pozri obr. 3.2).
Akceptujme tieto počiatočné údaje: materiál drôtu - hliník s priemerom 10 mm, prierez S = 78,5 mm 2, dĺžka L = 5000 m, hustota p = 2710 kg/m 3, rezistivita pri jednosmernom prúde σ = 0,027 Ohm mm 2 /m, špecifické teplo c = 896 J/kg K, súčiniteľ prestupu tepla hornej horúcej vrstvy drôtu do vzduchu q = 5 W/m K.
Hmotnosť dvoch drôtov:
Povrch dvoch drôtov:
Množstvo tepla potrebného na zahriatie dvoch drôtov pri ΔT=13°C:
Prenos tepla dvoch drôtov do okolia pri teplotnom rozdiele ΔТ=13°С:
kde t je čas v sekundách.
Z posledného vyjadrenia získame pre požadovaný výkon vysokofrekvenčného generátora R G = 20,4 kW, t.j. 2 W vysokofrekvenčného vibračného výkonu na 1 m drôtu s objemovým uvoľňovaním tepla v hornej vrstve drôtu 8 MW/m3. Mimochodom, poznamenávame, že pri rovnakom type drôtu je potrebný výkon 100 VA na 1 meter na jeho uvoľnenie z ľadu roztavením s cyklom do 40 minút (pozri a).
Prirovnaním výrazov pre energiu nájdeme časovú hodnotu na vytvorenie stacionárneho režimu zahrievania drôtov:
Na overenie vyššie uvedených teoretických princípov a preukázanie priemyselnej využiteľnosti navrhovanej metódy a zariadenia sa uskutočnil laboratórny experiment.
Z predbežných výpočtov sa dospelo k záveru, že výkonné VHF FM rádiové vysielače pracujúce vo frekvenčnom rozsahu 87,5...108 MHz môžu byť použité ako generátor vysokofrekvenčného signálu len zmenou zariadenia na prispôsobenie záťaže a ich pripojením k elektrickému vedeniu podľa diagram na obr. 5.
V experimentálnej verzii bol 30 W, 100 MHz generátor 502 pripojený cez prispôsobovacie zariadenie 501 na dvojvodičové vedenie s dĺžkou 50 m, na konci otvorené, s drôtmi s priemerom 0,4 mm a vzdialenosťou medzi nimi 5 mm. Charakteristická impedancia takejto linky podľa (6):
Vplyvom postupujúcej elektromagnetickej vlny bola teplota ohrevu dvojvodičového vedenia 50-60°C pri teplote okolitého vzduchu 20°C. Výsledky experimentu sa s uspokojivou presnosťou zhodovali s výsledkami výpočtu vykonaného podľa daných matematických výrazov.
Boli sformulované tieto závery:
Vynájdený spôsob ohrevu elektrického vedenia elektromagnetickou vlnou šíriacou sa pozdĺž neho, ktorej energia sa pri šírení mení na teplo, umožňuje zahriatie drôtov o 10-20°C, čo by malo zabrániť tvorbe ľadu;
Najvhodnejšie je použitie navrhovaného spôsobu a zariadenia na zabránenie tvorby ľadu na drôtoch, pretože odstránenie už vytvoreného ľadového „plášťa“ bude vyžadovať výrazne väčšiu spotrebu energie a dlhší postup;
Oproti v súčasnosti používanému spôsobu topenia ľadu má navrhovaný spôsob množstvo výhod, najmä vzhľadom na skutočnosť, že spôsob je realizovaný bez odpájania spotrebičov, je možné z preventívnych dôvodov vyhrievať linku až do hustého ľadu. na drôtoch sa tvoria usadeniny, čo umožňuje ich zahriatie až na 10-20°C a nie na teplotu 100-130°C potrebnú na roztápanie ľadu;
Odpor vodičov, ktorý sa zvyšuje so zvyšujúcou sa frekvenciou striedavého prúdu (v uvedenom príklade pri frekvencii 100 MHz sa odpor zvyšuje o tri rády v porovnaní s frekvenciou 50 Hz) umožňuje získať vysoký koeficient premeny elektrickej energie na tepelnú energiu a tým zníženie výkonu generátora.
1. Spôsob boja proti ľadu na elektrických vedeniach, ktorý spočíva v tom, že bez odpojenia spotrebičov sa do vodičov s prúdom privádza prúd z vonkajšieho zdroja, vykurovacieho vodiča, vyznačujúci sa tým, že vysokofrekvenčné napätie v rozsahu 50-500 MHz sa privádza medzi dva vodiče elektrického vedenia výkon R Г =q·A·ΔT, kde q je koeficient prestupu tepla hornej horúcej vrstvy vodiča do vzduchu, A je plocha povrchu drôtov, ΔT je teplota ohrevu drôtu v pomere k teplote okolia.
2. Zariadenie na boj s ľadom, vrátane zdroja prúdu externého k elektrickému vedeniu, konfigurované na pripojenie k vodičom elektrického vedenia pod prúdom, vyznačujúce sa tým, že externý zdroj prúd je navrhnutý vo forme vysokofrekvenčného generátora, navrhnutého tak, aby poskytoval výkon vypočítaný podľa vzorca R G =q·A·ΔT, kde q je koeficient prestupu tepla hornej horúcej vrstvy drôtu do vzduchu, A je povrchová plocha drôtov, ΔT je teplota ohrevu drôtu vzhľadom na teplotné prostredie; v tomto prípade je výstup generátora pripojený na vstup kapacitného prispôsobeného zariadenia, navrhnutého tak, aby sa výstupný odpor vysokofrekvenčného generátora zhodoval so vstupným odporom elektrického vedenia a ktorý má počet výstupov zodpovedajúci počet vodičov elektrického vedenia.
Vynález sa týka elektrotechniky, najmä zariadení, ktoré zabraňujú tvorbe ľadu na drôtoch nadzemného vedenia vysokého napätia bez odpájania spotrebičov.
Metódy boja proti námraze elektrického vedenia
Vedecký školiteľ – doktor technických vied, profesor
1. Úvod
Napriek mnohoročnému úsiliu energetických inžinierov a vedcov, ľadové nehody v elektrických sieťach mnohých energetických systémov stále spôsobujú najťažšie následky a pravidelne narúšajú dodávky energie do regiónov krajiny.
Odmrazovanie vodičov elektrického vedenia sa vykonáva 3 spôsobmi:
1 – mechanické; 2 – fyzikálne a chemické; 3 – elektromechanické.
1) Mechanická metóda
Mechanická metóda zahŕňa použitie špeciálnych zariadení, ktoré zrážajú ľad z drôtov. Najjednoduchší spôsob, ako mechanicky odstrániť ľad, je zraziť ho pomocou dlhých palíc. Čalúnenie sa vykonáva bočnými nárazmi, ktoré spôsobujú vlnové vibrácie drôtu. Ale táto metóda vyžaduje prístup k elektrickému vedeniu, ktoré porušuje normálna práca zápletka. Navyše, mechanické pôsobenie námraze nezabráni, ale ju eliminuje.
https://pandia.ru/text/80/410/images/image006_24.jpg" align="left" width="292" height="271 src=">
Odstraňovanie ľadu z drôtov pomocou tyčí je bez veľkého počtu pracovníkov prakticky nemožné. Táto metóda je časovo náročná a používa sa len na krátkych úsekoch tratí, preto sa vo väčšine prípadov považuje za nepraktickú. Preto je v súčasnosti najbežnejším spôsobom boja proti ľadu na drôtoch elektrického vedenia roztápanie ľadu striedavým alebo jednosmerným prúdom veľkého rozsahu na dlhú dobu (asi 100 minút alebo viac). To spotrebúva značné množstvo energie a vyžaduje odpojenie linky od spotrebiteľov na dlhú dobu.
2) Elektrotermická metóda
Elektrotermické metódy odstraňovania ľadu spočívajú v zahrievaní drôtov elektrickým prúdom, ktorý zabraňuje tvorbe ľadu - preventívne zahrievanie alebo jeho topenie.
Preventívne zahrievanie drôtov spočíva v umelom zvýšení prúdu v sieti elektrického vedenia na takú hodnotu, aby sa drôty zohriali na teplotu nad 0°C. Pri tejto teplote sa na drôtoch nevytvára ľad. Preventívne zahrievanie musí začať skôr, ako sa vytvorí ľad. Počas preventívneho vykurovania by sa mali používať napájacie obvody, ktoré nevyžadujú odpojenie spotrebičov.
Topenie ľadu na drôtoch sa vykonáva vtedy, keď sa ľad už vytvoril umelým zvýšením prúdu siete elektrického vedenia. Drôty sa zahrievajú jednosmerným alebo striedavým prúdom s frekvenciou 50 Hz na teplotu 100-130°C. Jednoduchšie je to urobiť skratovaním dvoch vodičov, v takom prípade musia byť všetci spotrebitelia odpojení od siete.
Topenie ľadu striedavým prúdom sa používa len na vedeniach s napätím pod 220 kV s vodičmi s prierezom menším ako 240 mm2. Pre nadzemné vedenia s napätím 220 kV a vyšším s drôtmi s prierezom 240 mm2 alebo viac si topenie ľadu so striedavým prúdom vyžaduje značné veľké kapacity Zdroj.
Výhodou tejto metódy je, že znižuje náklady na energiu. Nevýhody tejto metódy však zahŕňajú nasledovné: potreba neustáleho zahrievania drôtov, aby sa zabránilo tvorbe ľadu, vysoké náklady na zdroje vysokofrekvenčného prúdu požadovaného výkonu.
3) Fyzikálno-chemická metóda
Fyzikálno-chemická metóda na rozdiel od iných zabraňuje vzniku námrazy na drôtoch. Získané výsledky nám umožňujú hovoriť o novej fyzikálnej a chemickej metóde v boji proti námraze vodičov elektrického vedenia, ktorej účinnosť výrazne prevyšuje možnosti tradičné metódy. Táto metóda tiež nevyžaduje žiadne veľké ekonomické náklady. Preto je to sľubnejšie. Jedinou nevýhodou fyzikálno-chemickej metódy je, že životnosť takýchto kvapalín je krátkodobá a je nereálne pravidelne ich aplikovať na stovky a tisíce kilometrov drôtov.
4) Výmena vodičov.
Metódou nie je vynájsť žiadne drobné zariadenia na čistenie drôtov od ľadu, ale vytvoriť nové high-tech drôty. Tieto drôty musia spĺňať nasledujúce požiadavky:
Zvýšiť priepustnosť existujúce linky;
Znížte mechanické zaťaženie aplikované na podpery vedenia prenosu energie v dôsledku pohybu drôtov;
Zvýšenie odolnosti drôtov a káblov proti korózii;
Zníženie rizika pretrhnutia drôtu pri čiastočnom poškodení viacerých vonkajších drôtov v dôsledku vonkajších vplyvov vrátane úderu blesku;
Zlepšenie mechanických vlastností drôtov počas hromadenia snehu alebo tvorby ľadu
Aby ste to dosiahli, vonkajšie vrstvy drôtu musia byť vyrobené z vodičov, ktoré k sebe tesne priliehajú.
Vďaka tesnejšiemu skrúteniu vodičov a hladšiemu vonkajšiemu povrchu je teda možné použiť tenšie a ľahšie drôty. To zase vedie k zníženiu elektrických strát v drôtoch o 10–15 %, vrátane korónových strát, a k zvýšeniu mechanickej pevnosti konštrukcie. Taktiež vďaka tesnému skrúteniu je prakticky eliminovaný prienik vody a nečistôt do vnútorných vrstiev, preto je znížená korózia vnútorných vrstiev drôtu.
3. Záver
Pre neefektívnosť mechanickej a fyzikálno-chemickej metódy na veľké vzdialenosti sa o ekonomickej stránke baviť nebudeme.
IN tento moment, vytvorený ľad na drôtoch sa vyčistí zahrievaním. Toto nie je najlacnejšia metóda, pretože táto metóda vyžaduje výkonné a drahé napájacie zdroje. Roztápanie ľadu elektrickým prúdom je teda dosť nepohodlné, zložité, nebezpečné a drahé. Okrem toho sa vyčistené drôty za rovnakých klimatických podmienok opäť pokrývajú ľadom, ktorý sa musí znova a znova roztápať.
Treba poznamenať, že topenie ľadu by sa malo vykonávať v oblastiach intenzívnej tvorby ľadu s častým tancom drôtov. V ostatných prípadoch by malo byť použitie topenia ľadu odôvodnené technickými a ekonomickými výpočtami.
Životnosť drôtov je 45 rokov. Musíme prejsť na nové high-tech drôty. Zahraničné vodiče sú veľmi drahé, cena je 10-krát vyššia ako cena reproduktorových vodičov. Navrhuje sa vyvinúť domáce high-tech drôty a začať vymieňať staré za nové.
Bibliografia
1. Spôsob odstraňovania námrazy z drôtov elektrického vedenia / ,: Pat. 2442256 C1 Ross. federácia, IPC H 02 G 7/16.; č. 000/07; aplikácie 29. 10. 2010 ; publ. 2.10.2012, Bulletin. č. 4. 4p.: chor.
2. , Emelyanov boj proti námraze elektrických vedení: perspektívy a výhody nových superhydrofóbnych povlakov. //Elektromagazín číslo 6/2011. http://www. ess. ru/.
3. Dyakov a odstraňovanie ľadových nehôd v elektrických sieťach. Pyatigorsk: Vydavateľstvo RP "Yuzhenergotekhnadzor", 2000. 284 s.
4. Abzhanov P. S. Štúdia usadzovania aerosólov vo vzťahu k procesu tvorby ľadu na drôtoch elektrického vedenia / Dis. Ph.D. tech. Sciences Alma - Ata, 1973.
5. , K problematike boja proti tvorbe ľadu na drôtoch elektrického vedenia // Vedecké. Tr. ČIMČŠ - Čeľabinsk, 1973, číslo 83, s. 34-36.
6. AUTOMATICKÝ SYSTÉM NA ODSTRAŇOVANIE ĽADU Z VODIČOV NAPÁJANIA
Doktor technických vied V. KAGANOV, profesor MIREA.
Za posledných pätnásť rokov sa ľad na vysokonapäťových vedeniach začal vyskytovať čoraz častejšie. Pri miernom mraze, v miernych zimných podmienkach, sa na drôtoch usadzujú kvapôčky hmly alebo dažďa, ktoré ich pokrývajú hustým ľadovým „kabátom“ s hmotnosťou niekoľkých ton na dĺžku kilometra. V dôsledku toho sa drôty zlomia a podpery elektrického vedenia sa zlomia. Zvyšujúca sa frekvencia nehôd na elektrických vedeniach zjavne súvisí so všeobecným otepľovaním klímy a bude si vyžadovať veľa úsilia a peňazí, aby sa im zabránilo. Treba sa na ne pripraviť vopred, no tradičný spôsob topenia ľadu na drôtoch je neúčinný, nepohodlný, drahý a nebezpečný. Moskovský inštitút rádioelektroniky a automatizácie (MIREA) preto vyvinul novú technológiu nielen na ničenie už zamrznutého ľadu, ale aj na predchádzanie jeho vzniku vopred.
Veda a život // Ilustrácie
Ľadové záplaty na drôtoch, izolátoroch a nosných konštrukciách niekedy dosahujú značné rozmery a hmotnosť.
Niekoľkotonové vrstvy ľadu na drôtoch dokonca rozbíjajú oceľové a železobetónové podpery.
Experimentálny generátor na 100 MHz s výkonom 30 W, zostavený v MIREA.
Ľad je pohromou pre elektrické vedenie
Podľa Dahlovho slovníka má ľad aj iný názov – ľad alebo ľad. Ľad, teda hustá ľadová kôra, vzniká, keď podchladené kvapky dažďa, mrholenia alebo hmly pri teplote 0 až –5 °C zamrznú na zemskom povrchu a rôznych predmetoch vrátane vysokonapäťových vedení. Hrúbka ľadu na nich môže dosiahnuť 60-70 mm, čo výrazne zaťažuje drôty. Jednoduché výpočty ukazujú, že napríklad drôt AS-185/43 s priemerom 19,6 mm a dĺžkou kilometra má hmotnosť 846 kg; pri hrúbke ľadu 20 mm sa zväčší 3,7-krát, pri hrúbke 40 mm - 9-krát, pri hrúbke 60 mm - 17-krát. Zároveň sa celková hmotnosť elektrického vedenia pozostávajúceho z ôsmich kilometrov dlhých drôtov zvyšuje na 25, 60 a 115 ton, čo vedie k pretrhnutiu drôtu a rozbitiu kovových podpier.
Takéto havárie spôsobujú značné ekonomické škody, ich odstraňovanie trvá niekoľko dní a sú vynaložené obrovské sumy peňazí. Podľa materiálov spoločnosti OGRES sa tak veľké nehody spôsobené ľadom v období od roku 1971 do roku 2001 mnohokrát vyskytli v 44 energetických systémoch Ruska. Len jedna nehoda v energetických sieťach v Soči v decembri 2001 viedla k poškodeniu 2,5 tisíc km nadzemných elektrických vedení s napätím do 220 kV a k zastaveniu dodávky energie do obrovského regiónu. Minulú zimu sa stalo veľa nehôd súvisiacich s ľadom.
Vysokonapäťové elektrické vedenia sú najviac náchylné na ľad na Kaukaze (aj v oblasti nadchádzajúcich zimných olympijských hier v Soči v roku 2014), v Baškirsku, Kamčatke a v iných regiónoch Ruska a ďalších krajín. S touto pohromou sa treba vysporiadať veľmi drahým a mimoriadne nepohodlným spôsobom.
Elektrické tavenie
Ľadová kôra na vysokonapäťových vedeniach sa eliminuje zahrievaním vodičov jednosmerným alebo striedavým prúdom s frekvenciou 50 Hz na teplotu 100-130°C. Najjednoduchší spôsob, ako to urobiť, je skratovať dva vodiče (v tomto prípade musíte odpojiť všetkých spotrebiteľov od siete). Na účinné roztopenie ľadovej kôry na drôtoch nech je potrebný prúd 1 pl. Potom pri tavení jednosmerným prúdom napätie zdroja energie
U 0 = I pl R pr,
kde R pr je aktívny odpor vodičov a striedavý prúd zo siete je
kde X pr = 2FL pr - reaktancia pri frekvencii F = 50 Hz, v dôsledku indukčnosti vodičov L pr.
V vedeniach značnej dĺžky a prierezu by vzhľadom na ich relatívne veľkú indukčnosť malo byť napätie zdroja striedavého prúdu pri frekvencii F = 50 Hz, a teda aj jeho výkon, 5-10 krát väčšie v porovnaní s jednosmerným prúdom. zdroj rovnakého výkonu. Preto je ekonomicky výhodné roztápať ľad jednosmerným prúdom, hoci to vyžaduje výkonné vysokonapäťové usmerňovače. Striedavý prúd sa zvyčajne používa na vedeniach vysokého napätia s napätím 110 kV a nižším a jednosmerný prúd - nad 110 kV. Ako príklad uvádzame, že pri napätí 110 kV môže prúd dosiahnuť 1000 A, požadovaný výkon je 190 miliónov VA a teplota drôtu je 130 °C.
Roztápanie ľadu elektrickým prúdom je teda dosť nepohodlné, zložité, nebezpečné a drahé. Okrem toho sa vyčistené drôty za rovnakých klimatických podmienok opäť pokrývajú ľadom, ktorý sa musí znova a znova roztápať.
Skôr ako predstavíme podstatu nami navrhovanej metódy boja proti ľadu na vysokonapäťových vedeniach, zastavme sa pri dvoch fyzikálnych javoch, z ktorých prvý je spojený s efektom kože, druhý s postupujúcou elektromagnetickou vlnou.
Efekt pokožky a putujúce vlny
Názov účinku pochádza z anglického slova „skin“ - koža. Kožný efekt spočíva v tom, že vysokofrekvenčné prúdy na rozdiel od jednosmerného prúdu nie sú rozložené rovnomerne po priereze vodiča, ale sú sústredené vo veľmi tenkej vrstve jeho povrchu, ktorej hrúbka pri frekvencii f > 10 kHz je už zlomok milimetra a odpor drôtov sa zvyšuje stokrát.
Vysokofrekvenčné elektromagnetické kmity sa môžu šíriť vo voľnom priestore (pri vyžarovaní anténou) a vo vlnovodoch napríklad v takzvaných dlhých vedeniach, po ktorých sa elektromagnetická vlna kĺže ako po koľajniciach. Takýmto dlhým vedením môže byť pár vodičov elektrického vedenia. Čím väčší je odpor vodičov vedenia, tým väčšia časť energie elektromagnetického poľa vlny postupujúcej pozdĺž vedenia sa premení na teplo. Práve tento efekt tvorí základ novej metódy na predchádzanie námrazy na elektrických vedeniach.
V prípade obmedzených rozmerov vedenia alebo akejkoľvek vysokofrekvenčnej prekážky, napríklad kapacity, sa bude vo vedení šíriť okrem dopadajúcej vlny aj odrazená vlna, ktorej energia sa tiež premení na teplo. sa šíri od prekážky ku generátoru.
Výpočty ukazujú, že na ochranu elektrického vedenia dlhého asi 10 km pred ľadom je potrebný vysokofrekvenčný generátor s výkonom 20 kW, teda s výkonom 2 W na meter drôtu. Stacionárny režim ohrevu drôtov nastáva po 20 minútach. A s rovnakým typom drôtu si použitie jednosmerného prúdu vyžaduje výkon 100 W na meter s nábehom za 40 minút.
Vysokofrekvenčné prúdy sú generované výkonnými VHF FM rádiovými vysielačmi pracujúcimi v rozsahu 87,5-108 MHz. Môžu byť pripojené k vodičom elektrického vedenia prostredníctvom zariadenia na prispôsobenie záťaže - elektrického vedenia.
Na testovanie účinnosti navrhovanej metódy sa v MIREA uskutočnil laboratórny experiment. Na dvojvodičové vedenie s dĺžkou 50 m, na konci otvorené, s drôtmi s priemerom 0,4 mm a vzdialenosťou 5 mm bol pripojený generátor s výkonom 30 W s frekvenciou 100 MHz.
Vplyvom postupujúcej elektromagnetickej vlny bola teplota ohrevu dvojvodičového vedenia 50-60°C pri teplote vzduchu 20°C. Experimentálne výsledky sa zhodovali s výsledkami výpočtov s uspokojivou presnosťou.
závery
Navrhovaná metóda si samozrejme vyžaduje starostlivé testovanie v reálnych podmienkach existujúcej elektrickej siete s experimentmi v plnom rozsahu, pretože laboratórny experiment nám umožňuje poskytnúť iba prvé predbežné hodnotenie novej metódy boja proti ľadu. Zo všetkého, čo už bolo povedané, však možno vyvodiť určité závery:
1. Zahrievanie elektrických vedení vysokofrekvenčnými prúdmi zabráni tvorbe ľadu na drôtoch, pretože sa môžu zahriať na 10-20°C bez čakania na vytvorenie hustého ľadu. Spotrebiče nie je potrebné odpájať od elektrickej siete - vysokofrekvenčný signál k nim neprenikne.
Zdôraznime: táto metóda vám umožňuje zabrániť objaveniu sa ľadu na drôtoch a nezačať s ním bojovať po tom, čo ich obalí ľadový „plášť“.
2. Keďže sa drôty môžu zahriať len o 10-20°C, spotreba elektrickej energie sa výrazne zníži v porovnaní s tavením, ktoré vyžaduje zahriatie drôtov na 100-130°C.
3. Keďže odpor drôtov voči vysokofrekvenčným prúdom v porovnaní s priemyselnými (50 Hz) prudko stúpa, koeficient premeny elektrickej energie na tepelnú energiu sa ukazuje ako vysoký. To následne vedie k zníženiu potrebného výkonu. Najprv sa zrejme môžete obmedziť na frekvenciu asi 100 MHz generátora s výkonom 20-30 kW pomocou existujúcich vysielacích rádiových vysielačov.
Literatúra
Dyakov A.F., Zasypkin A.S., Levchenko I.I. Prevencia a odstraňovanie ľadových nehôd v elektrických sieťach. - Pyatigorsk: Vydavateľstvo RP "Yuzhenergotekhnadzor", 2000.
Kaganov V.I. Oscilácie a vlny v prírode a technike. Počítačový kurz. - M.: Hotline - Telecom, 2008.
Levchenko I. I., Zasypkin A. S., Alliluev A. A., Satsuk E. I. Diagnostika, rekonštrukcia a prevádzka nadzemných elektrických vedení v ľadových oblastiach. - M.: Vydavateľstvo MPEI, 2007.
Rudakova R. M., Vavilova I. V., Golubkov I. E. Boj proti ľadu v podnikoch elektrickej siete. - Ufa: Ufimsk. štát letectva tech. univ., 1995.
Yavorsky B. M., Detlaf A. A. Príručka fyziky. - M.: Nauka, 1974.
Použitie: v oblasti elektrotechniky. Technický výsledok spočíva v zamedzení tvorby ľadu na vodičoch elektrického vedenia bez nutnosti odpájania vedenia z dôvodu údržby. Metóda spočíva v prepojení dvojitých vodičov elektrického vedenia pripojeného k jednej fáze pomocou elastických prepojok, napríklad pružín, ktoré poskytujú mechanické vibrácie vodičov pri štandardných parametroch elektrického prúdu, ktorý nimi preteká. V normálnej prevádzke výkonové prenosové vedenia, pri prechode striedavého prúdu, páry vodičov rovnakej fázy spojené pružinou neustále vykonávajú oscilačné pohyby, čo zaisťuje nepretržité striasanie kvapiek vlhkosti a snehu z nich a zabraňuje tak námraze. 1 plat f-ly, 2 chorý.
Vynález sa týka elektroenergetiky a môže byť použitý pri prevádzke elektrických vedení striedavého prúdu. Sú známe mechanické, elektrické a chemické metódy na odstraňovanie ľadu z drôtov elektrického vedenia.
Mechanické metódy zahŕňajú použitie špeciálnych zariadení na odstránenie ľadu z drôtov. Nevýhodou takýchto zariadení je nízka produktivita a možnosť poškodenia a deformácie drôtov v procese odstraňovania ľadu, čo vedie k prerušeniu siete a je sprevádzané zrýchleným opotrebovaním drôtov.
Chemické metódy zahŕňajú aplikáciu špeciálnych látok na drôty, ktoré zabraňujú tvorbe ľadu alebo zabezpečujú jeho zničenie. Proces aplikácie je veľmi náročný na prácu. Okrem toho sú takéto látky krátkodobé, a preto si vyžadujú pravidelnú obnovu počas celej ľadovej sezóny.
Elektrické metódy na odstraňovanie ľadu zahŕňajú zahrievanie alebo trasenie drôtov impulzmi prúdu, aby sa ľad roztopil alebo sa zabránilo jeho tvorbe.
Ako prototyp bol zvolený spôsob odstraňovania ľadu z drôtov kontaktnej siete a elektrických vedení, ktorý pozostáva z prechodu striedavého prúdu alebo prúdových impulzov s frekvenciou blízkou ich mechanickej rezonancii cez dvojité alebo viacnásobné drôty elektrického vedenia. Výsledné mechanické vibrácie drôtov zabezpečujú odvod vlhkosti a ľadu z nich. Nevýhody tejto metódy sú:
Potreba odpojiť elektrické vedenie z dôvodu údržby vzhľadom na skutočnosť, že aktuálne parametre potrebné na zabezpečenie mechanickej rezonancie drôtov sa môžu výrazne líšiť od štandardného prúdu;
Potreba pomocného zdroja impulzného alebo striedavého prúdu s frekvenciou impulzov prispôsobenou rezonančnej frekvencii vodičov;
Potreba využívať mobilné tímy na dodávanie zariadení do oblastí námrazy, čo môže byť spojené so značnými nákladmi pri práci v ťažko dostupných oblastiach a v podmienkach intenzívnej tvorby ľadu;
Nemožnosť častého používania tejto metódy si vyžaduje zvýšenie výkonu prúdových impulzov, ktoré trasú drôty, čo môže viesť k mechanickému poškodeniu a prasknutiu drôtov.
Účelom vynálezu je zabrániť tvorbe ľadu na vodičoch elektrického vedenia počas bežnej prevádzky bez potreby odstavenia z dôvodu údržby.
Tento cieľ je dosiahnutý tým, že v navrhovanom spôsobe sú páry vodičov elektrického vedenia zapojené do rovnakej fázy spojené elastickými prepojkami, napríklad pružinami, ktorých parametre sú zvolené tak, aby zabezpečili nepretržité mechanické vibrácie vodičov pri štandardných parametroch prúdu prechádzajúceho elektrickým vedením. Rozmiestnenie vodičov a prepojok je znázornené na obr.1.
Spôsob prevencie námrazy je znázornený na obr. 2 a spočíva v tom, že v normálnom prevádzkovom režime elektrického vedenia, keď prechádza striedavý prúd, páry vodičov rovnakej fázy spojené pružnými prepojkami neustále vykonávajú oscilačné pohyby, ktoré odpudzujú pôsobením elastickej sily prepojky F Y a priťahovaním pod vplyvom Lorentzovej sily F L:
kde d je vzdialenosť medzi drôtmi; I 1, I 2 - sila prúdu v drôtoch; µ, µ 0 - magnetická permeabilita média a vákua; l je dĺžka drôtov.
Nepretržité chvenie drôtov vedie k striasaniu kvapiek vody, snehu a ľadu z nich a tým zabraňuje námraze a tiež vedie k štiepeniu ľadovej kôry pri jej tvorbe.
Pri normálnej prevádzke elektrického vedenia sú teda eliminované príčiny námrazy vodičov a nie jej následky, čo eliminuje potrebu odstávok z dôvodu údržby a znižuje požadované náklady na zdroje a energiu.
Informačné zdroje
1. Zariadenie na odstraňovanie ľadových usadenín. MKI H02G 7/16. A.S. č. 957332, 09.07.1982.
2. Drôtená trepačka. IPC H02G 7/16. Ruská federácia, pat. č. 2318279, 20.06.2006.
3. Elektrické vedenie. IPC H02G 7/16. Ruská federácia, patent číslo 2076418, 27.03.1997.
4. Spôsob odstraňovania ľadu z nadzemných vedení a elektrických vedení. IPC H02G 7/16, V60M 1/12. Ruská federácia, pat. č. 2166826, 27.04.2001.
5. Zariadenie na zamedzenie tvorby ľadu na trolejovom vedení. IPC H02G 7/16. Ruská federácia, pat. č. 2316866, 02.10.2008.
6. Spôsob a zariadenie na boj s ľadom na elektrických vedeniach. IPC H02G 7/16. Ruská federácia, patent číslo 2356148, 20.5.2009.
7. Sieť vysokého napätia. IPC H02G 7/16, H02J 3/18. Ruská federácia, pat. č. 2365011, 20.08.2009.
8. Koshkin N.I., Shirkevič M.G. Príručka elementárnej fyziky. - M.: Nauka, 1976.
9. Marquardt K.G. Kontaktná sieť. - M.: Doprava, 1994.
1. Spôsob zabránenia námrazy na vodičoch nadzemného striedavého elektrického vedenia, ktorý pozostáva z prechodu striedavého prúdu cez dvojité alebo viacnásobné vodiče elektrického vedenia, vyznačujúci sa tým, že vodiče spojené s jednou fázou sú spojené elastickými prepojkami, ktoré zabezpečujú mechanické vibrácie vodičov pri normálnych parametroch toku elektrického prúdu cez ne.
2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že prenášaný elektrický prúd má štandardné parametre, čím je zabezpečená kontinuita procesu odstraňovania kvapiek vody, snehu a ľadu z drôtov.
Podobné patenty:
[0001] Vynález sa týka oblasti elektrotechniky, konkrétne zariadenia na odstraňovanie ľadu z drôtov nadzemného elektrického vedenia a obsahuje puzdro, ktoré je možné inštalovať na drôt, a je tiež vybavené prostriedkami na pohyb a odstraňovanie ľadu.
Vynález sa týka energetiky a možno ho použiť v oblastiach s drsným zimným podnebím Známa je ochrana drôtov proti námraze, ktorá spočíva v roztápaní ľadu priamym ohrevom drôtov nadzemného elektrického vedenia prechodom prúdu cez ne.
Vynález sa týka zariadenia na flexibilný prenos výkonu a na odmrazovanie vysokonapäťového vedenia s niekoľkými fázami pomocou jednosmerného prúdu, obsahujúce striedavé pripojenie vysokonapäťového vedenia, ktoré má počet fáz zodpovedajúcich fázam. vysokonapäťového vedenia, pričom každá fáza má aspoň jednu indukčnosť a jeden ventilový obvod zapojený do série s každou indukčnosťou, pričom ventilový obvod je pripojený cez uzlový bod k AC prípojke a má prvú vetvu prúdového obvodu s prvým výkonom polovodičový ventil a druhá vetva prúdového obvodu s druhým výkonovým polovodičovým ventilom, pričom výkonové polovodičové ventily sú voči uzlovému bodu vzájomne zapojené a kde prvá a druhá vetva prúdového obvodu sú navrhnuté tak, aby boli spojené aspoň jeden prepínač nulového bodu na nulový bod TCR.
Vynález sa týka energie, najmä elektrických káblov/drôtov, vrátane vysokonapäťových elektrických vedení namontovaných na podperách, keď je problém úplne vyriešený. plná ochrana káble pred nahromadením snehu, námrazou a v dôsledku toho aj zlomením
Vynález sa týka elektrotechniky. Metóda zahŕňa umiestnenie závesného snímača teploty na drôt a pod drôt - ovládacie zariadenie. Pomocou prvého a druhého ultrazvukového vysielača/prijímača sa pomocou riadiaceho zariadenia spolu so závesným snímačom teploty meria priehyb a horizontálna výchylka drôtu cez silové vedenie. Ultrazvukový impulz je emitovaný, ultrazvukový impulz je prijímaný na ultrazvukových vysielačoch a prijímačoch a poloha drôtu v rovine je vypočítaná na základe času šírenia ultrazvukového impulzu zo zaveseného snímača teploty do prvého a druhého ultrazvukového vysielača a prijímača. Technickým výsledkom je zvýšenie presnosti určenia priehybu. 2 chor., 1 tab.
Použitie: v oblasti elektroenergetiky. Technickým výsledkom je zvýšená účinnosť pri zjednodušení konštrukcie. Zariadenie obsahuje nárazové prvky inštalované na drôte, každý z nich je vyrobený vo forme valcového puzdra (2) voľne umiestneného na drôte (1) vyrobeného z veľkého feromagnetického materiálu, ako je mäkká magnetická guma, s kónickými objímkami na oboch okrajoch s pozdĺžne štrbiny (3) pozdĺž tvoriacich čiar, rozdeľujúce zvončeky na samostatné okvetné lístky (4), vyznačujúce sa prirodzenou frekvenciou ohybových vibrácií vzhľadom na miesto ich konzolového pripevnenia ku koncu objímky, približne zhodujúcou sa s frekvenciou striedavého prúdu v drôtoch. 1 chorý.
Vynález sa týka elektroenergetiky a môže byť použitý pri prevádzke striedavých elektrických vedení
Použitie: v oblasti elektrotechniky. Technický výsledok spočíva v zamedzení tvorby ľadu na vodičoch elektrického vedenia bez nutnosti odpájania vedenia z dôvodu údržby. Metóda spočíva v prepojení dvojitých vodičov elektrického vedenia pripojených k jednej fáze pružnými prepojkami, napríklad pružinami, ktoré zabezpečujú mechanické kmitanie vodičov pri štandardných parametroch elektrického prúdu, ktorý nimi preteká. V normálnej prevádzke výkonové prenosové vedenia, pri prechode striedavého prúdu, páry vodičov rovnakej fázy spojené pružinou neustále vykonávajú oscilačné pohyby, čo zaisťuje nepretržité striasanie kvapiek vlhkosti a snehu z nich a zabraňuje tak námraze. 1 plat f-ly, 2 chorý.
Výkresy pre RF patent 2474939
Vynález sa týka elektroenergetiky a môže byť použitý pri prevádzke elektrických vedení striedavého prúdu. Sú známe mechanické, elektrické a chemické metódy na odstraňovanie ľadu z drôtov elektrického vedenia.
Mechanické metódy zahŕňajú použitie špeciálnych zariadení na odstránenie ľadu z drôtov. Nevýhodou takýchto zariadení je nízka produktivita a možnosť poškodenia a deformácie drôtov v procese odstraňovania ľadu, čo vedie k prerušeniu siete a je sprevádzané zrýchleným opotrebovaním drôtov.
Chemické metódy zahŕňajú aplikáciu špeciálnych látok na drôty, ktoré zabraňujú tvorbe ľadu alebo zabezpečujú jeho zničenie. Proces aplikácie je veľmi náročný na prácu. Okrem toho sú takéto látky krátkodobé, a preto si vyžadujú pravidelnú obnovu počas celej ľadovej sezóny.
Elektrické metódy na odstraňovanie ľadu zahŕňajú zahrievanie alebo trasenie drôtov impulzmi prúdu, aby sa ľad roztopil alebo sa zabránilo jeho tvorbe.
Ako prototyp bol zvolený spôsob odstraňovania ľadu z drôtov kontaktnej siete a elektrických vedení, ktorý pozostáva z prechodu striedavého prúdu alebo prúdových impulzov s frekvenciou blízkou ich mechanickej rezonancii cez dvojité alebo viacnásobné drôty elektrického vedenia. Výsledné mechanické vibrácie drôtov zabezpečujú odvod vlhkosti a ľadu z nich. Nevýhody tejto metódy sú:
Potreba odpojiť elektrické vedenie z dôvodu údržby vzhľadom na skutočnosť, že aktuálne parametre potrebné na zabezpečenie mechanickej rezonancie drôtov sa môžu výrazne líšiť od štandardného prúdu;
Potreba pomocného zdroja impulzného alebo striedavého prúdu s frekvenciou impulzov prispôsobenou rezonančnej frekvencii vodičov;
Potreba využívať mobilné tímy na dodávanie zariadení do oblastí námrazy, čo môže byť spojené so značnými nákladmi pri práci v ťažko dostupných oblastiach a v podmienkach intenzívnej tvorby ľadu;
Nemožnosť častého používania tejto metódy si vyžaduje zvýšenie výkonu prúdových impulzov, ktoré trasú drôty, čo môže viesť k mechanickému poškodeniu a prasknutiu drôtov.
Účelom vynálezu je zabrániť tvorbe ľadu na vodičoch elektrického vedenia počas bežnej prevádzky bez potreby odstavenia z dôvodu údržby.
Tento cieľ je dosiahnutý tým, že v navrhovanom spôsobe sú páry vodičov elektrického vedenia zapojené do rovnakej fázy spojené elastickými prepojkami, napríklad pružinami, ktorých parametre sú zvolené tak, aby zabezpečili nepretržité mechanické vibrácie vodičov pri štandardných parametroch prúdu prechádzajúceho elektrickým vedením. Rozmiestnenie vodičov a prepojok je znázornené na obr.1.
Spôsob prevencie námrazy je znázornený na obr. 2 a spočíva v tom, že v normálnom prevádzkovom režime elektrického vedenia, keď prechádza striedavý prúd, páry vodičov rovnakej fázy spojené pružnými prepojkami neustále vykonávajú oscilačné pohyby, ktoré odpudzujú pôsobením elastickej sily prepojky F Y a priťahovaním pod vplyvom Lorentzovej sily F L:
,
kde d je vzdialenosť medzi drôtmi; I 1, I 2 - sila prúdu v drôtoch; µ, µ 0 - magnetická permeabilita média a vákua; l je dĺžka drôtov.
Nepretržité chvenie drôtov vedie k striasaniu kvapiek vody, snehu a ľadu z nich a tým zabraňuje námraze a tiež vedie k štiepeniu ľadovej kôry pri jej tvorbe.
Pri normálnej prevádzke elektrického vedenia sú teda eliminované príčiny námrazy vodičov a nie jej následky, čo eliminuje potrebu odstávok z dôvodu údržby a znižuje požadované náklady na zdroje a energiu.
Informačné zdroje
1. Zariadenie na odstraňovanie ľadových usadenín. MKI H02G 7/16. A.S. č. 957332, 09.07.1982.
2. Drôtená trepačka. IPC H02G 7/16. Ruská federácia, pat. č. 2318279, 20.06.2006.
3. Elektrické vedenie. IPC H02G 7/16. Ruská federácia, pat. č. 2076418, 27.03.1997.
4. Spôsob odstraňovania ľadu z nadzemných vedení a elektrických vedení. IPC H02G 7/16, V60M 1/12. Ruská federácia, pat. č. 2166826, 27.04.2001.
5. Zariadenie na zamedzenie tvorby ľadu na trolejovom vedení. IPC H02G 7/16. Ruská federácia, pat. č. 2316866, 02.10.2008.
6. Spôsob a zariadenie na boj s ľadom na elektrických vedeniach. IPC H02G 7/16. Ruská federácia, pat. č. 2356148, 20.05.2009.
7. Sieť vysokého napätia. IPC H02G 7/16, H02J 3/18. Ruská federácia, pat. č. 2365011, 20.08.2009.
8. Koshkin N.I., Shirkevič M.G. Príručka elementárnej fyziky. - M.: Nauka, 1976.
9. Marquardt K.G. Kontaktná sieť. - M.: Doprava, 1994.
NÁROK
1. Spôsob zabránenia námrazy na vodičoch nadzemného striedavého elektrického vedenia, ktorý pozostáva z prechodu striedavého prúdu cez dvojité alebo viacnásobné vodiče elektrického vedenia, vyznačujúci sa tým, že vodiče spojené s jednou fázou sú spojené elastickými prepojkami, ktoré zabezpečujú mechanické vibrácie vodičov pri normálnych parametroch toku elektrického prúdu cez ne.
2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že prenášaný elektrický prúd má štandardné parametre, čím je zabezpečená kontinuita procesu odstraňovania kvapiek vody, snehu a ľadu z drôtov.
