Устройство для предотвращения образования гололеда на воздушной линии

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам, препятствующим образованию гололеда на проводах воздушных линий (ВЛ) электропередачи. Устройство для предотвращения образования гололеда на воздушной линии содержит участок провода, состоящий из двух изолированных между собой групп проволок. С одного конца группы проволок соединены между собой и с проводом последующего участка воздушной линии, а с другого конца - первая группа проволок соединена с проводом предыдущего участка воздушной линии, а между первой и второй группами проволок включен независимый источник напряжения. Технический результат - надежное предотвращение образования гололеда на проводе ВЛ без отключения потребителей. 1 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам, препятствующим образованию гололеда на проводах воздушных линий (ВЛ) электропередачи.

Уровень техники

Известно, что отложение гололеда на проводах ВЛ приводит к обрыву проводов, коротким замыканиям и даже падениям опор ВЛ, что существенно осложняет питание электроэнергией потребителей и приводит к чрезвычайным обстоятельствам в обеспечении жилых районов.

Одним из наиболее распространенных способов устранения гололеда с проводов ВЛ является плавка гололеда. Недостатки такого способа в том, что, с одной стороны, он включается по факту образования гололеда на проводах и, с другой стороны, такая плавка требует отключения потребителей на несколько часов.

В некоторых случаях можно воспрепятствовать образованию гололеда путем повышения рабочего тока на проводах ВЛ. Однако это требует изменения схемы подстанции, к которой подключена ВЛ, которое во многих случаях неосуществимо. Поэтому предыдущий способ является более распространенным.

Известно устройство, в котором предотвращение гололеда предполагается осуществить с использованием новых проводов, конструкция которых отличается от известных стандартных проводов [1]. Согласно [1] провод расположен внутри проводящей оболочки с зазором 2,5 мм. Этот зазор заполнен изоляцией с заданной активной составляющей сопротивления изоляции. Приложенное напряжение между оболочкой и проводом приводит к повышению температуры провода, вызванному активной составляющей тока через изоляцию зазора. По данным [1, 2] таким способом можно предотвратить образование гололеда, если мощность нагрева провода составляет всего 50 Вт при длине провода 100 км. Как показали наши расчеты, например для провода АС 95/16 диаметром 12 мм и толщиной изоляции между проводом и оболочкой, равной 2,5 мм, указанная мощность 50 Вт при длине провода 100 км будет иметь место при tgδ изоляции, равном 10%, и напряжении между оболочкой и проводом 1 кВ. Автор [1] не указывал требуемую величину мощности нагрева провода в условиях образования гололеда, например, при заданной скорости ветра на трассе ВЛ.

Известно, например по данным [3] и [4], что при сравнительно небольшой скорости ветра, равной 3 м/с, и требуемом превышении температуры провода относительно окружающей среды на 5°С, необходимая мощность нагрева указанного провода длиной 100 км должна составлять несколько сот киловатт, что несопоставимо с мощностью, указанной автором [1].

С другой стороны, может произойти местное отслоение изоляции от провода и оболочки как при монтаже провода, так и при его длительной эксплуатации из-за колебания и пляски проводов, что затруднит предотвращение гололеда.

Сущность изобретения

Целью предлагаемого изобретения является надежное предотвращение образования гололеда на проводе ВЛ без отключения потребителей.

Указанная цель достигается тем, что на рассматриваемом участке ВЛ используется провод, в котором одна часть проволок провода ВЛ изолируется от остальных проволок этого участка провода ВЛ.

Сущность изобретения состоит в том, что устройство, включаемое на участке ВЛ, где возможно образование гололеда, состоит из двух изолированных между собой групп проволок, которые с одного конца соединены между собой и с проводом последующего участка ВЛ, а с другого - одна (первая) группа проволок соединена с проводом предыдущего участка ВЛ, а между первой и второй группами проволок подсоединен независимый источник напряжения. При отсутствии угрозы образования гололеда вторая группа проволок соединена с первой группой проволок.

Осуществление изобретения

Сущность заявляемого изобретения поясняется с помощью чертежа на примере провода АСУ 95/16.

Устройство для предотвращения образования гололеда на воздушной линии состоит из первой 1 и второй 2 изолированных между собой групп проволок, которые с одного конца соединены между собой и с проводом последующего участка ВЛ 3, а с другого - первая группа проволок соединена с проводом предыдущего участка ВЛ 4, а между первой 1 и второй 2 группами проволок подсоединен независимый источник напряжения 5.

Основной ток линии проходит с провода предыдущего участка ВЛ 4 на первую группу проволок 1 и затем на провод следующего участка ВЛ 3. От независимого источника 5 прикладывается напряжение между первой группой проволок 1 и второй группой проволок 2.

Как сказано выше, для предотвращения образования гололеда на проводе АСУ 95/16 превышение температуры провода относительно окружающей среды должно быть равно 5°С при скорости ветра 3 м/с. В этом случае на проводе должно выделяться 36 кВт/10 км. При номинальном токе этого провода активные потери на длине 10 км составляют 28 кВт/10 км. Поэтому мощность от независимого источника напряжения 5 должна составлять 8 кВт/10 км. Если нагрузка линии отсутствует, то мощность независимого источника 5 должна составлять 36 кВт/10 км.

Если вторая группа проволок является изолированной стальной проволокой диаметром 4,5 мм, то при мощности потерь этой проволоки, составляющей 36 кВт/10 км, напряжение независимого источника 5 составит 2,1 кВ и ток 17 А. При изолированной второй группе проволок, выполненной из алюминия, при мощности потерь 36 кВт/10 км напряжение независимого источника будет 0,8 кВ и ток 45 А.

Независимым источником напряжения может быть трансформатор напряжения, питающийся от сети 0,38 кВ с изоляцией 63 кВ относительно земли для п/ст 110 кВ, либо трансформатор вдали от п/ст, питаемый непосредственно от воздушных линий 110 кВ.

Источники информации

1. Патент США №1182005/0167427 А1.

2. Энергетика за рубежом. 2005 г., Т.3, с.18-19.

3. С.С.Кутателадзе. Основы теории теплообмена. - Новосибирск.: Наука, Сибирское отделение, 1970, с.660.

4. Ф.Н.Мамин. О тепловом режиме плавки гололеда на проводах и тросах горных линий электропередачи. // Ветровые и гололедные воздействия на конструкции горных ВЛ: Сборник научных трудов. / ЭНИН им. Г.М.Кржижановского. М.: 1988, с.150-155.

Устройство для предотвращения образования гололеда на воздушной линии, содержащее участок провода воздушной линии, состоящий из двух изолированных между собой групп проволок, которые с одного конца соединены между собой и с проводом последующего участка воздушной линии, а с другого конца первая группа проволок соединена с проводом предыдущего участка воздушной линии, а между первой и второй группами проволок включен независимый источник напряжения.