Способ определения гололеда на проводах воздушной линии электропередачи
Владельцы патента RU 2461942:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") (RU)
Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для контроля массы гололедных отложений на проводах высоковольтных воздушных линий электропередачи и регистрации момента окончания плавки. Технический результат заключается в повышении надежности определения гололеда на проводах воздушной линии электропередачи за счет прямого измерения продольных растягивающих усилий, приложенных к проводу линии электропередачи, контроля температуры провода, получения питания непосредственно с самого контролируемого провода. Для этого в способе измеряют тензометрическим датчиком продольные растягивающие усилия, приложенные к проводу, измеряют температуру провода, измеренные значения передают на центральный пункт по радиоканалу или по оптоволокну, при этом осуществляют питание при помощи источника питания, согласно предлагаемому изобретению в качестве упругого элемента тензометрического датчика измерения продольных растягивающих усилий, приложенных к проводу, используют отрезок контролируемого провода воздушной линии электропередачи, а о наличии гололеда судят по величинам продольных растягивающих усилий, приложенных к проводу и температуре провода, при этом питание осуществляют с помощью трансформатора напряжения, в качестве первичной обмотки которого используют сам контролируемый провод, по которому протекает рабочий ток. 1 ил.
Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для контроля массы гололедных отложений на проводах высоковольтных воздушных линий электропередачи и регистрации момента окончания плавки.
Известен способ определения гололеда на проводах воздушной линии электропередачи, реализованный весовым сигнализатором гололеда, реагирующим на увеличение веса проводов из-за дополнительной нагрузки от гололедной муфты (Борьба с гололедом в электросетевых предприятиях: Пособие по вопросам организации борьбы с гололедом. P.M.Рудакова, И.В.Вавилова, И.Е.Голубков; АО Башкирэнерго, Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа, 1995, 97 с., ISBN 5-86911-095-5). Однако они имеют конструктивные недостатки и ненадежную систему передачи информации.
Известен также способ определения гололеда на проводах воздушной линии электропередачи, реализованный бесконтактным датчиком гололеда (Авторское свидетельство СССР №1035708, МКИ Н02G 07/16, 1983). Недостатком данного способа является необходимость в высокой чувствительности элементов, регистрирующих магнитное поле, и зависимость от таких параметров, как величина тока в проводах, высота пролета, температура провода.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению техническим решением (прототипом) является способ определения гололеда на проводах воздушной линии электропередачи, реализованный сигнализатором массы гололедных отложений и окончания плавки гололеда, согласно которому измеряют тензометрическим датчиком продольные растягивающие усилия, приложенные к проводу, измеряют температуру провода, измеренные значения передают на центральный пункт по радиоканалу или по оптоволокну, при этом осуществляют питание при помощи источника питания (Патент РФ №RU 2220485, МПК Н02G 7/16, 03.06.2002. Сигнализатор работает следующим образом. При отсутствии гололедных отложений угол α между штангами сигнализатора является исходным. При появлении гололедных отложений на проводах угол α уменьшается. По изменению угла α и по измеренному значению температуры провода расчетным путем определяют массу гололедных отложений на проводах.
Недостатком данного способа является низкая надежность определения гололеда на проводах воздушной линии электропередачи, обусловленная тем, что измеряется косвенная величина, которая изменяется под действием гололедных отложений, а реальные силы, угрожающие разрыву провода, определяются путем вычислений. Кроме того, измеряемая величина (угол α) изменяется еще и при изменении длины провода линии (при изменении температуры провода).
Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности определения гололеда на проводах воздушной линии электропередачи за счет прямого измерения продольных растягивающих усилий, приложенных к проводу линии электропередачи, контроля температуры провода, получения питания непосредственно с самого контролируемого провода.
Технический результат достигается тем, что в способе определения гололеда на проводах воздушной линии электропередачи, согласно которому измеряют тензометрическим датчиком продольные растягивающие усилия, приложенные к проводу, измеряют температуру провода, измеренные значения передают на центральный пункт по радиоканалу или по оптоволокну, при этом осуществляют питание при помощи источника питания, согласно предлагаемому изобретению в качестве упругого элемента тензометрического датчика измерения продольных растягивающих усилий, приложенных к проводу, используют отрезок контролируемого провода воздушной линии электропередачи, а о наличии гололеда судят по величинам продольных растягивающих усилий, приложенных к проводу и температуре провода, при этом питание осуществляют с помощью трансформатора напряжения, в качестве первичной обмотки которого используют сам контролируемый провод, по которому протекает рабочий ток.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема определения гололеда на проводах воздушной линии электропередачи.
На чертеже блокам и деталям присвоены следующие позиции:
1 - контролируемый провод воздушной линии электропередачи,
2 - блок питания,
3 - блок измерения температуры провода,
4 - блок передачи измеренных данных,
5 - тензометрический датчик измерения продольных растягивающих усилий,
6, 7 - торцы тензометрического датчика.
Рассмотрим детали работы предлагаемого способа определения гололеда на проводах воздушной линии электропередачи. Расположенный на контролируемом проводе 1 воздушной линии электропередачи блок 2 питания подает питание на все остальные блоки, при этом блок 2 питания формирует питание с помощью трансформатора напряжения, и в качестве первичной обмотки трансформатора напряжения выступает сам контролируемый провод 1, по которому протекает рабочий ток. Измерение температуры провода 1 осуществляет блок 3. Блок 4 передает все измеренные данные на центральный пункт по радиоканалу или по оптоволокну. Тензометрический датчик 5 измерения продольных, растягивающих провод 1 усилий, закреплен на проводе 1 на своих торцах 6 и 7. При этом в качестве упругого элемента тензометрического датчика 5 измерения продольных растягивающих усилий, приложенных к проводу 1, используют отрезок контролируемого провода 1 воздушной линии электропередачи, расположенный между торцами 6 и 7 тензометрического датчика 5. При увеличении продольных растягивающих усилий, приложенных к проводу 1, происходит удлинение отрезка контролируемого провода 1 воздушной линии электропередачи, расположенного между торцами 6 и 7, что приводит к удлинению тензометрического датчика 5, который за счет этого удлинения измеряет продольные растягивающие провод 1 усилия.
Конструкция проводов воздушных линий электропередачи сделана по принципу троса: многопроволочные провода, состоящие (в зависимости от сечения провода) из 7; 19 и 37 скрученных между собой отдельных проволок. Обычно это сталеалюминевые провода. Сталеалюминевые провода имеют то же удельное сопротивление, что и алюминиевые провода равного им сечения, так как в электрических расчетах сталеалюминевых проводов проводимость стальной части не учитывается ввиду ее незначительности по сравнению с проводимостью алюминиевой части проводов. Конструктивно стальные проволоки составляют внутреннюю часть сталеалюминевого провода, а алюминиевые проволоки - внешнюю. Сталь предназначена для увеличения механической прочности, алюминий является токопроводящей частью.
За счет скрутки отдельных проволок в многопроволочном проводе, при приложении продольных сил растяжение таких проводов достигает больших величин. Так типичная величина модуля упругости Е для сталеалюминевого провода составляет 8000 кгс/мм2, что значительно меньше модуля упругости для стали, которая составляет величину 20000 кгс/мм2. В результате сталеалюминевый провод может служить достаточно чувствительным упругим элементом при измерении продольных сил, приложенных к проводу.
Воздушная линия электропередачи имеет два типа опор: промежуточные и анкерные. Промежуточные опоры поддерживают провода по вертикали (провода обычно могут проскальзывать по горизонтали в точке подвеса, чтобы уменьшить горизонтальные силы, действующие на опору), анкерные фиксируют горизонтальное положение проводов (провода жестко закреплены в горизонтальной плоскости). В результате все горизонтальные силы, приложенные к проводам, суммируются и приложены к анкерной опоре. Если в промежутке между двумя опорами появится гололед, то увеличатся горизонтальные силы, приложенные к анкерным опорам, которые стоят на границе участка с промежуточными опорами. Таким образом, контролируя в одной точке горизонтальные силы, приложенные к проводам, мы обнаружим появление гололедных отложений на всем отрезке между двумя анкерными опорами.
При изменении температуры проводов изменяется провис проводов. В результате увеличиваются горизонтальные растягивающие усилия, приложенные к проводам. В предлагаемом способе определения гололеда на проводах воздушной линии электропередачи, в котором напрямую измеряется растяжение провода, будет учитываться и влияние, которое оказывает изменение провиса проводов.
Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволит повысить надежность способа определения гололеда на проводах воздушной линии электропередачи за счет прямого измерения растяжение провода от всех возможных причин, которые могут привести к обрыву провода: от гололеда, ветровых нагрузок, изменения провиса провода, ухудшения механических свойств самого провода.
Способ определения гололеда на проводах воздушной линии электропередачи, согласно которому измеряют тензометрическим датчиком продольные растягивающие усилия, приложенные к проводу, измеряют температуру провода, измеренные значения передают на центральный пункт по радиоканалу или по оптоволокну, при этом осуществляют питание при помощи источника питания, отличающийся тем, что в качестве упругого элемента тензометрического датчика измерения продольных растягивающих усилий, приложенных к проводу, используют отрезок контролируемого провода воздушной линии электропередачи, а о наличии гололеда судят по величинам продольных растягивающих усилий, приложенных к проводу и температуре провода, при этом питание осуществляют с помощью трансформатора напряжения, в качестве первичной обмотки которого используют сам контролируемый провод, по которому протекает рабочий ток.
