Способ плавки гололеда на воздушных линиях электропередачи 6( 10 ) кв


 


Владельцы патента RU 2478244:

Закрытое акционерное общество "Группа компаний "Таврида Электрик" (ЗАО "ГК "Таврида Электрик") (RU)

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в повышение надежности и безопасности плавки гололеда. Согласно предложенному способу осуществляют искусственное трехфазное короткое замыкание (КЗ) в конце воздушной линии (ВЛ), подают напряжение на линию ВЛ, нагревают фазные провода ВЛ повышенным током, вызывающим плавку льда на проводах, и устраняют КЗ на ВЛ после окончания плавки. При этом выполняют точную настройку процесса плавки на параметры проводов ВЛ и гололедных отложений с использованием тепловой модели провода и математической модели проплавления гололеда. С помощью коммутационного модуля осуществляют один из трех циклических режимов плавки - полуавтоматический режим, полуавтоматический режим с контролем глубины проплавления и автоматический режим. В предложенных способах гарантируется режим, при котором температура наиболее нагретого участка ВЛ не превысит допустимой величины. В автоматическом режиме плавка осуществляется автоматически и продолжается до тех пор, пока гололед с заданными параметрами не будет расплавлен. У пользователя имеется возможность отслеживать процесс плавки, основываясь на данных о глубине проплавления и расчетной температуре наиболее нагретого провода, полученных от пункта плавки. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к технике борьбы с гололедом на воздушных линиях (ВЛ) электропередачи в распределительных сетях 6-10 кВ.

Намерзание гололедных отложений на проводах ВЛ приводит к обрывам проводов, коротким замыканиям (КЗ) и даже падениям опор ВЛ, что существенно осложняет питание электроэнергией потребителей и вызывает чрезвычайные обстоятельства жизни в обесточенных жилых районах.

Наиболее распространенным мероприятием для избавления от гололедных отложений является их плавка. В распределительных сетях 6-10 кВ плавку гололеда производят пропусканием по проводам ВЛ большого тока, в результате чего происходит нагревание проводов и их освобождение от гололедных отложений. Для плавки гололеда на предварительно отключенной ВЛ в расчетном месте устраивают искусственное трехфазное КЗ, после чего на ВЛ подают питание. После окончания плавки искусственное КЗ на ВЛ устраняют. Указанный известный способ плавки гололеда реализован, например, в технических решениях по патентным источникам SU 943953 A, H02G 7/16, 15.07.1982; SU 1387086 A1, H02G 7/16, 07.04.1988; RU 2235397 C2, H02G 7/16, 27.08.2004; JP 2007166836 A, H02G 7/16, 28.06.2007; CN 101320901, H01B 7/28, 10.12.2008; JP 9037448 A, H02G 1/02, 07.021997. В отдельных известных реализациях плавки гололеда пользовательскую часть и пункт плавки оснащают оборудованием с прецизионным заданием режимов плавки, а в рабочем процессе плавки предусматривают управление (CN 101340070 A, H02G 7/16. 07.01.2009 - прототип).

Недостатки известных технических решений определяются возможностью перегорания проводов ВЛ в процессе плавки, использованием ручного пользовательского управления ходом процесса, а также значительными материальными затратами, связанными с необходимостью использования для плавки специальных источников питания.

Задачей изобретения является автоматизация процесса плавки гололеда с повышением надежности и безопасности плавки за счет точной настройки процесса плавки на параметры проводов ВЛ и гололедных отложений с использованием тепловой модели провода и математической модели проплавления, в реальном времени использующих данные о величине тока в линии, на которой производится плавка.

Технический результат заключается в повышении эффективности плавки гололеда. Кроме того, использование для питания ВЛ в условиях искусственного КЗ той же подстанции, что и в обычных условиях, предопределяет существенное удешевление плавки гололеда.

Поставленная задача решается тем, что в способе плавки гололеда на трехфазной ВЛ электропередачи, согласно которому осуществляют искусственное трехфазное КЗ в конце ВЛ, подают напряжение на ВЛ, нагревают фазные провода ВЛ повышенным током, вызывающим плавку льда на проводах, и устраняют КЗ на ВЛ после окончания плавки, - в пользовательской части устанавливают вычислительное устройство с программным обеспечением и встроенной библиотекой марок проводов ВЛ и модем, в пункте плавки устанавливают управляемый коммутационный модуль с трехфазным выключателем и датчиками тока в фазах ВЛ, а также шкаф управления коммутационным модулем, в состав которого входят преобразователь показаний датчиков тока, электронно-вычислительный модуль с памятью, блок управления коммутационным модулем и модем, с помощью вычислительного устройства пользовательской части определяют параметры проводов ВЛ, осуществляют настройку пункта плавки на ВЛ, для чего с помощью упомянутых модемов по радиоканалу связи с пользовательской части на пункт плавки вводят и записывают в память электронно-вычислительного модуля параметры проводов ВЛ и, при необходимости, параметры гололеда, формируют в электронно-вычислительном модуле тепловую модель проводов ВЛ, используя запомненные параметры проводов и данные о величине тока в ВЛ, с помощью пункта плавки осуществляют один из трех циклических режимов плавки - полуавтоматический режим, полуавтоматический режим с контролем глубины проплавления и автоматический режим, обеспечивают возможность отключения выключателя коммутационного модуля пользователем при любых обстоятельствах в любой момент времени, в циклах каждого из указанных режимов с пользовательской части на пункт плавки посылают команду для инициации электронно-вычислительным модулем одного из режимов плавки, на основании сформированной в электронно-вычислительным модуле тепловой модели провода рассчитывают температуру проводов ВЛ в реальном времени или с задержками, много меньшими по сравнению с характерными временами основного процесса, в момент превышения расчетной температурой наиболее горячего провода установленной верхней температуры электронно-вычислительным модулем отключают выключатель коммутационного модуля, по окончании каждого цикла плавки продолжают расчет температуры проводов ВЛ и после ее снижения до установленного нижнего значения могут провести новый цикл плавки, который в полуавтоматическом режиме и полуавтоматическом режиме с контролем глубины проплавления инициируют пользователем, а в автоматическом режиме - электронно-вычислительным модулем автоматически до достижения критерия завершения плавки, в полуавтоматическом режиме с контролем глубины проплавления и в автоматическом режиме в процессе плавки оценивают глубину проплавления льда, в полуавтоматическом режиме с контролем глубины проплавления льда пользователем на основании рассчитанной глубины проплавления самостоятельно принимают решение об окончании или продолжении плавки, в автоматическом режиме электронно-вычислительным модулем сравнивают рассчитанную глубину проплавления льда с заданной пользователем в начале плавки и при достижении заданной глубины плавку прекращают автоматически, в полуавтоматическом режиме ограничиваются настройкой пункта плавки на ВЛ, глубину проплавления льда пользователем оценивают самостоятельно, в полуавтоматическом режиме с контролем глубины проплавления, помимо настройки пункта плавки на ВЛ, с пользовательской части на пункт плавки вводят и записывают в память электронно-вычислительного модуля значения плотности гололеда, с учетом которой формируют математическую модель проплавления льда, глубину проплавления непрерывно оценивают электронно-вычислительным модулем и передают результаты расчета пользователю, в автоматическом режиме, помимо настройки пункта плавки на ВЛ, с пользовательской части на пункт плавки вводят и записывают в память электронно-вычислительного модуля значения плотности гололеда и диаметра муфты гололедных отложений, с учетом которых формируют математическую модель проплавления льда, глубину проплавления непрерывно оценивают электронно-вычислительным модулем, в каждом цикле плавки сравнивают ее с заданной в начале плавки, включение и отключение выключателя коммутационного модуля производят автоматически.

Решению поставленной задачи способствуют частные существенные признаки изобретения.

В качестве избавляемой от гололеда ВЛ используют ВЛ 6-10 кВ, от которой во время плавки гололеда отключают двигательную нагрузку.

Связь между пользовательской частью и пунктом плавки устанавливают непрерывной или по возникающим событиям, или исходя из пользовательских настроек.

Из параметров проводов ВЛ с помощью вычислительного устройства пользовательской части определяют диаметр, погонное сопротивление, теплоемкость, коэффициент роста сопротивления с температурой, коэффициент теплоотдачи в окружающую среду.

В качестве входных данных формируемой в электронно-вычислительном модуле пункта плавки тепловой модели проводов ВЛ и математической модели проплавления гололеда дополнительно используют данные о температуре воздуха и/или скорости ветра.

На чертеже представлена функциональная схема системы плавки гололеда на трехфазной ВЛ электропередачи, реализующей предложенный способ.

На схеме показаны: трехфазная ВЛ (6-10 кВ) 1 электропередачи, пользовательская часть 2, в состав которой входят вычислительное устройство 3 с программным обеспечением и встроенной библиотекой марок проводов ВЛ и модем 4, пункт 5 плавки с управляемым коммутационным модулем 6, в состав которого входят трехфазный выключатель 7 и датчики 8 тока в фазах ВЛ, и шкафом 9 управления коммутационным модулем, в состав которого входят преобразователь 10 показаний датчиков тока, электронно-вычислительный модуль 11 с памятью, блок 12 управления коммутационным модулем и модем 13, а также не показанные аккумуляторная батарея, обеспечивающая сохранение работоспособности оборудования шкафа 9 управления на пункте 5 плавки при пропадании питания ВЛ 1 или при создании на ней искусственного КЗ, и устройство для заряда аккумуляторной батареи.

Плавка гололеда на трехфазной ВЛ 1 электропередачи осуществляется следующим образом.

При настройке пункта 5 плавки на конкретную ВЛ 1 в интерфейс пользовательской части 2 вводят наименования марок проводов, из которых изготовлена ВЛ 1. Пользовательская программа определяет физические параметры проводов ВЛ 1 (диаметр, погонное сопротивление, теплоемкость, коэффициент роста сопротивления с температурой, коэффициент теплоотдачи в окружающую среду) на основе встроенной библиотеки марок проводов. Параметры проводов передают с помощью модемов 4 и 13 по радиоканалу связи с пользовательской части 2 на пункт 5 плавки, в частности в шкаф 9 управления коммутационным модулем, вводят и записывают в память электронно-вычислительного модуля 11. Настройка системы плавки на параметры проводов ВЛ 1 является обязательной. Плавка возможна только после такой настройки.

Если система плавки настроена на ВЛ 1, пользователь может выбрать один из трех циклических, реализуемых с помощью пункта 5 плавки режимов плавки: полуавтоматический режим, полуавтоматический режим с контролем глубины проплавления и автоматический режим. В любом из указанных режимов связь между пользовательской частью 2 и пунктом 5 плавки в процессе плавки устанавливают непрерывной или по возникающим событиям (например, при достижении температурой провода установленной температуры и т.д.), или исходя из пользовательских настроек. При этом обеспечивают возможность отключения выключателя 7 коммутационного модуля 6 пользователем при любых обстоятельствах в любой момент времени.

В циклах каждого из указанных режимов с пользовательской части 2 на пункт 5 плавки посылают команду для инициации электронно-вычислительным модулем 11 одного из возможных режимов плавки. На основании сформированной в электронно-вычислительном модуле 11 тепловой модели провода рассчитывают температуру проводов ВЛ 1 в реальном времени или с задержками, много меньшими по сравнению с характерными временами основного процесса. В момент превышения расчетной температурой наиболее горячего провода установленной верхней температуры электронно-вычислительным модулем 11 отключают выключатель 7 коммутационного модуля 6.

По окончании каждого цикла плавки продолжают расчет температуры проводов ВЛ 1 и после ее снижения до установленного нижнего значения проводят новый цикл плавки, который в полуавтоматическом режиме и полуавтоматическом режиме с контролем глубины проплавления инициируют пользователем, а в автоматическом режиме - электронно-вычислительным модулем 11 автоматически до достижения критерия завершения плавки,

В полуавтоматическом режиме с контролем глубины проплавления и в автоматическом режиме в процессе плавки оценивают глубину проплавления льда, в полуавтоматическом режиме с контролем глубины проплавления льда пользователем на основании рассчитанной глубины проплавления самостоятельно принимают решение об окончании или продолжении плавки, в автоматическом режиме электронно-вычислительным модулем 11 сравнивают рассчитанную глубину проплавления льда с заданной пользователем в начале плавки и при достижении заданной глубины плавку прекращают автоматически.

Следует заметить, что в полуавтоматическом режиме ограничиваются настройкой пункта 5 плавки на ВЛ 1, глубину проплавления льда пользователем оценивают самостоятельно. В полуавтоматическом режиме с контролем глубины проплавления, помимо настройки пункта 5 плавки на ВЛ 1, с пользовательской части 2 на пункт 5 плавки вводят и записывают в память электронно-вычислительного модуля 11 значения плотности гололеда, с учетом которой формируют математическую модель проплавления льда, глубину проплавления непрерывно оценивают электронно-вычислительным модулем 11 и передают результаты расчета пользователю. В автоматическом режиме, помимо настройки пункта 5 плавки на ВЛ 1, с пользовательской части 2 на пункт 5 плавки вводят и записывают в память электронно-вычислительного модуля 11 значения плотности гололеда и диаметра муфты гололедных отложений, с учетом которых формируют математическую модель проплавления льда, глубину проплавления непрерывно оценивают электронно-вычислительным модулем 11, в каждом цикле плавки сравнивают ее с заданной в начале плавки, включение и отключение выключателя 7 коммутационного модуля 6 производят автоматически.

Добавим, что в качестве входных данных формируемой в электронно-вычислительном модуле 11 пункта плавки 5 тепловой модели проводов ВЛ и математической модели проплавления гололеда могут дополнительно использоваться данные о температуре воздуха и/или скорости ветра. Датчики температуры и скорости ветра могут быть установлены на удаленном пункте плавки гололеда, информация о показаниях этих датчиков может автоматически учитываться электронно-вычислительным модулем при расчете глубины проплавления льда или температуры наиболее нагретого провода. Показания датчиков могут также передаваться пользователю через модем 13.

Таким образом, в предложенном способе плавки гололеда на ВЛ гарантируется режим, при котором температура ВЛ не превысит допустимой величины. Плавка осуществляется автоматически и продолжается до тех пор, пока гололед с заданными параметрами не будет расплавлен. У пользователя имеется возможность отслеживать процесс плавки, основываясь на данных о глубине проплавления льда и температуре наиболее нагретого провода, полученных от пункта плавки. Это предопределяет повышенные надежность и безопасность плавки гололеда, а также его эффективность.

1. Способ плавки гололеда на трехфазной воздушной линии (ВЛ) электропередачи, согласно которому осуществляют искусственное трехфазное короткое замыкание (КЗ) в конце воздушной линии (ВЛ), подают напряжение на ВЛ, нагревают фазные провода ВЛ повышенным током, вызывающим плавку льда на проводах, и устраняют КЗ на ВЛ после окончания плавки, при этом в пользовательской части устанавливают вычислительное устройство с программным обеспечением и встроенной библиотекой марок проводов ВЛ и модем, в пункте плавки устанавливают управляемый коммутационный модуль с трехфазным выключателем и датчиками тока в фазах ВЛ, а также шкаф управления коммутационным модулем, в состав которого входят преобразователь показаний датчиков тока, электронно-вычислительный модуль с памятью, блок управления коммутационным модулем и модем, с помощью вычислительного устройства пользовательской части определяют параметры проводов ВЛ, осуществляют настройку пункта плавки на ВЛ, для чего с помощью упомянутых модемов по радиоканалу связи с пользовательской части на пункт плавки вводят и записывают в память электронно-вычислительного модуля параметры проводов ВЛ и, при необходимости, параметры гололеда, формируют в электронно-вычислительном модуле тепловую модель проводов ВЛ, используя запомненные параметры проводов и данные о величине тока в ВЛ, с помощью пункта плавки осуществляют один из трех циклических режимов плавки - полуавтоматический режим, полуавтоматический режим с контролем глубины проплавления и автоматический режим, обеспечивают возможность отключения выключателя коммутационного модуля пользователем при любых обстоятельствах в любой момент времени, в циклах каждого из указанных режимов с пользовательской части на пункт плавки посылают команду для инициации электронно-вычислительным модулем одного из режимов плавки, на основании сформированной в электронно-вычислительном модуле тепловой модели провода рассчитывают температуру проводов ВЛ в реальном времени или с задержками, много меньшими по сравнению с характерными временами основного процесса, в момент превышения расчетной температурой наиболее горячего провода установленной верхней температуры электронно-вычислительным модулем отключают выключатель коммутационного модуля, по окончании каждого цикла плавки продолжают расчет температуры проводов ВЛ и после ее снижения до установленного нижнего значения проводят новый цикл плавки, который в полуавтоматическом режиме и полуавтоматическом режиме с контролем глубины проплавления инициируют пользователем, а в автоматическом режиме - электронно-вычислительным модулем автоматически до достижения критерия завершения плавки, в полуавтоматическом режиме с контролем глубины проплавления и в автоматическом режиме в процессе плавки на основе математической модели проплавления рассчитывают глубину проплавления льда, в полуавтоматическом режиме с контролем глубины проплавления льда пользователем на основании рассчитанной глубины проплавления самостоятельно принимают решение об окончании или продолжении плавки, в автоматическом режиме электронно-вычислительным модулем сравнивают рассчитанную глубину проплавления льда с заданной пользователем в начале плавки, и при достижении заданной глубины плавку прекращают автоматически, причем в полуавтоматическом режиме ограничиваются настройкой пункта плавки на ВЛ, глубину проплавления льда пользователем оценивают самостоятельно, в полуавтоматическом режиме с контролем глубины проплавления, помимо настройки пункта плавки на ВЛ, с пользовательской части на пункт плавки вводят и записывают в память электронно-вычислительного модуля значения плотности гололеда, с учетом которой формируют математическую модель проплавления льда, глубину проплавления непрерывно оценивают электронно-вычислительным модулем и передают результаты расчета пользователю, в автоматическом режиме, помимо настройки пункта плавки на ВЛ, с пользовательской части на пункт плавки вводят и записывают в память электронно-вычислительного модуля значения плотности гололеда и диаметра муфты гололедных отложений, с учетом которых формируют математическую модель проплавления льда, глубину проплавления непрерывно оценивают электронно-вычислительным модулем, в каждом цикле плавки сравнивают ее с заданной в начале плавки, включение и отключение выключателя коммутационного модуля производят автоматически.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве избавляемой от гололеда ВЛ используют ВЛ 6-10 кВ, от которой во время плавки гололеда отключают двигательную нагрузку.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что связь между пользовательской частью и пунктом плавки устанавливают непрерывной, или по возникающим событиям, или исходя из пользовательских настроек.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что из параметров проводов ВЛ с помощью вычислительного устройства пользовательской части определяют диаметр, погонное сопротивление, теплоемкость, коэффициент роста сопротивления с температурой, коэффициент теплоотдачи в окружающую среду.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве входных данных формируемой в электронно-вычислительном модуле пункта плавки тепловой модели проводов ВЛ и математической модели проплавления гололеда дополнительно используют данные о температуре воздуха и/или скорости ветра.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к подводу и распределению электрической энергии по проводам и кабелям и воздушных линий, а именно к устройствам для очистки проводов и кабелей от снега и льда.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано при эксплуатации линий электропередачи переменного тока. .

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для механического удаления гололедных отложений с проводов и ограничения колебаний в опасных режимах.

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к вопросу удаления гололедных отложений с проводов. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройству для удаления льда с проводов воздушных линий электропередач, и содержит корпус, который выполнен с возможностью установки его на провод, а также снабжено средствами передвижения и удаления льда.

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к плавке гололеда на трехфазных воздушных линиях электропередачи (ВЛ). .

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для контроля массы гололедных отложений на проводах высоковольтных воздушных линий электропередачи и регистрации момента окончания плавки.

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для измерения гололедной и ветровой нагрузок на воздушных линиях электропередачи весовым способом.
Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в районах с суровым зимним климатомИзвестна защита от обледенения проводов, состоящая в том, что лед оплавляют путем нагрева непосредственно проводов воздушной линии электропередачи пропуском через них тока.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для обнаружения гололедных образований на проводах и грозозащитных тросах линий электропередачи (ЛЭП) и определения длины и толщины гололедных отложений

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для механического удаления гололедных отложений с проводов линий электропередач

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для плавки гололеда, осевшего на воздушных линиях электропередач (ВЛЭП)

Изобретение относится к электрическим проводам воздушных линий железных дорог, в частности к очистке проводов от снега и льда

Изобретение относится к энергетике, в частности к электрическим кабелям/проводам, включая высоковольтные линии электропередач, закрепленным на опорах, когда решается проблема абсолютно полной защиты кабелей от налипания снега, обледенения и, как следствие, обрыва

Изобретение относится к электротехнике. Способ включает размещение на проводе подвесного датчика температуры, а под проводом - контрольного устройства. При помощи первого и второго ультразвуковых приемопередатчиков осуществляют посредством контрольного устройства совместно с подвесным датчиком температуры измерение провиса и отклонение провода по горизонтали поперек линии электропередачи. Осуществляют излучение ультразвукового импульса, принимают ультразвуковой импульс на ультразвуковые приемопередатчики и по времени распространения ультразвукового импульса от подвесного датчика температуры до первого и второго ультразвуковых приемопередатчиков вычисляют положение провода в плоскости. Техническим результатом является повышение точности определения провиса. 2 ил., 1 табл.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат -повышение эффективности при упрощении конструкции. Устройство содержит установленные на проводе ударные элементы, при этом каждый из них выполнен в виде свободно надетой на провод (1) цилиндрической втулки (2) из крупного ферромагнитного материала типа магнитомягкой резины, имеющей с обоих краев конические раструбы с продольными прорезями (3) по образующим, разделяющим раструбы на отдельные лепестки (4), характеризующиеся собственной частотой изгибных колебаний относительно места их консольного крепления к торцу втулки, примерно совпадающей с частотой переменного тока в проводах. 1 ил.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для механического удаления гололедных отложений. Распорка выполнена в виде плоского шарнирного многозвенного механизма и включает узел соединения тяг и зажимы для крепления тяг к проводам. Узел соединения представляет собой коробчатый каркас (1), соединенный с каждым из проводов (2, 3) парой шарнирных тяг (4, 5) и (6, 7). Зажимы (8, 9, 10, 11) выполнены в виде двух пар, свободно надетых на провода втулок. Внутри каркаса (1) на гибких связях (12) закреплена эластичная оболочка (13), частично заполненная ферромагнитным сыпучим материалом (14). Техническим результатом является повышение эффективности сброса гололедных отложений с проводов и рассеяния энергии их колебаний. 2 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение эффективности при упрощении конструкции. Устройство для сброса мокрого снега и гололедных отложений (1) с проводов (2) включает элемент (3) для импульсного встряхивания проводов, действующий от веса отложений и встроенный в механическую цепь подвески привода к опоре (4) с помощью штыревого изолятора (5), насаженного на изогнутый конец штыря (6). В опоре вырезано прямоугольное окно (7), снабженное пазами (8) с двух сторон, элемент (3) выполнен в виде гибкой упругой прямоугольной пластины, являющейся частью полого цилиндра и представляющей собой нелинейный релейный элемент с двумя устойчивыми состояниями и переходом из одного состояния в другое хлопком при критическом значении внешней нагрузки. Штырь (6) зафиксирован на пластине гайками (11) и соединен с отрезком троса (12), свободно пропущенным сквозь отверстие и снабженным на конце подвешенным грузом (15). 2 ил.
Наверх