Способ формирования антиобледенительного покрытия на неизолированном проводе воздушной линии электропередачи

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат – повышение эффективности и расширение области применения противогололедной защиты. Согласно способу покрытие на неизолированном проводе формируют из двух слоев, при этом на провод наносят ферромагнитный слой толщиной 2-4 мм, а затем на указанный ферромагнитный слой наносят теплопроводящий гидрофобный слой покрытия толщиной 0,1-0,2 мм. Ферромагнитный и гидрофобный слои наносят безвакуумным плазменным напылением с введением микро- или нанопорошков в сверхзвуковую струю газа. 1 з.п.ф-лы.

 

Область техники

Изобретение относится к средствам борьбы с гололедообразованиями и может найти применение на воздушных линиях электропередачи (ВЛ) различного напряжения, трассы которых проходят в гололедоопасных климатических районах.

Уровень техники

Известен способ, по которому антиобледенительное покрытие токонесущего провода формируют из слоя диэлектрического, ферромагнитного или полупроводникового материала, нагревающегося под действием высокочастотного электромагнитного поля, создаваемого между проводом и проводящей оболочкой, нанесенной на указанный слой [WO 00/52966, опубл. 08.09.2000 г.].

Недостаток этого способа состоит в том, что указанное покрытие и проводящая оболочка наносятся в процессе изготовления провода, поэтому для антигололедной защиты существующей ВЛ требуется замена ее проводов.

В качестве прототипа выбрано решение, описанное в статье, доступной по электронному адресу:

[http://iwais.compusult.net/html/IWAIS_Proceedings/IWAIS_2011/Papers/P2_07_91.pdf]/

Согласно прототипу антиобледенительное покрытие изготавливают в виде ферромагнитной ленты или проволоки, которую спирально накручивают на электрический провод ВЛ. Покрытие нагревается под действием электромагнитного поля промышленной частоты, создаваемого протекающим по ВЛ током нагрузки, препятствуя образованию гололедных отложений.

Недостаток решения-прототипа - высокая стоимость нанесения покрытия, препятствующая широкому применению. Это решение применяется в Канаде и Японии лишь на наиболее социально важных участках линии электропередачи. Кроме того, противогололедная защита по решению-прототипу недостаточно эффективна для гололедных отложений большой толщины, характерных для многих климатических районов России.

Сущность изобретения

Предметом изобретения является способ формирования антиобледенительного покрытия на неизолированном проводе воздушной линии электропередачи, заключающийся в том, что покрытие формируют из двух слоев, при этом на провод наносят ферромагнитный слой толщиной 2-4 мм, а затем на указанный ферромагнитный слой наносят теплопроводящий гидрофобный слой толщиной 0,1-0,2 мм.

Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что:

- покрытие выполняют не в виде спиралей из ленты или проволоки, а непосредственно наносят на поверхность провода ВЛ;

- нанесение покрытия осуществляют в два слоя: первый слой, имеющий ферромагнитные свойства, наносят непосредственно на провод, а второй слой, имеющий хорошую теплопроводность и гидрофобные свойства, наносят поверх первого слоя, при этом толщина первого слоя составляет 2-4 мм, толщина второго слоя составляет 0,1-0,2 мм.

Это позволяет снизить стоимость и соответственно расширить область применения противогололедной защиты без потери ее эффективности.

Изобретение имеет развитие, характеризующее частный случай его осуществления, которое состоит в том, что:

- ферромагнитный и гидрофобный слои наносят безвакуумным плазменным напылением с введением микро- или нанопорошков в сверхзвуковую струю газа.

Осуществление изобретения с учетом его развития

На поверхность неизолированного фазного провода ВЛ наносят антиобледенительное покрытие из материала, обладающего ферромагнитными свойствами при температуре гололедообразования.

Антиоблединительное покрытие формируют из двух слоев.

Первый, близкий к поверхности алюминевого провода слой из ферромагнитного материала имеет толщину 2-4 мм и состоит, например, из железа и никеля с добавлением марганца и алюминия. Основная функция этого ферромагнитного слоя - нагрев провода ВЛ при протекании по нему переменного тока.

Второй слой толщиной 0,1-0,2 мм состоит из теплопроводяшего антикоррозийного материала и имеет поверхность более гладкую, чем поверхность первого слоя, что создает гидрофобный эффект.

Первый слой наносят безвакуумным плазменным напылением с введением микро- или нанопорошков металлов в сверхзвуковую струю газа. Это обеспечивает хорошую адгезию и хороший тепловой контакт с проводом ВЛ. Материал второго слоя может быть выполнен на основе полимерной матрицы с цинковым наполнителем и наносится поверх первого слоя также путем безвакуумного плазменного напыления.

Под действием переменного магнитного поля, создаваемого током промышленной частоты, протекающим в проводе, происходит перемагничивание первого ферромагнитного слоя и в нем наводятся вихревые токи. Оба процесса сопровождаются нагревом первого слоя за счет тепловых потерь. Второй слой с гидрофобными свойствами способствует стеканию капель воды, образующихся при таянии гололедно-изморозевых отложений, что снижает требования к температуре и длительности нагрева первого слоя.

Пример осуществления и экспериментальная проверка заявляемого изобретения

На поверхности образцов неизолированного провода типа АС 120/19 длиной 1 м был нанесен слой ферромагнитного покрытия. Толщина слоя варьировалась на образцах в пределах 2-4 мм. Нанесение выполнено при атмосферном давлении безвакуумным плазменным напылением с введением микро- или нанопорошков металлов в сверхзвуковую струю газа.

В сверхзвуковую струю газа, находящегося в состоянии плазмы, направленную на поверхность образца провода, вводилась смесь микро- или нанопорошков железа (50%), никеля (40%), марганца (6%) и алюминия (4%).

Твердые частицы металлических порошков, движущиеся со сверхзвуковой скоростью, при соударении с поверхностью провода прочно закрепляются на ней, образуя первый ферромагнитный слой.

Затем в ту же сверхзвуковую струю плазмы вводились микрочастицы цинка в полимерной матрице, которые, осаждаясь на ферромагнитном слое, образовали второй слой покрытия, обладающий гидрофобными свойствами. Толщина этого покрытия варьировалась на образцах в пределах 0,1-0,2 мм,

Антигололедная эффективность покрытия проверялась следующим образом. Образцы провода с двухслойным покрытием и без покрытия помещались в климатическую камеру и подключались к источнику переменного тока промышленной частоты. Температура и влажность, поддерживаемые в климатической камере, обеспечивали образование гололедно-изморозевых отложений на испытываемых образцах провода. Для этого температура камеры поддерживалась в пределах -2…-15°С, образцы периодически опрыскивались переохлажденными каплями воды.

В испытываемых образцах обеспечивалось протекание переменного тока плотностью 0,6-1,1 А/мм2.

Антигололедная эффективность оценивалась после выдержки в 1 час по отношению веса намороженного льда на проводе с покрытием к весу намороженного льда на проводе без покрытия. В серии проведенных экспериментов это отношение составляло от 0 до 0,3, что подтверждает работоспособность и эффективность предлагаемого способа формирования антиобледенительного покрытия.

Возможность расширения области применения антигололедной защиты по предлагаемому способу по сравнению с прототипом подтверждается предварительной оценкой стоимости антигололедной защиты в расчете на 1 км провода ВЛ. Защита по предлагаемому способу в 5-10 раз дешевле, чем по способу прототипа.

1. Способ формирования антиобледенительного покрытия на неизолированном проводе воздушной линии электропередачи, заключающийся в том, что покрытие формируют из двух слоев, при этом на провод наносят ферромагнитный слой толщиной 2-4 мм, а затем на указанный ферромагнитный слой наносят теплопроводящий гидрофобный слой толщиной 0,1-0,2 мм.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ферромагнитный и гидрофобный слои наносят безвакуумным плазменным напылением с введением микро- или нанопорошков в сверхзвуковую струю газа.



 

Похожие патенты:

Использование: в области электроэнергетики для удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач. Технический результат - повышение эффективности удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение эффективности удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение эффективности удаления гололеда с проводов воздушных линий электропередач.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - увеличение длины проводов или тросов, на которых можно осуществить плавку гололеда.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение надежности.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - сокращение времени плавки гололеда на проводах воздушной линии электропередачи и снижение расхода электроэнергии.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение качества и производительности.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение точности и надежности обнаружения гололедных, изморозевых и сложных отложений на проводе.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для непрерывного контроля температуры проводов линий электропередачи. В способе контроля температуры проводов линий электропередачи с использованием температурного коэффициента α активного сопротивления проводов, согласно изобретению измеряют напряжение и ток в первом местоположении на линии электропередачи, измеряют напряжение и ток во втором местоположении на линии электропередачи, при этом измеренные напряжения и токи в первом и втором местоположениях синхронизированы по времени с возможностью совместной обработки указанных измерений напряжений и токов, по измеренным напряжениям и токам в первом и втором местоположениях определяют полное сопротивление линии электропередачи между первым и вторым местоположениями, из определенного полного сопротивления линии при температуре To проводов линии электропередачи определяют активное сопротивление Ro линии электропередачи между первым и вторым местоположениями, определяют текущее активное сопротивление R линии электропередачи между первым и вторым местоположениями и по известному температурному коэффициенту α активного сопротивления проводов линии определяют текущую температуру T проводов линии электропередачи по формуле T=To+(R-Ro)/(α·Ro).

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в обеспечении универсальности, т.е.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - повышение точности и надежности определения наличия и измерения толщины ледяных отложений на проводах ЛЭП. Устройство определения толщины ледяных отложений на проводе содержит датчик, источник электрического питания, накопительный конденсатор и коммутатор, причем датчик представляет собой конденсатор, выполненный с возможностью размещения на проводе таким образом, что провод и/или отложения на проводе располагались между обкладками, причем коммутатор соединен с источником электрического питания, датчиком и накопительным конденсатором и выполнен с возможностью попеременного соединения датчика с источником электрического питания и накопительным конденсатором. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть применено на электрических подстанциях высокого и сверхвысокого напряжения, на которых для регулирования напряжения подводимых воздушных линий электропередачи (ВЛ) требуется компенсация реактивной мощности и стоит задача плавки гололеда на проводах и тросах ВЛ в сезон гололедообразования. Технический результат изобретения - сокращение оборудования и соответствующее снижение капитальных затрат. Устройство содержит электромагнитную, вентильную и коммутаторную части. Электромагнитная часть выполнена в виде трехфазного шунтирующего реактора-трансформатора (1) с вторичной (управляющей) обмоткой, расщепленной на трехфазные секции (2) и (3). Вентильная часть выполнена в виде трехфазных тиристорных выпрямительных мостов (4) и (5), подключенных к выходам секций (2) и (3) соответственно. Коммутаторная часть устройства включает два однополюсных разъединителя (6) и (7) и два двухполюсных разъединителя (8) и (9). Разъединители (6) и (7) предназначены для закорачивания выходов выпрямительных мостов (4) и (5) соответственно, а разъединители (8) и (9) - для подключения выпрямительных мостов (4) и (5) к проплавляемым проводам и/или тросам ВЛ1 и ВЛ2 соответственно. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к противообледенительным покрытиям линий электропередач. Способы и системы для формирования пьезоэлектрических покрытий на кабелях линии электропередачи, использующие золь-гель материалы. Кабель может быть подан через емкость с золь-гель материалом, содержащим пьезоэлектрический материал, с получением неотвержденного слоя на поверхности кабеля. Слой затем отверждают, используя, например, инфракрасное, ультрафиолетовое и/или другие типы излучения. Кабель может быть подвешен в системе нанесения покрытия таким образом, что неотвержденный слой не касается каких-либо компонентов системы, пока слой соответственно не отвержден. Пьезоэлектрические характеристики отвержденного слоя могут быть тестированы в системе, чтобы обеспечить регулирование с обратной связью. Отвержденный слой, который может упоминаться как пьезоэлектрическое покрытие, вызывает резистивное нагревание на наружной поверхности кабеля во время вибрации кабеля из-за передачи переменных токов и из-за факторов окружающей среды. Изобретение позволяет упростить удаление льда на линиях. 19 з.п. ф-лы, 4 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - расширение технологических возможностей локационной диагностики состояния линий электропередачи путем определения участков проводов линий электропередачи с наличием гололедных отложений и выявлением участков с наибольшими отложениями, которые могут привести к обрыву проводов линии. Согласно способу обнаружения и определения места появления гололедных отложений на проводах линии электропередачи, включающему ее импульсное локационное зондирование, линию разделяют имеющимися на ней естественными локационными неоднородностями на отдельные маркированные участки. Фиксируют в виде электронных образов линии массив эталонных рефлектограмм с сочетаниями запаздывания отраженных от неоднородностей импульсов при возможном нахождении гололедных отложений на маркированных участках линии. Для нахождения участков с гололедными отложениями сравнивают текущие рефлектограммы с гололедными отложениями с эталонными рефлектограммами, по их совпадению выделяют участки линии с наличием гололедных отложений. Определяют сравнением среди них участок с наибольшими гололедными отложениями по измерениям наибольшего времени погонного запаздывания отраженных импульсов. 3 ил.

Использование: в области электротехники и электроэнергетики. Технический результат – повышение интенсивности воздействия на гололедную пленку. В основе способа лежит нагрев контактного провода путем его СВЧ электромагнитного облучения с помощью антенной решетки, включающей не менее 25 рупорных антенн-излучателей, располагаемых на крыше локомотива или трамвая перед пантографом. К излучателям подводится сигнал частотой 2450 МГц от магнетронов, располагаемых в приборном отсеке. В результате воздействия СВЧ-излучения ледяная пленка, покрывающая контактный провод, нагревается и тает. Таким образом, с помощью данного способа можно очищать контактный провод от гололеда и обеспечить нормальные условия эксплуатации для железнодорожного и трамвайного транспорта. 3 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение обнаружения наличия гололедно-изморозевых отложений и определение толщины стенки, плотности и погонной массы гололедно-изморозевых отложений на проводах и грозозащитных тросах линий электропередачи. Способ включает излучение и прием зондирующих импульсов через высокочастотное присоединение линии электропередачи, согласованную фильтрацию принятых импульсов, измерение с помощью по крайней мере одного датчика температуры воздуха, окружающего линию электропередачи. Согласованную фильтрацию принятых импульсов производят несколькими фильтрами, частотные характеристики которых учитывают затухание соответствующих зондирующих импульсов на разных частотах с учетом температуры воздуха, окружающего линию электропередачи, а также с учетом толщины стенки и плотности изморозевых отложений. По превышению заданного значения максимальным из результатов согласованной фильтрации, одновременно с решением о наличии гололедных отложений, принимают решение о наличии изморозевых отложений, при этом дополнительно определяют толщину стенки и плотность изморозевых отложений с учетом индекса схемы сравнения, с которой поступил сигнал о превышении заданного значения, а также дополнительно вычисляют значение погонной массы гололедно-изморозевых отложений исходя из толщины стенки и плотности гололедно-изморозевых отложений с учетом радиуса провода линии электропередачи. 1 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат – повышение эффективности и расширение области применения противогололедной защиты. Согласно способу покрытие на неизолированном проводе формируют из двух слоев, при этом на провод наносят ферромагнитный слой толщиной 2-4 мм, а затем на указанный ферромагнитный слой наносят теплопроводящий гидрофобный слой покрытия толщиной 0,1-0,2 мм. Ферромагнитный и гидрофобный слои наносят безвакуумным плазменным напылением с введением микро- или нанопорошков в сверхзвуковую струю газа. 1 з.п.ф-лы.

Наверх