СПОСОБ УДАЛЕНИЯ СНЕЖНО-ЛЕДОВОГО ПОКРОВА С ПРОВОДОВ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Название	СПОСОБ УДАЛЕНИЯ СНЕЖНО-ЛЕДОВОГО ПОКРОВА С ПРОВОДОВ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
Разработчик (Авторы)	Шелковников Николай Дмитриевич, Шелковников Дмитрий Николаевич, Андреева Ольга Петровна, Зыков Андрей Евгениевич, Косимова Анастасия Александровна, Мингалёв Сергей Владимирович, Медведев Никита Михайлович, Неупокоев Андрей Валерьевич, Третьяков Олег Игоревич, Тихонов Анатолий Иванович, Успеньев Илья Александрович
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2404497
Дата регистрации	30.03.2009
Правообладатель	Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет"
Область применения (класс МПК)	H02G 7/16 (2006.01)
Медаль имени А.Нобеля

Описание изобретения

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано при эксплуатации контактной сети и линий электропередачи, находящихся под напряжением в штатном режиме или в обесточенном состоянии.

Известен способ удаления гололеда при пропускании фазного тока короткого замыкания по проводам расщепленной фазы линии электропередачи, А.С. 587547, МПК H02G 7/16. И.А.Левин, М.Б.Улановский. Данный способ опубликован в БИ N 1 от 05.01.78.

Ток короткого замыкания, используемый в способе, является аварийным режимом для линии электропередачи и с большой степенью вероятности может привести к разрушению проводов с последующей необратимой потерей прочности, что недопустимо. Проблема усугубляется тем, что однократного пропускания тока короткого замыкания может быть недостаточно для полного удаления гололеда, и короткие замыкания придется неоднократно повторять, что еще больше усугубит отрицательные последствия его применения.

Известен способ удаления льда с проводов расщепленной фазы линии электропередачи, А.С. 1045322 А, МПК H02G 7/16. B.C.Молодцов и др.

Данный способ, опубликованный в БИ N 36 от 30.09.83, заключается в пропускании фазных токов короткого замыкания в виде кратковременных импульсов короткого замыкания с периодичностью, обеспечивающей резонанс механических колебаний проводов. Основной недостаток способа заключен в пропускании тока короткого замыкания, при котором имеется опасность разрушения проводов по причине образования высокой температуры. Для получения кратковременных импульсов токов короткого замыкания необходимо применить быстродействующее коммутационное устройство большой мощности, работа которого сопряжена с необходимостью гашения дуги при больших временных затратах, что приводит к интенсивному износу контактов выключателей и дугогасительной камеры. Поэтому ресурс подобных коммутационных устройств очень ограничен и всегда требуется проведение дорогостоящего капитального ремонта. Вместе с тем провода линий электропередачи всегда имеют различные сопротивления, что требует трудно реализуемое формирование импульсов тока определенной длительности и амплитуды. Кроме того, во время пропускания токов короткого замыкания невозможно снабжение электроэнергией потребителей, не допускающих перерыва в электроснабжении. Поэтому технически такой способ реализовать невозможно.

Наиболее близким способом (прототипом) удаления снежно-ледового покрова с проводов электропередачи является патент РФ «Способ удаления гололеда с проводов контактной сети и линий электропередачи». №2166826, МПК H02G 7/16, В60М 1/12 от 2001.05.10, авт. Ефимов А.В., Галкин А.Г.

Сущность изобретения в прототипе заключается в том, что по двойным или кратным проводам расщепленной линии электропередачи пропускают переменный ток или импульсы тока с частотой, близкой к механическому резонансу и амплитудой, достаточной для преодоления внешних и внутренних сил трения.

Следовательно, проводные линии расщепленной фазы при соответствующих параметрах пропускаемого тока (сканирующих частоты, амплитуды и формы пачек импульсов) образуют колебательную систему, которая, в некоторый момент времени, может войти в неуправляемый резонанс, чреватый своими последствиями, а ускорение удаления гололеда и, следовательно, уменьшение расходов электроэнергии достигается за счет уменьшения времени и величины пропускаемых токов, при котором нагрев проводов сопровождается механическими ударами проводов друг об друга. Следует заметить, что Межотраслевыми правилами технической эксплуатации электроустановок (МПТЭЭП), строительными нормами и правилами строительства воздушных линий электропередач (СНИП) предусмотрено такое расположение опор, траверс и проводов на них, исключающее соударение и перехлест проводов в любых погодных условиях. Следовательно, предусмотренные этим способом механические удары проводов реализованы быть не могут. Также к недостатку этого способа относится то, что в процессе резонанса во время соударения проводов расщепленной линии электропередачи, возможны их физическое повреждение, обрыв и перехлест. При этом параметры расщепленной линии электропередачи нарушаются в части устранения протяженного коронного разряда и нелинейных искажений фазного напряжения.

Поскольку механический резонанс проводов расщепленной фазы находится в диапазоне единиц и долей герца, то в обеспечение непрерывной подачи электроэнергии потребителям необходимы гальванически развязанные низкочастотные гармонические и пакетно-импульсные источники тока, сопряженные с низкоомным (от единиц до 2 десятков Ом) контуром из расщепленных проводных линий электропередачи. При этом даже применение гальванически развязанного мощного источника тока с указанными выше требованиями сканирования в низкочастотном диапазоне и параметрами по амплитуде гармонического и импульсного сигналов сопряжено с проблемами реализации способа и на существующем уровне техники практически невозможна.

Цель предполагаемого изобретения - повысить эффективность и скорость удаления с проводов электропередачи снежно-ледового покрова при значительном сокращении энергетических затрат без прерывания подачи электроэнергии потребителям.

Указанная цель достигается тем, что по двойным или кратным проводам расщепленной фазы линии электропередачи в зависимости от окружающей температуры пропускают один или несколько коротких импульсов тока с амплитудой, достаточной для преобразования в необходимое суммарное количество тепла, чтобы удалить с проводов снежно-ледовый покров.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что по двойным или кратным проводам расщепленной фазы линии электропередачи пропускают одиночный или несколько коротких импульсов тока с амплитудой каждый, достаточной для нагревания проводов без их разрушения и накоплением тепла в проводах до температуры плавления обрамляющего их снежно-ледового покрова. В зависимости от температуры окружающей среды, в случае необходимости, подача импульсов тока повторяется с периодом их следования, не превышающим времени остывания провода до их предыдущего состояния. В результате воздействия на провода одного или нескольких коротких импульсов тока и выделения в них суммарного количества тепла происходит быстрое удельное удлинение проводов, вызывающее соответственно один или несколько термодинамических ударов на проводную линию, что является определяющим условием для сброса снежно-ледового покрова. Кроме воздействия на двойные или кратные провода расщепленной фазы термодинамического удара в вертикальной плоскости, одновременно действуют горизонтальные силы притягивания (отталкивания) проводов с однонаправленным (разнонаправленным) протеканием импульсного тока, при этом их суммарные действующие силы, включая силы, действующие на проводник с током в магнитном поле Земли, эффективно способствуют сокращению времени удаления снежно-ледового покрова с проводов.

Применение гальванически развязанного мощного источника коротких импульсов тока, подключенного в контур проводов двойного или кратного расщепления фазы, вызвана необходимостью формировать импульсы тока с амплитудой, достаточной для получения такого количества тепла в проводах расщепленной фазы, необходимого для разогревания снежно-ледового покрова и его сброса с проводов путем термодинамических ударов, причем не прерывая подачу электроэнергии потребителям.

Такой гальванически развязанный мощный источник энергии в виде коротких импульсов реализуется путем накопления энергии на конденсаторе (E=CU²/2) или индуктивности (Е=LI²/2) от маломощного источника электропитания с последующим расходом этой энергии на нагрузке в виде короткого импульса большой мощности. Использование в накопителе энергии на конденсаторе резонансного режима на основе катушки индуктивности позволяет получить мощность импульса в пределах 50 МВт и более. Известно, что индуктивные накопители энергии позволяют, в свою очередь, получить импульсы сверхбольшой мощности порядка 10⁵ МВт (см. «Электронные цепи и микросхемотехника». Учебник. / Быстров Ю.А., Мироненко И.Г. - М.: Высш. шк., 2002. - 286-305 с., 306-309 с.).

Реализация способа удаления снежно-ледового покрова с проводов линий электропередач (ЛЭП) между подстанциями 1 и 5 поясняется чертежом, приложенным к данному описанию предлагаемого изобретения.

Накопленная энергия на конденсаторах C1, C2, С3 от внешнего источника электропитания, содержащего трансформатор Т1, диодные выпрямители VD1, VD2, VD3 и зарядные сопротивления R1, R2, R3 по команде управления через электронные коммутаторы S1, S2, S3, разряжаются каждый в своей расщепленной фазе 2, 3, 4 в виде коротких импульсов тока через импульсные трансформаторы Т2, Т3, Т4, вторичные обмотки которых подключены в соответствующие контуры 2, 3, 4, каждый состоящий из двойных или кратных проводов расщепленной фазы.

Таким образом, используемый гальванически развязанный импульсный источник питания, реализованный на базе импульсного трансформатора (Т2, Т3, Т4), независимого внешнего зарядного источника электропитания (Т1, VD1, VD2, VD3, R1, R2, R3), позволяет значительно сократить потребление электроэнергии от внешних источников и обеспечить бесперебойную подачу электроэнергии потребителям. Варьируя параметрами емкости конденсаторов, напряжением на этих конденсаторах и длительностью импульса τ, можно осуществить защиту стальных, медных или алюминиевых проводных линий электропередачи любой протяженности.

Формула изобретения

Способ удаления снежноледового покрова с двойных или кратных проводов расщепленной фазы контактной сети и линии электропередачи, заключающийся в пропускании электрического тока по этим проводам, отличающийся тем, что по двойным или кратным проводам расщепленной фазы линии электропередачи с помощью гальванически развязанного источника тока пропускают короткие одиночный или несколько следующих друг за другом импульсов тока с амплитудами, достаточными для нагревания проводов без их разрушения, при этом повторные импульсы, в зависимости от внешней температуры, подают с периодом их следования, не превышающим времени остывания проводов до их предыдущего температурного состояния, вследствие чего получают быстрый разогрев проводов и одновременно один или несколько термодинамических ударов в них соответственно, чем обеспечивают быстрое удаление с проводов снежноледового покрова без прерывания подачи электроэнергии потребителям.

Изобретение "СПОСОБ УДАЛЕНИЯ СНЕЖНО-ЛЕДОВОГО ПОКРОВА С ПРОВОДОВ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ" (Шелковников Николай Дмитриевич, Шелковников Дмитрий Николаевич, Андреева Ольга Петровна, Зыков Андрей Евгениевич, Косимова Анастасия Александровна, Мингалёв Сергей Владимирович, Медведев Никита Михайлович, Неупокоев Андрей Валерьевич, Третьяков Олег Игоревич, Тихонов Анатолий Иванович, Успеньев Илья Александрович) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога