СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ЛЬДА И СНЕГА С ПРОВОДОВ И ГРОЗОЗАЩИТНЫХ ТРОСОВ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD TO REMOVE ICE AND SNOW FROM WIRES AND LIGHTNING ROPES OF POWER TRANSMISSION LINES AND DEVICE FOR ITS REALISATION

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при решении проблемы удаления льда и снега с проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи.
Известен способ удаления постороннего материала, в особенности льда и снега, с воздушной линии электропередачи (ЛЭП) с помощью электромеханического вибратора, закрепленного на проводе ЛЭП, который включают на определенный период времени по сигналу управления так, что в результате вибрации провода происходит осыпание с него постороннего материала. При этом включение осуществляют по сигналу датчика, установленного на линии, либо по сигналу, поступающему по беспроводному каналу от переносного передатчика, установленного на уровне земли, а питание для вибратора возможно от автономного источника питания или от линии, на которой он (вибратор) установлен, с помощью трансформатора тока, расположенного рядом с вибратором [1].
Известно устройство для осуществления описанного выше способа, содержащее электромеханический вибратор, постоянно закрепленный на проводе линии электропередачи, средство отбора энергии питания от электрического тока самой линии, блок управления включением и выключением вибратора с монтажными кронштейнами для его крепления на проводе, а также датчики определения наличия и количества постороннего материала и передачи сигнала на блок управления [1].
Основным недостатком указанного способа и устройства является то, что вибратор устанавливается на проводе ЛЭП стационарно и охватывает своим воздействием ограниченную часть длины провода, прилегающую к месту крепления вибратора.
Известен способ удаления инородных тел с токоведущих проводов ЛЭП, заключающийся в том, что электрический конденсатор, одним выводом подсоединенный к токоведущему проводу, а другим выводом - к приемному элементу, выполненному в виде коронирующего электрода с острием на конце, заряжается за счет разности потенциалов острия коронирующего электрода и токоведущего провода и при достижении определенного значения напряжения зарядки разряжается через нелинейный элемент на закрепленный на токоведущем проводе пьезоэлемент, который преобразует электрическую энергию конденсатора в механическую энергию деформации, передающуюся токоведущему проводу в виде удара или встряхивания, приводящим к удалению инородных тел с токоведущего провода [2].
Известно также устройство для удаления инородных тел с токоведущих проводов ЛЭП, содержащее последовательно соединенные пьезоэлемент, имеющий механический и электрический контакт с проводом, нелинейный блок, подключенный параллельно им конденсатор и приемный элемент питания, выполненный в виде коронирующего электрода [2].
Недостатками этого способа и устройства являются локальность воздействия на провод, определяемая местом установки пьезоэлемента, и невысокая интенсивность механического воздействия.
Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ удаления льда с проводов ЛЭП за счет создания электромеханического ударного воздействия на провода в результате возникновения электромагнитной силы отталкивания между двумя цилиндрическими катушками, вставленными одна в другую и механически соединенными с проводами, при протекании по катушкам импульса электрического тока от источника электрической энергии при срабатывании включающего устройства [3].
Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для удаления льда, например, с проводов ЛЭП, содержащее электромагнитный индуктор, выполненный в виде двух гильз разного диаметра, входящих одна в другую. Каркасы гильз выполнены из жесткого диэлектрика, обладающего необходимой механической и электрической прочностью, а в стенках каркасов запрессованы однослойные или многослойные электрические обмотки, последовательно соединенные через включающее устройство с источником электрической энергии. Вложенные одна в другую до определенного упора гильзы индуктора удерживаются в притянутом исходном состоянии при помощи пружины, находящейся внутри полости гильз, внешние концы которых через фланцы неподвижно механически закреплены на параллельных очищаемых проводах так, что ось цилиндрической индукторной системы проходит перпендикулярно направлению проводов [3].
Недостатками данного способа и устройства являются неэффективность очистки проводов на длинных участках ЛЭП (например, между двумя соседними опорами линии электропередачи) вследствие ограниченной зоны провода, на которой происходит разрушение и стряхивание льда и снега, в результате стационарного закрепления устройства и механического воздействия на провод только в месте закрепления на нем фланца, а также отсутствие возможности создания поперечного удара по проводу в разных направлениях по отношению к горизонту.
Задачей изобретения является повышение эффективности и экономичности удаления льда и снега с проводов и грозозащитных тросов ЛЭП.
Техническим результатом изобретения является обеспечение очистки протяженных участков проводов и грозозащитных тросов ЛЭП (например, между двумя соседними опорами линии электропередачи) от льда и снега с помощью одного устройства, а также повышение быстродействия и производительности устройства при неравномерной толщине образовавшейся на проводе ледяной корки, за счет обеспечения возможности создания поперечного удара по проводу в разных направлениях по отношению к горизонту.
Поставленная задача решается тем, что в способе удаления льда и снега с проводов линий электропередачи, включающем закрепление на очищаемом проводе индукторной системы, подачу на индуктор импульса электрического тока, создающего вблизи него импульсное магнитное поле, индуктор выполняют плоским многовитковым, располагают на нем соосно плоский токопроводящий якорь, середину противоположной от индуктора поверхности которого прижимают к очищаемому проводу, располагая при этом провод в диаметрально расположенных и аксиально направленных пазах корпуса индукторной системы, в результате при подаче импульса электрического тока на индуктор в якоре индуцируются вихревые токи, взаимодействующие с магнитным полем индуктора и приводящие к возникновению отталкивающих индукционно-динамических сил, под действием которых перемещают с большим ускорением якорь и прижатый к нему провод в направлении, перпендикулярном оси провода, вызывая разрушение и стряхивание налипшего на провод льда и снега, под действием противодействующих сил натяжения провода якорь возвращают в исходное положение, при этом импульсы электрического тока подают периодически повторяющимися, по мере очищения провода перемещают вдоль него индукторную систему.
Векторы индукционно-динамических сил, воздействующих на якорь и прижатый к нему провод, могут быть выбраны лежащими в вертикальной плоскости.
Векторы индукционно-динамических сил, воздействующих на якорь и прижатый к нему провод, могут быть выбраны лежащими в горизонтальной плоскости.
Векторы индукционно-динамических сил, воздействующих на якорь и прижатый к нему провод, могут быть выбраны лежащими в плоскости, расположенной под углом к горизонту.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для осуществления способа удаления льда и снега с проводов линий электропередачи, содержащем электромагнитный индуктор, неподвижно закрепленный в корпусе индукторной системы и подключенный к генератору импульсных токов, средство для закрепления индукторной системы на очищаемом проводе, индуктор выполнен в виде плоской многовитковой катушки из хорошо проводящего материала и расположен таким образом, что оси индуктора и провода пересекаются под прямым углом, в индукторную систему введен плоский токопроводящий якорь, расположенный соосно с индуктором и серединой противоположной от индуктора поверхности с помощью механизма поджатия прижатый к очищаемому проводу, причем средство для закрепления индукторной системы выполнено в виде каретки, с помощью роликового механизма закрепленной на очищаемом проводе с возможностью перемещения вдоль него, и штанги, расположенной под углом к очищаемому проводу с возможностью его изменения и шарнирно соединенной одним концом с центром нижней части передней стороны корпуса каретки, а другим концом - с дном корпуса индукторной системы, при этом в корпусе индукторной системы, начиная с верхней стороны, выполнены два сквозных паза, диаметрально расположенные и аксиально направленные, для расположения в них очищаемого провода с возможностью его перемещения при ударе в направлении, перпендикулярном оси провода, а подключение генератора импульсных токов к индуктору осуществлено через малоиндуктивную передающую линию.
Ось индукторной системы может быть расположена в вертикальной плоскости.
Ось индукторной системы может быть расположена в горизонтальной плоскости.
Ось индукторной системы может быть расположена в плоскости, расположенной под углом к горизонту.
Механизм поджатия может быть выполнен в виде червячной тяги, один конец которой соединен со штангой, а другой конец присоединен к середине верхней части передней стороны корпуса каретки.
Механизм поджатия может быть выполнен в виде двух червячных тяг, одни концы которых соединены между собой и со штангой, а другие концы присоединены к верхней части передней стороны корпуса каретки по ее краям.
Роликовый механизм может быть выполнен в виде несущего и опорного роликов, имеющих желоб на цилиндрической образующей поверхности и закрепленных с помощью кронштейна на верхней стороне корпуса каретки по ее продольной оси, при этом несущий ролик расположен на очищаемом проводе и соединен с электроприводом с помощью механической передачи, а опорный ролик расположен снизу очищаемого повода и прижат к нему.
Несущий ролик может быть смещен от центра тяжести всего устройства в сторону индукторной системы.
Электропривод роликового механизма может быть выполнен в виде реверсивного электродвигателя.
Роликовый механизм может быть выполнен в виде нескольких несущих и опорных роликов.
Электропривод может быть выполнен в виде реверсивного электродвигателя, а механическая передача может быть выполнена в виде нескольких передач, соответствующих числу несущих роликов.
Электропривод может быть выполнен в виде нескольких реверсивных электродвигателей, каждый из которых может быть соединен с отдельным несущим роликом.
Генератор импульсных токов и электродвигатели могут быть подключены к наземному дизель-генератору.
Генератор импульсных токов и электродвигатели могут быть подключены к аккумуляторной батарее, расположенной в корпусе каретки.
Выполнение индуктора плоским многовитковым, соосное расположение на нем плоского токопроводящего якоря, прижатие середины противоположной от индуктора поверхности которого к очищаемому проводу обеспечивает высокую эффективность преобразования электрической энергии генератора импульсных токов в механическую энергию перемещения якоря и очищаемого провода, за счет хорошей индуктивной связи между плоским индуктором и якорем.
Перемещение с большим ускорением якоря и прижатого к нему провода в направлении, перпендикулярном оси провода, приводит к быстрому разрушению адгезионных связей налипшего льда и снега с поверхностью провода, нарушению целостности ледяных образований в результате кратковременного ударного воздействия на провод.
Возвращение в исходное положение якоря, под действием противодействующих сил натяжения провода, позволяет повысить экономичность и упростить способ и устройство удаления льда и снега с проводов и грозозащитных тросов ЛЭП, в результате высвобождения специальных возвратных пружин.
Осуществление подачи импульсов электрического тока периодически повторяющимися с одновременным перемещением места удара по проводу позволяет ускорить и удешевить процесс очистки его от льда и снега.
Расположение векторов индукционно-динамических сил, воздействующих на якорь и прижатый к нему провод в вертикальной или горизонтальной плоскости или расположенной под углом к горизонту, обеспечивает повышение производительности и эффективности стряхивания льда и снега при неравномерной толщине образовавшейся на проводе ледяной корки, за счет обеспечения возможности создания поперечного удара по проводу в разных направлениях по отношению к горизонту.
Выполнение средства для закрепления индукторной системы в виде каретки, с помощью роликового механизма закрепленной на очищаемом проводе, и штанги, расположенной под утлом к очищаемому проводу с возможностью его изменения, позволяет осуществлять регулировку силы поджатия якоря к очищаемому проводу.
Шарнирное соединение штанги - одним концом с центром нижней части передней стороны корпуса каретки, а другим концом - с дном корпуса индукторной системы и выполнение механизма поджатия в виде червячной тяги, один конец которой соединен со штангой, а другой конец присоединен к середине верхней части передней стороны корпуса каретки, позволяет осуществлять регулировку силы поджатия якоря к очищаемому проводу при разных стрелах провисания провода между опорами.
При выполнении механизма поджатия в виде двух червячных тяг, одни концы которых соединены между собой и со штангой, а другие концы присоединены к верхней части передней стороны корпуса каретки по ее краям, осуществляется возможность расположения вектора воздействующей на провод силы в плоскостях, расположенных под разными углами к горизонту.
При выполнении в корпусе индукторной системы, начиная с верхней стороны, двух сквозных пазов, диаметрально расположенных и аксиально направленных, для расположения в них очищаемого провода с возможностью его перемещения при ударе в направлении, перпендикулярном оси провода, обеспечивается фиксация положения якоря относительно очищаемого провода, при котором оси провода и якоря пересекаются под прямым углом, что создает условия для оптимального механического воздействия якоря на провод.
Подключение генератора импульсных токов к индуктору через малоиндуктивную передающую линию обеспечивает высокий коэффициент передачи электромагнитной энергии в индукторную систему.
Выполнение роликового механизма в виде несущего и опорного роликов, имеющих желоб на цилиндрической образующей поверхности и закрепленных с помощью кронштейна на верхней стороне корпуса каретки по ее продольной оси, расположение несущего ролика на очищаемом проводе и соединение его с электроприводом с помощью механической передачи, расположение опорного ролика снизу очищаемого провода и прижатие его к нему, а также смещение несущего ролика от центра тяжести всего устройства в сторону индукторной системы оказывает автоматическое поджатие якоря к очищаемому проводу, при этом интенсивность поджатия можно регулировать величиной смещения несущего ролика.
Выполнение электропривода в виде реверсивного электродвигателя позволяет при необходимости изменять направление движения каретки по проводу, что приводит к ускорению и повышению эффективности процесса очистки.
Выполнение роликового механизма в виде нескольких несущих и опорных роликов, электропривода - в виде одного реверсивного электродвигателя, а механической передачи - в виде нескольких передач, соответствующих числу несущих роликов, приводит к оптимальному сцеплению роликового механизма с проводом в случае проскальзывания одного из роликов.
Выполнение роликового механизма в виде нескольких несущих и опорных роликов, а электропривода - в виде нескольких реверсивных электродвигателей, каждый из которых соединен с отдельным роликом, приводит к увеличению надежности механизма перемещения в случае отказа одного из двигателей.
Подключение генератора импульсных токов и электродвигателей к наземному дизель-генератору обеспечивает уменьшение весогабаритных показателей и облегчение монтажа каретки на проводе.
Подключение генератора импульсных токов и электродвигателей к аккумуляторной батарее, расположенной в корпусе каретки, позволяет проводить очистку проводов в автономном режиме.
На фиг.1 изображено устройство для удаления льда и снега с проводов и грозозащитных тросов линий электропередачи с расположением оси индукторной системы в вертикальной плоскости.
На фиг.2 изображено сечение А-А фиг.1.
На фиг.3 изображен вид сверху фиг.1.
На фиг.4 изображено устройство для удаления льда и снега с проводов и грозозащитных тросов линий электропередачи с расположением оси индукторной системы в горизонтальной плоскости.
На фиг.5 изображен вид сверху фиг.4.
На фиг.6 изображен роликовый механизм со смещенным от центра тяжести устройства несущим роликом.
На фиг.7 изображен роликовый механизм с несколькими несущими и опорным роликами, с электроприводом, выполненным в виде реверсивного электродвигателя, и несколькими механическими передачами.
На фиг.8 изображен роликовый механизм с несколькими несущими и опорным роликами, с электроприводом, выполненным в виде нескольких реверсивных электродвигателей, и несколькими механическими передачами.
Устройство для осуществления способа удаления льда и снега с проводов и грозозащитных тросов линий электропередачи содержит электромагнитный индуктор 1 (фиг.1), неподвижно закрепленный в корпусе 2 индукторной системы 3 и подключенный к генератору импульсных токов 4. Индуктор 1 выполнен в виде плоской многовитковой катушки из хорошо проводящего материала и расположен таким образом, что оси индуктора 1 и провода 5 пересекаются под прямым углом. В индукторную систему 3 введен плоский токопроводящий якорь 6, расположенный соосно с индуктором 1. Якорь 6 серединой противоположной от индуктора 1 поверхности 7 с помощью механизма поджатия 8 прижат к очищаемому проводу 5. Средство для закрепления 9 индукторной системы 3 выполнено в виде каретки 10, с помощью роликового механизма 11 с несущим 12 и опорным 13 роликами закрепленной на очищаемом проводе 5 с возможностью перемещения вдоль него, и штанги 14, расположенной под углом к очищаемому проводу 5 с возможностью изменения этого угла. Штанга 14 с помощью шарниров 15 соединена одним концом с центром нижней части передней стороны 16 корпуса каретки 17, а другим концом - с дном 18 корпуса 2 индукторной системы 3. В корпусе 2 индукторной системы 3 (фиг.1, 2, 3), начиная с верхней стороны 19, выполнены два сквозных паза 20, диаметрально расположенные и аксиально направленные, для расположения в них очищаемого провода 5 с возможностью его перемещения при ударе в пазах 20 в направлении, перпендикулярном оси провода 5. Подключение генератора импульсных токов 4 к индуктору 1 осуществлено через малоиндуктивную передающую линию 21.
Ось индукторной системы 3 может быть расположена в вертикальной плоскости (фиг.1, 3), в горизонтальной плоскости (фиг.4, 5) или в промежуточном положении.
Механизм поджатия 8 (фиг.1, 3) может быть выполнен в виде червячной тяги, один конец которой соединен со штангой 14, а другой конец присоединен к середине верхней части передней стороны 16 корпуса каретки 17.
Механизм поджатия 8 (фиг.4, 5) может быть выполнен в виде двух червячных тяг, одни концы которых соединены между собой и со штангой 14, а другие концы присоединены к верхней части передней стороны 16 корпуса каретки 17 по ее краям.
Роликовый механизм 11 (фиг.1) может быть выполнен в виде несущего 12 и опорного 13 роликов, имеющих желоб на цилиндрической образующей поверхности и закрепленных с помощью кронштейна 22 на верхней стороне 23 (фиг.3) корпуса каретки 17 по ее продольной оси, при этом несущий ролик 12 (фиг.1) может быть соединен с электроприводом 24 с помощью механической передачи 25.
Несущий ролик 12 (фиг.6) может быть смещен от центра тяжести устройства 26 в сторону индукторной системы 3.
Электропривод 24 (фиг.7) может быть выполнен в виде реверсивного электродвигателя 25.
Роликовый механизм 11 может быть выполнен в виде нескольких несущих 12 и опорного 13 роликов (фиг.7, 8).
Электропривод 24 (фиг.7) может быть выполнен в виде реверсивного электродвигателя 25, а механическая передача выполнена в виде нескольких передач 26, 27, соответствующих числу несущих роликов 12.
Электропривод 24 (фиг.8) может быть выполнен в виде нескольких реверсивных электродвигателей 28, 29, каждый из которых соединен с отдельным несущим роликом 12 с помощью своей механической передачи 30,31.
Генератор импульсных токов 4 (фиг.1) и электропривод 24 могут быть подключены к наземному дизель-генератору 32.
Генератор импульсных токов 4 (фиг.4) и электропривод 24 могут быть подключены к аккумуляторной батарее 33, расположенной в корпусе 17 каретки 10
Устройство работает следующим образом. После снятия напряжения с ЛЭП с помощью несущего ролика 12 закрепляют на очищаемом проводе 5 (например, с помощью автовышки) каретку 10, соединенную с помощью штанги 14 с индукторной системой 3 (фиг.1). При этом индуктор 1 выполняют плоским многовитковым и располагают на нем соосно плоский токопроводящий якорь 6. Середину противоположной от индуктора 1 поверхности якоря 7 прижимают к очищаемому проводу 5, изменяя длину червячной тяги 8 и обеспечивая при этом механический контакт лежащего на индукторе 1 якоря 6 с очищаемым проводом 5. При этом провод 5 располагают в диаметрально расположенных и аксиально направленных пазах 20 корпуса индукторной системы 3. Включают генератор импульсных токов 4, в результате чего на обмотку индуктора 1 через заданные промежутки времени подают импульсы электрического тока, которые создают в зазоре между обмоткой индуктора 1 и металлическим якорем 6 импульсное магнитное поле, индуцирующее в якоре 6 вихревые токи. Взаимодействие вихревых токов в якоре 6 с магнитным полем индуктора 1 приводит к возникновению отталкивающих индукционно-динамических сил, под действием которых якорь 6 и прижатый к нему провод 5 с большим ускорением перемещаются в направлении, перпендикулярном оси провода 5, вызывая разрушение и стряхивание налипшего на провод льда и снега. Под действием противодействующих сил натяжения провода 5 якорь 6 возвращается в исходное положение. Импульсы электрического тока следуют периодически повторяющимися. По мере очищения провода перемещают вдоль него индукторную систему 3, обрабатывая таким образом весь провод между опорами ЛЭП.
Реверс электропривода 24 позволяет возвращать устройство в начальное место.
После обработки одного провода устройство устанавливают на другой провод или грозозащитный трос, и процесс повторяется до полной очистки проводов и грозозащитных тросов в пролете между опорами ЛЭП.
Использование изобретения позволяет повысить эффективность и экономичность удаления льда и снега с проводов и грозозащитных тросов ЛЭП, что приводит к повышению надежности работы ЛЭП в экстремальных погодных условиях, связанных с интенсивным обледенением проводов и грозозащитных тросов.
Источники информации
1. Патент US №2004/0065458 А1, Н02G 7/00, 2004.
2. Патент RU 2067345 C1, Н02G 7/16, 1996.
3. Авторское свидетельство СССР №615560, Н026G 7/16, 1978