СИСТЕМА ОЧИСТКИ ТРОСОВ ЛЭП ОТ ГОЛОЛЕДА И ПТИЦ

Полезная модель относится к линиям электропередачи, в частности, устройствам, которые обеспечивают безаварийную работу воздушных высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП).
Существуют устройства, системы и даже целые комплексы по борьбе с этим опасным обледенением для тросов ЛЭП.
Известна работа: «Соловьева В.А., Черного С.П., Сухорукова С.И., Козина В.М., Автоматическая система удаления льда с проводов линий электропередач / Комсомольский-на-Амуре Государственный технический университет / Институт машиностроения и металлургии ДВО РАН», в ней рассмотрены все известные системы противообледенения.
Так же имеется ряд патентов систем очистки гололедообразований на тросах ЛЭП: SU 1354322; SU 1339717 - методом плавки RU 2529528; RU 2522423 - методом механической очистки.
Известным системам очистки тросов ЛЭП, (делятся на активные и пассивные), от наледи и инея свойственны недостатки, в частности:
Это низкая оперативность и высокие затраты электроэнергии, необходимость отключения линии, в варианте - оттаивание токам прогрева.
Не высокая оперативность при использовании устанавливаемых (припаркованных) приспособлений и роботизируемых устройств, продиктована необходимостью прибытия на участок обледенения специальной бригады. Что проблематично на протяженных линиях, в труднодоступных местах, в условиях бездорожья. К недостаткам можно отнести еще и то, что работы проводятся поочередно и последовательно, на участке опора-опора. В зимнее короткое световое время можно не успеть. Работы на токоведущих частях в темноте запрещены, а значит, понадобится еще и мощное освещение.
Высокие затраты, в варианте с покрытием тросов специальными составами. Так как требует, либо перетяжки, замены тросов, отключение линии и проведение дорогостоящих высотных работ, либо без отключения с применением авиации, не удалось отыскать в перечне работ, когда-либо проводимых в отечественных сетях.
На линиях средней высоковольтности и протяженности, например 35 кВ, 110 кВ, может вообще оказаться экономически не целесообразно применение перечисленных методик и приспособлений. Хотя эксплуатируемая в предгорных районах, в заболоченных местах, на речных переходахтакая линия может доставлять немало проблем с ее обледенением.
В прототипе, патент РФ №24449443, для питания привода перемещения и шнеков очистки используется электроэнергия, полученная методом трансформации электромагнитного поля провода ЛЭП.
Такой метод питания устройства имеет недостаток заключающийся в том, что при незначительном удалении питающего индуктора от провода (неровности на проводе - частично не удаленный лед) возникает обвал мощности в цепи питания и, как следствие, остановка.
Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключается в повышении безаварийной работы ЛЭП.
Указанный технический результат достигается тем, что система очистки выполнена в виде изолятора, содержащего мощный пьезоэлемент, обеспечивающий преобразование переменного напряжения фазного провода в механическое колебание троса, причем система очистки имеет в составе изолятора высоковольтный коммутатор, выполненный с возможностью активирования пьезоэлемента дистанционно.
Электрические схемы различных вариантов управления представлены на рисунках:
на Фиг. - 1 изображена принципиальная электрическая схема с датчиком натяжения,
на Фиг. - 2, изображена принципиальная электрическая схема с весовым датчиком,
на Фиг. - 3, изображена принципиальная электрическая схема с датчиком обледенения,
на Фиг. - 4. изображена принципиальная электрическая схема с лазерно-активируемым датчиком.
На Фиг. - 5 упрощенно изображен аксонометрический чертеж устройства на стреле опоры ЛЭП с нумерацией элементов.
Устройство представляет собой изолятор конструкции ФИГ. - 5. В конструкцию, помимо изоляционного участка 1, добавлены следующие элементы: амортизационно-демпфирующая проставка 2, полупроводниковая тиристорная структура 3, пьезовибратор 4, скрепленный с держателем токоведущего троса 5. Проводник зануления (питания вибратора). В его разрыв может включаться токоограничительный элемент.
В ЛЭП, с глухо заземленной нейтралью, активирование вибратора может быть осуществлено несколькими способами:
По сигналу датчика натяжения(весового датчика), он может быть встроен в конструкцию изолятора Фиг. - 1, Фиг. - 2;
По сигналу телемеханики или датчика обледенения Фиг. - 3;
Принудительно, местно, по сигналу обходчика, путем засветки открытого оптического канала тиристора лазерным брелоком осмотрщика Фиг - 4;
Работает устройство следующим образом. При открывании тиристора одним из выше перечисленных способов, переменное напряжение прикладывается к обкладкам пьезоэлемента по пути - фазный провод, одна из обкладок пьезоэлемента (нижние на Фиг. 1-4), верхняя обкладка, зануляющий проводник, металлоконструкции мачты заземляющий проводник мачты, заземление мачты. Пластина пьезоэлемента, под действием сильного электрического поля, совершает колебания. Они создают в напряженном тросе колебания, распространяющиеся на участке опора - опора. На другом конце троса вибратор можно заставить включиться от возбуждаемой волны первого. Такой эстафетный способ управления может заменить дорогое оборудование телемеханики с диспетчерским пунктом.
Время открытого тиристора, в цепи переменного тока, определяется длительностью подачи сигнала на его управляющий электрод. Поэтому продолжительность включения системы очистки эффективнее сделать импульсной, что придаст механическим колебаниям ударный характер. Эта мера ограничит ток в цепи, перегрев и разрушение пьезокерамики вибратора.
Для демпфирования и развязки колебаний трос - конструкции опоры, служит проставка-амортизатор 2 см. Фиг 4.
Применение полупроводникового тиристора позволит уменьшить требование к контактам включающих датчиков, осуществить оптическую развязку с управляющим оборудованием, сделать возможным принудительное включение вибратора с земли.
В качестве тиристора, в очень высоковольтных сетях, подразумевается использовать бесконтактный коммутатор с приемлемыми параметрами, например управляемый вакуумный разрядник, или комбинированные IGBT структуры.
Установка описанного устройства очистки производится, как замена изоляторов. Не требует перетяжки тросов, изменений в конструкции опор.
Конструкция данной полезной модели такова, что позволяет исключить большинство недостатков в решении этой специфической задачи. Она имеет постоянную готовность к использованию, не требует затратной реконструкции линии. Имеет большой рабочий ресурс и надежность, не высокую стоимость, легко интегрируется в уже имеющиеся системы, может использоваться совместно с ними.
Технический результат от применения предлагаемого устройства заключается в том, что система очистки не привозимая и не устанавливаемая бригадой на обледеневший трос, а уже встроена в крепежную арматуру электролинии на всей протяженности проблемных пролетов.
1. Соловьев В.А. Черный С.П., Сухоруков С.И., Козин В.М. Автоматическая система удаления льда с проводов линий электропередач / Комсомольский-на-Амуре Государственный технический университет / Институт машиностроения и металлургии ДВО РАН
2. Электротехнический справочник. В 4 т. Т. 3. Производство, передача и распределение электрической энергии / Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др. (гл. ред. А.И. Попов). - 9-е изд., стер. - М.: Издательство МЭИ, 2004. - 964 с.
3. Управляемый выпрямитель для плавки гололеда на проводах и грозозащитных тросах ВЛ // Информационная система iElectro: Все об электротехнике. URL: http://www.ielectro.ru/news51718/index.html (дата обращения 01.10.2011).
4. Пат. 2356148 C1 Российская Федерация, МПК H02G 7/16. Способ и устройство для борьбы с гололедом на линиях электропередачи / Каганов В.И.; заявитель и патентообладатель Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет) (МИРЭА), Каганов Вильям Ильич - №2008119101/09; заявл. 15.05.2008; опубл. 20.05.2009, Бюл. №14; 13 с.: 7 ил.
5. Кингсеп А.С., Локшин Г.Р., Ольхов О.А. Основы физики. Курс общей физики. Учебник. В 2 т. Т. 1. Механика, электричество и магнетизм, колебания и волны, волновая оптика. - М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2001. - 560 с.
6. Dartmouth engineers develop new power line de-icing system // Dartmouth News. URL: http://www.dartmouth.edu/~news/releases/2009/01/07.html (дата обращения 15.12.2012)
7. Высокотемпературные провода: повышение пропускной способности ВЛ // EnergyFuture.ru: Профессионально об энергетике будущего настоящего. URL: http://energyfuture.ru/vysokotemperaturnye-provoda-povyshenie-propusknoj-sposobnosti-vl (дата обращения 10.10.2011).
8. Обзор новых технологий в энергетике - Выпуск 1 - Департамент технического развития ОАО «МРСК Центра», 2008. - 11 с.
9. Робот LineScout на линиях электропередач // Мир роботов Roboting.ru. TJRL: http://roboting.ru/1253-robot-linescout-na-liniyax-yelektroperedach.html (дата обращения 12.10.2011).
10. Expliner - робот для обслуживания линий электропередач выходит на работу // Новости технологий. URL: http://techvesti.ru/node/3807 (дата обращения 13.10.2011).
11. Робот Expliner инспектирует высоковольтные линии // Мир роботов Roboting.ru. URL: http://roboting.ru/957-robot-expliner-inspektiruet.html (дата обращения 13.10.2011).