Способ удаления льда и гололедных отложений с электрических проводов и грозозащитных тросов воздушной линии электропередачи
METHOD FOR REMOVING ICE AND ICY DEPOSITS FROM ELECTRICAL WIRES AND LIGHTNING PROTECTION CABLES OF OVERHEAD POWER LINE

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для механического удаления льда и гололедных отложений с проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередач.
Известен способ механического сброса гололедных отложений с проводов и тросов воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) посредством расположенного посередине каждого пролета устройства (а.с. СССР №811382 А1, кл. H02G 7/16, 1978 г), содержащего ударный элемент, выполненный из материала с эффектом памяти формы, концы которого с помощью электрических и механических (посредством гирлянд изоляторов) связей соединены с грозозащитными тросами (грозотросами) и проводами. Данное изобретение имеет достаточно ограниченную область применения, т.к. его установка на ВЛЭП предполагает наличие в ней грозотросов, которые не всегда используются:
- в ВЛЭП с напряжением до 20 кВ грозотросы не применяются;
- в ВЛЭП с напряжением до 110 кВ грозотросы применяются лишь на подходах к станциям;
- ВЛЭП с напряжением 110-330 кВ в некоторых случаях (в районах с малой интенсивностью грозовой деятельности (менее 20 грозовых часов в году), а также в особо гололедных районах) также выполняются без этих грозотросов.
Используемое в данном способе устройство не позволяет прогнозировать появление (образование) и скорость роста гололедных отложений на проводах ВЛЭП, что является его недостатком.
Кроме того, в данном изобретении отсутствует возможность автоматического обнаружения гололедных отложений на проводах / грозотросах и автоматического включения устройства с ударным элементом при их образовании, что также является его недостатком.
Кроме того, ввиду того, что данное устройство с его ударным элементом и достаточно тяжелыми гирляндами изоляторов расположено посередине каждого пролета, то создается дополнительная механическая нагрузка на грозотросы и их сцепную арматуру (при напряжении менее 110 кВ) или подвесные изоляторы (при напряжении более 220 кВ), посредством которых данные грозотросы прикреплены к каждой опоре. Причем эта нагрузка в момент срабатывания устройства, т.е. при пропускании по нему переменного электрического тока при обледенелых, и поэтому тяжелых проводах и грозотросах, практически мгновенно многократно возрастает и может вызвать их обрыв. Таким образом, данное изобретение характеризуется сравнительно невысокой надежностью и долговечностью.
Известен способ сброса гололедных отложений с проводов ВЛЭП посредством устройства для импульсного их встряхивания (а.с. СССР №1415309, МПК H02G 7/16, 1986 г), содержащего жестко прикрепленный параллельно участку каждого провода ВЛЭП в каждом пролете посредством двух узлов термокомпенсатор из материала с эффектом памяти формы, механизм токовой защиты линии, короткозамыкатель и источник питания с токовой защитой. Недостатки данного изобретения заключаются в следующем. При большой скорости образования гололедных отложений и значительной продолжительности процесса гололедообразования сравнительно частое сокращение термокомпенсаторов, за счет их нагрева проходящим по ним большим током при каждом срабатывании короткозамыкателя, приводит к возникновению многочисленных микротрещин во внешних проволоках токопроводящей жилы каждого провода в точках его перегиба - между узлами креплений каждого упомянутого термокомпенсатора к участку каждого провода. Эти микротрещины приводят, в свою очередь, к возникновению усталостных трещин в данных проволоках и они, вследствие многократных повторных и достаточно резких перегибов в этих точках, разрушаются.
Причем, для эффективного сброса гололедных отложений с проводов амплитуда возбужденных их механических колебаний должна быть достаточно велика, и, соответственно, значительным должно быть сокращение термокомпенсаторов. При этом очевидно, что радиусы изгиба каждого провода между каждых двух узлов креплений каждого соответствующего термокомпенсатора (т.е. в точках перегиба провода) по мере его сокращения, уменьшаются, приводя к ускоренному образованию микротрещин в проволоках и к разрушению токопроводящей жилы каждого провода.
Наличие на проводах ВЛЭП дополнительных элементов в виде протяженных термокомпенсаторов с узлами их креплений, а также ферромагнитных экранов, которые могут быть установлены дополнительно, несколько увеличивает массу проводов и их парусность. Кроме того, на самих этих элементах также происходит образование гололедных отложений, поэтому масса проводов и их парусность увеличивается в еще большей степени. При этом возрастает механическая нагрузка на поддерживающие провода ВЛЭП гирлянды опор (линейные изоляторы) и вероятность их разрушения.
Еще одним существенным недостатком данного изобретения является тот факт, что в момент сокращения термокомпенсаторов на гирлянды опор (линейные изоляторы) действуют достаточно большие кратковременные механические воздействия обледеневших, и поэтому более тяжелых (в несколько раз) проводов. Эти воздействия, в соответствии с классификацией механических воздействий, можно отнести к разряду ударных. В результате этих многократных ударных воздействий на гирлянды опор (линейные изоляторы) последние могут разрушиться.
Кроме того, данное изобретение характеризуется такими же недостатками, как и рассмотренное выше а.с. СССР №811382 А1:
- отсутствует возможность автоматического определения размера (массы) гололедных отложений на проводах ВЛЭП, определения стрелы их провеса, а также включения короткозамыкателя без участия человека;
- не позволяет прогнозировать появление (образование) и скорость роста гололедных отложений на проводах ВЛЭП.
Известны способы борьбы с гололедом (гололедными отложениями) на проводах ВЛЭП основанные на использовании робототехнических систем (роботов) типа LineScout (разработан в научно - исследовательском институте Канады Hydro-Quebec в 1998 г) (Соловьев В.А., Черный С.П., Сухоруков С.И., Козин В.М. Автоматическая система удаления льда с проводов линий электропередач // Материалы IV междунар. студ. науч. форума. Комсомольск-на-Амуре, 2012 - 45 с). Данный робот оборудован видеокамерами, инфракрасными датчиками, а также беспроводным радио - приемопередатчиком. Посредством дистанционного управления данным роботом специалисты, находясь на земле, могут обнаружить повреждения провода и удалить с его поверхности лед. К недостаткам данных известных способов борьбы с гололедом на проводах ВЛЭП, основанных на использовании роботов, относят необходимость ручной их установки на провод и снятия его с провода, а также переустановки с одного провода на другой. Для этого необходима спецтехника (автовышка) и квалифицированный обслуживающий персонал, что затрудняет его использование в труднодоступных районах, а процесс удаления гололедных отложений с проводов достаточно продолжителен. Очевидно, что эти способы борьбы с гололедом не способны автоматически определять размер (массу) гололедных отложений, прогнозировать появление (образование) и скорость их роста на проводах ВЛЭП.
Известно, также, устройство и способ удаления постороннего материала, в особенности льда и/или снега с проводов ВЛЭП (заявка РФ, 2003120088 МПК H02G 7/16 (2000.01)), содержащее постоянно закрепленный посередине между каждыми двумя опорами ВЛЭП на монтажном кронштейне каждого провода с жестко установленными на нем изоляторами электромеханический вибратор, источник его питания, выполненный в виде трансформатора тока, первичной обмоткой которого является провод ВЛЭП, блок управления с микропроцессором для включения / выключения данного вибратора и регулирования подаваемой на него мощности для обеспечения требуемой амплитуды, частоты и продолжительности вибраций провода. Также устройство содержит набор датчиков гололедной нагрузки, выполненный с возможностью передачи сигнала по сигнальному проводу в упомянутый блок управления, а также содержит средства радиосвязи.
Недостатками данного известного устройства и способа является увеличенная парусность провода ВЛЭП и его масса, вследствие наличия закрепленного посередине между каждыми двумя опорами на монтажном кронштейне каждого провода электромеханического вибратора с блоком управления и установленного рядом с ним трансформатора тока. Это приводит к большему провисанию провода, большей механической нагрузке на изоляторы и линейную арматуру, а также к большей амплитуде колебаний провода при ветровых нагрузках, что уменьшает его надежность. Необходимость надежной изоляции от атмосферных осадков блока управления, трансформатора тока, вибратора, соединяющих их многочисленные входы и выходы проводов и контактных зажимов (разъемов), также приводит к неизбежному снижению его надежности и долговечности. Кроме того, посредством данного изобретения невозможно прогнозировать появление (образование) и скорость роста гололедных отложений на проводах ВЛЭП.
Известен способ удаления гололеда (гололедных отложений) с проводов и грозотросов ВЛЭП путем его расплавления за счет нагревания данных проводов и грозотросов повышенным постоянным или переменным током, принятый за прототип, с использованием автоматизированной информационной системы контроля гололедной нагрузки (АИСКГН) [https://www.science-education.ru/ru/article/view?id=12461 (системы мониторинга образования гололеда на проводах ВЛЭП) типа АБАК-2000, БЛАЙС, ASTROSE, DiLin, или системы CAT - 1, представляющей собой единый комплекс программно - аппаратных средств. Этот комплекс содержит расположенный непосредственно на каждой опоре данной ВЛЭП пункт контроля (ПК), с его набором датчиков гололедной нагрузки, набором метеорологических датчиков, микропроцессорным линейным преобразователем (МЛП), источником питания и устройством беспроводной связи. Также содержит расположенный в диспетчерском пункте организации, осуществляющей оперативное обслуживание ВЛЭП, пункт приема (ПП) с его микропроцессорным приемным преобразователем (МПП), источником питания, устройством беспроводной связи, автоматизированным рабочим местом (АРМ) диспетчера, персональным компьютером и телемеханикой. Также этот комплекс содержит технологическое и прикладное программное обеспечение, включающее программы функционирования микропроцессорных устройств и программы обработки информации о параметрах гололедной нагрузки на проводах и грозотросах, и о метеорологических параметрах для АРМ диспетчера, персонального компьютера и для мобильного устройства (смартфона, коммуникатора).
Известный способ заключается в том, что диспетчер или другое ответственное за текущее состояние ВЛЭП лицо с мобильным устройством беспроводной связи (смартфоном, коммуникатором) осуществляет визуальный контроль показаний ДГН и метеорологических датчиков, непрерывно или периодически передающихся в режиме реального времени с каждого ПК посредством их устройств беспроводной связи, и отображающихся на мониторе (экране) в виде соответствующих временных графиков.
При срабатывании телесигнализации и получении диспетчером (ответственным лицом) аварийных и/или предупредительных визуальных и/или звуковых сигналов о критическом значении сил натяжения проводов и/или грозотросов, или о критическом значении массы гололедных отложений на данных проводах и/или грозотросах ВЛЭП, он (диспетчер (ответственное лицо)) осуществляет искусственное трехфазное короткое замыкание (КЗ) в конце ВЛЭП, и подает на нее повышенный переменный или постоянный ток. Провода ВЛЭП при этом нагреваются повышенным током, а образовавшийся на них гололед (гололедные отложения) расплавляется. Недостаток данного способа борьбы с гололедом, основанного на его плавке за счет нагревания проводов и грозотросов ВЛЭП повышенным током, заключается в продолжительных больших потерях в ней мощности, и поэтому он характеризуется сравнительно низким КПД. При этом во время достаточно продолжительного процесса плавки гололеда многочисленные электропотребители остаются обесточенными.
Кроме того, при продолжительной плавке гололеда возникает опасность перегрева проводов и грозотросов при частичном его опадании с отдельных проводов и грозотросов. А многократно повторяющиеся циклы перегревания и охлаждения приводят к растягиванию проводов и грозотросов и к снижению их механической прочности, что приводит, в свою очередь, к снижению долговечности и надежности ВЛЭП.
Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в устранении указанных недостатков, а именно: сокращение длительности процесса удаления гололеда, увеличение его КПД, надежности и долговечности.
Поставленная задача достигается тем, что в известном способе удаления гололедных отложений с электрических проводов и грозозащитных тросов воздушной линии электропередачи, заключающемся в том, что при срабатывании телесигнализации автоматизированной информационной системы контроля гололедной нагрузки производят нагрев данных проводов и грозозащитных тросов повышенным постоянным или переменным током путем создания в конце этой воздушной линии искусственного короткого замыкания, в отличие от него, в заявляемом способе используют такие провода и грозозащитные тросы, в сердечник каждого из которых встроена по всей длине проволока, выполненная из материала с эффектом памяти формы, а удаление гололедных отложений с проводов и грозозащитных тросов производят за счет импульсного их встряхивания при их нагреве выше температуры обратного мартенситного превращения материала проволоки.
В качестве материала с эффектом памяти формы, из которого выполнена проволока, в частном случае используют нитинол.
Ограничительные и отличительные признаки заявляемого изобретения обеспечивают достижение поставленной технической задачи.
За счет того, что в предложенном способе удаление гололедных отложений с проводов и грозотросов ВЛЭП производится за счет кратковременного импульсного их встряхивания, достигается существенно сокращение длительности процесса удаления гололедных отложений, а также увеличение его КПД.
Благодаря отсутствию опасности перегрева проводов и грозотросов, а также тому, что число циклов нагревания / охлаждения нитиноловой проволоки, при котором она сохраняет свои технологические свойства без разрушения, достигает 10000 и более, достигается существенное увеличение надежности и долговечности ВЛЭП.
2
2
Заявляемое изобретение иллюстрируется: фиг. 1 - Расположение нитиноловой проволоки в многопроволочном проводе: а - вид с боку, б - вид с торца; фиг. 2 - Геометрическое положение провода безо льда и со льдом; фиг. 3 - Функциональная схема радиотелемеханической системы телеизмерения гололедных нагрузок; фиг. 4 - Принципиальная схема искусственного короткого замыкания линии: а - на переменном токе (на воздушных линиях с напряжением ниже 220 кВ с проводами сечением меньше, чем 240 мм), б - на постоянном токе (для воздушных линий напряжением 220 кВ и выше с проводами сечений более чем 240 мм).
Заявляемый способ поясняется на примере наиболее широко применяемого в ВЛЭП сталеалюминевого провода (фиг. 1). Данный провод содержит расположенный в его центре сердечник (1), выполненный из нескольких плотно свитых (скрученных) между собой стальных оцинкованных проволок (на фиг. 1 б выполнены со штриховкой) и покрытый слоем нейтральной смазки (не показано), а также плотно свитые (скрученные) между собой поверх этого сердечника (1) алюминиевые проволоки (2) (на фиг. 1 б выполнены без штриховки). Для придания проводу устойчивой формы повивы алюминиевых и стальных проволок скручивают между собой в противоположных направлениях (на фиг. 1 а стальные оцинкованные проволоки сердечника (1) имеют левую свивку, а алюминиевые проволоки (2) - правую). При этом сердечник (1) этого провода по всей его длине содержит нитиноловую проволоку (3). Аналогичным образом нитиноловую проволоку содержит и сердечник грозотроса (не показано). Эти сталеалюминиевые провода (фиг. 1) и грозотросы (не показано) со встроенной нитиноловой проволокой (3) в сердечнике каждого из них закрепляют на опорах (4) ВЛЭП (фиг. 2) традиционным способом с помощью арматуры и изоляторов (не показаны). На фиг. 2 цифрой (5) показано положение провода и стрела провеса S1 с гололедными отложениями (не показано) на нем, а цифрой (6) показано положение провода и стрела провеса S2 без этих гололедных отложений.
Очевидно, что стрела провеса S1 провода с гололедными отложениями больше стрелы провеса S2 провода без гололедных отложений. Стрела провеса провода - расстояние по вертикали между низшей его точкой и прямой, соединяющей точки его подвеса на соседних опорах.
Заявляемый способ удаления льда и гололедных отложений с электрических проводов воздушных линий реализуют посредством обычной автоматизированной информационной системы контроля гололедной нагрузки (АИСКГН) (системы мониторинга образования гололеда на ВЛЭП), например типа АБАК-2000, БЛАЙС, ASTROSE, DiLin, или системы CAT - 1, представляющей собой единый комплекс программно - аппаратных средств. Этот комплекс содержит радиотелемеханические системы телеизмерения гололедных нагрузок (СТГН), а также технологическое и прикладное программное обеспечение (не показано). Функциональная схема (фиг. 3) упомянутой радиотелемеханической СТГН содержит:
- типовой набор датчиков гололедной нагрузки (ДГН) (7), каждый из которых выполнен, как правило, в виде динамометра (датчика веса и/или натяжения провода и грозотроса). Дополнительно может быть установлен малогабаритный инклинометр (МЭМС - инклинометр);
- типовой набор датчиков измерения метеорологических параметров окружающей ВЛЭП среды (метеорологические датчики) (8) (скорости и направления ветра, температуры и влажности воздуха). Дополнительно могут быть установлены датчики температуры (не показано) проводов и грозотросов;
- микропроцессорный линейный преобразователь (МЛП) (интеллектуальный контроллер) (9), электрически соединенный с каждым ДГН (7) и с каждым метеорологическим датчиком (8);
- микропроцессорный приемный преобразователь (МПП) (интеллектуальный контроллер) (10);
- электрически подключенное к порту МЛП (9) устройство беспроводной связи -приемо-передающий радиомодем (РМ) (11) и радиостанция (PC) (12);
- устройство беспроводной связи МПП (10) с каждым МЛП (9) (ПП II с каждым ПК I) содержит приемо-передающий радиомодем (РМ) (13) и радиостанцию (PC) (14). Для обеспечения беспроводной связи также может быть установлен и GSM-модем, например типа Cinterion BGS2T-RS-485;
- источник питания (15) МЛП (9), который может быть выполнен в виде солнечной батареи, электрического аккумулятора, маломощной гибридной солнечной электростанции, или в виде устройства отбора мощности от ВЛЭП (трансформатора тока или трансформатора напряжения);
- расположенное в диспетчерском пункте (не показано) автоматизированное рабочее место (АРМ) (16) диспетчера и телемеханику (ТМ) (17).
Дополнительно СТГН может быть также укомплектована системой удаленного видеонаблюдения для получения фото- и видеоизображения проводов и грозотросов.
Инклинометр - датчик угла наклона, служит для измерения стрелы провеса провода ВЛЭП. МЭМС (микроэлектромеханическая система) - устройство, объединяющее в себе микроэлектронные и микромеханические компоненты.
Солнечная батарея (фотоэлектрический солнечный модуль) - техническое устройство, в котором между собой конструктивно объединены и электрически связаны отдельные фотоэлектрические преобразователи, предназначенное для преобразования солнечной энергии в электрическую энергию.
При этом каждый набор ДГН (7) совместно с МЛП (9) и источником питания (15) образует пост телеизмерения, а каждый набор метеорологических датчиков (8) совместно с МЛП (9) и источником питания (15) образует метеопост. Для каждого набора ДГН (7) и каждого набора метеорологических датчиков (8) в каждом ПК I может быть установлен либо один общий МЛП (9) с его источником питания (15) и устройством беспроводной связи, либо два раздельных между собой МЛП (9) с устройством беспроводной связи для каждого из них и с источником питания (15) для каждого из них. Первый вариант прост в конструктивном исполнении, но в этом случае МЛП (9) должен допускать одновременное подключение к нему ДГН (7) и метеорологических датчиков (8), которые обладают в общем случае разными электрическими характеристиками - статической и динамической чувствительностью, внутренним сопротивлением, входной и выходной мощностью, уровнем шумов. Во втором варианте к одному МЛП (9) подключают набор ДГН (7), а ко второму МЛП (9) подключают набор метеорологических датчиков (8), требуется два источника питания (15) и два устройства беспроводной связи, поэтому этот вариант хуже по массогабаритным и стоимостным показателям.
Каждый такой пост телеизмерения совместно с каждым таким линейным метеопостом и устройством беспроводной связи в каждом ПК I образует сигнализатор гололеда (СГ). СГ служат для обнаружения гололедных отложений на проводах и грозотросах ВЛЭП в каждом ПК I и передачи в диспетчерский пункт цифрового сигнала о наличии, весе (размере) этих гололедных отложений. В зависимости от набора датчиков (7) и (8) СГ могут передавать также информацию (в виде цифрового сигнала) об интенсивности нарастания гололеда, температуре воздуха, проводов и грозотросов, скорости и направления ветра, влажности воздуха, а также могут быть использованы для контроля окончания процесса удаления гололедных отложений с проводов и грозотросов ВЛЭП.
Электрически подключенное к порту МЛП (9) устройство беспроводной связи, содержащее приемо-передающий радиомодем (РМ) (11) и радиостанцию (PC) (12), установлено в каждом ПК I, обеспечивает беспроводную двухстороннюю (дуплексную) связь каждого данного ПК I с устройством беспроводной связи МПП (10) - приемопередающим радиомодемом (РМ) (13) и радиостанцией (PC) (14), установленным в ПП II.
В качестве ДГН (7) используют, например, тензометрический гололедный датчик типа ДГВН-20, измеряющий механическое напряжение провода / грозотроса в точках его подвеса, и датчик продольного натяжения провода / грозотроса (не показано) серии DMGZ.
ДГН (7) и метеорологические датчики (8) при этом выполнены бесконтактными, защищенными от воздействия атмосферы и внешних электромагнитных полей с требуемой чувствительностью. Принцип действия бесконтактного ДГН (7) основан на магнито-упругом эффекте (эффект Виллари) - изменении магнитных свойств используемых в датчике материалов (например, никеля) под действием приложенных к нему растягивающих усилий. ДГН (7) могут быть также выполнены и контактными, реагирующими на увеличение веса провода / грозотроса из-за дополнительной нагрузки от гололеда, однако надежность таких датчиков ниже.
Электропитание каждого из перечисленных выше датчиков, при необходимости, выполнено от МЛП (9) посредством тонких медных изолированных проводов. Этот МЛП (9) также служит для считывания информации с ДГН (7) и с метеорологических датчиков (8), и преобразования ее в цифровой сигнал для последующей передачи по каналу радиосвязи. Причем данный МПЛ (9) с его источником питания (15), РМ (11) и PC (12) размещен в малогабаритном шкафу контроля (не показан) со степенью защиты не менее IP 55, который закреплен на опоре (4) стандартным способом на традиционных крепежных элементах. А антенна установлена на траверсе (не показано).
Пункт приема (ПП) II содержит микропроцессорный преобразователь приемный (МПП) (10), радиостанцию (PC) (14) с радиомодемом (РМ) (13) и с антенной, сервер обработки и хранения данных (не показан), автоматизированное рабочее место (АРМ) (16) диспетчера, телемеханику (17) и источник питания (18).
Посредством PC (14) с ее РМ (13) МПП (10) обеспечивает прием сигналов из каждого ПК I (от каждого СГ) и передачу сигналов к каждому ПК I (каждому СГ), а также отображение информации на встроенном символьном табло (не показано). Кроме этого МПП (10) также обеспечивает подключение к АИСКГН стандартных систем ТМ (17) типа SMART, Компас, Гранит, персональных электронно-вычислительных машин (персонального компьютера) и систем АСУТП (Автоматизированная система управления технологическим процессом) (не показано) по стандартным интерфейсам RS232/RS485.
ТМ (17) таких электроэнергетических объектов, как электростанции и подстанции совместно с их ВЛЭП, представляет собой стандартный комплекс электромеханического оборудования и программного обеспечения, который обеспечивает возможность передачи информации и ее приема в режиме реального времени, в том числе видеоизображения, а также сигналов от датчиков, установленных на данных объектах и ВЛЭП, а также позволяет управлять электромеханическим оборудованием данных объектов; не является объектом притязаний. С помощью ТМ (17) в системе мониторинга ВЛЭП осуществляют:
- телеизмерение, т.е. получение информации о значениях измеряемых посредством ДГН (7) и метеорологических датчиков (8) параметров ВЛЭП. Сущность телеизмерения заключается в том, что измеряемая каждым упомянутым выше датчиком величина, предварительно преобразованная в ток или напряжение, дополнительно преобразовывается в цифровой сигнал, который затем передается по беспроводному каналу связи. Таким образом, передается не сама измеряемая величина (измеряемый параметр), а эквивалентный ей цифровой сигнал, параметры которого выбирают так, чтобы искажения при передаче были минимальными. Для обмена данными в комплексах телемеханики используются стандартные телемеханические протоколы типа АИСТ (RPT), ТМ-512, TM-800А и им подобные, обеспечивающие необходимую защиту данных и команд от искажений при передаче в канале связи;
- телесигнализацию, т.е. получение информации о состоянии контролируемых параметров проводов и грозотросов ВЛЭП, в том числе передачу аварийных и предупредительных сигналов, а также отображение на мониторе персонального компьютера и/или мобильном устройстве (Android/ iOS) текущего состояния проводов и грозотросов ВЛЭП;
- телеуправление, не требующее дополнительных оперативных переключений на месте (с выездом или вызовом оперативного персонала).
Т.о. СТГН (фиг. 3) совместно с устройствами радиосвязи и ТМ (17) обеспечивают автоматическую передачу информации о параметрах гололедной нагрузки на проводах и грозотросах и о метеорологических параметров из пунктов контроля (ПК) I, расположенных непосредственно на опорах данной ВЛЭП, в пункт приема (ПП) II, расположенный в диспетчерском пункте организации, осуществляющей оперативное обслуживание ВЛЭП.
Технологическое и прикладное программное обеспечение АИСКГН, также не является объектом притязаний, включает:
- технологическое программное обеспечение, обеспечивающее функционирование МЛП (9) и (МПП) (10);
- прикладное программное обеспечение, содержащее, в свою очередь, следующие программы:
- программы формирования базы данных обо всех контролируемых параметрах в реальном масштабе времени;
- программы обработки и предоставления данных о температуре воздуха и гололедно-ветровой нагрузке на проводах и грозотросах ВЛЭП в ПК I или в мобильное устройство (смартфон, коммуникатор), например типа SCADA (аббр. От англ. Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерское управление и сбор данных);
- программы расчета режимов нагрева ВЛЭП постоянным или переменным током;
- программы прогнозирования развития событий.
Для нагрева проводов и грозоторосов ВЛЭП и, соответственно, нитиноловой проволоки (3) выше температуры ее обратного мартенситного превращения (при которой она восстанавливает первоначальную форму), используют шины 6-10 кВ (фиг. 4 а) или отдельный трансформатор (не показано), выпрямитель переменного тока UZ и рубильники QS1 и QS2 (фиг. 4 б). Символом X обозначено индуктивное сопротивление провода, а символом R - активное.
Сущность использования заявляемого способа заключается в следующем. Диспетчер в АРМ (16) диспетчерского пункта, используя персональный компьютер с установленным на нем программным обеспечением АИСКГН, или другое ответственное за текущее состояние ВЛЭП лицо с мобильным устройством беспроводной связи (смартфоном, коммуникатором) с установленным на нем аналогичным по функциональному назначению, но с мобильной версией, программным обеспечением, осуществляет визуальный контроль показаний ДГН (7) и метеорологических датчиков (8), непрерывно или периодически передающихся в режиме реального времени с каждого поста телеизмерения и с каждого метеопоста посредством их соответствующих устройств беспроводной связи и отображающихся на мониторе (экране) в виде соответствующих временных графиков, отображающих динамику изменения силы натяжения, массы каждого провода и грозотроса в каждом пролете, и стрел их провеса, или на символьном табло в цифровом виде.
При срабатывании телесигнализации ТМ (17) и получении диспетчером (ответственным лицом) аварийных и/или предупредительных визуальных и звуковых сигналов о критическом значении сил натяжения или о критическом значении массы гололедных отложений на проводах и/или грозотросах ВЛЭП, при котором один или более проводов и/или грозотросов переходят из положения (6) со стрелой провеса S2 в положение (5) со стрелой провеса S1 (фиг. 2), он (диспетчер (ответственное лицо)) осуществляет дистанционное или ручное искусственное трехфазное короткое замыкание (КЗ) в конце ВЛЭП, например, с помощью рубильника QS2, и подает на нее напряжение либо непосредственно от источника питания в виде шин 6-10 кВ (фиг. 4 а), либо через выпрямитель переменного тока UZ с помощью рубильника QS1 (фиг. 4 б). Провода ВЛЭП при этом нагреваются повышенным током I.
АИСКГН также может быть оборудована устройством (не показано), автоматически создающим искусственное трехфазное КЗ в конце ВЛЭП по сигналу ТМ (17). В этом случае действия оператора сводятся только к тому, чтобы наблюдать за работой АИСКГН.
Известно, что нитинол - это сплав титана и никеля, обладающий высокой коррозионной и эрозионной стойкостью, а также свойством памяти формы. Эффект памяти формы заключается в том, что, если материалу придать какую-либо форму ниже температуры мартенситного превращения, то при его нагреве выше температуры этого превращения он приобретает свою первоначальную форму.
Нитиноловая проволока, при нагреве ее током быстро принимает запомненную ранее форму, которая геометрически совпадает с положением провода (6) (фиг. 2) без гололеда (т.е. ранее ей была придана такая форма при определенной температуре). Известно, что нитинол развивает огромную силу при принятии им первоначальной формы при его нагреве выше температуры мартенситного превращения (развиваемое напряжение, при полном возврате формы 700…1100 МПа). Поэтому, даже относительно тонкая нитиноловая проволока, встроенная в сердечник каждого многопроволочного провода и грозотроса по всей его длине в пролете способна обеспечить быстрый возврат всего провода и грозотроса в исходное положение, которое он принимал безо льда. За счет быстрого возврата (встряхивания) проводов и грозотросов в первоначальное положение происходит эффективное разрушение образовавшегося на линии льда и его сброс под действием ветра и силы тяжести. Нагрев проводов и грозотросов для их возврата в исходное положение происходит достаточно быстро, а температура "возврата" нитинола составляет порядка 40°. Поэтому затраты электроэнергии невелики, а сам процесс удаления льда - кратковременен. Подобная операция нагрева проводов и грозотросов повышенным током может быть неоднократно повторена до полного удаления гололедных отложений. А благодаря тому, что стрела провеса при возврате каждого провода и грозотроса в исходное положение уменьшается, отсутствует ударное механическое воздействие на крепеж каждого провода и грозотроса к каждой опоре, что является преимуществом заявляемого изобретения.
Предложенный способ удаления постороннего материала, в особенности льда и гололедных отложений с проводов и грозотросов ВЛЭП может быть использован на воздушных линиях любого напряжения, мощности и протяженности.