Az elektromos vezetékek jegesedésének leküzdésére szolgáló módszerek. Jéglerakódások eltávolítása légvezetékek vezetékeiről korszerű félvezető rendszerekkel Villamos vezetékek jegesítése

Felhasználás: az elektrotechnika területén. A műszaki eredmény abban áll, hogy megakadályozzuk a jégképződést az elektromos vezetékek vezetékein anélkül, hogy a vezetéket karbantartás céljából le kellene választani. Az eljárás abból áll, hogy egy fázishoz csatlakoztatott erőátviteli vezeték kettős vezetékeit rugalmas áthidalókkal, például rugóval csatlakoztatják, amelyek biztosítják a vezetékek mechanikai rezgését a rajtuk átfolyó elektromos áram szabványos paraméterei mellett. Normál üzemben az erőátviteli vezetékek váltakozó áramának áthaladásakor a rugóval összekapcsolt azonos fázisú vezetékpárok folyamatosan oszcilláló mozgásokat végeznek, ami biztosítja a nedvesség- és hócseppek folyamatos lerázását róluk, és ezáltal megakadályozza a jegesedést. 1 fizetés f-ly, 2 ill.

Rajzok a 2474939 számú RF szabadalomhoz

A találmány a villamosenergia-iparra vonatkozik, és váltakozó áramú vezetékek üzemeltetésére használható. Ismertek mechanikai, elektromos és kémiai módszerek a jég eltávolítására a villamos vezetékek vezetékeiről.

A mechanikai módszerek speciális eszközök használatával eltávolítják a jeget a vezetékekről. Az ilyen eszközök hátránya az alacsony termelékenység, valamint a vezetékek károsodásának és deformációjának lehetősége a jég eltávolítása során, ami hálózati megszakításokhoz vezet, és a vezetékek felgyorsult kopásával jár.

A kémiai eljárások során speciális anyagokat visznek fel a vezetékekre, amelyek megakadályozzák a jégképződést vagy biztosítják annak megsemmisülését. A pályázati folyamat rendkívül munkaigényes. Ezenkívül az ilyen anyagok rövid élettartamúak, ezért rendszeres megújítást igényelnek a teljes jégszezon során.

A jég eltávolításának elektromos módszerei magukban foglalják a vezetékek hevítését vagy rázását áramimpulzusokkal, hogy megolvasztsák a jeget vagy megakadályozzák annak kialakulását.

Prototípusként olyan módszert választottak a kontakthálózati vezetékek és távvezetékek jégmentesítésére, amely abból áll, hogy a mechanikai rezonanciájukhoz közeli frekvenciájú váltakozó áramot vagy áramimpulzusokat dupla vagy több vezetéken keresztül vezetnek át. A vezetékek ebből eredő mechanikai rezgései biztosítják a nedvesség és a jég eltávolítását róluk. Ennek a módszernek a hátrányai a következők:

A tápvezeték karbantartási célból történő leválasztásának szükségessége, mivel a vezetékek mechanikai rezonanciájának biztosításához szükséges áramparaméterek jelentősen eltérhetnek a szabványos áramtól;

A vezetékek rezonanciafrekvenciájához igazított impulzusfrekvenciájú impulzus- vagy váltakozó áram segédforrásának szükségessége;

Mobil csapatok igénybevételének szükségessége a berendezések jegesedési területekre történő szállításához, ami jelentős költségekkel járhat nehezen elérhető területeken és intenzív jégképződés esetén;

Ennek a módszernek a gyakori használatának lehetetlensége megköveteli a vezetékeket megrázó áramimpulzusok teljesítményének növelését, ami mechanikai sérülésekhez és a vezetékek szakadásához vezethet.

A találmány célja, hogy megakadályozza a jégképződést az elektromos vezetékek vezetékein normál működés közben anélkül, hogy karbantartás miatt le kellene állítani.

Ezt a célt úgy érik el, hogy a javasolt módszerben az ugyanahhoz a fázishoz csatlakoztatott távvezeték-párokat rugalmas jumperekkel, például rugók kötik össze, amelyek paramétereit úgy választják meg, hogy biztosítsák a folyamatos mechanikai rezgéseket. a vezetékeket a tápvezetéken áthaladó áram szabványos paramétereivel. A vezetékek és jumperek elrendezését az 1. ábra mutatja.

A jegesedés megelőzésére szolgáló módszert a 2. ábra mutatja be, és abból áll, hogy az erőátviteli vezeték normál üzemmódjában váltóáram áthaladásakor a rugalmas áthidalókkal összekapcsolt azonos fázisú vezetékpárok folyamatosan rezgőmozgásokat hajtanak végre, amelyek taszítják az F Y jumper rugalmas erejének hatására, és az F L Lorentz-erő hatására vonzza:

ahol d a vezetékek közötti távolság; I 1, I 2 - áramerősség a vezetékekben; µ, µ 0 - a közeg és a vákuum mágneses permeabilitása; l a vezetékek hossza.

A vezetékek folyamatos rezgése vízcseppeket, hó- és jégcseppeket ráz le róluk, és ezáltal megakadályozza a jegesedést, valamint a jégkéreg felhasadásához vezet, amikor kialakul.

Így az erőátviteli vezetékek normál működése során a vezetékek jegesedésének okai szűnnek meg, és nem annak következményei, ami kiküszöböli a karbantartási leállások szükségességét, és csökkenti az erőforrás- és energiaköltségeket.

Információs források

1. Készülék jéglerakódások eltávolítására. MKI H02G 7/16. MINT. 957332 sz., 1982.07.09.

2. Drótrázó. IPC H02G 7/16. Orosz Föderáció, Pat. 2318279 sz., 2006.06.20.

3. Villamos vezeték. IPC H02G 7/16. Orosz Föderáció, Pat. 2076418 sz., 1997.03.27.

4. Módszer jég eltávolítására felsővezetékekről és elektromos vezetékekről. IPC H02G 7/16, V60M 1/12. Orosz Föderáció, Pat. 2166826 sz., 2001.04.27.

5. Készülék a felsővezetéken a jégképződés megakadályozására. IPC H02G 7/16. Orosz Föderáció, Pat. 2316866 sz., 2008.10.02.

6. Módszer és eszköz az elektromos vezetékeken lévő jég elleni küzdelemre. IPC H02G 7/16. Orosz Föderáció, Pat. 2356148 sz., 2009.05.20.

7. Nagyfeszültségű hálózat. IPC H02G 7/16, H02J 3/18. Orosz Föderáció, Pat. 2365011 sz., 2009.08.20.

8. Koshkin N.I., Shirkevich M.G. Az elemi fizika kézikönyve. - M.: Nauka, 1976.

9. Marquardt K.G. Kapcsolatfelvétel a hálózattal. - M.: Közlekedés, 1994.

KÖVETELÉS

1. Eljárás váltóáramú felsővezetékek vezetékeinek jegesedésének megelőzésére, amely a váltóáram kettős vagy több vezetéken történő átvezetéséből áll, azzal jellemezve, hogy az egy fázishoz csatlakoztatott vezetékeket rugalmas áthidaló köti össze, amelyek mechanikai rezgéseket biztosítanak. a vezetékek normál paramétereinél átfolyó elektromos áram.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az átvitt elektromos áram szabványos paraméterekkel rendelkezik, amelyek biztosítják a víz-, hó- és jégcseppek vezetékekről történő eltávolítási folyamatának folyamatosságát.

A műszaki tudományok doktora V. KAGANOV, a MIREA professzora.

Az elmúlt tizenöt évben a nagyfeszültségű vezetékeken egyre gyakrabban keletkezett jég. Enyhe fagy esetén enyhe téli körülmények között köd- vagy esőcseppek telepednek a vezetékekre, és egy kilométer hosszan több tonnás, sűrű jégköpennyel borítják be azokat. Ennek eredményeként a vezetékek megszakadnak, és az elektromos vezetékek támasztékai megszakadnak. A villanyvezetékeken bekövetkező balesetek egyre gyakoribbá válása nyilvánvalóan az általános éghajlati felmelegedéssel függ össze, és sok erőfeszítést és pénzt igényel ezek megelőzése. Előzetesen fel kell készülni rájuk, de a vezetékeken a jég olvasztásának hagyományos módja nem hatékony, kényelmetlen, drága és veszélyes. Ezért a Moszkvai Rádióelektronikai és Automatizálási Intézet (MIREA) új technológiát fejlesztett ki nemcsak a már befagyott jég megsemmisítésére, hanem annak kialakulásának előzetes megelőzésére is.

Tudomány és élet // Illusztrációk

A vezetékeken, szigetelőkön és tartószerkezeteken lévő jégfoltok néha jelentős méreteket és súlyokat érnek el.

A huzalokon lévő többtonnás jégréteg még az acél- és vasbeton támasztékokat is eltöri.

Kísérleti generátor 100 MHz-en, 30 W teljesítménnyel, a MIREA-ben összeszerelve.

A jég katasztrófa az elektromos vezetékek számára

Dahl szótára szerint a jégnek más neve is van - jég vagy jég. Jég, azaz sűrű jégkéreg képződik, amikor túlhűtött esőcseppek, szitálás vagy köd 0 és –5 °C közötti hőmérsékleten megfagynak a föld felszínén és különféle tárgyakon, beleértve a nagyfeszültségű vezetékeket is. A jég vastagsága rajtuk elérheti a 60-70 mm-t is, ami jelentősen megterheli a vezetékeket. Az egyszerű számítások azt mutatják, hogy például egy 19,6 mm átmérőjű és kilométeres AS-185/43 huzal tömege 846 kg; 20 mm-es jégvastagságnál 3,7-szeresére, 40 mm-es vastagságnál 9-szeresére, 60 mm-es vastagságnál 17-szeresére nő. Ugyanakkor a nyolc kilométer hosszú vezetékekből álló távvezeték össztömege 25, 60 és 115 tonnára növekszik, ami vezeték- és fémtartók töréséhez vezet.

Az ilyen balesetek jelentős gazdasági károkat okoznak, elhárításuk több napot vesz igénybe, és hatalmas összegeket költenek el. Így az OGRES cég anyagai szerint az 1971-től 2001-ig tartó időszakban több alkalommal történt jég okozta súlyos baleset Oroszország 44 villamosenergia-rendszerében. 2001 decemberében mindössze egyetlen baleset történt a szocsi elektromos hálózatokban, ami 2,5 ezer kilométernyi, legfeljebb 220 kV feszültségű légvezeték megrongálódásához és egy hatalmas régió áramellátásának megszűnéséhez vezetett. Az elmúlt télen sok jégbaleset történt.

A nagyfeszültségű vezetékek a leginkább érzékenyek a jégre a Kaukázusban (beleértve a közelgő 2014-es szocsi téli olimpia területét), Baskíriában, Kamcsatkában, valamint Oroszország és más országok más régióiban. Ezt a csapást nagyon drága és rendkívül kényelmetlen módon kell kezelni.

Elektromos olvasztás

A nagyfeszültségű vezetékeken a jégkérget úgy távolítják el, hogy a vezetékeket 50 Hz frekvenciájú egyen- vagy váltakozó árammal 100-130°C hőmérsékletre melegítik. Ennek legegyszerűbb módja két vezeték rövidre zárása (ebben az esetben minden fogyasztót le kell választani a hálózatról). Legyen szükség I pl áramerősségre a vezetékeken lévő jégkéreg hatékony megolvasztásához. Majd egyenárammal olvasztva az áramforrás feszültsége

U 0 = I pl R pr,

ahol R pr a vezetékek aktív ellenállása, és a hálózatból érkező váltakozó áram

ahol X pr = 2FL pr - reaktancia F = 50 Hz frekvencián, az L pr vezetékek induktivitása miatt.

Jelentős hosszúságú és keresztmetszetű vezetékekben viszonylag nagy induktivitása miatt az F = 50 Hz frekvenciájú váltakozó áramforrás feszültségének és ennek megfelelően teljesítményének 5-10-szer nagyobbnak kell lennie az egyenáramhoz képest. azonos hatalom forrása. Ezért gazdaságilag kifizetődő a jeget egyenárammal olvasztani, bár ehhez erős nagyfeszültségű egyenirányítókra van szükség. A váltakozó áramot általában 110 kV és az alatti feszültségű nagyfeszültségű vezetékeken használják, és egyenáramot - 110 kV felett. Példaként kiemeljük, hogy 110 kV feszültségnél az áram elérheti az 1000 A-t, a szükséges teljesítmény 190 millió VA, a vezeték hőmérséklete 130°C.

Így a jég elektromos árammal történő olvasztása meglehetősen kényelmetlen, összetett, veszélyes és költséges vállalkozás. Ezenkívül az azonos éghajlati viszonyok között megtisztított vezetékeket ismét jég borítja, amelyet újra és újra meg kell olvasztani.

Mielőtt bemutatnánk a nagyfeszültségű vezetékeken a jég elleni küzdelemre javasolt módszerünk lényegét, térjünk ki két fizikai jelenségre, amelyek közül az első a bőreffektushoz, a második pedig egy utazó elektromágneses hullámhoz kapcsolódik.

Bőrhatás és utazó hullámok

A hatás neve az angol „skin” szóból származik - bőr. A skin-effektus az, hogy a nagyfrekvenciás áramok az egyenárammal ellentétben nem egyenletesen oszlanak el a vezető keresztmetszetén, hanem a felületének egy nagyon vékony rétegében koncentrálódnak, amelynek vastagsága f > 10 kHz frekvencián már a milliméter töredéke, és a vezetékek ellenállása több százszorosára nő.

A nagyfrekvenciás elektromágneses rezgések szabad térben (antenna által kibocsátva) és hullámvezetőkben terjedhetnek, például az úgynevezett hosszú vonalakban, amelyek mentén az elektromágneses hullám síneken csúszik. Egy ilyen hosszú vezeték lehet egy pár elektromos vezeték. Minél nagyobb a vonalvezetékek ellenállása, a vonal mentén haladó hullám elektromágneses terének energiájának nagyobb része alakul hővé. Ez a hatás képezi az alapját egy új módszernek a villamos vezetékeken a jég megelőzésére.

A vezeték korlátozott méretei vagy bármilyen nagyfrekvenciás akadály, például kapacitás esetén a beeső hullámon kívül egy visszavert hullám is továbbterjed a vezetékben, melynek energiája szintén hővé alakul át. az akadálytól a generátorig terjed.

A számítások azt mutatják, hogy egy körülbelül 10 km hosszú elektromos vezeték jégtől való megvédéséhez 20 kW teljesítményű nagyfrekvenciás generátorra van szükség, amely vezeték méterenként 2 W teljesítményt ad le. A vezetékek melegítésének stacioner üzemmódja 20 perc után következik be. Ugyanilyen típusú vezetéknél az egyenáram használatához méterenként 100 W teljesítmény szükséges, 40 perc alatti felfutással.

A nagyfrekvenciás áramokat nagy teljesítményű VHF FM rádióadók állítják elő, amelyek 87,5-108 MHz tartományban működnek. Az elektromos vezetékekhez egy terhelésillesztő eszközön keresztül csatlakoztathatók - egy elektromos vezetéken.

A javasolt módszer hatékonyságának tesztelésére a MIREA-nél laboratóriumi kísérletet végeztek. Egy 30 W-os, 100 MHz-es frekvenciájú generátort kötöttek egy 50 m hosszú, végén nyitott kétvezetékes vezetékre, 0,4 mm átmérőjű és 5 mm távolságú vezetékekkel.

Egy utazó elektromágneses hullám hatására a kétvezetékes vezeték fűtési hőmérséklete 50-60°C volt 20°C-os levegő hőmérsékleten. A kísérleti eredmények kielégítő pontossággal egybeestek a számítási eredményekkel.

következtetéseket

A javasolt módszer természetesen gondos tesztelést igényel működő elektromos hálózat valós körülményei között, teljes körű kísérletekkel, hiszen egy laboratóriumi kísérlet csak egy új, jég elleni küzdelem módszerének első, előzetes értékelését teszi lehetővé. De az elmondottakból néhány következtetést még le lehet vonni:

1. Az elektromos vezetékek nagyfrekvenciás árammal történő felmelegítése megakadályozza a jégképződést a vezetékeken, mivel azok 10-20 °C-ra melegíthetők anélkül, hogy megvárnák a sűrű jég kialakulását. Nem kell leválasztani a fogyasztókat az elektromos hálózatról - a nagyfrekvenciás jel nem jut el hozzájuk.

Hangsúlyozzuk: ezzel a módszerrel megakadályozható, hogy jég jelenjen meg a vezetékeken, és ne kezdjen harcolni ellene, miután a jégköpeny beborítja őket.

2. Mivel a vezetékek csak 10-20°C-kal melegíthetők fel, az áramfogyasztás jelentősen csökken az olvasztáshoz képest, amihez a vezetékeket 100-130°C-ra kell melegíteni.

3. Mivel a vezetékek ellenállása a nagyfrekvenciás áramokkal szemben az ipari (50 Hz)-hez képest meredeken növekszik, a villamos energia hőenergiává való átalakítási együtthatója magasnak bizonyul. Ez viszont a szükséges teljesítmény csökkenéséhez vezet. Eleinte nyilvánvalóan egy 20-30 kW teljesítményű generátor körülbelül 100 MHz-es frekvenciájára korlátozhatja magát, a meglévő rádióadók segítségével.

Irodalom

Dyakov A.F., Zasypkin A.S., Levchenko I.I. Jégbalesetek megelőzése és megszüntetése elektromos hálózatokban. - Pjatigorszk: RP "Yuzhenergotekhnadzor" kiadó, 2000.

Kaganov V. I. Rezgések és hullámok a természetben és a technológiában. Számítógépes tanfolyam. - M.: Forródrót - Telecom, 2008.

Levchenko I. I., Zasypkin A. S., Alliluev A. A., Satsuk E. I. Villamos légvezetékek diagnosztikája, rekonstrukciója és üzemeltetése jeges területeken. - M.: MPEI Kiadó, 2007.

Rudakova R. M., Vavilova I. V., Golubkov I. E. Jég elleni küzdelem az áramhálózati vállalkozásokban. - Ufa: Ufimszk. állapot repülés tech. egyetem, 1995.

Yavorsky B. M., Detlaf A. A. A fizika kézikönyve. - M.: Nauka, 1974.

A vezetékek rezonanciafrekvenciájához igazított impulzusfrekvenciájú impulzus- vagy váltakozó áram segédforrásának szükségessége;

A találmány célja, hogy megakadályozza a jégképződést az elektromos vezetékek vezetékein normál működés közben anélkül, hogy karbantartás miatt le kellene állítani.

ahol d a vezetékek közötti távolság; I 1, I 2 - áramerősség a vezetékekben; µ, µ 0 - a közeg és a vákuum mágneses permeabilitása; l a vezetékek hossza.

A vezetékek folyamatos rezgése vízcseppeket, hó- és jégcseppeket ráz le róluk, és ezáltal megakadályozza a jegesedést, valamint a jégkéreg felhasadásához vezet, amikor kialakul.

Információs források

1. Készülék jéglerakódások eltávolítására. MKI H02G 7/16. MINT. 957332 sz., 1982.07.09.

2. Drótrázó. IPC H02G 7/16. Orosz Föderáció, Pat. 2318279 sz., 2006.06.20.

3. Villamos vezeték. IPC H02G 7/16. Orosz Föderáció, 2076418 sz. szabadalom, 1997.03.27.

4. Módszer jég eltávolítására felsővezetékekről és elektromos vezetékekről. IPC H02G 7/16, V60M 1/12. Orosz Föderáció, Pat. 2166826 sz., 2001.04.27.

5. Készülék a felsővezetéken a jégképződés megakadályozására. IPC H02G 7/16. Orosz Föderáció, Pat. 2316866 sz., 2008.10.02.

6. Módszer és eszköz az elektromos vezetékeken lévő jég elleni küzdelemre. IPC H02G 7/16. Orosz Föderáció, 2356148 sz. szabadalom, 2009.05.20.

7. Nagyfeszültségű hálózat. IPC H02G 7/16, H02J 3/18. Orosz Föderáció, Pat. 2365011 sz., 2009.08.20.

8. Koshkin N.I., Shirkevich M.G. Az elemi fizika kézikönyve. - M.: Nauka, 1976.

9. Marquardt K.G. Kapcsolatfelvétel a hálózattal. - M.: Közlekedés, 1994.

Hasonló szabadalmak:

A találmány az elektrotechnika területére vonatkozik, különösen elektromos légvezetékek vezetékeiről jég eltávolítására szolgáló berendezésre, amely a vezetékre szerelhető házat tartalmaz, amely mozgatási és jégeltávolító eszközökkel is fel van szerelve.

A találmány energiára vonatkozik, és zord téli éghajlatú területeken alkalmazható Ismeretes a vezetékek jegesedés elleni védelme, amely a jeget megolvasztja egy légvezeték vezetékeinek közvetlen melegítésével, áramátvezetéssel.

A találmány tárgya rugalmas erőátvitelre és többfázisú nagyfeszültségű vezeték egyenárammal történő jégmentesítésére szolgáló berendezés, amely a nagyfeszültségű vezeték váltóáramú csatlakozását tartalmazza, amely a fázisoknak megfelelő fázisokkal rendelkezik. a nagyfeszültségű vezeték minden fázisának legalább egy induktivitása és egy szelepköre van sorba kapcsolva minden egyes induktivitással, ahol a szelepkör egy csomóponton keresztül csatlakozik az AC csatlakozáshoz, és van egy első áramköri ága első teljesítménnyel félvezető szelep és egy második áramköri ág egy második teljesítmény félvezető szeleppel, ahol a teljesítmény-félvezető szelepek egymással szemben vannak csatlakoztatva a csomóponthoz képest, és ahol az áramkör első és második ága úgy van kialakítva, hogy legalább egy nullapont kapcsoló a TCR nulla pontjára.

A találmány az energiaszektorra vonatkozik, különös tekintettel az elektromos kábelekre/vezetékekre, beleértve a tartókra szerelt nagyfeszültségű vezetékeket is, amikor megoldódik a kábelek hótapadástól, jegesedéstől és ennek következtében töréstől való abszolút teljes védelmének problémája.

A találmány elektrotechnikára vonatkozik. A módszer magában foglalja egy felfüggesztett hőmérséklet-érzékelő elhelyezését egy vezetéken, és egy vezérlőeszközt a vezeték alá. Az első és a második ultrahangos adó-vevő segítségével a vezeték megereszkedését és vízszintes elhajlását a tápvezetéken egy vezérlőkészülék és egy felfüggesztett hőmérséklet-érzékelő méri. Az ultrahang impulzust kibocsátják, az ultrahang impulzust az ultrahangos adó-vevők fogadják, és a vezeték síkbeli helyzetét a felfüggesztett hőmérséklet-érzékelőtől az első és második ultrahangos adó-vevőig terjedő ultrahangimpulzus terjedési ideje alapján számítják ki. A technikai eredmény az, hogy megnöveljük a belógás meghatározásának pontosságát. 2 ill., 1 tab.

Felhasználás: az elektromos energia területén. A műszaki eredmény a hatékonyság növelése, miközben a tervezés egyszerűsödik. A készülék a huzalra szerelt ütőelemeket tartalmaz, amelyek mindegyike hengeres hüvely (2) formájában van lazán elhelyezve a huzalon (1) nagyméretű ferromágneses anyagból, például lágy mágneses gumiból, mindkét szélén kúpos foglalattal. hosszanti rések (3) a generátorok mentén, amelyek a harangokat külön szirmokra (4) osztják, amelyeket a hajlító rezgések természetes frekvenciája jellemez a persely végéhez való konzolos rögzítés helyéhez képest, amely megközelítőleg egybeesik a váltakozó áram frekvenciájával a vezetékekben. 1 ill.

A találmány a villamosenergia-iparra vonatkozik, és váltóáramú távvezetékek üzemeltetésére használható

A találmány elektrotechnikára vonatkozik, különösen olyan eszközökre, amelyek megakadályozzák a jégképződést a nagyfeszültségű felsővezetékek vezetékein (távvezetékek) anélkül, hogy a fogyasztókat lekapcsolnák. A műszaki eredmény az igényelt készülék egyszerűségében és hatékonyságában, valamint lehetőség szerint a meglévő jégképződmények eltávolításában rejlik a fogyasztók leválasztása és az erőátviteli vezeték bonyolítása nélkül, pl. redundáns vagy bypass vezetékek hozzáadása nélkül. Az eszköz tartalmaz egy, a tápvezetéken kívüli áramforrást, amely úgy van beállítva, hogy a tápvezeték áramvezető vezetékeihez csatlakozzon, ahol az áramforrás egy nagyfrekvenciás generátor formájában van kialakítva, amely a képlettel számított teljesítményt biztosítja. P Г =q·A·ΔT, ahol q a huzal felső forró rétegének hőátbocsátási tényezője a levegő felé, A a vezetékek felülete, ΔT a huzal melegítési hőmérséklete a környezeti hőmérséklet; ebben az esetben a generátor kimenete egy kapacitív típusú illesztőeszköz bemenetére csatlakozik, amely úgy van kialakítva, hogy a nagyfrekvenciás generátor kimeneti ellenállását a tápvezeték bemeneti ellenállásához igazítsa, és a kimenetek száma megfelel az elektromos vezeték vezetékeinek száma. 2 n.p. f-ly, 7 ill.

Az energetikai mérnökök az egyik legsúlyosabb katasztrófának tartják a vezetékek eljegesedését. Ezt a jelenséget sűrű jéglerakódások jellemzik, amikor a túlhűtött eső, szitálás vagy ködcseppek túlnyomórészt 0 és -5 °C közötti hőmérsékleten megfagynak az erőátviteli vezetékeken. A felső nagyfeszültségű vezetékeken a jég vastagsága elérheti a 60-70 mm-t is, ami jelentősen megterheli a vezetékeket. Az egyszerű számítások azt mutatják, hogy például egy 19,6 mm átmérőjű, 1 km hosszú és 846 kg tömegű AC-185/43 vezeték tömege 20 mm-es jégvastagság mellett 3,7-szeresére nő, 9-szer 40 mm-es vastagsággal, 60 mm-es vastagsággal - 17-szer. Ugyanakkor egy 8 vezetékből álló, 1 km hosszú vezetékes erőátviteli vezeték össztömege 25, 60 és 115 tonnára növekszik, ami a vezetékek töréséhez és a teherhordó támasztékok meghibásodásához vezet.

Az ilyen balesetek jelentős gazdasági károkat okoznak, megszakítva a vállalkozások és otthonok áramellátását. Az ilyen balesetek következményeinek felszámolása néha jelentős időt vesz igénybe, és hatalmas összegeket költenek el. Évente előfordulnak ilyen balesetek az északi és középső zóna számos országában. Csak Oroszországban 1971 és 2001 között ismételten 44 villamosenergia-rendszerben történt jég okozta súlyos baleset (lásd: Diagnosztika, légvezetékek rekonstrukciója és üzemeltetése jeges területeken. / I. I. Levchenko, A. S. Zasypkin, A. A. Alliluyev, E. I. Satsuk - M.: MPEI Kiadó, 2007). A szocsi villamosenergia-hálózatban 2001 decemberében mindössze egy baleset 2,5 ezer kilométernyi, legfeljebb 220 kV feszültségű légvezeték megrongálódásához és egy hatalmas régió áramellátásának megszűnéséhez vezetett (lásd).

A jelenség leküzdésére számos módszer ismert, amelyek a jégkéreg mechanikai vagy termikus hatásán alapulnak. Ebben az esetben előnyben részesítik a különböző jégolvasztási módszereket, mivel a nehezen megközelíthető hegyvidéki és erdős területeken gyakran nem használhatók mechanikai eszközök. Az elektromos olvasztás a legelterjedtebb módja a jég elleni küzdelemnek a felső nagyfeszültségű vezetékeken. A jeget úgy olvasztják meg, hogy a tartó- vagy segédhuzalokat 50 Hz frekvenciájú egyen- vagy váltakozó árammal 100-130 °C hőmérsékletre hevítik (lásd Dyakov A.F., Zasypkin A.S., Levchenko I.I. Jégbalesetek megelőzése és megszüntetése elektromosságban hálózatok. - Pyatigorsk, az RP "Yuzhenergotekhnadzor", 2000 és Rudakova R.M., Vavilova I.V., Golubkov I.E. Jégharc az elektromos hálózatokkal foglalkozó vállalkozásokban. - Ufa, Ufa Állami Repülési Műszaki Egyetem, 1995).

Ismert módszer a jég eltávolítására azáltal, hogy rövidzárlati áramot vezetnek át egy villamosenergia-átviteli vezeték osztott fázisú vezetékein (lásd 587547 A.S. No. 587547). A rövidzárlati áram vészhelyzeti üzemmód az elektromos vezetékeknél, és nagy valószínűséggel a vezetékek lágyulásához vezethet, ami visszafordíthatatlan erővesztéssel jár, ami elfogadhatatlan. A problémát súlyosbítja, hogy egyetlen rövidzárlati áram nem biztos, hogy elegendő a jég teljes eltávolításához, és a rövidzárlatokat többször is meg kell ismételni, ami tovább súlyosbítja a következményeket.

Tekintsük a jég elleni küzdelem módszerének elméleti alapját a vezetékek rövidzárlatával.

Legyen a szükséges áramerősség a jég olvasztásához a vezeték felmelegítése miatt, amelyre megfagyott. Ekkor egyenárammal olvasztva az áramforrás szükséges feszültsége a

ahol R PR a vezetékek aktív ellenállása, és amikor a hálózatból származó váltakozó árammal megolvad

ahol X PR =2πFL PR =314L PR - reaktancia az L PR vezetékek induktivitása miatt F=50 Hz frekvencián. E két feszültség arányára azonos olvadási áramok mellett az (1) és (2) szerint azt kapjuk, hogy

Mivel a jelentős hosszúságú és keresztmetszetű vezetékekben a K U értéke a vezetékek viszonylag nagy induktivitása miatt elérheti az 5-10-et is, ezért gazdaságosabban megéri az olvasztást egyenárammal végezni, amelynél a teljesítmény feszültsége forrásból, és ennek megfelelően a (3) szerinti teljesítménye 5-10-szeresére csökken a váltakozó áramú forráshoz képest. Igaz, ehhez speciális nagyfeszültségű egyenirányító egységek használatára van szükség. Ezért a váltakozó áramú olvasztást általában 110 kV és az alatti feszültségű, 110 kV feletti egyenáramú nagyfeszültségű vezetékeken használják. Példaként megemlítjük, hogy az olvadási áram 110 kV feszültségnél elérheti az 1000 A-t, a szükséges teljesítmény 190 millió volt-amper, az olvadási hőmérséklet 130 ° C (lásd és).

Így a jég elektromos árammal történő olvasztása meglehetősen bonyolult, veszélyes és költséges vállalkozás, minden fogyasztó leállásával. Ráadásul a vezetékek jégmentesítése után, ha az éghajlati viszonyok nem változtak, újra jég borítja őket, és újra és újra meg kell olvasztani.

Néha a vezetékek melegítését mechanikai igénybevétellel kombinálják. Például a 2166826 számú rádiófrekvenciás szabadalmi leírás egy eljárást javasol jég eltávolítására felsővezetékekről és távvezetékekről, amely során váltakozó áramot vagy áramimpulzusokat adnak át, amelynek frekvenciája közel van a mechanikai rezonanciához, és amelynek amplitúdója elegendő a külső és belső erők súrlódásának leküzdéséhez, és az átvitt váltóáram változása szigorúan periodikus lehet, lengésfrekvenciájú, harmonikus törvény szerint változhat, impulzussorozat formájú lehet, a frekvencia, az amplitúdó és a munkaciklus változásának adott törvényeivel. Az érintkező hálózat és a távvezetékek kettős vagy több vezetékén áthaladó elektromos áram paramétereit úgy választják meg, hogy a vezetékek rezgőmozgásba kerüljenek. Mint tudják, az egyirányú áramú vezetők vonzzák egymást. Ugyanakkor, amikor a vezetékek egymásba ütköznek, a potenciális energia rugalmas deformáció formájában halmozódik fel. Ennek eredményeként egy oszcillációs rendszer jön létre, amely az áramimpulzusok frekvenciájának, amplitúdójának és munkaciklusának megfelelő megválasztásával elkezd oszcillálni és rezonanciába lép. A jégeltávolítás felgyorsítása annak köszönhető, hogy a huzalok felmelegedését a vezetékek egymáshoz való mechanikai ütközései kísérik. Az energiaköltségek csökkentése azáltal érhető el, hogy jelentősen csökkenti a jég eltávolításához szükséges időt a vezetékekről, és csökkenti az áthaladó áram mennyiségét. A nagyobb biztonságot a rövidzárlatok kiküszöbölése éri el. A kommunikációs vonalakra gyakorolt hatás csökkentése és a rádióelektronikai berendezések meghibásodásának megelőzése szintén a rövidzárlati módok kiküszöbölésének köszönhető. Ezt a módszert nagyon nehéz megvalósítani, és ezen túlmenően, mint más megfontolt módszereknél, a leolvasztási eljárás során le kell választani a fogyasztókat.

Az igényelt eszközhöz legközelebb a 2316866 számú RF szabadalomban leírt műszaki megoldás áll. A prototípusra jellemző, hogy a készülék két, egymástól szigetelt vezetékcsoportból áll, amelyek egyik végén egymással és a felsővezeték következő szakaszának vezetékével vannak összekötve, a másik végén pedig az első vezetékcsoport csatlakozik a felsővezeték előző szakaszának vezetékéhez, és az első és a második vezetékcsoport között kapcsoljon be egy független feszültségforrást.

Az 1. ábrán látható a felsővezetéken történő jégképződést megakadályozó prototípus készülék, amely az első 1 és a második 2 egymástól szigetelt vezetékcsoportból áll, amelyek egyik végén egymással és a csővezeték vezetékével vannak összekötve. a 3. tápvezeték következő szakasza, a másikon pedig az első csoport A vezeték a 4. tápvezeték előző szakaszának vezetékéhez van csatlakoztatva, és egy független 5 feszültségforrás csatlakozik az első 1 és a második 2 csoport közé. vezetékek.

A vezeték főárama a 4. számú távvezeték előző szakaszának vezetékéről az 1. első vezetékcsoportra, majd a 3. távvezeték következő szakaszának vezetékére megy át. A feszültséget egy független 5. az első vezetékcsoport 1 és a második vezetékcsoport 2.

A prototípus készítői által adott elméleti számításokból az következik, hogy a jégképződés megakadályozása érdekében például az ASU 95/16 vezetéken a vezeték környezethez viszonyított hőmérséklet-emelkedése 5 legyen. °C 3 m/s szélsebességgel. Ebben az esetben 36 kW/10 km-t kell engedni a vezetéken. Ennek a vezetéknek a névleges áramánál az aktív veszteségek 10 km hosszon 28 kW/10 km. Ezért a független 5 feszültségforrás teljesítményének 8 kW/10 km-nek kell lennie. Ha nincs vonalterhelés, akkor az 5. független forrás teljesítménye 36 kW/10 km legyen.

Ha a második vezetékcsoport egy szigetelt acélhuzal, amelynek átmérője 4,5 mm, akkor ennek a huzalnak a veszteségi teljesítménye 36 kW/10 km, az 5 független forrás feszültsége 2,1 kV, az áramerőssége pedig 17 A lesz. Szigetelt második, alumíniumból készült vezetékcsoporttal, 36 kW/10 km veszteséggel a független forrás feszültsége 0,8 kV, az áramerősség pedig 45 A lesz.

A független feszültségforrás lehet a 0,38 kV-os hálózatról 63 kV-os szigeteléssel a földre táplált feszültségtranszformátor 110 kV-os alállomás esetében, vagy az alállomástól távolabbi transzformátor, amely közvetlenül a 110 kV-os légvezetékekről táplálkozik.

Ennek a megoldásnak a legvonzóbb tulajdonsága, hogy a fogyasztók leválasztása nélkül is használható. Ennek a módszernek azonban az a hátránya, hogy megnehezíti a teljes távvezeték tervezését, mivel „bypass” vezetékcsoportok jönnek létre, amelyek a fő vezeték leolvasztási időszakában veszik fel a terhelést.

Az igényelt találmánnyal megoldandó probléma egy meglehetősen egyszerű és gazdaságos eszköz kifejlesztése, amely megakadályozza a jégképződést a felső nagyfeszültségű vezetékeken, és lehetőség szerint a meglévő jégképződményeket eltávolítja anélkül, hogy a fogyasztókat lekapcsolná, és nem bonyolítaná az elektromos távvezetéket. , azaz redundáns vagy bypass vezetékek hozzáadása nélkül. Ezen túlmenően az ilyen eredmények elérése érdekében kívánatos, hogy egy ilyen eszköz egy új, hatékonyabb módszeren alapuljon. A módszer prototípusaként célszerű egy olyan megoldást mutatni, amely vezetékes fűtést alkalmaz külső áramforrás segítségével a fogyasztók leválasztása nélkül.

A módszerrel kapcsolatos technikai eredmény annak köszönhető, hogy áramvezető vezetékek, legalább két vezeték melegítésére fejlesztettek ki egy továbbfejlesztett módszert, ezekre nagyfrekvenciás feszültséget kapcsolva, amelynek megkülönböztető jellemzője a felhasználás. a bőr effektus és a haladó hullám hatás a vezetékek felmelegítésére. Ebben az esetben a javasolt módszer a következő műveleteket foglalja magában:

A tápvezeték két vezetéke között 50-500 MHz tartományban nagyfrekvenciás feszültséget táplálunk P G =q·A·ΔT teljesítménnyel, ahol q a vezeték felső forró rétegének hőátadási tényezője a vezetékhez. levegő, A a vezetékek felülete, ΔT a huzal fűtési hőmérséklete a környezet hőmérsékletéhez viszonyítva.

Az eszközzel kapcsolatos műszaki eredmény annak köszönhető, hogy az igényelt készülék nagyfrekvenciás generátort tartalmaz, amelynek teljesítménye a következő képlettel számítható ki: R G =q·A·ΔT,

ahol q a huzal felső forró rétegének hőátbocsátási tényezője a levegő felé, A a vezetékek felülete, ΔT a huzal fűtési hőmérséklete a környezeti hőmérséklethez viszonyítva, míg a generátor teljesítménye egy kapacitív típusú illesztőeszköz bemenetére csatlakozik, amelyet úgy terveztek, hogy a nagyfrekvenciás generátor kimeneti ellenállását a bemeneti tápvezeték ellenállásához igazítsa, és a tápvezetékek számának megfelelő számú kimenettel rendelkezik.

Az igényelt találmány lényegének jobb megértése érdekében az alábbiakban annak elméleti indoklását a releváns grafikai anyagokra mutató hivatkozásokkal adjuk meg.

1. ábra. Prototípus eszköz.

2. ábra. Elektromos vezeték: 2.1) rövidzárlat a vezetékben, 2.2) egyenáramú egyenáramkör, 2.3) ekvivalens áramkör 50 Hz frekvenciájú váltakozó árammal.

3. ábra. Árameloszlás a vezeték keresztmetszetében: 3.1) állandó áramon és alacsony frekvencián; 3.1) magas frekvencián.

4. ábra. Kétvezetékes vonal: 4.1) megjelenés, 4.2) feszültségamplitúdó grafikonja haladó hullámmal, 4.3) haladó és visszavert hullámmal.

5. ábra. Nagyfrekvenciás generátor kapcsolási rajza elektromos vezetékhez.

6. ábra. Függőségi grafikonok: 6.1) az áramvezetőbe való behatolás felületi rétege, 6.2) a vezetékek relatív ellenállása a frekvenciától függően: 601 - acél, 602 - alumínium, 603 - réz.

7. ábra. Egy haladó hullám elektromágneses energiájának hőenergiává való átalakítási együtthatójának függősége a vonal hosszától.

Tudniillik a „skin effect” kifejezés az angol „skin” szóból származik, i.e. "Bőr"; Ráadásul az elektrotechnikában ez azt jelenti, hogy bizonyos körülmények között az elektromos áram a vezető „bőrére” koncentrálódik (lásd ru.wikipedia.org/wiki/Skin effect). Megállapítást nyert, hogy egy homogén vezetőben a váltakozó áram az egyenárammal ellentétben nem egyenletesen oszlik el a vezető keresztmetszetén, hanem a felületére koncentrálódik, nagyon vékony réteget foglalva el (lásd 3. ábra), a vastagság. ebből a képlettel meghatározott f>10 kHz váltakozó áram frekvencián

ahol σ (Ohm mm 2 /m) az elektromos ellenállás egyenáramnál; µo =1,257·106 (V·s/A·m) - mágneses állandó; µ - relatív mágneses permeabilitás (nem mágneses anyag esetén µ=1) f - frekvencia MHz-ben.

A δ(f) függvény (4) szerinti grafikonjait három anyagra (acél - 601, alumínium - 602 és réz - 603) a 6.1. ábra mutatja. A váltóáram átfolyó rétegének elvékonyodása az r sugarú (mm) vezető ellenállásának növekedéséhez vezet, amelyet (r/2δ)>10 a képlet határozza meg.

ahol R o =σ/πr 2 ugyanazon 1 m hosszú vezető ellenállása egyenárammal szemben.

Az R f (f)//R o függvény grafikonjai r=10 mm-nél, amelyek azt mutatják, hogy a vezető ellenállása hogyan növekszik a frekvenciával három anyag esetén (acél - 601, alumínium - 602 és réz - 603) a 6.2. . Ezekből például az következik, hogy 100 MHz-es és nagyobb frekvencián az alumíniumhuzalok ellenállása legalább 600-szor növekszik.

Ami az „utazó elektromágneses hullám” effektust illeti, mint ismeretes (lásd például: izob.narod.rn/p0007.html), az elektromágneses hullámok terjedésének két fő módja lehetséges: szabad térben, amikor antennával sugározzák, és hullámvezetők és feeder vagy az úgynevezett hosszú vezetékek - koaxiális, szalagvezetékes és kétvezetékes - (lásd V. I. Kaganov, Oszcillációk és hullámok a természetben és a technológiában. Számítógépes tanfolyam. - M.: Hotline - Telecom, 2008). A második esetben az elektromágneses hullám, mintha sínen lenne, végigcsúszik a vonalon. Mivel egy elektromos vezeték két vezetéke kétvezetékes vezetéknek tekinthető (4.1. ábra), ennek elemzésére fogunk összpontosítani. Magát a vezetéket három fő paraméter jellemzi: ρ karakterisztikus impedancia, α csillapítási állandó és β fázisállandó. A levegőben megfeszített kétvezetékes vezeték jellemző impedanciája

ahol a a vezetékek középpontjai közötti távolság, r a vezeték sugara (lásd 4.1. ábra) Csillapítási állandó

ahol R f egy vezeték ellenállása nagy frekvencián, az (5) szerint meghatározva.

Fázisállandó β=2π/λ, (1/m), ahol λ (m) a vonalban terjedő hullámhossz.

Magában a kéthuzalos vezetékben, a többi tápvezetékhez hasonlóan, két fő működési mód lehetséges: csak az egyik irányban haladó hullámmal és két - a vonal végéről vagy akadályról visszaverődő - hullámmal. Tegyük fel, hogy a sor végtelenül hosszú. Ekkor csak egy haladó hullám üzemmód lehetséges benne, melynek feszültsége a t időtől és a generátortól mért x távolságtól függ (4.2. ábra):

ahol U 0 a feszültség amplitúdója annak a vonalnak a bemenetén, amelyre a generátor f frekvenciával csatlakozik.

A (8) szerint a vonal mentén terjedő haladó hullám amplitúdója exponenciálisan csökken (6. és 7. ábra). Következésképpen a mozgó elektromágneses hullám teljesítménye a generátortól L távolságra:

ahol R G =(U 0)) 2 /2ρ a hullámteljesítmény a sor elején, megegyezik a nagyfrekvenciás generátor kimenő teljesítményével.

A haladó hullám teljesítménye közötti különbség a vonal elején és az L távolságban határozza meg annak a vonalnak a hőmelegedését, amely mentén a hullám terjed.

Egy W haladó hullám elektromágneses energiájának hőenergiává történő átalakítási együtthatója egy L (m) hosszúságú vonalban, figyelembe véve (10), a következő lesz:

Az η(L) függvény grafikonjai az α (1/km) csillapítási állandó három értékére a 7. ábrán láthatók. Ezekből az következik, hogy minél nagyobb az (5) által meghatározott Rf vonali vezetékek ellenállása, és ennek megfelelően a (7) által meghatározott α csillapítási állandó, annál nagyobb a haladó hullám elektromágneses mezőjének energiája vonal hővé alakul. Az elektromágneses energiát hőenergiává alakító hatása, amelyet a vezetékek nagy jelfrekvenciájú melegítésére használnak, képezi az alapját a javasolt módszernek az elektromos vezetékeken történő jégképződés megelőzésére.

A hőteljesítmény kiszámításához egy konkrét példát használunk a teljesítmény meghatározására

A tápvezetékre csatlakoztatott f frekvenciájú nagyfrekvenciás generátor R G-je szükséges ahhoz, hogy a két vezetéket ΔT fokkal felmelegítse. Vegyük figyelembe a következő körülményeket. Először is, a huzal vékony felső rétege elektromágneses hullám hatására szinte azonnal felmelegszik, nagy térfogatú hőleadással. Másodszor, ezt a hőt a teljes vezeték (O M) és a vezetéket körülvevő levegő konvekciós (Q B) fűtésére fordítják (lásd 3.2. ábra).

Vegyük a következő kiindulási adatokat: huzal anyaga - 10 mm átmérőjű alumínium, S = 78,5 mm 2 keresztmetszet, L hossz = 5000 m, sűrűség p = 2710 kg/m 3, egyenáram-ellenállás σ = 0,027 Ohm mm 2 / m, fajhő c=896 J/kg·K, a huzal felső forró rétegének hőátbocsátási tényezője a levegőhöz q=5 W/m·K.

Két vezeték súlya:

Két vezeték felülete:

Két vezeték felmelegítéséhez szükséges hőmennyiség ΔT=13°C-on:

Két vezeték hőátadása a környezetbe ΔТ=13°С hőmérséklet-különbség mellett:

ahol t az idő másodpercben.

Az utolsó kifejezésből azt kapjuk, hogy a nagyfrekvenciás generátor szükséges teljesítményére R G = 20,4 kW, azaz. 2 W nagyfrekvenciás vibrációs teljesítmény 1 m vezetékenként, a huzal felső rétegében 8 MW/m 3 térfogati hőleadás. Mellékesen megjegyezzük, hogy azonos típusú huzallal a jégtől való megolvadáshoz legfeljebb 40 perces ciklussal 100 VA teljesítmény szükséges 1 méterenként (lásd és).

Az energia kifejezéseinek egyenlítésével megtaláljuk az időértéket a vezetékek melegítésének stacionárius módjának létrehozásához:

A fenti elméleti alapelvek tesztelésére és a javasolt módszer és eszköz ipari alkalmazhatóságának bizonyítására laboratóriumi kísérletet végeztünk.

Az előzetes számításokból arra a következtetésre jutottak, hogy a 87,5...108 MHz frekvenciatartományban működő nagy teljesítményű VHF FM rádióadók nagyfrekvenciás jelgenerátorként használhatók, ha csak a terhelésillesztő eszközt cserélik ki és csatlakoztatják a tápvezetékre az ábra diagramja .5.

A kísérleti változatban egy 30 W-os, 100 MHz-es 502 generátort egy 501 illesztőeszközön keresztül egy 50 m hosszú, végén nyitott, 0,4 mm átmérőjű és 5 mm távolságú vezetékekkel kétvezetékes vezetékhez csatlakoztattak. mm. Egy ilyen vezeték jellemző impedanciája a (6) szerint:

Egy utazó elektromágneses hullám hatására a kétvezetékes vezeték fűtési hőmérséklete 50-60°C volt 20°C-os környezeti levegő hőmérsékleten. A kísérlet eredményei kielégítő pontossággal egybeestek a megadott matematikai kifejezések szerint végzett számítás eredményeivel.

A következő következtetéseket fogalmazták meg:

A találmány szerinti eljárás a villamos vezetékek felfűtésére a rajtuk terjedő elektromágneses hullámmal, amelynek energiája terjedés közben hővé alakul, lehetővé teszi a vezetékek 10-20°C-os melegítését, ami megakadályozza a jégképződést;

A legmegfelelőbb a javasolt módszer és eszköz használata a vezetékeken történő jégképződés megakadályozására, mivel a már kialakult jégköpeny eltávolítása lényegesen nagyobb energiafogyasztást és hosszabb eljárást igényel;

A jelenleg alkalmazott jégolvasztási módszerhez képest a javasolt módszernek számos előnye van, különösen tekintettel arra, hogy a módszert a fogyasztók leválasztása nélkül valósítják meg, megelőző célból lehetséges a vezetéket sűrű jégig melegíteni. lerakódások képződnek a vezetékeken, ami lehetővé teszi, hogy 10-20°C-ra hevítsék fel, és nem a jég olvasztásához szükséges 100-130°C hőmérsékletre;

A vezetékek ellenállása, amely a váltóáram frekvenciájának növekedésével növekszik (az adott példában 100 MHz-es frekvencián az ellenállás három nagyságrenddel növekszik az 50 Hz-es frekvenciához képest), lehetővé teszi, hogy magas értéket kapjunk. az elektromos energia hőenergiává való átalakítási együtthatója, és ezáltal csökkenti a generátor teljesítményét.

1. Eljárás az elektromos vezetékeken előforduló jegesedés leküzdésére, amely abból áll, hogy a fogyasztók leválasztása nélkül az áramot vezető vezetékeket külső forrásból, fűtőszálból táplálják, azzal jellemezve, hogy a tartományban nagyfrekvenciás feszültség A tápvezeték két vezetéke között 50-500 MHz áramot táplálunk.teljesítmény R Г =q·A·ΔT, ahol q a vezeték felső forró rétegének hőátadási tényezője a levegő felé, A a A vezetékek, ΔT a vezeték fűtési hőmérséklete a környezeti hőmérséklethez viszonyítva.

2. Jég leküzdésére szolgáló eszköz, beleértve az elektromos vezetéken kívüli áramforrást is, amely az elektromos vezeték áramot vezető vezetékeihez csatlakozik, azzal jellemezve, hogy a külső áramforrás nagyfrekvenciás generátor formájában van kialakítva. , amelyet úgy terveztek, hogy az Р Г =q·A·ΔT képlet szerint kiszámított teljesítményt biztosítson, ahol q a huzal felső forró rétegének hőátadási tényezője a levegő felé, A a vezetékek felülete, ΔT a huzal fűtési hőmérséklete a környezeti hőmérséklethez viszonyítva; ebben az esetben a generátor kimenete egy kapacitív típusú illesztőeszköz bemenetére csatlakozik, amely úgy van kialakítva, hogy a nagyfrekvenciás generátor kimeneti ellenállását a tápvezeték bemeneti ellenállásához igazítsa, és a kimenetek száma megfelel az elektromos vezeték vezetékeinek száma.

A találmány elektrotechnikára vonatkozik, különösen olyan eszközökre, amelyek megakadályozzák a jégképződést a felső nagyfeszültségű vezetékeken a fogyasztók leválasztása nélkül.

Mivel a szélerőművek hatékony működése csak ott lehetséges, ahol erős és állandó szél fúj, a nagy szélerőművek Európában elsősorban a kontinens északi és északnyugati részén koncentrálódnak. Az ottani szelek valóban megfelelőek. De az éghajlat nem túl jó.

A Skandináviára oly jellemző kemény telek nagyon komoly problémát okoznak - a lapátok eljegesedését. Ez pedig egyszerre több problémával is jár – mondja Stefan Söderberg svéd meteorológus, az uppsalai Weathertech kutatója: „Amikor jégkéreg képződik a lapátokon, észrevehetően romlanak az aerodinamikai jellemzőik – akárcsak a repülőgépeknél. Ennek eredményeként a szélerőmű teljesítménye csökken.Ez egyrészt.Másodszor a jég megzavarja a szélkerék egyensúlyozását, ami a csapágyak és a szélgenerátor egészének fokozott kopásához vezet. Végül pedig nem lehet figyelmen kívül hagyni a az a tény, hogy a forgó pengék végeiből származó jégdarabok letörhetnek és jelentős távolságra repülhetnek."

A számítógép kiválasztja az optimális rendszert

Az észak-európai szolgáltatók minden télen nap mint nap szembesülnek ilyen jellegű problémákkal. Nyilvánvaló, hogy a mérnöki gondolkodás mindeddig nem szunnyadt, hanem különféle műszaki megoldásokat dolgozott ki a pengék jegesedésének problémájára. Valójában nincs sok ilyen megoldás, csak az a kérdés, hogy melyik a leghatékonyabb bizonyos működési körülmények között. Eddig intuitívan, azaz szinte véletlenszerűen kellett válaszolni rá.

Stefan Söderberg kollégáival együtt kifejlesztett egy számítógépes modellt, amely lehetővé teszi a szélerőművek lapátjainak eljegesedésének leküzdésére szolgáló különféle stratégiák virtuális tesztelését, és minden egyes szélerőműpark számára az optimális kiválasztását. A tudós így magyarázza: "Mind a jégtelenítő, mind a jégmentesítő rendszer általában három részből áll: egy érzékelőből, egy vezérlőegységből és magából a fűtési rendszerből. A jégtelenítő rendszerekben a lapátok fűtése azonnal bekapcsol az érzékelő regisztrálja a jégképződést. A jegesedés megelőzésére szolgáló rendszerekben a fűtést abban a pillanatban kapcsolják be, amikor az időjárási viszonyok valószínűsítik a jégképződést, vagyis nem várják meg a tényleges jégkéreg kialakulását."

A helikopter drága, de hatékony eszköz

Mindez persze csodálatos, de mi van akkor, ha a szélerőműveket egyáltalán nem látják el lapátfűtéssel – és eddig a többségük igen? Legalábbis Észak-Svédországban sok száz szélturbina nem rendelkezik beépített jégoldó rendszerrel. Az ilyen esetekre egy nagyon érdekes ötletet terjesztett elő Hans Gedda, a budeni H Gedda Consulting tanácsadó cég mérnöke.

Kontextus

Javasolta, hogy helikopterrel küzdjék le a szélkerekek jegesedését. Persze ez az élvezet őszintén szólva nem olcsó, de bizonyos feltételek mellett megtérül – mondja a nem mindennapi ötlet szerzője: „Ha az elkövetkező napokban optimális időjárási körülményekre, vagyis erős és stabil szélre számítunk , és a szélgenerátorai le vannak kapcsolva a jegesedés miatt, és nem tudnak elektromos áramot termelni, akkor a jégtől való megszabadításuk, még helikopterről is, egyenesen logikus.”

A késeket nem egyszerre, hanem egymás után permetezzük be forró jéggátló folyadékkal. Az eljárásnak alávetett pengét mindig függőlegesen lefelé kell irányítani, vagyis az egyik lapát feldolgozása után a szélkereket el kell forgatni, hogy a következő penge ugyanabban a pozícióban legyen. Ez szükséges és nagyon fontos, hangsúlyozza Hans Edda, különben a nagy magasságból leeső megolvadt jégdarabok zuhanáskor károsíthatják a megmaradt lapátokat vagy az agyat.

A jegesedés szinte általános jelenség

„Reméljük, hogy ez az egész eljárás nem tart tovább két óránál, különben túl drága lesz – mondja a mérnök. – De ha a jégtől megszabadított létesítmények legalább két napig jó szélben működnek, akkor ez elég lesz ehhez a helikopteres művelethez, ami megtérült."

Ahol a szélturbinák jegesedésével nem foglalkoznak, ott az átlagos éves veszteség – pontosabban az átlagos éves kieső haszon – öt-tíz százalék között mozog, egyes régiókban pedig eléri a 20 százalékot is.

Sőt, ez a probléma nem csak Skandináviát érinti, mondja Stefan Söderberg: "Jég a világ számos régiójában előfordul - szinte mindenhol, ahol télen havazik. Ehhez csak nulla alatti hőmérsékletre és magas páratartalomra van szükség. És túlhűtött mínusz húsz fokig víz lehet a légkörben. Vagyis még Németországban is nagy a valószínűsége a szélturbinák lapátjainak eljegesedésének. Amikor először elkezdtem foglalkozni ezzel a témával, mindig csak olyan régiókról beszéltünk nagyon zord éghajlat – mint Skandinávia. Valóban, itt, Svédországban, Norvégiához és Dániához hasonlóan nagyon hideg a tél. De jegesedés csak valamivel nulla alatti hőmérsékleten fordulhat elő.

Németországban azonban úgy tűnik, hogy ezt a kérdést még senki sem vette komolyan. Ezért itt, Skandináviától eltérően, a lapátokon a jegesedés első jeleinél a szélgenerátorokat egyszerűen le kell kapcsolni. Fűtési rendszerrel csak egy szélturbina van - az ország egész területén.