Электромеханический способ борьбы с гололедом на проводах ЛЭП

T. Mullayarov, student of a magistracy

2 course, faculty "avionics, power engineering and infocommunication technologies" Ufa state aviation technical university

Russia, Ufa

R. Habirov, student of a magistracy

1 course, faculty "avionics, power engineering and infocommunication technologies" Ufa state aviation technical university

Russia, Ufa

Research supervisor: A. Lobanov

Candidate of Technical Sciences, associate professor

ELECTROMECHANICAL WAY OF FIGHT AGAINST ICE ON POWER LINE WIRES

Summary: In article the analysis of the modern ways of fight against ice was carried out, the most optimum method is selected - the electromechanical way of fight against ice, explicitly is studied and analysed.

Наличие гололеда обуславливает дополнительные механические нагрузки на все элементы воздушных линий. В результате значительного увеличения массы проводов и воздействующих на них динамических и статических нагрузок происходят опасные и нежелательные явления, особенно при сильном ветре.

Борьба с обледенением проводов линий электропередачи является серьёзной проблемой, актуальной для многих стран, имеющих регионы с высокой влажностью и низкими температурами. Поэтому во всем мире целым рядом компаний и организаций активно ведутся исследования и разработка способов и устройств для борьбы со льдом на линиях электропередач. Однако, несмотря на многолетние усилия энергетиков, гололедные аварии в электрических сетях многих энергосистем по-прежнему вызывают наиболее тяжелые последствия и периодически дезорганизуют электроснабжение регионов страны. По статистике в энергосистемах по причине гололеда происходит от 6 до 8 крупных аварий в год.

До сих пор нет эффективного средства против этого явления. Каждый из применяемых на сегодняшний день способов ( механический, электротермический, физико-химический) обладает недостатками и проблема удаления гололеда, а также разработка устройств для удаления льда с проводов ЛЭП, построенных на базе энергоэффективных способов, являются актуальной задачей. [1]

В ходе проведения научно-исследовательской работы нами был проведен анализ современных способов борьбы с гололедом, отобран наиболее оптимальный метод-электромеханический способ борьбы с гололедом.

Электромеханические способы удаления льда с проводов линий электропередач образуют класс новых способов и устройств борьбы с гололедом на ЛЭП. Удаление гололеда предлагается производить не с помощью термического воздействия от протекающего по проводам тока, а с помощью электромеханического воздействия на лед. Принцип работы устройств следующий. По проводам линии пропускают импульсы тока определенной частоты и формы. При протекании тока по проводам возникает сила Ампера, под действием которой происходят механические колебания, которые предупреждают образование обледенения и разрушают корку льда. В результате, так как применяется не термическое, а механическое воздействие, прогнозируется существенное снижение времени и энергии, требуемых на очистку. [2,3]

Этот метод был запатентован в 2012 году, тем не менее он остается недостаточно изученным. В своей работе я попытался заделать этот пробел.

Мною была смоделирована ЛЭП с подключенным к нему источником импульсов постоянного тока в графической среде имитационного моделирования MATLAB Simulink, с помощью системы автоматического проектирования MathCAD мною были выведены математические формулы и графически проиллюстрированы зависимости амплитуды колебаний проводов от протекающих по ним токов и длины пролетов ЛЭП.

Так как математическое описание вынужденных колебательных движений свободно подвешенного провода представляет собой сложную задачу, требует учета множества параметров и не позволяет выявить однозначную связь между механическими параметрами колебаний и электрическими параметрами возмущающих воздействий в полной мере, мною была проведена серия экспериментов на физическом макете ЛЭП в масштабе 1:100 с использованием управляемого источника возмущающих воздействий. В результате эксперимента прослеживается резкое повышение амплитуды колебаний при приближении частоты возмущающих воздействий к частоте собственных колебаний провода. Кроме того, видно, что при увеличении массы максимум амплитуды колебаний сдвигается в сторону низких частот. На частотах, отличных от резонансных, амплитуда колебаний провода снижается, а на частотах, близких к резонансным (амплитуда колебаний максимальна), не происходит схлестывания проводов.

В результате исследования с помощью математического моделирования также выяснилось, что расстояние отталкивания проводов друг от друга зависит от диаметра провода, длины пролета и расстояния между проводами. Чем больше диаметр и длина провода, тем слабее провода отталкиваются друг от друга и , следовательно, уменьшается эффективность применяемого метода.

Все способы борьбы с гололедом требуют постоянного активного участия персонала, затрат энергии или химических реактивов, а иногда небезопасны для окружающей среды. Так как электромеханический способ позволяет до момента образования гололеда на проводах, путем встряхивания капель воды с проводов под воздействием колебаний, не допускать образования льда, то можно говорить о том что применение данного метода имеет очень хорошие перспективы в современной энергетике.