СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ ПРОВОДА ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ Российский патент 1994 года по МПК B60M1/00 H02H5/04 H02H3/08 G01K1/16 

Изобретение относится к электрифицированным железным дорогам и может использоваться в системах электроснабжения тяги и нетяговых потребителей для защиты контактной сети и электрических сетей, он может использоваться также для защиты контактной сети городского и других видов транспорта, а также для защиты электрических сетей и высоковольтных линий общего назначения от перегрева проводов.

Известен способ определения коэффициента теплоотдачи [1], в котором коэффициент теплоотдачи α_т в используемой формуле определяется как α_т= pv^0,6, где p - постоянный коэффициент, v - скорость ветра. К недостаткам способа относится низкая точность вычисления температуры из-за слишком приближенного определения коэффициента теплоотдачи.

Прототипом выбран способ [2], где температура провода вычисляется на основе уравнения теплового баланса, в которое входит коэффициент теплоотдачи провода, определяемый в нелинейном преобразователе только в зависимости от скорости ветра, что снижает точность вычислений.

Целью предлагаемого способа является повышение точности и упрощения за счет более точного и простого учета коэффициента теплоотдачи.

На чертеже приведены опытные значения коэффициента теплоотдачи α_т для разных типов проводов. Эти зависимости хорошо описываются выражением
α_т= а + bv^g (1) где a, b, g - постоянные, зависящие от марки провода (g = 0,4-0,75). Например, для провода марки МФ-100 с погрешностью не более 1,5% : а = 4,5; b = 25,5; g = 0,6. Для наиболее тяжелого режима охлаждения провода МФ100 (v = 1 м/с) неучет коэффициента а (как в известных устройствах) приводит к погрешностям до 18%. Этим и объясняется низкая точность определения коэффициента теплоотдачи в известных устройствах и, следовательно, низкая точность вычисления температуры защищаемого провода.

Известно, что коэффициент теплоотдачи α_т нагретых тел, поверхность которых соприкасается с окружающей средой, имеющей температуру меньше температуры тела, равен α_т=α_тл + α_тк, где α_тл - коэффициент теплоотдачи излучением, α_тк - коэффициент теплоотдачи конвекцией. С учетом критериев подобия с достаточно хорошим приближением имеем
α_тк= bv^g (2)
Коэффициент теплоотдачи тела излучением определяется по формуле
α_тл= - , (3)
где ζ - степень черноты излучающей поверхности; Т - абсолютная температура провода К; Т_окр - абсолютная температура окружающей среды, К.

Максимальная температура нагрева проводов даже при коротком замыкании не должна превышать 200-250^оС. При перегрузках допустимая температура значительно ниже и составляет 100-140^оС. Наибольшая температура окружающей среды по нормальным документам не превышает 40^оС. С учетом этого предлагается вычисление (3) по более простой формуле:
α_тл= ζ[4,06 + 0,071t_окр + 0,04(t - t_окр)] =
= ζ(4,06 + 0,071t_окр + 0,04 θ), (4) где t_окр - температура окружающей среды, ^оС, t - температура провода, ^оС, θ - перегрев провода, ^оС(θ = t - t_окр).

В указанном выше реальном диапазоне температур t и t_окр наибольшая погрешность вычисления α_тл по формуле (4) по сравнению с формулой (3) составляет всего лишь около 3%.

Поставленная цель в способе достигается тем, что для определения коэффициента теплоотдачи провода линии электроснабжения дополнительно измеряют ток контролируемой линии и температуру окружающей среды, определяют перегрев провода и вычисляют коэффициент теплоотдачи по формуле
α_т= ζ (4,06 + 0,071t_окр + 0,04 θ) + bv^g где ζ - степень черноты поверхности провода; b, g - постоянные величины, зависящие от марки провода; t_окр - температура окружающей среды; θ - перегрев провода; v - скорость ветра.

Использование: в электрифицированных железных дорогах, в частности - в системах электроснабжения тяги и нетяговых потребителей для защиты контактной сети и электрических сетей общего применения. Сущность изобретения: измеряют ток защищаемой линии, скорость ветра и температуру окружающей среды. Определяют перегрев провода и вычисляют коэффициент теплоотдачи по формуле, приведенной в описании. 1 ил.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ ПРОВОДА ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ, при котором измеряют скорость ветра, вычисляют величину указанного коэффициента в зависимости от скорости ветра, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения, дополнительно измеряют ток контролируемой линии и температуру окружающей среды, определяют перегрев провода и вычисляют коэффициент теплоотдачи по формуле
α_т = ζ (4,06-0,071t_окp+ 0,04θ )+bv^q ,
где ζ - степень черноты измеряющей поверхности провода;
b - постоянная величина, зависящая от марки провода;
t_окр - температура окружающей среды;
θ - перегрев провода;
v - скорость ветра;
q - показатель степени.