УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ГОЛОЛЕДНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ С ПРОВОДОВ Российский патент 2014 года по МПК H02G7/16 

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для механического удаления гололедных отложений с проводов воздушных линий электропередачи.

Известно устройство для удаления гололедных отложений с проводов воздушных линий электропередачи, содержащее свободно надетые на провод и подвижные относительно него в продольном и радиальном направлениях пружины /см. патент Японии №32070 кл. H02G 7/16, 1977 [1].

Недостатками данного устройства являются низкая эффективность удаления гололедных отложений с участков провода электропередачи, а следовательно - и гашения низкочастотных колебаний проводов. Это объясняется малой подвижной способностью пружин, практически не реагирующих на ветровые нагрузки, невозможностью эффективного удаления отложений уже в начальной стадии их образования. При определенных размерах и формах гололеда, а также скорости ветра возникают низкочастотные колебания проводов типа "пляски", приводящие к повреждению элементов пролета воздушных линий электропередачи.

Известно также устройство для удаления гололедных отложений с проводов, содержащее пружину, установленную с зазором на проводе, и снабженное двуплечим коромыслом, рычагом и грузом, реагирующим на ветровые колебания проводов и соединенным с одним из концов пружины с помощью специального кинематического механизма /см. а.с. СССР №936149, кл. H02G 7/16, H02G 7/14, 1960 [2]/.

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции, низкая эффективность удаления гололедных отложений с проводов вследствие малости перемещений витков пружин, а также практическая невозможность удаления отложений в начальной стадии их образования.

Кроме того, известно устройство для уменьшения адгезии льда к материалу провода, содержащее имеющий возможность смещения относительно провода аэродинамический элемент, выполненный в виде надетого на провод контейнера, снабженного элементами жесткости в виде лопаток, образующих воздушную турбину /см. а.с. СССР №1474776, кл. H02G 7/16, 1984 [3]/.

Недостатками известного устройства являются значительная сложность конструкции, низкая эффективность, ограниченные условия эксплуатации и области применения.

Наиболее близким устройством того же назначения к предлагаемому устройству по совокупности существенных признаков является устройство для удаления гололедных отложений с проводов воздушных линий электропередачи, содержащее установленные на проводе с зазором основную и дополнительную витые цилиндрические пружины, а также шарнирно закрепленную между ними ассиметрично проводу пластину, реагирующую на ветровые нагрузки и имеющую возможность смещения вдоль провода /см. а.с СССР №902129, 1 кл. H02G 7/16,1960 [4]/, и принятое за прототип.

Недостатками устройства-прототипа при значительной сложности конструкции также является низкая эффективность удаления гололедных отложений с проводов, объясняемая малостью колебаний пластины относительно вертикального положения, и, соответственно малостью амплитуд колебаний витков пружин, а также практической невозможностью удаления отложений в начальной стадии их образования.

Сущность изобретения заключается в создании устройства, имеющего сравнительно простую конструкцию и обеспечивающего эффективное автоматическое непрерывное удаление гололедных отложений на проводе уже на начальной стадии их образования со смещением как вдоль провода в пределах длины пролета, так и вращением вокруг провода за счет аэродинамических и инерционных воздействий при ветровых возмущениях, а также электромагнитных взаимодействий с полем рабочего тока в проводе.

Технический результат - повышение эффективности удаления гололедных отложений с проводов.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для удаления гололедных отложений с проводов воздушных линий электропередачи, содержащем установленные на проводе с зазором витые цилиндрические пружины, соединенные с аэродинамическими элементами и расположенными ассиметрично проводу грузами, имеющими возможность перемещения относительно провода, особенность заключается в том, что на концы пружин навернуты кольцевые постоянные магниты, намагниченные в аксиальном направлении и обращенные друг к другу одноименными полюсами, аэродинамические элементы выполнены в виде размещенных в средней части пружин легких пластин из полимерных сотопластов разных размеров, навернутых на пружины своим резьбовым отверстием, а ассиметричные грузы представляют собой болтовые соединения, установленные в отверстиях, выполненных в периферийной части пластин.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично показано предлагаемое устройство на общем виде.

Устройство для удаления гололедных отложений с проводов воздушных линий электропередачи содержит установленные на проводе 1 с зазором витые цилиндрические пружины 2 с аэродинамическими элементами 3 и расположенными ассиметрично проводу I грузами, имеющими возможность перемещения относительно провода 1, при этом на концы пружин 2 навернуты кольцевые постоянные магниты 4 на основе редкоземельных металлов с резьбой на внутренней поверхности, намагниченные в аксиальном направлении, то есть в поперечном направлении по толщине кольца 4, и обращенные друг к другу одноименными полюсами, аэродинамические элементы 3 выполнены в виде размещенных в средней части пружин 2 легких пластин из полимерного сотопласта разных размеров, навернутых 1 на пружины 2 своим резьбовым отверстием 5 в средней части пластины 3, а ассиметричные грузы представляют собой болтовые соединения в виде болтов 6 и гаек 7, установленных в отверстиях 8, выполненных в периферийной части пластин 3. Для постоянных магнитов 4 на основе редкоземельных металлов характерно отлаженное серийное производство /см., например, "Материалы для авиационного приборостроения и конструкций" под ред. акад. А.Ф. Белова, М., 1982, стр.119-127 [5]/, значительные магнитные потоки, коэрцитивная сила и магнитная энергия, они миниатюрны, очень легки, за счет чего незначительно нагружают своим весом провода 1 воздушных линий электропередачи. Для сплава RC05 с полимерными связками при значительных величинах магнитного потока /Br≈1 Тл/ характерны низкая хрупкость, значительная прочность в условиях ударов и вибраций, стойкость к температурным и климатическим воздействиям. Кроме того, что очень важно именно для данного конкретного случая, такие постоянные магниты с полимерными связками характеризуются антипримерзающими свойствами вследствие гидрофобности, то есть слабого смачивания водой. Аэродинамические элементы 3 выполнены в виде легких пластин разных размеров из полимерного сотопласта, то есть полимерного материала, конструкция которого представляет собой открытые наружу чередующиеся соты /ячейки/ определенной формы /см. [5], стр.371-374/. Сотопласты с шестигранной формой ячеек и полиамидным связующим характеризуются повышенным пределом прочности, и обычно применяются для изготовления высокожестких панелей с малой массой. Б данном конкретном случае открытые чередующиеся соты обеспечивают максимально высокое аэродинамическое сопротивление /парусность/ пластин 3. В общем случае пластины 3 могут быть как круглой, так и любой другой формы, к расположению резьбового отверстия 5 строго не предъявляется никаких требований, в общем случае пластины 3 могут быть размещены ассиметрично относительно провода 1. Ha рисунке показан один ассиметричный груз в виде болтового соединения 6, 7 на каждой пластине 3, однако, в принципе, таких грузов может быть несколько разнесенных по периферии пластин 3.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

Малейшие ветровые возмущения /а такие на высоте воздушной линии во времена года, характеризующиеся возникновением гололедных отложений происходят практически постоянно/ приводят к раскачиванию проводов 1. При этом, даже на начальном этапе возникновения гололедных отложений, такие раскачивания преобретают значительную интенсивность. На ассиметричные грузы 6, 7 при этом действуют инерционные периодические возмущения, что приводит к колебательным крутильным смещениям пружин 2 относительно проводов 1. Одновременно с этим высокое аэродинамическое сопротивление пластин 3 с открытой сотовой структурой приводит к интенсивным линейным смещениям пружин 2 вдоль проводов 1 в пределах длины каждого пролета. Различные размеры пластин 3 приводят к разной интенсивности движения пружин 2, 1 к их постоянным относительным удалениям-сближениям друг с другом. В случае сближения любых двух соседним пружин 2 друг с другом возникают отталкивающие силы обращенных друг к другу одноименных полюсов постоянных магнитов 4, пружины 2 сразу же "разбегаются" друг от друга, опять под действием порывов ветра пружины 2 сходятся-расходятся, под действием магнитных сил опять "разбегаются" и т.д. Очевидно, что пружины 2 под действием данных сил сбиться в одну "кучу", а вынуждены непрерывно и хаотично перемещаться относительно провода 1 вдоль пролета при одновременных колебательных вращениях вокруг провода 1. Кроме того, обязательно будет присутствовать эффект взаимодействия постоянных магнитов 4 переменным электромагнитным полем рабочего тока в проводе 1. Б результате будут происходить постоянные автоматические хаотичные и интенсивные крутильные и линейные смещения пружин 2 по всей длине пролета линии, приводящие к элективному удалению внутренней поверхностью пружин 2 гололедных отложений и мокрого снега на проводах 1. Особенно ценно, что процесс удаления происходит автоматически непрерывного есть начинается уже на ранней стадии образования отложений практически в их жидкой фазе, когда стенка гололеда еще незначительна и может быть легко без значительных силовых нагрузок снята. Это значительно упрощает процесс. Создание в устройстве целого комплекса возмущающих воздействий от магнитных взаимодействий, электромагнитных, инерционных, аэродинамических обеспечивает интенсивные пространственные и связанные перемещения пружин 2 при минимальных ветровых возмущениях. Постоянное разнонаправленное воздействие ветровых и магнитных возмущений - ветер при одном направлении пытается "сбить" пружины 2 в одну общую "кучу", а силы магнитного взаимодействия наоборот "растащить" их друг от друга - обуславливают постоянную работоспособность устройства на всей длине пролета, практическую независимость характера работы устройства от направлений и интенсивности порывов ветра. Устройство характеризуется простотой конструкции и не требует применения специальных дорогостоящих элементов и узлов.

Использование: в области электроэнергетики для удаления гололедных отложений с проводов. Технический результат заключается в повышении эффективности. Устройство содержит установленные на проводе (1) с зазором витые цилиндрические пружины (2) с аэродинамическими элементами (3) и расположенными асимметрично проводу грузами, концы пружин ввернуты в кольцевые постоянные магниты (4), обращенные друг к другу одноименными полюсами, аэродинамические элементы выполнены в виде легких пластин разных размеров, установленных в средней части пружин и навернутых на них осевыми отверстиями, а асимметричные грузы представляют собой болтовые соединения из болтов (6) и гаек (7), установленных в отверстиях (8) в периферийной части пластин. 1 ил.

Устройство для удаления гололедных отложений с проводов воздушных линий электропередачи, содержащее установленные на проводе с зазором витые цилиндрические пружины, соединенные с аэродинамическими элементами и расположенными ассиметрично проводу грузами, имеющими возможность перемещения относительно провода, отличающееся тем, что на концы пружин навернуты кольцевые постоянные магниты, намагниченные в аксиальном направлении и обращенные друг к другу одноименными полюсами, аэродинамические элементы выполнены в виде размещенных в средней части пружин легких пластин из полимерного сотопласта разных размеров, навернутых на пружины своим резьбовым отверстием, а ассиметричные грузы представляют собой болтовые соединения, установленные в отверстиях, выполненных в периферийной части пластин.