Способ удаления гололеда с проводов линии электропередачи Российский патент 2019 года по МПК H02G7/16 

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для защиты проводов линии электропередачи от гололеда.

Известен способ обнаружения появления гололеда на проводах линии электропередачи (см. RU 2399133 C1, 10.09.2010), включающий передачу по линии электропередачи высокочастотного сигнала от начала линии до конца линии и контроль параметра, связанного с изменением условий распространения высокочастотного сигнала по участку провода при появлении гололеда. Согласно данному способу, участок провода ограничивают двумя PLC модемами, в качестве контрольного параметра принимают время распространения высокочастотного сигнала от начала ограниченного участка провода до его конца, определяют среднее значение температуры этого участка провода, а о появлении гололеда судят по изменению времени распространения высокочастотного сигнала, вызванному появлением гололеда, с учетом влияния на контролируемый параметр температурного изменения длины участка провода.

Недостатком этого известного способа является неопределенность в определении времени распространения высокочастотного сигнала по участку, связанную с неровмерностью толщины покрытия (стенки) гололеда вдоль провода линии.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является принятый автором за прототип способ и устройство для борьбы с голодом на линиях электропередачи (см. RU 2356148 С1, 20.05.2009), предусматривающий разогрев проводов линии высокочастотным напряжением с определенной частотой и мощностью с учетом коэффициента теплоотдачи верхнего горячего слоя провода воздуху, площади поверхности проводов и температуры нагрева провода относительно температуры окружающей среды. В данном техническом решении разогрев линий электропередачи путем распространяющейся по ней электромагнитной волны, энергия которой по мере распространения переходит в тепло, позволяет нагревать провода на 10-20°C, что должно предотвратить образование гололеда на линиях электропередачи.

Недостатком этого способа и устройства можно считать конструктивную сложность, связанную с процессом образования бегущих по проводам электромагнитных волн из-за несогласованности выходного сопротивления генератора высокой частоты и входного сопротивления линии передачи.

Техническим результатом заявляемого технического решения является упрощение процесса нагрева проводов линии электропередачи теплотой.

Технический результат достигается тем, что в способе удаления гололеда с проводов линии электропередачи, включающий нагрев проводов линии электропередачи теплотой, полученной за счет преобразования электромагнитной энергии без отключения потребителя, возбуждают в проводах линии поверхностную электромагнитную волну и теплоту для нагрева провода линии, получают посредством преобразования электромагнитной энергии возбужденной в проводе линии поверхностной электромагнитной волны.

Сущность заявляемого изобретения, характеризуемого совокупностью указанных выше признаков, состоит в том, что преобразование электромагнитной энергии возбужденных поверхностных микролновых колебаний в проводах линии электропередачи в тепловую, дает возможность удалить гололед с проводов линии электропередачи.

Наличие в заявляемом способе совокупности перечисленных существующих признаков, позволяет решить задачу удаления гололеда с проводов линии электропередачи на основе преобразования электромагнитной энергии возбужденных поверхностных микроволновых колебаний в проводах линии электропередачи с желаемым техническим результатом, т.е. упрощением процесса образования нагрева проводов линии электропередачи.

На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Данное устройство содержит источник электромагнитных волн 1, элемент ввода и возбуждения поверхностной волны в проводе линии 2, провод линии электропередачи 3.

Предлагаемый способ работает следующим образом. Способ основывается на использовании теплового воздействия электромагнитных волн на провода линии электропередачи без отключения потребителя. В рассматриваемом случае тепловое воздействие производится посредством преобразования электромагнитной энергии возбужденных в проводах линии поверхностных микроволновых волн в тепловую энергию. При тепловом воздействии, провод линии нагревается за счет электромагнитной энергии, и гололед с провода линии удаляется. При этом возбужденная поверхностная электромагнитная волна распространяется по проводу линии электропередачи с места возбуждения в сторону, например, потребителя с разогревом провода. В зависимости от места возбуждения поверхностной волны в проводе, возможно распространение этой волны в обратную сторону.

Как известно электромагнитное поле (волна) имеет способность поглощаться в среде (веществе) и превращаться тепловую энергию. Этот эффект электромагнитных полей микроволнового диапазона волн, например, инфракрасного, положен в основу предлагаемого технического решения. Согласно данному способу, взаимодействующая с объектом контроля поверхностная электромагнитная волна поглощается в виде потока вектора Пойтинга через замкнутую поверхность, ограничивающую объект. При этом интенсивность поглощения и направленность превращений зависит от электрофизических свойств объекта и частоты поля.

В рассматриваемом случае, так как провод линии электропередачи, покрыт слоем льда, т.е. слой льда охватывает провод, (наличие влаги и льда на проводе повышает поглощательную способность материала к электромагнитным волнам особенно инфракрасного диапазона), то можно с определенной точности допускать поглощение электромагнитной энергии поверхностной микроволновой волны металлическим электропроводом линии, находящимся внутри льда (наличие провода в замкнутой поверхности).

В данном случае поверхностная электромагнитная волна (см. И.В Лебедев. Техника и приборы СВЧ. Издательство «Высшая школа», М. 1970, стран. 130.) в проводе линии электропередачи создастся поверхностью (наружной) электропровода и диэлектриком - гололедом (металлодиэлектрический волновод). Другими словами канализация электромагнитной волны будет осуществляться с помощью передающей линии, образованной наружной поверхностью вдоль провода и поверхностью гололеда, окружающего провод. Излучение энергии при этом вдоль провода не происходит, поле как бы прижимается к наружной поверхности провода. Это прижимание тем значительнее, чем больше отношение диаметра провода к длине электромагнитной волны в свободном пространстве и чем выше диэлектрическая проницаемость гололеда (диэлектрической среды). Следовательно, поверхностную волну можно считать основным переносчиком электромагнитной энергии по проводу линии со льдом, преобразуемой в тепловую. Другими словами в данном случае тепловой нагрев (поверхностный, не требующий глубокого нагрева) провода линии электропередачи, производится взаимодействием непосредственно поверхностной волны с проводом, охваченном (покрытом) слоем льда.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом. Микроволновый сигнал с выхода источника электромагнитных волн 1 направляют на элемент ввода и возбуждения поверхностной волны 2, представляющий собой полую металлическую втулку со сквозными торцевыми отвертстями, предназначенными для пропускания через них провода линии с возможностью исключения электрического контакта провода с отверстиями втулки. В находящимся в полости втулки проводе (часть провода, например, начало без гололеда), возбуждают поверхностную электромагнитную волну, которая далее распространяется по покрытому льдом проводу линии электропередачи 3. Электромагнитная энергия этой поверхностной волны по мере распространения, преобразуется в тепловую, что в свою очередь приводит к разогреву провода линии, охваченного льдом, т.е. можно заключить о том, что гололед будет удаляться с провода линии электропередачи ввиду его теплового нагрева. В ряде случаев источником электромагнитных полей (волн) в данном устройстве, может быть использован генератор инфракрасных излучений. Как известно наибольшая поглощательная способность большинства веществ лежит в инфракрасной области спектра. При этом выбор спектра и мощности излучения целесообразно произвести с учетом геометрических размеров проводов линии электропередачи и гололеда, а также условий окружающей среды.

Таким образом, в предлагаемом техническом решении использование электромагнитной энергии возбужденной в проводе линии электропередачи поверхностной электромагнитной волны, дает возможность упростить процесс нагрева провода для удаления с него гололеда.

Предлагаемый способ, обладающий дистанционностью и простотой в реализации, успешно может быть применен для решения и других задач, например, для обезвоживания увлажненных различных материалов.

Использование: в области электроэнергетики для защиты проводов линии электропередачи от гололеда. Технический результат - упрощение процесса нагрева проводов линии электропередачи теплотой. Способ удаления гололеда с проводов линии электропередачи включает нагрев проводов линии электропередачи теплотой, полученной за счет преобразования электромагнитной энергии без отключения потребителя. При этом возбуждают в проводах линии поверхностную электромагнитную волну и теплоту для нагрева провода линии получают посредством преобразования электромагнитной энергии, возбужденной в проводе линии поверхностной электромагнитной волны. 1 ил.

Способ удаления гололеда с проводов линий электропередачи, включающий нагрев проводов линии электропередачи теплотой, полученной за счет преобразования электромагнитной энергии без отключения потребителя, отличающийся тем, что в проводах линии возбуждают поверхностную электромагнитную волну и теплоту для нагрева провода линии, получают посредством преобразования электромагнитной энергии, возбужденной в проводе линии поверхностной электромагнитной волны.