Jäätumine– ohtlik nähtus, mis halvendab konstruktsioonide omadusi ja kvaliteeti, nende tugevust ning lõppkokkuvõttes ka vastupidavust ja ohutust. Jäätumine suurendab oluliselt tuuletakistust, mis võib kaasa tuua konstruktsioonide ja mehhanismide hävimise.

Jäätumine põhjustab elektriliinide rikkeid, mis annab järjekordse põhjuse mõelda nende kaitsmise ja abinõude üle. Peamised jäätumisvastased kaitsevahendid on kuumutamine või spetsiaalsed jäätumisvastased segud.

Maailmapraktikas kasutatakse jäätumisvastaste kattekihtide loomiseks kõige laialdasemalt orgaanilisi silikaatkompositsioone. Neid kasutatakse mitmesuguste tööstus- ja majanduskompleksis kasutatavate instrumentide ja seadmete, näiteks elektriliinide jäätumise vastu võitlemiseks.

Mõnel pool põhja pool häirib jää ja erinevat tüüpi jäätumine elektriülekandeliinide juhtmetel nende tavapärast tööd. Elektriliinide juhtmed on sageli jäätunud, mis häirib ühtse süsteemi terviklikkust, põhjustades õnnetusi ja isegi katastroofe.

Traditsioonilised peamised meetmed elektriliinide jääga võitlemiseks on: juhtmetelt ja kaablitelt jää eemaldamine elektrivoolu või mehaaniliste vahenditega, samuti juhtmete ennetav kuumutamine.

Mehaaniline meetod nõuab palju aega ja märkimisväärseid tööjõukulusid ning enamikul juhtudel ei peeta seda sobivaks. Jää sulamine elektrivoolu toimel on enamikul juhtudel ohtlik juhtmete ja tugikonstruktsioonide terviklikkusele. Selliste skeemide energiatarbimine on väga kõrge.

Kavandatud meetod jääga võitlemiseks liinijuhtmel, millel on sama liini induktiivvool, liigutades "induktsioontorpeedo"ühest traadi kinnituspunktist teise, ühe vahemiku piires, on uus suund võitluses kõrgepingeliinide jäätumise vastu.

Selle meetodi eelised:

"Torpeedo" liikumise täielik autonoomia ühe lennu jooksul;

Võimalus paigaldada "torpeedod" kõrgepingeliinide piirkondadesse, mis on jäätumise suhtes kõige haavatavamad;

Võrreldes olemasolevate meetoditega võrreldamatult madalam energiakulu;

Võimalus "torpeedot" kaugjuhtimisega käivitada ja peatada dispetšeri käsul, kasutades kodeeritud signaali HF-side kaudu. Nende signaalide vahel on täielik enesekontroll piirlüliti kontaktide süsteemi kaudu;

Kõrgepingeliinide juhtmete katkemise ja tugede kandeelementide hävitamise tõenäosuse vähendamine, "juhtmete tantsu" kõrvaldamine;

Töökindlus ja vastupidavus, disaini lihtsus ja madalad tootmiskulud;

Torpeedot pole vaja kogu selle kasutamise ajal hooldada.

Liinijuhtmed ei talu lume ja jää raskust, mis põhjustab nende kahjustumist ja isegi rebenemist. Sellest tulenevalt on elektriliinide taastamiseks vaja teha elektripaigaldustöid. Tõhusalt kasutatakse türistoriga juhitavat alaldit kasutavat juhitavat jääsulatusseadet. See on spetsiaalselt loodud kõrgepingeliinidel jää tekke vastu võitlemiseks. Tuleb märkida, et varem kasutati jaamas jää sulatamiseks reguleerimata alaldit. Kaasaegse seadme eripäraks on see, et see reageerib koheselt jää sulamisvoolule, vältides sellega juhtmete ja piksekaablite ülekuumenemist, kuna elektriliinide piksekaitsekaablitesse ehitatud fiiberoptilised sideliinid sellist mõju vastu ei võta. Lisaks on selle seadme kasutamine palju lihtsam kui tema eelkäijal. See kiirendab sulatusprotsessi suurusjärgu võrra, ilma et oleks vaja paigaldatud trafoseadmete võimsust suurendada. Installatsioonide tööd saab reaalajas jälgida võrgujuhtimiskeskusest.

3.3 Kaabelliinide töö kuni 35 kV
Kaabelliinide marsruutide järelevalvet teostatakse nende seisukorra kontrollimiseks perioodilise läbikäigu ja kontrolliga spetsiaalselt selleks määratud paigaldajate poolt PTE poolt ettenähtud tähtaegade jooksul ning inseneri- ja tehnilise personali poolt kohalike poolt ettenähtud tähtaegade jooksul. juhiseid.

1. Erakorralised ringid ja ülevaatused viiakse läbi üleujutuste ja vihmahoogude ajal, samuti liinide lahtiühendamisel releekaitsega.

2. Avatud aladel rajatud kaabelliinide trassi ringi liikudes ja kontrollides tuleb:

· kontrollida, et trassil ei tehtaks operatiivorganisatsiooniga kooskõlastamata töid (ehitiste ehitamine, maa kaevamine, istutamine, ladude korrastamine, vaiade, postide ajamine jne), samuti, et seal ei oleks trasside ummistused lume, prügi, räbu, jäätmetega, ei esinenud rikkeid ega maalihkeid;

· üle vaadata kaablitrasside ristumiskohad raudteega, pöörates tähelepanu hoiatusplakatite olemasolule;

· üle vaadata kaablitrasside ristumiskohad maanteedega, kraavid ja kraavid;

· kontrollida üle sildade, tammide, viaduktide ja muude sarnaste rajatiste paigaldatud seadmete ja kaablite seisukorda;

· kontrollida hoonete seintest või elektriõhuliinide tugedest kaablite väljapääsu kohtades kaablikaitse olemasolu ja seisukorda mehaaniliste vigastuste eest, otsaliitmike töökorda;

3. Suletud aladel rajatud kaabelliini trassidel ringi liikudes ja kontrollides tuleb lisaks punkti 2 nõuete täitmisele:

· kaasata trassi ülevaatusse kaablite ja muude seotud ehitiste kaitse eest vastutava organisatsiooni esindaja;

· liiniliinidel puuduste tuvastamisel anda korraldusi nende kõrvaldamiseks;

· kui tuvastatakse puudused, mida ei ole eelmisel kontrollimisel tuvastatud tähtaja jooksul kõrvaldatud, koostama rikkumise kohta protokolli.

Kuna tuuleelektrijaamade tõhus töö on võimalik vaid seal, kus puhuvad tugevad ja püsivad tuuled, on suured tuulepargid Euroopas koondunud peamiselt mandri põhja- ja loodeossa. Tuuled on seal tegelikult päris sobivad. Kuid kliima pole eriti hea.

Skandinaaviale nii omased karmid talved tekitavad väga tõsise probleemi – labade jäätumise. Rootsi meteoroloog, Uppsalas asuva Weathertechi teadur Stefan Söderberg ütleb: "Kui labadele tekib jääkoorik, halvenevad nende aerodünaamilised omadused märgatavalt – täpselt nagu mõnikord juhtub lennukite puhul. tuuleelektrijaama jõudlus langeb.See on esiteks.Teiseks häirib jää tuuleratta tasakaalustamist, mis toob kaasa laagrite ja tuulegeneraatori kui terviku suurema kulumise Ja lõpuks ei saa mööda vaadata ka ohtudest, mis on seotud tõsiasi, et pöörlevate labade otstest pärit jäätükid võivad lahti murduda ja lennata üle märkimisväärsete vahemaade."

Arvuti valib optimaalse süsteemi

Põhja-Euroopa operaatorid seisavad igal talvel silmitsi selliste probleemidega iga päev. Selge on see, et insenerimõte pole kogu selle aja uinunud, vaid on töötanud välja erinevaid tehnilisi lahendusi terade jäätumise probleemile. Tegelikult pole neid lahendusi nii palju, küsimus on ainult selles, milline neist on teatud konkreetsetes töötingimustes kõige tõhusam. Siiani tuli sellele vastata intuitiivselt ehk peaaegu juhuslikult.

Nüüd on Stefan Söderberg koos kolleegide rühmaga välja töötanud arvutimudeli, mis võimaldab virtuaalselt katsetada erinevaid tuuleelektrijaamade labade jäätumise vastu võitlemise strateegiaid ja valida iga tuulepargi jaoks optimaalne. Teadlane selgitab: "Nii jäätõrjesüsteemid kui ka jäätumisvastased süsteemid koosnevad tavaliselt kolmest komponendist: detektorist, juhtplokist ja küttesüsteemist endast. Jäätõrjesüsteemides lülitatakse labade küte sisse niipea, kui detektor registreerib jää tekkimist. Ennetussüsteemides, jäätumisel, lülitatakse küte sisse hetkel, mil ilmastikuolud muudavad jää tekkimise tõenäoliseks, st ootamata tegeliku jääkooriku teket."

Helikopter on kallis, kuid tõhus vahend

See kõik on muidugi imeline, aga mis siis, kui tuuleelektrijaamad pole üldse varustatud labaküttesüsteemiga – ja siiani on enamus? Vähemalt Põhja-Rootsis pole paljudel sadadel tuulikutel sisseehitatud jäätõrjesüsteeme. Selliste juhtumite jaoks pakkus väga huvitava idee välja Hans Gedda, Budenis asuva konsultatsioonifirma H Gedda Consulting insener.

Kontekst

Ta tegi ettepaneku võidelda tuulerataste jäätumisega helikopteri abil. Muidugi pole see rõõm ausalt öeldes odav, kuid teatud tingimustel võib see end ära tasuda, ütleb ebatavalise idee autor: „Kui ootate lähipäevil optimaalseid ilmastikutingimusi ehk tugevat ja stabiilset tuult. , ja teie tuulegeneraatorid on jäätumise tõttu välja lülitatud ega suuda elektrit toota, siis on nende jääst vabastamine isegi helikopterilt otse mõttekas.

Terasid pritsitakse kuuma jäätumisvastase vedelikuga mitte korraga, vaid üksteise järel. Selle protseduuriga tera peaks alati olema suunatud vertikaalselt allapoole, see tähendab, et pärast ühe tera töötlemise lõppu tuleks tuuleratast pöörata nii, et järgmine tera võtab samasse asendisse. See on vajalik ja väga oluline, rõhutab Hans Edda, vastasel juhul võivad suurelt kõrguselt kukkunud sulajäätükid kukkudes kahjustada allesjäänud labasid või rummu.

Jäätumine on peaaegu universaalne nähtus

"Loodame, et kogu see protseduur ei võta rohkem kui kaks tundi, muidu läheb see liiga kalliks," ütleb insener. "Aga kui jääst vabastatud paigaldised töötavad siis hea tuulega vähemalt kaks päeva, Piisab sellest helikopterioperatsioonist, mis tasus end ära."

Seal, kus tuulikute jäätumisega ei tegeleta, jääb keskmine aastane kahjum – õigemini keskmine saamata jäänud kasum – viie kuni kümne protsendini, mõnes piirkonnas ulatub 20 protsendini.

Pealegi ei puuduta see probleem ainult Skandinaaviat, ütleb Stefan Söderberg: "Jäätumist esineb paljudes maailma piirkondades – peaaegu kõikjal, kus talvel sajab lund. Selle efekti saavutamiseks on vaja ainult alla nulli temperatuuri ja kõrget õhuniiskust. Ja ülejahutusega vett võib atmosfääris esineda kuni kahekümne miinuskraadi juures. See tähendab, et tuuleturbiini labade jäätumise tõenäosus on isegi Saksamaal suur. Kui ma selle teemaga esimest korda tegelema hakkasin, rääkisime alati ainult piirkondadest, kus on väga karm kliima – nagu Skandinaavia. Tõepoolest, siin "Rootsis, nagu Norras ja Taanis, on talved väga külmad. Kuid jäätumist võib tekkida vaid veidi alla nulli."

Saksamaal aga tundub, et keegi pole seda teemat veel tõsiselt võtnud. Seetõttu peaks siin, erinevalt Skandinaaviast, tuulegeneraatorid teradel esimeste jäätumismärkide ilmnemisel lihtsalt välja lülitama. Küttesüsteemiga varustatud tuulik on ainult üks - kogu riigi peale.

Kuvshinov A.A., tehnikateaduste doktor, Togliatti osariiklik ülikool;
Karmanov V.F., peadirektor,
Akhmetzhanov N.G., Energy T LLC (Toljatti) peaspetsialist;
Shkuropat I.A., Ph.D., CJSC "GK "Electroshield TM-Samara", Samara;
Galiev I.T., IIT NRU MPEI osakonna magistrant,
Aleksandrov N.M., SamSTU APP osakonna magistrant;
Khrennikov A. Yu., tehnikateaduste doktor, JSC "STC FGC UES"

Sissejuhatus

Elektriõhuliinide (OHL) käitamisel paljudes piirkondades tekib sügis-talvisel perioodil tõsine juhtmete jäätumise probleem, kuna keskmine jääõnnetuste likvideerimise aeg ületab 10 võrra keskmist muul põhjusel põhjustatud õnnetuste likvideerimise aega. või rohkem kordi. Uuringud näitavad, et elektriõhuliinidel tekivad jääladestused õhutemperatuuril umbes miinus 5 °C ja tuule kiirusel 5-10 m/s. Jääga kaetud haakeseadise lubatud seinapaksus on 3–330 kV pingega õhuliinidel 5–20 mm, mis paiknevad I–IV kategooria jääoludega kliimapiirkondades.

Passiivse meetmena jääga võitlemiseks võib kasutada erinevaid ülitugevaid juhtmeid. Näiteks ACCC traat (Aluminium Conductor Composite Core - erinevatest materjalidest valmistatud komposiit südamikuga alumiiniumtraat. ACCC juhi südamik on mõõtmetelt stabiilne, kuna soojuspaisumistegur (1,6,10-6 °C-1) on peaaegu suurusjärku väiksem kui terasel ( 11.5.10-6 °C-1) Seetõttu võimaldavad ACCC-traadid neil pikka aega vastu pidada kõrgetele temperatuuridele, vältides jää teket.

Tähelepanuväärne on ka Aero-Z® traat, mis koosneb ühest või mitmest kontsentrilisest ümarjuhtmete kihist (sisemised kihid) ja "Z" juhtmetest (väliskihid). Iga traadi kiht on keeratud kogu pikkuses, valmistatud teatud sammuga. Sile pind vähendab tuulekoormust 30-35% ning takistab lume ja jää kleepumist. Aero-Z® traadil on aga jää sulamisele piirang, kuna see ei võimalda temperatuuri pikaajalist tõusu üle 80 °C.

Üldiselt on jääga võitlemise passiivsete meetodite praktiline rakendamine võimalik ainult uute elektriliinide projekteerimise ja kasutuselevõtuga. “Vanade” õhuliinide rekonstrueerimine on seotud märkimisväärsete kuludega.

Seetõttu on jätkuvalt aktuaalne ülesanne töötada välja aktiivsed meetodid õhuliinide jääladestuste vastu võitlemiseks. Traditsioonilised meetodid hõlmavad jää sulatamist õhuliinidel vahelduvvooluga, tekitades kunstlikult lühiseid või alalisvooluga, kasutades kontrollimatuid või juhitavaid alaldiseadmeid. Esimesel juhul on aga võimalik õhuliini juhtmete kahjustamine ning teisel juhul ei kasutata suurema osa kalendriaastast kalleid alaldiplokke. Samal ajal avab jõuelektroonika elemendibaasi praegune olukord täiendavaid võimalusi ja stimuleerib uute meetodite väljatöötamist jääladestuste vastu võitlemiseks, ilma nendest puudustest vaba. Suur hulk teaduslikke publikatsioone on pühendatud jää tekke uurimisele ja võitlusele jäälademete vastu. See töö seab ülesandeks süstematiseerida ja võrrelda olemasolevaid jääladestustega võitlemise meetodeid, mille lahendus võimaldab olemasolevate tehniliste lahenduste hulgast valida kohalike tingimuste jaoks kõige ratsionaalsema.

Jääga võitlemise meetodite klassifikatsioon

Tuntud seadmed ja meetodid kasutavad elektriliini juhtmetelt jää ja härmatise eemaldamiseks järgmist tüüpi füüsilist mõju (joonis 1):

• termiline mõju, kuumutades traadi temperatuurini 120-130 °C, mille juures jäine muhv sulab, või juhtmete ennetava kuumutamisega 10-20 °C, et vältida jää teket;
• termodünaamiline mõju eelsoojendusega kuni traadi ja jäähülsi vahele sukeldatud kihi moodustumiseni ning sellele järgnev "juhtmete raputamine amprijõuga", mis tekib võimsa vooluimpulsi läbimisel;
• elektromehaaniline mõju perioodiliselt läbivate vooluimpulsside kaudu, põhjustades juhtmete mehaanilist vibratsiooni ja jääühenduse hävimist; elektromehaaniliste mõjude efektiivsust suurendavad mehaanilist resonantsi põhjustavate vooluimpulsside parameetrid;
• mehaanilist mõju, liigutades tigusid mööda traati tuuleenergia abil, õhuliini faasivoolu elektromagnetvälja energiat, püsimagneteid, lineaarset asünkroonmootorit või tekitades juhtmete vibratsiooni mehaanilise vibratsioonigeneraatori abil (ei käsitleta pikemalt, kuna neid praktiliselt ei kasutata).

Joonis 1 – Õhuliinijuhtmetelt jäälademete eemaldamise meetodite klassifikatsioon:

CF – juhitav alaldi;

STK – staatiline türistori kompensaator;

IF – sagedusmuundur;

NFC – otsene sagedusmuundur;

UPK – pikisuunaline kompensatsiooniseade

Tuleb vaid märkida, et mehaaniliste süsteemide üldine puudus on vajadus käsitsi juhtmele paigaldamiseks, juhtmest eemaldamiseks, samuti ühelt juhtmelt teisele ülekandmine. Selleks on vaja spetsiaalseid seadmeid (tõukeplatvorm) ja hoolduspersonali, mis suurendab tegevuskulusid ja raskendab kasutamist raskesti ligipääsetavates kohtades.

Vahelduvvoolu soojusefekt

Vahelduvvooluga jää sulatamist kasutatakse alla 220 kV pingega õhuliinidel, mille ristlõige on alla 240 mm2. Toiteallikaks on tavaliselt 6-10 kV alajaamade siinid või eraldi trafo. Jääsulatusahel tuleb valida selliselt, et oleks tagatud voolu vool läbi õhuliini juhtmete 1,5-2 korda suurem kui pikaajaliselt lubatud vool. See ülejääk on põhjendatud sulamisprotsessi lühikese kestusega (~1 tund), samuti traadi intensiivsema jahtumisega talvel. Vahelduvvoolu tüüpi teras-alumiiniumtraatide puhul ristlõikega 50–185 mm2 jääb jää sulamisvoolu ühe tunni ligikaudne väärtus vahemikku 270–600 A ja voolutugevus, mis takistab jää sulamisvoolu teket. jää juhtmetel on vahemikus 160-375 A.

Sageli on aga võimatu valida lühisevoolu vajalikku väärtust ainult jääsulatusahelat valides. Ülaltoodud sulamisvoolu väärtuste ületamine võib põhjustada juhtmete lõõmutamist, millega kaasneb pöördumatu tugevuse kadu. Madalamate väärtuste korral ei pruugi lühisevoolu ühest läbimisest jää täielikuks eemaldamiseks piisata. Seejärel tuleb lühiseid mitu korda korrata, mis veelgi süvendab tagajärgi.

Türistori vahelduvpinge regulaatori kasutamine, mille skeem on näidatud joonisel 2, võimaldab teil neid negatiivseid tagajärgi vältida. Jääsulatusrežiimis on lüliti 7 välja lülitatud, lüliti 8 sisse lülitatud. Võimalikud sulamisvoolu reguleerimise meetodid on impulssfaas, muutes võimsustüristoride 1, 2 ja 3 lülitusnurki või impulsi laiust, muutes pinge toiteperioodide arvu.

Joonis 2 – Reaktiivvõimsuse kompenseerimise ja jää sulatamise paigaldus

Reaktiivvõimsuse kompenseerimise režiimis on lüliti 7 sisse lülitatud ja lüliti 8 välja lülitatud. Sel juhul moodustavad jõutüristorid 1, 2, 3 ja reaktorid 4, 5, 6 kolmnurgas ühendatud türistor-reaktori rühma, mis on staatilise türistori kompensaatori element. Autorid tunnistavad ka võimalust kasutada reaktorite asemel kondensaatoreid. Sel juhul toimub reaktiivvõimsuse kompenseerimine reguleeritava kondensaatoripanga abil.

Kuid sõltumata juhtimismeetodist toimub jää sulamine vahelduvvooluga tööstuslikul sagedusel ja see nõuab märkimisväärset toiteallika võimsust (kümneid MB.A), kuna õhuliini juhtmete aktiivne takistus on palju väiksem kui induktiivne takistus. Allika koguvõimsus suureneb suure ja kasutu reaktiivkoormuse tõttu jää sulatamiseks. Sulamise efektiivsust saab suurendada induktiivse reaktiivtakistuse pikisuunalise mahtuvusliku kompenseerimisega juhul, kui kavandatava paigalduse osana kasutatakse kondensaatoreid. Autorid seda võimalust aga ei kaalunud.

Tähelepanu väärib kombineeritud paigaldis reaktiivvõimsuse ja jää sulatamiseks, mille skeem on näidatud joonisel 3. Jääsulatusrežiimis lülitatakse sisse lüliti 7, šunteerimisreaktor 6, lüliti 9 lülitab välja kondensaatoriploki 8 ja lüliti 10 lülitatakse sisse. Sel juhul on võimalik õhuliini kõigil juhtmetel üheaegselt sulatada.

Joonis 3 – Kombineeritud paigaldus reaktiivvõimsuse kompenseerimiseks ja jää sulatamiseks

Reaktiivvõimsuse kompenseerimise režiimis lülitatakse lülitid 7 ja 10 välja ning lüliti 9 on sisse lülitatud. Selle tulemusena moodustub tüüpiline staatilise kompensaatori ahel, mis põhineb transistormoodulitel 1, 2 ja 3, vahelduvvoolu poolel reaktoritel 5, 6 ja alalisvoolu poolel kondensaatoripatareil 8. Selline struktuur võib töötada nii genereerimisrežiimis kui ka reaktiivvõimsuse tarbimise režiimis.

Joonisel 3 näidatud paigalduse oluline puudus on klapiosa mittetäielik kasutamine sulatusrežiimis. Seda seletatakse asjaoluga, et sulamisvool voolab ainult konverterisilla faaside 1, 2 ja 3 "alumise" lülitite kaudu. Sillaahela muutmiseks kolmeks vahelduvvoolulülitiks on vaja täiendavaid lülitusseadmeid ja toiteahela olulist keerukust.

Soojusefekt alalisvooluga

Esmakordselt märgiti jää alalisvoolu sulamist kui paljulubavat suunda võitluses õhuliinide faasijuhtide jääladestuste vastu. Esimeste alalisvooluga jää sulatamiseks mõeldud seeriapaigaldiste hulgas on muundurid VUKN-16800-14000, mis on valmistatud Larionovi skeemi järgi, mis põhinevad räni kontrollimata ventiilidel VK-200, mille alaldatud pinge on 14 kV, alaldatud vool 1200 A ja väljund. võimsus 16800 kW. Alaldatud vooluga jää sulatamise skeeme käsitletakse üksikasjalikult artiklis.

Meetodi miinusteks on asjaolu, et õhuliinid tuleb välja lülitada ja suurema osa kalendriaastast alaldiseadet ei kasutata, kuna jää sulatamise vajadus ilmneb ainult talvel. Võite märkida ettepaneku sulatada jääd pulseeriva vooluga ilma õhuliini välja lülitamata. Alaldiplokk on kaasatud kuumutatud juhtme lõikesse selliselt, et alalisvool ei voola läbi jõutrafode ja voolutrafode mähiste. Juhtmete kuumutamine toimub pulseeriva vooluga, mis sisaldab vahelduvkomponenti, mis määratakse õhuliini koormuse järgi, ja otsekomponenti, mis on määratud alaldatud pinge ja sulatusahela aktiivtakistusega. Selline ettepanek ei suurenda aga alaldiplokkide kasutusastet ja praktiliseks rakendamiseks on vaja täiendavaid lülitusseadmeid.

Sellega seoses on üsna õigustatud katsed laiendada funktsionaalsust jää sulatamiseks mõeldud alaldi ja reaktiivvõimsuse kompenseerimise seadme kombineerimisega ühes paigaldises. See avab võimaluse seadmete aastaringseks kasutamiseks, mis suurendab oluliselt selle majanduslikku efektiivsust.

JSC NIIPT on välja töötanud konteinertüüpi muunduri jääsulatamise ja reaktiivvõimsuse kompenseerimise kombineeritud paigaldamiseks (joonis 4).

Joonis 4 – Jää sulatamise ja reaktiivvõimsuse kompenseerimise konteinertüüpi muunduri (a) ja kombineeritud paigaldise (b) skeem

Muundur (joonis 4) sisaldab:

• transpordikonteiner 1,
• 2 türistori moodulit 3 juhtseadmega,
• sundõhu jahutussüsteem 4,
• lahklüliti 5 elektromehaanilise ajamiga 6,
• muundursilla anood 7, katood 8 ja faasi 9 klemmid,
• juhtimis-, reguleerimis-, kaitse- ja automaatikasüsteem 10,
• lahklülitid 11, 12 ja kondensaatoripatareid 13.1, 13.2 ja 13.3.

Toiteseadmed on ette nähtud kasutamiseks parasvöötme ja külma kliimaga piirkondades (versioon UHL 1) ning on paigutatud alajaama vundamendi avatud osale paigaldatud suletud terasmahutisse. Toide saadakse spetsiaalse trafo 10 kV mähisest. Joonisel 4a näidatud muundurseadmetest on kokku pandud kombineeritud paigaldus, mille skeem on näidatud joonisel 4b.

Jääsulatusrežiimis on lahklülitid 11, 12 suletud (joonis 4b), lahklülitid 5 (joonis 4a) on avatud. Monteeritakse kolmefaasiline sillaalaldi ahel, mis tagab alaldatud nimipinge 14 kV, nimisulamisvoolu 1400 A ja sulamisvoolu reguleerimise vahemikus 200-1400 A.

Reaktiivvõimsuse kompenseerimise režiimis on lahklülitid 11 ja 12 avatud ning lahklülitid 5 suletud. Kondensaatoripatarei 13.1, 13.2 ja 13.3 vooluahel on kokku pandud, mida juhivad türistori moodulid 2, mis on paralleelselt ühendatud. Kompensatsioonirežiimis on aga võimalik ainult astmeline reaktiivvõimsuse reguleerimine.

Viimast puudust saab vältida jää sulatamise ja reaktiivvõimsuse kompenseerimise kombineeritud paigaldises, mille skeem on toodud joonisel 5 (töötanud JSC NIIPT).

Joonis 5 – Kombineeritud paigaldus jää sulatamiseks ja reaktiivvõimsuse kompenseerimiseks

Kombineeritud paigaldus sisaldab toitetrafot 1, kolmefaasilisi lahklüliteid 2 ja 16, kolmefaasilisi reaktoreid 3 ja 15, kõrgepinge sildmuundurit 4, alalisvoolu kondensaatoriplokki 5, ühefaasilisi lahklüliteid 6 ja 7, juhtimissüsteemi 8, komplektid 9-14 täielikult juhitavast seadmest koos pöörddioodide ja resonantstrafoga 17.

Jääsulatusrežiimis lülitatakse lahklülitid 6, 7 ja 16 sisse. Sulamine toimub alalisvoolu abil. Sulamisvoolu reguleerib kõrgsageduslik PWM. Näiteks kui koormusvool läbib sõlmede 13 ja 10 dioode, ühendatakse sõlme 9 või 14 täielikult juhitav seade PWM-režiimis. Sel juhul tekib lühiajaliselt kahefaasiline lühis 9 - 10 või 13 - 14. Koormus šunteeritakse ja sulamisvoolu reguleeritakse. Lühisvoolu tõusu kiirust piirab reaktor 3. PWM-i sageduse ja modulatsiooniteguri valiku tõttu lülitatakse türistor välja enne, kui lühisvool tõuseb ohtlikule tasemele. Sel juhul on türistori juhtivuse intervall väiksem kui reaktiivvõimsuse kompenseerimise režiimis. Reaktiivvõimsuse kompenseerimise režiimis on lahklülitid 6, 7 ja 16 välja lülitatud. Kõrgepinge sillamuundur 4 töötab "STATCOM" režiimis.

Mitmete oma töökogemustele tuginevate autorite sõnul on jääga tegelikult kaetud vaid 7–30% sulamise ajal kuumutatud traadi pikkusest. Seda seletatakse asjaoluga, et õhuliini üksikud lõigud satuvad pöördenurkade ja suutmatuse tõttu ennustada tuule suunda jää tekkimise hetkel erinevatesse kliimatingimustesse. Sellest tulenevalt läheb märkimisväärne osa elektrist raisku. Sellega seoses on välja pakutud mobiilne paigaldus, mis võimaldab reisida õhuliinide piirkondadesse, kus on tuvastatud juhtmete jäätumist.

Mobiilne generaator õhuliini juhtmetel jää sulatamiseks viiakse läbi sõidukiplatvormil, kolmefaasilise alaldi silla toide (0,4 kV) saadakse kahest ADV320 diiselgeneraatorist, kumbki 320 kW. Juhtmed koos klemmidega on ette nähtud ühendamiseks õhuliini juhtmetega ja elektrisiinid juhtmete ühendamiseks piki tugede vahet vastavalt jääsulatusskeemile. Kaalutud tehniline lahendus tagab jää sulamise kahe õhuliini silde ulatuses faasijuhtmetel ja piksekaitsekaablil.

Kõigi alalisvooluga termilisi efekte rakendavate seadmete ühine puudus on vajadus kasutada jääsulatusskeemi "juhtmest juhtmest" või "juhtmest kaheks juhtmeks". Igal juhul suurenevad sulamisaeg ja vastavalt energiakulud. Sulamisaja vähendamiseks tuleks eelistada sulatusskeemi "kolm juhet - maandus", kuid alajaamade maandusseadmed ei ole reeglina mõeldud suhteliselt pika alalisvoolu jaoks kuni 2000 A.

Termiline kokkupuude ülimadala sagedusega vooluga

Seda tüüpi mõjutamise tehniline sisu seisneb selles, et sulatamine toimub madala sagedusega vooluga, mis on genereeritud kolmefaasilise autonoomse pingeinverteri poolt ning sulamisvoolu efektiivne väärtus seatakse ja hoitakse vajalikul tasemel, muutes toiteallikat. Pinge.

Kui autonoomse inverteri väljundpinge sagedus on kümnendikud Hz ja alla selle, piirab liinijuhtmete voolu peaaegu eranditult aktiivtakistus. Selle tulemusena suureneb õhuliini lubatud pikkus võrreldes sulatamisega tööstusliku sagedusega vahelduvvooluga, lihtsustub sulatamise korraldus, lüheneb jää sulamisprotsessi kestus ja väheneb täiendavate lülitusseadmete hulk.

Pakutud meetodit rakendava jää sulatamise ja reaktiivvõimsuse kompenseerimise kombineeritud paigaldise skeem on toodud joonisel 6.

Joonis 6 – Kombineeritud paigaldus jää sulatamiseks ja reaktiivvõimsuse kompenseerimiseks

Kombineeritud paigaldus sisaldab kolmefaasilisi sildmuundureid täielikult juhitavatel pooljuhtlülititel 1 ja 7, kolmepooluselisi lüliteid 2, 5, 8, 9, kolmefaasilisi drosselid 3, 4, kondensaatoriplokki 6 ja juhtimissüsteemi 10.

Jääsulatusrežiimis lülitatakse lülitid 5 ja 8 sisse ning lüliti 9 on välja lülitatud. Sildmuundur 1 töötab juhitava alaldi režiimis ja sillamuundur 7 töötab kolmefaasilise autonoomse pingeinverteri režiimis. Sulatamine toimub üheaegselt kolmel õhuliini juhtmel. Reaktiivvõimsuse kompenseerimise režiimis lülitatakse lülitid 5 ja 8 välja ning lüliti 9 on sisse lülitatud. Sildmuundurid 1 ja 7 töötavad paralleelselt.

Lülitusnurk valitakse veidi alla 180°. Kondensaatoripatareil 6 pinge säilitamiseks vajalik aktiivvõimsus tarbitakse võrgust.Sillamuundurite 1 ja 7 vahelduvvoolu poolel tekib vahelduvvool. Esimese harmoonilise faas nihutatakse toiteallika faasipingete suhtes nurga võrra . Kui tekkiva pinge esimese harmoonilise amplituud ületab toiteallika pinge amplituudi, siis genereerivad sildmuundurid 1 ja 7 reaktiivvõimsust ja kui see on väiksem, siis tarbivad nad reaktiivvõimsust. Kõrgsagedusliku PWM-i modulatsioonikoefitsiendi muutmisega reguleeritakse genereeritud pinge esimese harmoonilise amplituuti ja sellest tulenevalt ka reaktiivvõimsuse suurust ja suunda.

Termiline kokkupuude kõrgsagedusvooluga

Meetod seisneb selles, et ilma õhuliini tarbijatest lahti ühendamata antakse generaatorist faasijuhtmetele voolu sagedusega 50–500 MHz läbi sobitusseadme ja kõrgepingeühenduskondensaatorite. Homogeenses juhis on vahelduvvool koondunud pinnakihti, mille hõrenemine sageduse suurenemisega toob kaasa selle juhiosa takistuse suurenemise, mida vool läbib. See tähendab, et juhtmest läbiva sama vooluhulga korral, mida kõrgem on signaali sagedus, seda suurem on juhile hajuv soojusvõimsus. Näiteks MHz juures suureneb alumiiniumjuhtmete takistus 600 korda või rohkem.

On näidatud, et mitmekümne kW kõrgsagedusgeneraatori võimsusega on võimalik traati soojendada 10-20 °C võrra, mis peaks vältima jäälademete teket. Moodustunud jää eemaldamiseks ja jää sulatamiseks on vaja kuumutamist temperatuurini 100–180 ° C. Sellest tulenevalt on vaja oluliselt suuremaid energiakulusid ja pikemat sulatusprotseduuri.

Seetõttu on seda meetodit kõige sobivam kasutada ennetuslikel eesmärkidel, et vältida jää teket, kuna seda rakendatakse ilma tarbijaid lahti ühendamata. Sagedusvahemikuga 87,5–108 MHz generaatorite kasutamisel on aga oht tekitada VHF-vahemikus intensiivseid raadiohäireid.

Termodünaamiline mõju

Traadi kuumutamine kõrgsagedusvooluga ei saa mitte ainult takistada jäälademete teket, vaid seda saab kasutada ka juba moodustunud jääsiduri eemaldamise protseduuri hõlbustamiseks. Seda kasutatakse eriti seadmes, mille skeem on näidatud joonisel 7.

Joonis 7 – Seade elektriliinide juhtmetelt lume- ja jääkatte eemaldamiseks

Dispetšeri tööjaama 6 automatiseeritud tööjaam ja kontroller 5 tagavad alajaama katkematu töö operatiivinfo kuvamisega valgusekraanil 7.

Elektromehaaniline mõju

On teada, et voolu voolamisel tõmbavad või tõrjuvad paralleelsed juhtmed nende vahel tekkiva amprijõu toimel. Kui vooluimpulsse perioodiliselt edastatakse, hakkavad õhuliini juhtmed mehaaniliselt vibreerima, hävitades jää- ja härmatise. Vooluimpulsside sagedus peab olema lähedane mehaanilisele resonantsile ja piisav amplituud välis- ja sisehõõrdejõudude ületamiseks. Edastatava voolu muutus võib olla rangelt perioodiline, omada võnkesagedust, varieeruda vastavalt harmoonilisele seadusele või olla impulssjada kujul, millel on etteantud seadused sageduse, amplituudi ja töötsükli muutmiseks. Joonisel 8 on kujutatud üks võimalikest realiseerimisvõimalustest automatiseeritud jääsulatussüsteemi jaoks, mis rakendab pakutud meetodit.

Joonis 8 – Õhuliini juhtmete elektromehaanilise mõjutamise süsteem jää eemaldamiseks

Toitetrafo 1 teisendab toitepinge vajalikuks väärtuseks. Jõuelektroonika seade alaldab jõutrafolt 1 saadud pinget ja genereerib vajaliku suuruse, kuju ja sagedusega vooluimpulsse, mis juhitakse läbi õhuliini juhtmete 2. Juhtsüsteem, mis on programmeeritav loogikakontroller, töötleb välistest anduritest saadud teavet jää- ja tuulekoormuse 3, niiskuse 4 ja temperatuuri 5 kohta, määrab jõuelektroonika seadme vooluimpulsside vajaliku kuju ja sageduse ning juhib süsteemi tööd. tervikuna.

Selle meetodi praktikas kasutamisel on resonantsi võimalike negatiivsete tagajärgede kõrvaldamiseks vajalik vooluimpulsside suuruse ja sageduse hoolikas ja täpne arvutamine. Jäälademete hävitamise tõhususe suurendamiseks tuleks vooluimpulsid juhtida läbi erinevatel tasanditel asuvate juhtmete. See võimaldab kasutada täiendava hävitava tegurina jää inertsi ja gravitatsiooni.

See meetod, nagu sulatamine, nõuab õhuliini väljalülitamist. Jää mehaanilise hävitamise aeg on aga oluliselt väiksem kui sulamisele kuluv aeg. Seetõttu on puhastamise energiakulud madalamad kui jäälademete sulatamisel.

järeldused

Uute õhuliinide jääladestuste vastu võitlemise vahendite väljatöötamise domineerivaks suundumuseks on kombineeritud muunduragregaatide kasutamine, mis on võimelised vajadusel jääd sulatama ja ülejäänud aja reaktiivvõimsust kompenseerima.

Kõige lootustandvam on jää sulamine ülimadala sagedusega vooluga, mis ühendab endas sulamise eelised tööstusliku sagedusega vahelduvvooluga (kolmel juhtmel korraga) ja sulamise alalisvooluga (piirab ainult aktiivtakistus, sujuv voolu reguleerimine). sulamisvool). Täiendavaks eeliseks on see, et ülimadala sagedusega vooluga jää sulatamiseks mõeldud paigaldust saab hõlpsasti muuta staatiliseks reaktiivvõimsuse kompensaatoriks. See võimaldab kasutada kalleid muunduriseadmeid kogu kalendriaasta jooksul. Siiski jääb selline puudus nagu vajadus õhuliini puhastamiseks välja lülitada.

Paindliku vahelduvvoolu jõuülekande tehnoloogia, mis kasutab muundamisseadmeid, mis on teoreetiliselt suutelised vajaduse korral tagama näiteks juhtmete ennetava kuumutamise, et vältida jäälademete teket, võimaldab täielikult vabaneda viimasest. puuduseks.

Bibliograafia

Elektrotehniline teatmeteos: 3 köidet. T.3. 2 raamatus. 1. raamat. Elektrienergia tootmine ja jaotamine (MPEI professorite üldtoimetuses: I.N. Orlova (peatoimetaja) jne). 7. väljaanne, rev. ja täiendav – M.: Energoatomidat. – 1988 – 880 lk.

Alekseev B.A. Elektriõhuliinide läbilaskevõime suurendamine ja uut tüüpi juhtmete kasutamine // ELECTRO. – 2009. – nr 3. – Lk.45-50.

RD 34.20.511 (MU 34-70-028-82) Juhised vahelduvvooluga jää sulatamiseks. Ch.1.M.: Sojuztekhenergo, 1983.

RD 34.20.511 (MU 34-70-028-82) Juhised jää sulatamiseks alalisvooluga. Ch.2.M.: Sojuztekhenergo, 1983.

RF patent 2505898 MKI H02G7/16, H02J3.18. Paigaldamine reaktiivvõimsuse kompenseerimiseks ja jää sulamiseks // Yu.P. Stashinov, V.V. Konopelko. – Publ. 27.01.2014.

RF patent 2505903 MKI H02J3/18, H02G7/16. Kombineeritud paigaldus reaktiivvõimsuse kompenseerimiseks ja jää sulatamiseks // Yu.P. Stašinov, V.V. Konopelko. – Publ. 27.01.2014.

Burgsdorf V.V. Jää sulamine alalisvooluga liini lahti ühendamata // Elektrijaamad. – 1945. - nr 11.

Kõrgepinge alaldi paigaldustüüp VUKN-16800-14000. Mordva Teadusliku Uurimise Elektrotehnilises Instituudis (1965-1968) tehtud peamiste uurimis- ja arendustööde koostatud loetelu. – Informelektro, 1970.

Genrikh G.A., Denisenko G.I., Mishin V.V., Stryapan V.N. Võimsate staatiliste muundurite spetsiaalsed töörežiimid elektriliinide jääsulatusseadmete jaoks. – Kirjastusühing “Vishcha School”. – 1975. – 242 lk.

RF patent 2390895 MKI H02G7/16, H02J3/18. Konteinertüüpi muundurseade jääsulatamise ja reaktiivvõimsuse kompenseerimise kombineeritud paigaldamiseks // M.K. Gurevitš, M.A. Kozlova, A.V. Lobanov, A.V. Repin, Yu.A. Šeršnev. – Publ. 27.05.2010.

RF patent 2376692 MKI H02G7/16, H02J3/18. Kombineeritud paigaldus jää sulatamiseks ja reaktiivvõimsuse kompenseerimiseks // M.K. Gurevitš, A.V. Repin, Yu.A. Šeršnev. – Publ. 20.12.2009.

RF patent 2522423 MKI H02G7|16. Mobiilne voolugeneraator elektriõhuliinide jää sulatamiseks // A.V. Kozlov, A.N. Tšulkov, A.V. Šurupov, A.A. Vinogradov. – Publ. 10.07.2014.

RF patent 2505897 MKI H02G7/16. Meetod jää kontrollitud sulatamiseks õhuliinidel vahelduvvoolu abil // Yu.P. Stašinov, V.V. Konopelko. – Publ. 31.05.2012.

RF patent 2356148 MKI H02G7/16. Elektriliinide jääga võitlemise meetod ja seade // V.I. Kaganov. – Publ. 20.05.2009.

RF patent 2520581 MKI H02G7/16. Seade elektriliinide juhtmetelt lume- ja jääkatte eemaldamiseks // N.D. Šelkovnikov, D.N. Šelkovnikov. – Publ. 27.06.2014.

RF patent 2166826 MKI H02G7/16, B60M1/12. Meetod õhujuhtmetelt ja elektriliinidelt jää eemaldamiseks // A.V. Efimov, A.G. Galkin. – Publ. 10.05.2001.

RF patent 93184 MKI H02G7/16 kasuliku mudeli jaoks. Seade elektriliinide juhtmete puhastamiseks // R.R. Sattarov, F.R. Ismagilov, M.A. Almajev. – Publ. 20.04.2010.

Kochkin V.I. Uued tehnoloogiad elektriliinide ülekandevõimsuse suurendamiseks. Kontrollitud jõuülekanne // Elektrotehnika uudised. – 2007. - nr 4 (46).

Artiklis “Kõrge energia” (“PM” nr 9 "2015) on mainitud elektriliinide juhtmete jäätumise vastu võitlemist. Juhtmete vahelduvvooluga soojendamiseks on vaja suuri energiakulusid, see ei ole majanduslikult tasuv. Seetõttu otse elektriline Nendel eesmärkidel kasutatakse voolu.Madala pingeväärtusega (alla 220 kV) elektriliinide puhul on toitesüsteemi ja tehnilisi omadusi arvestades täiesti võimalik kasutada vahelduvvoolu.Ennetavad meetmed seisnevad ennetavas kütmises juhtmetest, et vältida nende jäätumist.Spetsiaalsete trafode abil ringsüsteemis luuakse täiendavad silmusvoolud, mis võimaldab juhtmeid soojendada ja vältida jää teket.Tore on see, et see ei nõua elektrikatkestust, nagu alalisvoolu kasutamisel ja tagab seega võrgu katkematu töö. Aleksei Grunev

Vestlus läbi maa

Artiklis “Teel müelofoni” (“PM” nr 8 "2015") on ferrimagneti kasutamise näitena toodud selle kasutamine andmevahetusel “mürskude” puurimiselektroonikaga Tasub. täpsustades, et jutt on nn telemeetrilistest süsteemidest, mis on mõeldud puurimisel sügavuselt andmete kogumiseks ja informatsiooni edastamiseks pinnale, näiteks puuripea juhtimiseks, aga ka puurimisrežiimi muutmise osas kiirete otsuste tegemiseks Ferrimagnetid võib tõepoolest rakendust leida, kuid ainult siis, kui on võimalik isoleerida kasulik signaal väga kõrge mürataseme taustal Kuid tänapäevastes telesüsteemides võib andmeedastuskiirus harmoonilisel lainel põhineva hüdraulilise sidekanali kaudu ulatuda kuni 10 bitti/s, kuigi enamasti on see aku energia säästmiseks piiratud 4 bitiga/s. Lisaks juhtmevabadele sidekanalitele, nagu hüdrauliline, kasutatakse nii juhtmega kui elektromagnetilisi ja akustilisi, kuigi neil on mitmeid piiranguid. Kirill Trukhanov

Kuningas pole tõeline!

"PM" nr 9 "2015" kaanel on kujutatud lennukikandjat ja lennukit T-50, kuid artiklis "Atomic Tsar-Laev" ennast, fotol PAK FA allkirjaga, F-22 Raptor. Need lennukid on vööri vaatenurgast tõepoolest sarnased, kuid on üks oluline detail, mis võimaldab teil neid kahte lennukit lihtsalt ja kiiresti eristada: F-22 mootorid asuvad üksteisega paralleelselt ja väikese vahemaa kaugusel, samas kui T-50 mootorid on üksteise suhtes olulise nurga all ja nende vahele asetatakse sabaots - “kopra saba”, kus asub piduri langevari. Jevgeni Kunašov

PM: Vabandame kõigi oma lugejate ees tehnilise vea pärast, mis põhjustas vale illustratsiooni paigutamise.

Perekondlikud sidemed

Artiklis “Kuhu peaks džentelmen kiirustama” (“PM” nr 8 “2015”) öeldakse, et tehnoloogia pärandas inglise traditsioonide kandja “praeguselt Saksamaal BMW emaettevõttelt”. BMW-st sai tõepoolest hiljuti emafirma Rolls-Royce, kuid selle vanemaks nimetamine pole päris õige. Gennadi Drager

PM: Kuni 1998. aastani kuulus Rolls-Royce Motors kontsernile Vickers. 1998. aastal müüs kontsern VW-le kõik peale Rolls-Royce’i kaubamärgi kasutusõiguse. Bränd viidi üle BMW-le, kus nad töötasid välja uusi autosid ja ehitasid uue tehase. Seega on BMW vanem, kellelt Rolls-Royce sai 7. seeria mootori, elektroonika ja vedrustuse osad.