Способ удаления гололеда с проводов контактной сети и линий электропередачи

 

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано при эксплуатации контактной сети и линий электропередачи. Технический результат изобретения состоит в повышении эффективности и скорости удаления гололеда при значительном сокращении расходов электроэнергии. Сущность изобретения заключается в том, что пропускают переменный ток или импульсы тока с частотой, близкой к механическому резонансу, и амплитудой, достаточной для преодоления внешних и внутренних сил трения, причем изменение пропускаемого переменного тока может быть строго периодическим, иметь качающуюся частоту, изменяться по гармоническому закону, иметь форму пачек импульсов с заданными законами изменения частоты, амплитуды и скважности. 4 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к эксплуатации контактной сети и линии электропередачи.

Известно гололедоочистительное устройство типа НОГ-6 для очистки гололеда с проводов контактной сети (Другов Н.И. Гололедоочистительное устройство типа НОГ-6 (для очистки гололеда с контактного провода). ОИ ЦНИИТЭИ МПС. Ж.- д. трансп. Серия Электрификация и энергетическое хозяйство. Вып. 4, 1983. - с. 12...18), содержащее движущееся приспособление для механического удаления гололеда с контактного провода. Недостатком устройства является низкая производительность и возможность повреждения и деформации проводов в процессе удаления гололеда. Повреждение проводов может привести к остановке движения поездов, деформация проводов будет сопровождаться в дальнейшем ускоренным износом. Такие же недостатки присущи барабанам с пневмотурбинами для удаления гололеда с проводов контактной сети /Федоров В.Ф. Применение барабанов с пневмотурбинами по обивке гололеда с проводов контактной сети. (ИЛ N Э 1089-5123, Днепропетровск, ДЦНТИ, 1982. - 2 с).

Известен способ удаления гололеда с проводов контактной сети путем нанесения на них специальной смазки (Марквардт К.Г. Контактная сеть. - М.: Транспорт, 1994. - 335 с). Процесс нанесения смазки характеризуется большой трудоемкостью, при этом приходится закрывать движение поездов. Смазку необходимо наносить заранее, до образования гололеда, она недолговечна, легко удаляется с проводов полозами токоприемников, поэтому в течение всего гололедного сезона нуждается в периодическом обновлении.

Известны также электрические способы удаления гололеда, которые делятся на два вида - плавки гололеда и профилактического подогрева (Марквардт К.Г. Контактная сеть. - М.: Транспорт, 1994. - 335 с). При плавке гололеда устраивают короткое замыкание контактной сети на землю, при этом ток короткого замыкания в течение нескольких минут расплавляет гололед. Во время плавки гололеда движение поездов невозможно и наоборот возможен отжиг проводов с последующим их обрывом. При профилактическом подогреве короткого замыкания не устраивают, по подвеске длительно пропускают ток подогрева, который не дает образоваться гололеду. Профилактический подогрев для проводов является более щадящим режимом, но должен происходить в течение всего гололедного периода. Длительность подогрева вызывает значительные расходы электрической энергии, поэтому на практике такой способ находит очень ограниченное применение.

Известен способ удаления гололеда при пропускании тока короткого замыкания по проводам расщепленной фазы линии электропередачи (А.С. 587547, МПК H 02 G, 7/16. И.А. Левин, М.Б. Улановский. Способ удаления гололеда с проводов расщепленной фазы линии электропередачи. Опубл. в БИ N 1 от 05.01.78). Ток короткого замыкания является аварийным режимом для линии электропередачи и с большой степенью вероятности может привести к отжигу проводов с последующей необратимой потерей прочности, что недопустимо. Проблема усугубляется тем, что однократного пропускания тока короткого замыкания может быть не достаточно для полного удаления гололеда и короткие замыкания придется неоднократно повторять, что еще больше утяжелит последствия.

В качестве прототипа выбран способ удаления льда с проводов расщепленной фазы линии электропередачи (А.С. 1045322A МПК H 02 G, 7/16 B.С. Молодцов и B.С. Сатаров. Способ удаления льда с проводов расщепленной фазы линии электропередачи. Опубл. в БИ N 36 от 30.09.83), заключающийся в пропускании токов короткого замыкания в виде кратковременных импульсов короткого замыкания с периодичностью, обеспечивающей резонанс механических колебаний проводов. Основной недостаток способа заключен в пропускании тока короткого замыкания. Недостатком такого способа является неизбежная опасность отжига проводов при протекании токов короткого замыкания.

Длительность тока короткого замыкания плохо поддается управлению. Для коммутации токов короткого замыкания необходимо быстродействующее коммутационное устройство большой мощности. Отключение токов короткого замыкания сопряжено с необходимостью гашения дуги, что требует вполне определенных затрат времени. С другой стороны, горение и гашение дуги при коммутации токов короткого замыкания приводит к быстрому износу контактов выключателей, интенсивному старению масла и дугогасительной камеры. Поэтому ресурс подобных коммутационных аппаратов резко ограничен. Лучшие модели выключателей допускают лишь несколько десятков срабатываний, после чего нуждаются в капитальном ремонте с заменой контактов. Следовательно, после одноразового удаления гололеда придется проводить дорогостоящий капитальный ремонт выключателей. К тому же все известные выключатели, способные справиться с отключением тока короткого замыкания, не приспособлены для формирования кратковременных импульсов короткого замыкания. Ограничение вызвано прежде всего нагревом контактов и временем регенерации изолировочной среды, а также низким быстродействием приводов. Поэтому технически такой способ реализовать невозможно.

Вообще не поддается управлению величина токов короткого замыкания, которая полностью определяется сопротивлением линии. Вместе с тем, провода контактной сети и линии электропередачи имеют значительную протяженность от десятков до сотен километров. Условия гололедообразования при такой протяженности вдоль линии существенно различны. Особенно это заметно из-за влияния условий местности - насыпь или выемка, открытое или защищенное место. Различна также и длина пролетов проводов, определяемая условиями трассы. Все это требует необходимости гибкого реагирования и подстройки параметров пропускаемого по проводам тока.

Кроме того, во время пропускания токов короткого замыкания невозможно снабжение электроэнергией потребителей, что особенно важно для потребителей первой категории, не допускающих перерыва в электроснабжении. Во время пропускания тока короткого замыкания невозможно движение поездов. Кратковременные импульсы тока короткого замыкания будут иметь очень большую амплитуду и предельно крутые фронты, ограниченные лишь индуктивным сопротивлением линии. Крутые фронты тока с амплитудой короткого замыкания будут оказывать недопустимое электромагнитное влияние на технику, людей и животных. ЭДС, наводимая от таких импульсов, в других проводниках будет опасна для жизни. Мощные электромагнитные импульсы приведут к выходу из строя радиоэлектронной аппаратуры, оказавшейся в зоне влияния линии электропередачи, включая в том числе и аппаратуру телеуправления и релейной защиты самой линии электропередачи. Кроме того, нарушится работа линий связи из-за наведенных электромагнитных помех. Наличие помех потребует замены воздушных линий связи кабельными линиями или волоконно-оптическими линиями, оба варианта сопряжены со значительными материальными затратами.

Цель изобретения - повышение эффективности и скорости удаления гололеда, а также безопасности для людей, животных и техники при значительном сокращении расходов электроэнергии и исключении перерывов в движении поездов.

Указанная цель достигается тем, что по предлагаемому способу по двойным или кратным проводам контактной сети и линии электропередачи пропускают переменный электрический ток или импульсы тока.

Сущность изобретения заключается в том, что по двойным или кратным проводам пропускается переменный ток или импульсы тока с частотой, близкой к механическому резонансу и амплитудой, достаточной для преодоления внешних и внутренних сил трения, при этом изменение тока может быть периодическим, иметь качающуюся частоту, изменяться по гармоническому закону, иметь форму пачек импульсов. Следует отметить, что расщепленная фаза линии электропередачи состоит из кратных проводов. Для преодоления внешних и внутренних сил трения и раскачивания двойных или кратных проводов контактной сети и линии электропередачи нет необходимости устраивать короткие замыкания.

Параметры пропускаемого по двойным или кратным проводам контактной сети и линий электропередачи электрического тока выбирается так, чтобы привести провода в колебательное движение. Как известно, проводники с однонаправленным протеканием тока притягиваются. Вместе с тем при ударе проводов друг о друга накапливается потенциальная энергия в виде упругой деформации. Следовательно, получается колебательная система, которая при соответствующем подборе частоты, амплитуды и скважности импульсов тока может начать колебаться и войти в резонанс. Ускорение удаления гололеда достигается за счет того, что нагрев проводов будет сопровождаться механическими ударами проводов друг об друга. Уменьшение расходов электроэнергии достигается за счет значительного сокращения времени удаления гололеда с проводов и уменьшения величины пропускаемых токов. Повышение безопасности достигается за счет исключения режимов короткого замыкания. Уменьшение влияния на линии связи, предотвращение отказов радиоэлектронной аппаратуры происходит также за счет отказа от режимов короткого замыкания.

Качающаяся частота переменного тока может потребоваться при существенных отличиях параметров колебательной системы вдоль контактной сети или линии электропередачи, например, при переменной длине пролетов.

Несколько периодов переменного тока, частота которых определяется постоянной времени механической системы (провода в пролете), необходимых для раскачивания, можно сочетать с более продолжительным импульсом, соизмеримым с постоянной времени нагрева проводов для подплавления гололеда.

За счет использования резонансных явлений способ потребует значительно меньших токов для удаления гололеда и, следовательно, не будет необходимости в закрытии движения поездов.

Предлагаемый способ повышает эффективность и скорость удаления гололеда с двойных или кратных проводов контактной сети и линии электропередачи при значительном сокращении расходов электроэнергии, исключении перерывов в движении поездов, повышении безопасности и снижении влияния на линии связи и радиоэлектронную аппаратуру.

Формула изобретения

1. Способ удаления гололеда с двойных или кратных проводов контактной сети и линии электропередачи, заключающийся в пропускании электрического тока по проводам, отличающийся тем, что по проводам пропускают переменный ток или импульсы тока с частотой, близкой к механическому резонансу, и амплитудой, достаточной для преодоления внешних и внутренних сил трения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ток может быть строго периодическим.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что ток может иметь качающуюся частоту.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что ток может изменяться по гармоническому закону.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что ток может иметь форму пачек импульсов.