Одна з основних причин, що призводять до технологічних порушень у роботі повітряних ліній розподільних електромереж на території України – це ожеледно-вітрові явища. Серед активних способів захисту найбільшого розповсюдження отримала плавка ожеледі електричним струмом, що перевищує тривало допустимі значення і дозволяє швидко звільняти від ожеледно-паморозевих відкладень проводи та троси повітряних ліній. Для її успішного проведення необхідна своєчасна і достовірна інформація про час початку та розвиток процесу ожеледоутворення на проводі повітряної лінії.
Інформаційні системи ожеледоутворення на повітряних лініях, що знаходяться в експлуатації, зазвичай не містять прогнозуючу систему обледеніння проводів, а контроль початку утворення ожеледно-паморозевих відкладень проводиться за допомогою системи контролю ожеледно-вітрового навантаження. Тому в більшості випадків, електротехнічний персонал отримує інформацію про початок обледеніння проводів та тросів повітряних ліній із затримкою.
Найбільш придатним для короткострокового прогнозування обледеніння проводів повітряних ліній вважається інструментальний метод, сутність якого полягає в періодичному контролі параметру діагностування і побудові на основі отриманих даних прогностичної моделі у режимі реального часу. Тому був розроблений інструментальний спосіб прогнозування обледеніння проводів в основу якого покладено контроль зміни тривалості штучного охолодження ділянки проводу до появи на ній ожеледно-паморозевих відкладень.
Для його технічної реалізації необхідно:
1) забезпечити періодичне штучне охолодження контрольованої ділянки проводу;
2) фіксувати утворення ожеледно-паморозевих відкладень на ранній стадії.
Згідно поставлених завдань були розглянуті наступні варіанти конструкції вимірювального перетворювача:
- з безпосереднім охолодженням проводу діючої повітряної лінії електропередачі;
- з охолодженням сенсора обледеніння виконаним у вигляді аналогу проводу повітряної лінії.
Забезпечити необхідний тепловий режим вимірювального перетворювача при мінімальних розмірах прогнозуючої системи обледеніння проводів, на сьогодні, можливо лише за допомогою напівпровідникових холодильників.
У вимірювальному перетворювачі для фіксації утворення ожледно-паморозевих відкладень найкраще використовувати такий сенсор, фізичні параметри якого максимально наближені до параметрів проводу контрольованої повітряної лінії електропередачі. Отже, сенсор ожеледоутворення доцільно виконати у вигляді відрізка проводу, тієї ж марки, що і провід контрольованої ділянки повітряної лінії електропередачі, а дротини верхнього обвивання використати у якості електродів. Для гарантованого перекриття головного та допоміжного електродів доріжкою ожеледно-паморозевих відкладень незалежно від напрямку ожеледонесучого потоку, довжина робочої частини сенсора має бути рівною повному кроку скручування h верхнього обвивання проводу. Фіксація появи ожеледно-паморозевих відкладень здійснюється шляхом контролю електричного опору між головним та ізольованим від нього допоміжним електродом. Для сенсора створеного на базі проводу АС-50/8 було розраховано порогові значення спрацювання.
За необхідності створення компактних вимірювальних перетворювачів, при збереженні точності вимірювань, довжину розглянутого сенсора можливо скоротити збільшивши кількість допоміжних електродів, за умови рівності центральних кутів між ними
l = h – (ph/m),
де р – кількість додаткових основних електродів, p = 0, 1...m – 1; m - кількість ізольованих допоміжних електродів.
Виходячи з отриманих результатів зроблено наступні висновки.
Існуючі системи діагностування ожеледо-утворення на проводах повітряних ліній розподільних електромереж використовують недосконалі алгоритми діагностування та сенсори обледеніння.
Обґрунтовано структурну схему вимірювального перетворювача ожеледоутворення та конструкцію його сенсора на базі неізольованих проводів повітряних ліній електропередачі типів А, АС.
Показано, що довжина сенсора за незмінної точності вимірювань, залежить від кількості допоміжних електродів, при рівності центральних кутів між ними.
- V. Burhsdorf, “Melting ice in power systems as a means for effective enhancement of reliability of electric networks”, in Proc. 2nd Union Conf. Melting ice on overhead power lines, pp. 6 – 10, Ufa, Russia, 1975. (Russian).
- I. Levchenko, A. Аlliluyev, A. Lubenets, and F. Dyakov, “Telemetry system of ice loads on overhead power lines 6-35 kV”, Elektricheskiye stantsii, no. 8, pp. 43 – 47, 1999. (Russian).
- M. Ter-Mkrtchian, A. Snitkovskiy, and L. Lukiyanova, “Using discriminant analysis to forecast ice”, Trudy gidrometeocentra SSSR, vol. 90, pp. 3 – 39, 1971. (Russian).
- I. Kolmogorova, M. Cybidorzhiev, and A. Vinarov “Forecasting of formation of ice”, Tekhnika v selskom khoziaystve, no. 5, pp.13 – 15, 1987. (Russian).
- O. Kozlovskyi and A. Orlovych, Method of forecasting of icing on wires of overhead power lines, Ukraine Patent № 53235, 2003. (Ukrainian).
- V. Vorotnickiy and O. Turkina, “Estimation of variable losses calculation errors of electrical power HV lines caused by unaccounted meteoconditions”, Elektricheskiye stantsii, no. 10, pp. 42 – 49, 2008. (Russian).
- GOST 839 (1980), Uninsulated wires for aerial power lines. Specification. Moscow, Russia. (Russian).
- O. Kozlovskyi, A. Orlovych, and I. Hryshchuk, Icing indicator for overhead power line wires, Ukraine Patent № 49394, 2013. (Ukrainian)
- N. Maeno, The science of ice. Hokkaido, Japan: Hokkaido University Press, 1981.
- Handbook of snow: principles, processes, management & use, Edited by D. Gray and D. Male. Toronto, Canada: Pergamon Press, 1981.
- E. Lvovskiy, Statistical methods for constructing empirical formulas. Moscow, Russia: Vysshaya shkola, 1988. (Russian).
- O. Kozlovskyi, “Improving of primary measuring icing detector for overhead power lines”. In Tehnique in agriculture, industry-machinery, automation, pp. 290-294, Kirovohrad, Ukraine: Kirovohrad National Technical University, 2015 (Ukrainian).