NO313219B1 - Anordning og fremgangsmåte for fjerning av fremmedmateriale så som is/snö fra en luftledning - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår generelt en anordning og en fremgangsmåte for å fjerne fremmedmateriale så som is eller snø fra en elektrisk luftledning, dvs. en ledning som er opphengt fra mast til mast.

Særlig i forbindelse med høyspente kraftlinjer i vinterlig værharde fjell-, skog- og nord-områder kan snø og is som fester seg på ledningene og tynger dem ned, medføre strømavbrudd og ødeleggelser som kan bli svært dyre å reparere. Dette kan utgjøre et stort problem for kraft- og linjeselskapene. I noen tilfeller fører store snø- og ismengder til kortslutning i nettet, i andre tilfeller kan kraftlinjenes master havarere.

Også telekommunikasjons- og datalinjer som luftstrekk kan oppleve lign-ende problemer.

Så vidt vites, foreligger i dag intet brukbart automatisk eller fjernstyrt system for registrering og fjerning av fremmedmateriale som snø og is på luftledninger. Den metode som benyttes mest for tiden, er manuell banking på linjene med isol-erte stenger. På større kraftlinjer benyttes i noen tilfeller luftstrømmen fra rotor-bladene på et helikopter for å blåse vekk snø- og ismassene, eller det kan monte-res en vibrator på en krok under et helikopter, hvorpå man flyr over ledningen og løfter i denne, for å vibrere bort snø- og islasten. Denne metoden kan være svært effektiv, men problemet er at når snø og is pakker seg på ledningene, skyldes dette værforhold som også tilsier at helikopter ikke kan benyttes. Ofte vil også kraftledningen ha påmontert fiberoptisk kabel, og da kan den sistnevnte metoden ikke benyttes selv i godt flyvær, av hensyn til skaderisikoen på den fiberoptiske lederen fra helikopterkroken.

Patentlitteraturen oppviser imidlertid noen forsøk på tekniske anordninger for å løse det ovennevnte problemet. Fra norsk utlegningsskrift nr. 157 997 er kjent en innretning for fjerning av snø og is på elektriske ledninger i luftspenn, hvor det benyttes en bøyleinnretning som henges på ledningen, og bøyleinnretningen trekkes med tau langsetter ledningen for derved å fjerne snø/is. Dette er m.a.o. en nokså manuell metode, som i raffinement ikke skiller seg stort fra den foran nevnte metoden med banking med isolert stang på ledningen.

Fra svensk patentskrift nr. 503 724 er kjent en "avisningsanordning" for en nediset linje, og også den her angitte løsningen baserer seg på en anordning som kjøres langs linjen. Den kjørbare anordningen omfatter rulleorgan som gjør at linjen bøyer seg mellom rullene, og derved vil påsittende is knekke opp og falle av. Denne løsningen minner således en god del om det norske utlegningsskriftets løs-ning, idet en anordning må trekkes langsetter linjen.

Fra US patent nr. 5,411,121 (og norsk patentsøknad nr. 1996 3975) er kjent en mer teknisk og automatisert avisingsanordning for kabler. Denne anordningen

innbefatter et par ledende tråder som er viklet i heliksform langs kabelen som skal avises. I en ende er trådene koplet til en pulsanordning som genererer en elektromagnetisk puls i trådene, og i den andre enden er trådene koplet sammen. Når en elektromagnetisk puls sendes ut på trådene, vil det oppstå en frastøtende kraft mellom trådene, som rister på trådene og derved knekker isen som kan ha festet seg til kabelen. Anordningen baserer seg for øvrig på en deteksjonsanordning og tilhørende aktiveringsanordning for isfjerningssystemet. Her er m.a.o. frembrakt et automatisk virkende system. Problemet er bare at praktiske forsøk viser at anordningen ifølge US-patentet ikke gir god nok virkning til å løse oppgaven i praksis.

Det finnes således fortsatt et behov for en praktisk brukbar apparatur for automatisk eller fjernstyrt fjerning av fremmedmateriale som is/snø fra luftledninger. Foreliggende oppfinnelse har som mål å tilveiebringe en anordning som løser problemet.

Ifølge oppfinnelsen er det således tilveiebrakt en anordning for fjerning av fremmedmateriale så som is og snø fra en elektrisk luftstrekk-ledning, eksempelvis en høyspentledning, og anordningen kjennetegnes ved at den omfatter en elektromagnetisk vibrator festet semi-permanent på en luftstrekk-lengde av ledningen, hvilken vibrator er innrettet for avgivelse av vibrasjon i en styrbar tidsperiode, slik det også uttrykkes i det vedføyde patentkrav 1.

Fordelaktige utførelsesformer av anordningen ifølge oppfinnelsen fremgår for øvrig av de vedføyde uselvstendige patentkravene 2-21.

Oppfinnelsen omfatter også en fremgangsmåte for fjerning av fremmedmateriale så som is og snø fra en elektrisk luftstrekk-ledning, eksempelvis en høy-spentledning, og fremgangsmåten kjennetegnes ved at en elektromekanisk vibrator, innrettet for avgivelse av vibrasjon i en styrbar tidsperiode, festes semi-permanent på en luftstrekklengde av ledningen, og vibratoren aktiveres iht. styring fra en styringsenhet, slik at vibrasjoner som medfører løsning av fremmedmaterialet fra ledningen, brer seg ut langs ledningen fra vibratoren. Fremgangsmåten defineres tilsvarende i det vedføyde patentkrav 22.

Fordelaktige utførelsesformer av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fremgår for øvrig av de vedføyde uselvstendige fremgangsmåtekravene 23-25.

I det følgende skal oppfinnelsen omtales i nærmere detalj ved gjennomgang av visse utførelseseksempler, og det vises i denne sammenheng til de vedføyde tegningene, hvor

fig. 1 viser en kort strekning av en typisk kraftlinje med tre faseledninger i luftstrekk,

fig. 2 viser en utførelsesform av anordningen ifølge oppfinnelsen, festet til en luftstrekk-ledning,

fig. 3 viser en alternativ utførelsesform av anordningen ifølge oppfinnelsen, innrettet til bruk på tre paralleltløpende faseledninger,

fig. 4 viser en alternativ utførelsesform, også til bruk på tre paralleltløpende faseledninger, og

fig. 5 viser virkningen av anordningen ifølge oppfinnelsen.

I fig. 1 vises den generelle anbringelse av anordningen ifølge oppfinnelsen, på luftstrekk-ledninger. I figuren fremgår master 14 som bærer høyspentledninger 1, i det viste tilfellet tre slike ledninger, og på et strekk mellom to master 14 er hver av de tre ledningene utstyrt med en anordning 20 for fjerning av fremmedmateriale. Anordningen 20 er festet omtrent midt på ledningsstrekket, for å gi like god virkning i begge retninger. Oppfinnelsen begrenser seg imidlertid ikke til slik plas-sering. Praktiske forsøk viser at en anordning 20 vil gi virkning også ut forbi nærmeste mast 14 på begge sider, slik at det ofte vil være unødvendig med en tilsvarende anordning på neste luftstrekk i begge retninger. Dette betyr at man på utsatte strekninger kan greie seg med én isfjernings-anordning 20 på annethvert strekk.

I fig. 2 vises en anordning 20 i nærmere detalj, og det fremgår at anordningen 20 i den her viste utførelsesform omfatter tre hovedsakelige enheter, nemlig en vibrator 5, en styringsenhet 7 og en strømtransformator 4.1 tillegg vil en selv-styrt anordning 20 ha behov for en sensor for avføling av tilstedeværelse av fremmedmateriale, og en sensor vises med henvisningstall 8. Styringsenheten 7 drives med strøm den mottar fra strømtransformatoren 4 gjennom ledninger 9. Strøm-transformatoren leverer også driveffekt til vibratoren 5, og styringsenheten 7 styrer påslag og avslag av vibratoren 5 på grunnlag av signal mottatt fra sensoren 8 gjennom signalledning 13. Styringsenheten 7 er omgitt av en tett kapsling, og kan innbefatte elektronikk i form av en mikroprosessor med tidsur-funksjon og eventu-elle andre funksjoner, f.eks. i forbindelse med fjernstyrt påslag/avslag av vibratoren via trådløs (optisk eller RF) forbindelse fra en ekstern sender. Dette betyr da at styringsenheten 7 også innbefatter en signalmottaker av tilsvarende type.

I den viste utførelsen i fig. 2 er vibratoren 5 montert på en monteringsbrakett 2, og denne monteringsbraketten er igjen festet permanent, men fjernbart, til ledningen 1. Braketten 2 er festet fast og stivt til ledningen 1 med festeanordninger 3, her klammere. Styringsenheten 7 er festet til monteringsbraketten 2 via vibra-sjonsabsorberende oppheng 6. Selve vibratoren 5 er hyllevare, og kan leveres fra flere produsenter, eksempelvis firma Wacker, USA, f.eks. modell Wacker 400W ER.

Sensoren 8 som vises her, kan f.eks. være en strekklapp av normal eller spesialtilpasset type, en slik strekklapp 8 vil registrere strekk i ledningen, som igjen er en funksjon av tyngden av fremmed materialet på ledningen. Således vil styringsenheten 7, ved måling av strekk over en viss grenseverdi, tolke dette som tilstedeværelse av fremmedmateriale/is/snø i slik mengde at fjerning er nødvendig. Derved vil strøm bli koplet til vibratoren 5 som så bevirker rystelse av ledningen.

Alternative typer sensor kan være sensorer som registrerer tyngde eller trykk direkte, f.eks. i form av en trykkfølsom bryter som "trekker til" når den utset-tes for en viss kraft, f.eks. av fabrikat Crouzet, type 83 123 05. Eller sensorer som registrerer tykkelse av snø eller is på ledningen, ved optisk (IR) måling, f.eks. av fabrikat SunX, type LH-50.

Styringsenheten 7 kan være forhåndsprogrammert til å opprettholde drift av vibratoren i en forhåndsbestemt tid, eller vibratoren kan bli slått av som reaksjon på at signalet fra sensoren 8 endrer seg. En mulig styringsalgoritme kan være å opprettholde vibrasjonen en viss tid etter at sensorsignalet når en spesiell grense som indikerer tilfredsstillende lite fremmedmateriale på ledningen.

Grunnen for støtabsorberende oppheng 6 av styringsenheten 7, er at de kraftige vibrasjonene fra vibratoren mot monteringsbraketten 2, ikke skal kunne skade komponentene i styringsenheten 7. Også strømtransformatoren 4 kan være opphengt med støtabsorberende oppheng for å minske muligheten for ødelegg-else av strømtransformatoren. For øvrig er den utførelsesform av strømtransfor-matoren 4 som vises i fig. 2, spesielt gunstig. Denne strømtransformatoren er utformet i to deler, med halvmåneformet tverrsnitt, slik at montering på høyspen-ningslederen 1 kan foretas med stor enkelhet.

Styringsenheten 7 er innkapslet tett i et hus som er utformet for å tåle kraftig værpåkjenning.

I fig. 3 vises en utførelsesform hvor tre paralleltløpende faseledninger 1 på-virkes samtidig ved hjelp av en eneste isfjernings-anordning. Mange trekk i fig. 3 er tilsvarende de trekk som vises i fig. 2, f.eks. strømtransformator 4, sensor 8 og vibrator 5 på monteringsbrakett 2 som igjen er festet til ledning 1 med klammer 3, men styringsenheten 7 er montert litt annerledes til monteringsbraketten 2, men stadig med støtabsorberende oppheng 6.

Det spesielle i denne situasjonen er isolatorer 12 som er stivt innfestet mellom de tre ledningene, for overføring av rystelser/vibrasjoner fra ledningen lengst til venstre, hvor vibrasjonene genereres av vibratoren 5. På denne måten oppnås altså vibrasjon av tre ledere på en gang.

En ytterligere variant over samme idé fremgår i fig. 4, hvor en monteringsbrakett 2 er plassert annerledes enn i de to foregående tilfellene. Monteringsbraketten, som også her har vibratoren 5 påmontert direkte, holder tre isolatorer 12 stivt, og de tre isolatorene er festet stivt i sine andre ender med klammere 11 til tre ledninger 1. Vibrasjoner overføres således fra vibratoren 5 gjennom monteringsbraketten 2 og isolatorene 12 til de tre ledningene 1. Som tidligere kommer driveffekt fra en strømtransformator 4 av tilsvarende type som før, og en sensor 8 virker sammen med styringsenheten 7 på samme måte som tidligere. Styringsenheten er også her festet på støtabsorberende måte til monteringsbraketten 2.

I fig. 5 vises virkningen av en isfjemingsanordning ifølge oppfinnelsen. I til-standen som vises øverst, henger ledningen 1 ned pga. tyngden av is/snø, og vibrasjon blir følgelig igangsatt. Noe is/snø nær anordningen 20 vil begynne å løsne, dette fører igjen til at ledningen lettes noe og beveger seg lite grann opp. Denne effekten hjelper til å sprekke opp isen videre utover, i samvirke med den pågående vibrasjonen. Man får altså en forsterket virkning pga. den "geometriske" effekten ved at linjen retter seg opp.

Nederst i figuren vises den situasjon som resulterer, nemlig et normalt luftstrekk med svakt nedheng, uten belastning av is eller snø.

I områder som erfaringsmessig kan gi stor islast på ledningsstrekkene, kan man i en gunstig utførelsesform av oppfinnelsen benytte seg av en dobbeltvirk-ende vibrator, dvs. vibratoren omfatter da to kontra-arbeidende vibratoranordninger, og når to slike vibratoranordninger er anordnet etter hverandre i retning langs ledningen og slår i motfase, skapes en spesiell vibrasjonsbevegelse som har vist seg svært effektiv. En slik "lineær" vibrasjonsbevegelse kan føre til at selv hard stålis, forårsaket av underkjølt regn, kan bli brutt opp og forsvinne.

Anordningen ifølge oppfinnelsen for fjerning av fremmedmateriale trenger ikke ha noen særlig begrensning når det gjelder tilført energi til vibrator, styringsenhet og sensor, fordi energi hentes direkte fra kraftledningen. I de utførelseseks-empler som allerede er vist, foregår dette induktivt ved hjelp av en transformator-anordning som legges rundt kraftledningen. I en annen utførelsesform tilpasset kraftlinjer som ikke overfører høyspenningsenergi, kan man bruke selve strømmen i linjene for å drive vibrator, styringsenhet og sensorer. Fordelaktig gjøres dette slik at man anordner direkte strømuttak fra to paralleltløpende faseledninger tett ved anordningen for fjerning av is/snø. I en ytterligere utførelsesform, tilpasset f.eks. telelinjer, kan man tilføre strøm separat for å drive vibrator, styringsenhet og sensor via nærmeste mast med effektstrøm.

Hver gang vibratoren starter, kan styringsenheten også aktivere et modem som sender signal til en driftssentral, som da registrerer hvilken anordning som har vært aktiv, dvs. hvor på kraftlinjen vibrering har vært nødvendig. Samtidig vet man da hvor mye snø/is som har ligget på ledningen, før vibrasjonsanordningen har blitt aktivisert. For øvrig kan anordningen ifølge oppfinnelsen også aktiveres ved hjelp av radiosignaler, f.eks. på grunnlag av informasjon fra et maks-dynamo-meter som angir snø/is-forhold på kraftlinjer.

I sin mest generelle form om fatter anordningen ifølge oppfinnelsen bare én vibrator festet til en luftstrekk-ledning. Driftseffekt kan tilveiebringes via en separat ledning, som tidligere nevnt, og en styringsenhet for av/påslag kan da befinne seg fjernt fra vibratoren, f.eks. i enden av driftseffekt-ledningen. Men de foretrukne ut-førelsesformer omfatter, som vist foran, en styringsenhet sammen med vibratoren.

På figurene vises utførelsesformer med én sensor, men det kan selvfølgelig være aktuelt å benytte flere sensorer anbrakt i forskjellige posisjoner på luftstrek-ket, i forbindelse med en isfjerningsanordning.

Kraft, amplitude og frekvens som ytes fra anordningens vibrator, må avpas-ses til den aktuelle ledningstypen og også den aktuelle mastetypen. Det vil selv-følgelig være nødvendig med større krefter i forbindelse med tykke lengder med lange strekk, enn i tilfeller med ledningsstrekk med mindre dimensjoner.

Med foreliggende oppfinnelse oppnås således en mulighet for å detektere, lokalisere og fjerne fremmedmateriale så som is og snø på ledningsnett. Derved minimaliseres også muligheten for havarier forårsaket av slikt fremmedmateriale.

Claims (25)

1. Anordning for fjerning av fremmedmateriale så som is og snø fra en elektrisk luftstrekk-ledning (1), eksempelvis en høyspentledning, karakterisert ved at den omfatter en elektromekanisk vibrator (5) festet semi-permanent på en luftstrekk-lengde av ledningen (1), hvilken vibrator (5) er innrettet for avgivelse av vibrasjon i en styrbar tidsperiode.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter et system (4, 7) for uthenting av driftseffekt fra selve luftledningens (1) elektriske strøm.

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at systemet for uthenting av driftseffekt omfatter en strømtransformator (4) montert rundt ledningen (1) i umiddelbar nærhet av vibratoren (5).

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at systemet videre omfatter en styringsenhet (7) for styring av påslags- og avslagstidspunkt for drift av vibratoren (5).

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at styringsenheten (7) er festet til en monteringsbrakett (2) som igjen er festet til ledningen (1) med festeanordninger (3).

6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at monteringsbraketten (2) også fungerer som feste for selve vibratoren (5), idet festeanordningene (3) er innrettet for å gi stiv, direkte kontakt mellom monteringsbraketten (2) og ledningen (1), mens styringsenheten (7) er festet til monteringsbraketten (2) med vibrasjonsdempende oppheng (6).

7. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved minst én sensor (8) for deteksjon av nærvær eller mengde av fremmedmateriale og avgivelse av signal til styringsenheten (7) via signalledning.

8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at styringsenheten (7) er innrettet for avspørring og eventuelt energisering av sensoren (8).

9. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved minst én sensor (8) for deteksjon av tykkelse av pålagt fremmedmateriale på ledningen (1).

10. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved minst én sensor (8) for avføling av strekk i ledningen (1), hvilket strekk er en funksjon av fremmedmaterialets tyngde/belastning på ledningen (1).

11. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at styringsenheten (7) innbefatter en mikroprosessor innrettet for å styre inn- og utkopling av effekt fra strømtransformatoren (4) til vibratoren (5) i henhold til mottatt målesignal fra en sensor (8), mottatt styresignal utenfra, f.eks. trådløst fra en manuelt betjent og håndbåret sender på bakken i nærheten, eller i henhold til forhåndsprogrammering.

12. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at vibratoren (5) og styringsenheten (7) er festet til en monteringsbrakett (2) med stivt påmonterte isolatorer (12) hvorav én videre er festet stivt til ledningen (1) og de resterende isolatorene er festet stivt til respektive parallelt løpende luftledninger (1), fortrinnsvis samhørende faseledere, ved hjelp av klammeranordninger (11), idet vibratoren (5) er festet stivt og direkte til monteringsbraketten (2), mens styringsenheten (7) er festet med vibrasjonsdempende oppheng (6).

13. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at systemet for uthenting av driftseffekt omfatter en direkte strømtappingsleder koplet mellom et avisolert punkt på ledningen (1) og et tilsvarende avisolert punkt på en samhørende faseledning (1) rett ved siden av.

14. Anordning ifølge krav 13, karakterisert ved at systemet videre omfatter en styringsenhet (7) inn-koplet på strømtappingslederen for styring av påslags- og avslagstidspunkt for drift av vibratoren (5).

15. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at vibratoren (5) og en tilknyttet styringsenhet (7) er innrettet for å motta driftseffekt via separat ledningsforbindelse fra en ekstern kraft-kilde.

16. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at styringsenheten (7) er innrettet for å regulere momentan effekt som leveres til vibratoren (5), f.eks. for tilpasning av vibrasjons-amplitude eller -hastighet til avfølt mengde av fremmedmateriale på ledningen (1).

17. Anordning ifølge krav 1, hvor flere ledninger (1) henger i luftstrekk parallelt sammen med den nevnte ledningen (1), karakterisert ved at stive isolatorer (12) er festet stivt mellom den nevnte ledningen (1) og et antall av de flere ledningene (1) nært inntil vibratoren (5), slik at også det nevnte antallet ledninger (1) blir satt i vibrasjon når vibratoren (5) er i drift.

18. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at vibratoren (5) innbefatter to vibratorelementer som virker parallelt men i motfase.

19. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at vibratoren (5) er festet hovedsakelig på midten av et luftspenn, dvs. midt mellom to ledningsmaster.

20. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at strømtransformatoren (4) har en generell utform-ing i to deler med halvmåneformede tverrsnitt.

21. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at styringsenheten (7) er utstyrt med en sender for trådløs signaloverføring til en mottaker på bakkenivå, for registrering av paramet-ere som aktiveringshyppighet og f.eks. gjennomsnittlig aktiveringstid, idet slik sig-naloverføring eventuelt kan trigges ved avspørring fra en håndbåret mottaker på bakkenivå.

22. Fremgangsmåte for fjerning av fremmedmateriale så som is og snø fra en elektrisk luftstrekk-ledning (1), eksempelvis en høyspentledning, karakterisert ved at en elektromekanisk vibrator (5), innrettet for avgivelse av vibrasjon i en styrbar tidsperiode, festes semi-permanent på en luftstrekk-lengde av ledningen (1), og vibratoren (5) aktiveres i henhold til styring fra en styringsenhet (7), slik at vibrasjoner som medfører løsning av fremmedmaterialet fra ledningen (1), brer seg ut langs ledningen (1) fra vibratoren (5).

23. Fremgangsmåte ifølge krav 22, karakterisert ved at aktivering foretas i henhold til vurdering i styringsenheten (7) av innkommende signal fra minst én sensor (8) montert på ledningen (1).

24. Fremgangsmåte ifølge krav 22, karakterisert ved at aktivering foretas på grunnlag av innkommende trådløst signal til styringsenheten (7) fra en håndbåret sender på bakkenivå.

25. Fremgangsmåte ifølge krav 22, karakterisert ved at driftseffekt for vibratoren (5) uthentes fra selve ledningen (1) ved hjelp av en strømtransformator (4) montert rundt denne i umiddelbar nærhet av vibratoren (5).