RU2757998C1 - Способ проведения сравнительных испытаний проводов различных типов на стойкость к отложениям льда различной плотности - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано при строительстве и реконструкции воздушных линий электропередачи. Технический результат заключается в снижении затрат на передачу электроэнергии воздушными линиями электропередачи в гололедный период в гололедных районах за счет повышения обоснованности использования проводов нового поколения, обеспечивающих снижение скорости роста отложений льда любой плотности в сравнении с традиционными проводами при прочих равных условиях. Сущность изобретения заключается в том, что взвешенные отрезки проводов нового поколения одного типа устанавливают в зажимы, препятствующие свободному вращению провода, на вертикальной рамке, расположенной в створе тракта аэродинамической трубы, и накрывают кожухом; в трубе создают и поддерживают стабильными заданные условия скорости ветра, высокой относительной влажности и отрицательной температуры воздуха, превалирующего диаметра капель и равномерности распределения влаги в потоке; после достижения стабильности климатических условий в трубе с рамки снимают кожух, на каждый провод подают одинаковое электрическое напряжение промышленной частоты и непрерывно взвешивают рамку с отложениями зернистой изморози и гололеда на проводах в течение заданного времени; при этом фиксируют момент появления видимых отложений, динамику роста массы отложений; после завершения испытания прекращается подача напряжения на провода и влаги в тракт аэродинамической трубы, провода с отложениями зернистой изморози и гололеда снимаются с рамки и взвешиваются дополнительно. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано при строительстве и реконструкции воздушных линий электропередачи.

Уровень техники

Известно испытание на естественное наращивание льда, которое производят с проводниками в натурной среде во время естественных ледяных бурь. Скорость нарастания льда на поверхности образца определяется регулярными визуальными осмотрами в периоды гололедообразования, а также после периодов снегопада. Таким образом, накапливается статистика визуальных наблюдений и делается вывод о влиянии материала и формы поверхности провода на процесс гололедообразования. Сравнения делаются для разных образцов проводов, расположенных в непосредственной близости друг с другом на рамке [1]. Данный способ имеет ряд очевидных недостатков. Образцы находятся в различных условиях, в зависимости от места расположения в рамке, что затрудняет их сравнение. Условия испытания не контролируемы и непредсказуемы что, с одной стороны, не позволяет оценить затраты времени и сил на наблюдение, с другой стороны, не позволяет смоделировать цикличные испытания образцов на стойкость к конкретному типу отложения.

Известен способ измерения ледофобности при помощи центробежной силы [2]. Испытуемые образцы с накопленным искусственным льдом устанавливают на одном конце алюминиевой балки, которую приводят во вращение с увеличивающейся скоростью. Когда центробежная сила достигает силы сцепления, лед отделяется от поверхности образца. По скорости вращения балки судят об адгезионных свойствах провода. Параметр адгезионной прочности отложений влияет на аварийность воздушных линий электропередачи (ВЛ), т.к. его различные значения могут приводить к различным вероятностям самопроизвольного опадения льда или ускорению, облегчению механического или термического удаления льда в ходе противогололедных мероприятий. Адгезионная прочность напрямую зависит от материала и формы поверхности провода, что используется производителями проводов с неразвитой поверхностью и поверхностью из полимеров для саморекламы.

Последние исследования электросетевой компании Исландии Landsnet показывают, что большая ледяная нагрузка на проводах чаще всего полностью опадает за короткое время [3]. Существует очень четкая тенденция, что события крупного опадения льда происходят в течение одного 10-минутного шага измерения. В 58 случаях от провода откололось более 10 кг/м, в 43 из них (74%) отколовшиеся отложения превысили 90% от нарощенной массы в пролете за один 10-минутный этап измерения. Частота опадений льда с проводов при различных температурах воздуха, скоростях ветра распределена примерно соразмерно частоте наблюдения отложений при таких температурах воздуха и скоростях ветра, а, значит, опадение льда имеет стохастическую природу и не может быть предсказано. Исследования показывают, что не существует покрытий, исключающих гололедообразование на поверхности [4]. Учитывая данное обстоятельство, а также практическую трудность постановки повторяемых экспериментов по оценке силы адгезии на поверхности провода, испытания, учитывающие только величину параметра адгезии льда к поверхности, не могут быть применены для сравнения проводов различных типов на стойкость к гололедно-изморозевым отложениям (ГИО).

Для выявления области применения проводов нового поколения необходимо проводить испытания на стойкость к наиболее опасным плотным типам отложений - гололед и зернистая изморозь, которые образуются при осаждении и замерзании переохлажденной воды (ледяной дождь) и могут нарастать до 6 кг/м [5] и больше. Вероятно, самая большая в мире ледовая нагрузка на линию электропередачи наблюдалась в Норвегии в 1961 году - 305 кг/м [1].

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу, при котором моделируются гололед и зернистая изморозь, является испытание на искусственное наращивание льда для определения гидрофобных и ледофобных свойств материала провода, согласно которому образцы коротких проводников помещаются во вращающийся барабан и подвергаются воздействию распыленной воды. После окончания опыта проводники взвешиваются и материалы сравниваются по весу намерзшего льда [6]. Это испытание может также проводиться на открытом воздухе, если температура окружающей среды ниже -10°С, при этом испытываемые образцы не должны подвергаться воздействию солнечных лучей [7]. Т.к. проводники располагаются во вращающемся барабане, то они находятся в одинаковых условиях, что позволяет произвести их сравнение. При этом вращение барабана вносит в испытание фактор вибрации, что ухудшает условия испытания.

Метод не моделирует реальные условия эксплуатации проводника, согласно которым отложения образуются на горизонтально подвешенных проводниках, которые могут закручиваться, приводя к образованию сплошной гололедной муфты цилиндрической формы с течением времени. На начальном этапе процесса обычно наблюдается одностороннее нарастание льда с наветренной стороны. Отложения постепенно смещаются вниз из-за закручивания провода под действием крутящего момента, возникающего из-за увеличивающегося эксцентриситета масс системы «провод - лед». Это увеличивает парусность. В случае моделирования нарастания льда на вращающейся рамке эффекта увеличения интенсивности процесса гололедообразования на проводе и нарастания круговой муфты не наблюдается.

Еще один недостаток - провода находятся не под напряжением, что не позволяет моделировать процесс эксплуатации провода. Исследования различных авторов доказывают влияние напряженности электрического поля вокруг провода на интенсивность гололедообразования. Электрическое поле совершает работу по притяжению влаги (молекул воды) на поверхность. Снижение напряженности электрического поля Ε с 22,5 кВ/см до 15 кВ/см на 16% снижает интенсивность образования кристаллической изморози и инея [8]. При этом зависимость интенсивности гололедообразования от напряженности электрического поля близка к линейной. Провода с различной формой поверхности имеют различную напряженность электрического поля у поверхности при одинаковом напряжении на проводе, поэтому фактор напряженности необходимо учитывать.

Прототип не позволяет оценить способность материала и формы поверхности провода противостоять нарастанию кристаллической изморози и инея. Кристаллическая изморозь и иней имеют другую природу: образуются, в основном, за счет механизма «сухого роста» или десублимации, когда пар осаждается на поверхности минуя жидкую фазу. Эти отложения, несмотря на незначительный вес, представляют опасность, так как при их подтаивании плотность отложений и сила адгезии могут возрасти, они увеличивают коэффициент захвата влаги из атмосферы, повышают парусность провода и служат новой поверхностью осаждения, снижая антиадгезионные свойства любого материала поверхности провода. Испытания на стойкость к образованию кристаллической изморози и инея особенно важны для проверки свойств функциональных покрытий проводов, как было показано в [9]. Все описанные способы не дают информации о динамике процесса гололедообразования, что не позволяет выявить различия в скорости роста ГИО на разных стадиях, и как следствие выявить различия в механизме гололедообразования на проводе.

ГИО с ветром стали причиной до 37% от общего числа падений железобетонных опор 35-110 кВ, а в линиях 330-750 кВ гололед в сочетании с ветром стал причиной до 12% от общего числа обрывов проводов, до 42% обрывов грозозащитных тросов и до 8% обрывов гирлянд и разрушения изоляторов. Несмотря на относительно небольшой процент отказов ВЛ при гололеде (от 8,1% до 2,9% в зависимости от напряжения ВЛ), эти отказы наносят наибольший ущерб народному хозяйству [10].

Сущность изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является сравнительное испытание проводов различных типов на стойкость к отложениям льда различной плотности в контролируемых условиях, приближенных к условиям эксплуатации: естественное нарастание льда заданной плотности и формы, горизонтальный подвес провода, наличие электрического напряжения в проводе.

Техническим результатом является снижение затрат на передачу электроэнергии воздушными линиями электропередачи в гололедный период в гололедных районах за счет повышения обоснованности использования проводов нового поколения, обеспечивающих снижение скорости роста отложений льда любой плотности в сравнении с традиционными проводами при прочих равных условиях. Дополнительным техническим результатом может стать помощь в принятии обоснованного решения по снижению требований к механической прочности элементов ВЛ при строительстве и реконструкции ВЛ в гололедном районе за счет меньшего нарастания ледяных отложений на проводах и, как следствие, меньшей механической нагрузки на ВЛ.

Технический результат достигается за счет заявленного способа проведения сравнительных испытаний проводов различных типов на стойкость к отложениям льда различной плотности, при котором взвешенные отрезки проводов нового поколения одного типа устанавливают в зажимы, препятствующие свободному вращению провода, на вертикальной рамке (1), расположенной в створе тракта аэродинамической трубы (2), и накрывают кожухом; в трубе создают и поддерживают стабильными заданные условия скорости ветра, высокой относительной влажности и отрицательной температуры воздуха, превалирующего диаметра капель и равномерности распределения влаги в потоке; после достижения стабильности климатических условий в трубе с рамки снимают кожух, на каждый провод подают одинаковое электрическое напряжение промышленной частоты и непрерывно взвешивают рамку с отложениями зернистой изморози и гололеда на проводах в течение заданного времени; при этом фиксируют момент появления видимых отложений, динамику роста массы отложений; после завершения испытания прекращается подача напряжения на провода и влаги в тракт аэродинамической трубы, провода с отложениями зернистой изморози и гололеда снимаются с рамки и взвешиваются дополнительно.

После очищения ото льда и осушения проводов, рамку с этими же проводами нового поколения устанавливают в горизонтальном положении внутри термобарокамеры и накрывают кожухом; в термобарокамере создают и поддерживают стабильными заданные условия высокой относительной влажности и отрицательной температуры воздуха при минимальной скорости движения воздуха в любом направлении; после достижения стабильности климатических условий с рамки снимают кожух, на каждый провод подают одинаковое электрическое напряжение промышленной частоты и непрерывно взвешивают рамку с отложениями кристаллической изморози и инея на проводах в течение заданного времени; при этом фиксируют момент появления видимых отложений и динамику роста массы отложений; после завершения испытания прекращается подача напряжения на провода и влаги в термобарокамеру, провода с отложениями кристаллической изморози и инея снимаются с рамки и взвешиваются дополнительно.

Если кривая роста отложений в каком-то из испытаний имеет резкие изменения, а также если отложения в конце испытания имеют сосульки, то принимается решение о проведении повторного испытания.

Полученные усредненные в ходе как минимум трех испытаний в аэродинамической трубе и термобарокамере результаты интервала времени до появления видимых отложений и массы отложений льда различной плотности в конце испытания на проводах нового поколения сравнивают с усредненными результатами как минимум трех испытаний в аэродинамической трубе и термобарокамере, полученными в тех же условиях на проводах марки ACSR с максимально близким электрическим сопротивлением.

Если усредненная нарощенная масса отложений гололеда и зернистой изморози на проводах нового поколения ниже, чем на проводах марки ACSR более чем на величину экспериментальной погрешности, то делают вывод о большей стойкости провода нового поколения к плотным отложениям, чем у традиционного провода.

Если усредненная нарощенная масса отложений кристаллической изморози и инея на проводах нового поколения ниже, чем на проводах марки ACSR более чем на величину экспериментальной погрешности, то делают вывод о большей стойкости провода нового поколения к неплотным отложениям, чем у традиционного провода.

Если усредненный интервал времени до появления видимых отложений гололеда и зернистой изморози на проводах нового поколения больше, чем на проводах марки ACSR более чем на величину экспериментальной погрешности, то делают вывод о большей гидрофобности провода нового поколения, чем у традиционного провода. Материал или форма поверхности провода способствуют замедлению роста конденсированных отложений или замерзшей на поверхности воздушно-капельной среды, что может быть принято в расчет при выборе провода для применения в регионах с частыми ледяными дождями.

Если усредненный интервал времени до появления видимых отложений кристаллической изморози и инея на проводах нового поколения больше, чем на проводах марки ACSR более чем на величину экспериментальной погрешности, то делают вывод о большей ледофобности провода нового поколения, чем у традиционного провода. Материал или форма поверхности провода способствуют замедлению роста десублимированной на поверхности влаги, что может быть принято в расчет при выборе провода для применения в гололедных регионах с любыми типами наблюдаемых отложений.

Краткое описание чертежей Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

Фиг. 1 - структурная схема установки для испытаний проводов на стойкость к зернистой изморози и гололеду - аэродинамического стенда.

Фиг. 2 - структурная схема установки для испытаний проводов на стойкость к кристаллической изморози и инею - термобарокамеры.

На приведенных выше чертежах приняты следующие обозначения:

поз. 1 - рамка с испытываемыми проводами;

поз. 2 - створ тракта аэродинамической трубы;

поз. 3 - диэлектрические стойки;

поз. 4 - весы;

поз. 5 - соединительные провода;

поз. 6 - генератор переменного напряжения;

поз. 7 - проходной изолятор;

поз. 8 - форсуночный генератор водного аэрозоля заданной температуры;

поз. 9 - пьезоэлектрический генератор водного аэрозоля заданной температуры;

поз. 10 - система принудительной циркуляции внутренней среды;

поз. 11 - радиатор системы охлаждения.

Осуществление изобретения

Устройство для осуществления изобретения состоит из аэродинамической трубы (фигура 1) и термобарокамеры (фигура 2), внутрь которых устанавливается рамка с проводами нового поколения одного типа, например, 6 отрезков по 1,2 м. Концы проводов во избежание разматывания проволоки (при ее наличии) скрепляются бандажной лентой шириной не более 2 см и на расстоянии не более 2 см от края. Или на торцы отрезка провода наносится оловянный припой во избежание разматывания проволоки (при ее наличии). Непосредственно перед началом испытания проверяется отсутствие видимых загрязнений, влаги и пыли на поверхности объекта испытания. Провода устанавливают в зажимы, препятствующие свободному вращению провода вокруг своей оси. Рамка устанавливается с помощью направляющих из диэлектрических стоек (3), например, фторопластовых труб на поверхность напольных весов (4). Провода с помощью соединительных проводов (5) соединяются с генератором переменного напряжения (6), например, 50 кВ. Генератор напряжения устанавливается за пределами установки. Соединяющие провода проходят внутрь аэродинамической трубы или термобарокамеры с помощью проходных изоляторов (7), вмонтированных в корпус. С целью моделирования наиболее благоприятных к обледенению условий рассматривается случай отсутствия токовой нагрузки (текущий ток 0 А). Такой режим близок к ночному режиму работы, когда обычно наблюдается максимальная интенсивность обледенения.

Жидкокапельные и кристаллические облачные среды во внутреннем объеме установок формируются внутренними системами генерации водного аэрозоля: форсуночными (8) или пьезоэлектрическими (9) генераторами водного аэрозоля. Расход воды в генераторах поддерживается постоянным с помощью насосов с системой автоматического управления. Кристаллические облачные среды формируются путем воздействия на переохлажденную жидкокапельную среду льдообразующим реагентом.

Аэродинамическая труба оснащена системой принудительной циркуляции внутренней среды (10), которая задает равномерный в сечении поток скорости ветра с заданной скоростью. Скорость потока воздуха вблизи рамки может поддерживаться в ходе испытания постоянной, несмотря на нарастание на лопастях вентилятора льда, за счет изменения скорости вращения вентиляторов, которая заранее калибруется для всех фаз испытания или автоматически регулируется после измерения реальной скорости потока. Угол раскрытия форсунок (8) и давление воды на выходе также подбираются таким образом, чтобы обеспечить равномерное осаждение влаги на всех проводах рамки. Температура воздуха в установке задается с помощью радиаторов системы охлаждения (11), которые должны иметь достаточную производительность для компенсации тепловых потерь, тепла от работающего оборудования внутри установок, а также высвобождения тепла при охлаждении и фазовых переходах воды внутри установок. Аэродинамическая труба и термобарокамера могут быть также оснащены системами контроля давления и скорости ветра, термодинамических параметров внутренней среды, оптических параметров внутренней среды, видеоконтроля процесса испытания в видимом и инфракрасном диапазонах длин волн. Установки также должны быть оснащены системами технологических коммуникаций для подвода технической и дистиллированной воды, фильтрованного воздуха высокого давления. Для вывода отработанных модельных сред - системами дренажа и вентиляции внутреннего объема. Все сенсоры для контроля постоянства создаваемых климатических параметров внутри установок и весы (4) соединены в одну автоматизированную систему управления испытанием. В ходе испытания ведется запись всех измеряемых параметров.

Условия проведения испытаний на гололед и зернистую изморозь, а также на кристаллическую изморозь и иней:

Возможная последовательность проведения испытания в аэродинамической трубе для моделирования гололеда и зернистой изморози:

1. Подготовить оборудование для работы и создать в объеме установки метеорологические условия, необходимые для проведения испытаний:

- Проверить запас дистиллята для создания влажной среды в объеме низкотемпературного аэродинамического стенда. При необходимости включить дистиллятор для пополнения запаса дистиллята;

- Включить насос подачи воды;

- Проверить состояние запорных кранов, фильтров и давление воды;

- Проверить состояние запорных кранов, фильтров и давление воздуха;

- Проверить состояние насоса высокого давления и др. элементов генератора водного аэрозоля;

- Проверить чистоту блока форсунок;

- Проверить чистоту воздушного канала и всего аэродинамического тракта стенда, включая вентилятор;

- Произвести контрольное включение/выключение генератора водного аэрозоля;

- Произвести продувку тракта воды высокого давления и блока форсунок сжатым воздухом;

- Произвести контрольное включение/выключение вентиляторов внутренней циркуляции среды установки;

- Произвести контрольное включение/выключение главного вентилятора аэродинамической трубы;

- Проверить правильность показаний датчиков параметров внутренней и внешней среды;

- Проверить правильность функционирования системы контроля и записи результатов испытания;

- Включить холодильные установки и охладить теплоноситель в расходных баках до температуры минус 15°С;

- Включить насос теплоносителя третьего контура для подачи теплоносителя из расходных баков;

- Включить вентиляторы внутренней циркуляции среды.

- Включить продувку тракта воды высокого давления и блока форсунок сжатым воздухом;

- Включить главный вентилятор аэродинамического стенда на скорости 8 м/с;

- Охладить внутреннюю среду до температуры минус 5°С;

- Выключить продувку тракта воды высокого давления и блока форсунок сжатым воздухом;

- Включить генератор тумана высокого давления и установить влажность воздуха в камере 95% (от 90% до 100%.);

- Выключить генератор тумана высокого давления;

- Включить продувку тракта воды высокого давления и блока форсунок сжатым воздухом;

- Выключить главный вентилятор аэродинамического стенда;

- Выключить вентиляторы внутренней циркуляции среды;

- Установить и зафиксировать измерительную рамку на весах перед выходным аэродинамическим соплом под углом 90° к его продольной оси;

- Произвести контрольное взвешивание пустой измерительной рамки;

- Установить и зафиксировать образцы испытываемых проводов длиной до 1,2 м в количестве 6 шт. в измерительной рамке, расположенной на измерительных весах;

- Подключить к рамке источник высокого напряжения;

- Произвести контрольное включение/выключение высокого напряжения на измерительной рамке с образцами испытываемых проводов для проверки изоляции и отсутствия утечек и пробоев (включение/выключение высокого напряжения производится допущенным персоналом согласно инструкции по эксплуатации генератора высокого напряжения);

- Произвести контрольное взвешивание измерительной рамки с образцами испытываемых проводов;

- Установить датчик скорости воздушного потока перед выходным аэродинамическим соплом;

- Включить главный вентилятор аэродинамического стенда, создающий воздушный поток, выходящий из аэродинамического сопла;

- Измерить зависимость скорости воздушного потока от числа оборотов вентилятора в диапазоне от 0 до 10 м/с с установленным измерительным оборудованием в аэродинамическом тракте стенда;

- Установить скорость воздушного потока 8 м/с;

- Произвести контрольное взвешивание измерительной рамки с образцами испытываемых проводов в воздушном потоке заданной скорости;

- Убрать датчик скорости из воздушного потока перед выходным аэродинамическим соплом;

- Включить высокое напряжение и установить значение 50 кВ при токовой нагрузке 0 А;

- Выключить продувку тракта воды высокого давления и блока форсунок сжатым воздухом;

- Включить генератор тумана высокого давления.

2. Начать отсчет времени проведения измерений (синхронно с включением генератора тумана).

3. Проводить контроль и измерение параметров потока до конца испытания:

4. Проводить визуальный контроль и измерение параметров, характеризующих ГИО до конца испытания: период времени до появления визуально различимых отложений, мин; массу рамки с проводами в разные периоды времени с шагом не более 1 минуты.

5. По завершению испытания:

- Выключить генератор тумана высокого давления;

- Включить продувку тракта воды высокого давления и блока форсунок сжатым воздухом;

- Выключить главный вентилятор аэродинамического стенда;

- Выключить вентиляторы внутренней циркуляции среды;

- Выключить высокое напряжение на блоке управления АИД-70/50;

- Разрядить генератор высокого напряжения с помощью штанги заземления;

- Провести измерение параметров, характеризующих ГИО: масса отложений в конце испытания на проводах, кг; масса отколовшихся, осыпавшихся отложений во время испытания, кг; длина малой и большой оси отложений, а также расстояние между осью провода и ближайшей к ней кромкой большой оси отложений, мм;

- Очистить аэродинамический тракт и батареи-охладители от образовавшихся и накопившихся за время испытания ГИО.

Возможная последовательность проведения испытания в термобарокамере (ТБК) для моделирования кристаллической изморози и инея:

1. Подготовить оборудование термобарокамеры для работы и создать в объеме метеорологические условия, необходимые для проведения испытаний:

- Проверить запас дистиллята для создания влажной среды в объеме ТБК. При необходимости включить дистиллятор для пополнения запаса дистиллята;

- Включить насос подачи воды;

- Проверить состояние запорных кранов, фильтров и давление воды;

- Проверить состояние запорных кранов, фильтров и давление воздуха;

- Проверить состояние насоса высокого давления и др. элементов генератора тумана высокого давления;

- Проверить чистоту блока форсунок;

- Произвести контрольное включение/выключение генератора водного аэрозоля;

- Произвести продувку тракта воды высокого давления и блока форсунок сжатым воздухом;

- Произвести контрольное включение/выключение вентиляторов внутренней циркуляции среды ТБК;

- Проверить правильность показаний датчиков параметров внутренней и внешней среды;

- Проверить правильность функционирования системы контроля и записи результатов испытания (АСУ ТБК);

- Включить холодильные установки и охладить теплоноситель в расходных баках до температуры минус 15°С;

- Включить насос теплоносителя третьего контура для подачи теплоносителя из расходных баков в ТБК;

- Включить вентиляторы внутренней циркуляции среды;

- Включить продувку тракта воды высокого давления и блока форсунок сжатым воздухом;

- Охладить внутреннюю среду ТБК до температуры минус 5°С;

- Выключить продувку тракта воды высокого давления и блока форсунок сжатым воздухом;

- Включить парогенератор и установить влажность воздуха в камере ТБК 100% (от 90% до 95%.);

- Выключить парогенератор;

- Включить продувку тракта воды высокого давления и блока форсунок сжатым воздухом;

- Выключить вентиляторы внутренней циркуляции среды;

- Установить и зафиксировать измерительную рамку на весах;

- Произвести контрольное взвешивание пустой измерительной рамки;

- Установить и зафиксировать образцы испытываемых проводов длиной до 1,2 м в количестве 6 шт. в измерительной рамке, расположенной на измерительных весах;

- Подключить к рамке генератор высокого напряжения;

- Произвести контрольное включение/выключение высокого напряжения на измерительной рамке с образцами испытываемых проводов для проверки изоляции и отсутствия утечек и пробоев (включение/выключение высокого напряжения производится допущенным персоналом согласно инструкции по эксплуатации генератор высокого напряжения);

- Произвести контрольное взвешивание измерительной рамки с образцами испытываемых проводов без воздушного потока;

- Установить датчик скорости воздушного потока перед измерительной рамкой с образцами испытываемых проводов;

- Включить вентиляторы внутренней циркуляции среды ТБК;

- Установить скорость воздушного потока до 1 м/с;

- Произвести контрольное взвешивание измерительной рамки с образцами испытываемых проводов в воздушном потоке заданной скорости;

- Убрать датчик скорости ветра из воздушного потока. Включить высокое напряжение и установить значение 50 кВ при токовой нагрузке 0 А.

- Выключить продувку тракта воды высокого давления и блока форсунок сжатым воздухом;

- Включить парогенератор;

2. Начать отсчет времени проведения измерений (синхронно с включением генератора тумана).

3. Проводить контроль и измерение параметров для условий испытаний в течение 5 часов.

4. Проводить визуальный контроль и измерение параметров, характеризующих ГИО в течение 5 часов:

- период времени до появления визуально различимых отложений, мин;

- динамику роста массы отложений, кг.

5. По истечении 5 часов:

- Выключить генератор тумана высокого давления;

- Включить продувку тракта воды высокого давления и блока форсунок сжатым воздухом;

- Выключить вентиляторы внутренней циркуляции среды;

- Выключить высокое напряжение;

- Разрядить генератор с помощью штанги заземления;

- Провести измерение параметров, характеризующих ГИО: масса отложений в конце испытания на ОИ, кг; масса отколовшихся, осыпавшихся отложений во время испытания, кг; длина малой и большой оси отложений, а также расстояние между осью провода и ближайшей к ней кромкой большой оси отложений, мм.

Список литературы

1. CIGRÉ TF 631," Coatings for Protecting Overhead Power Network Equipment in Winter Conditions " / Working Group B2.44., FARZANEH M. and other. CIGRE 116, 2015.

2. S. Farhadi, M. Farzaneh, S.A Kulinich "Anti-icing performance of superhydrophobic surfaces", Applied Surface Science, Vol.257. P. 6264-6269, 2011.

3. Eliasson A.J., Gunnlaugsson P., Ágústsson H. and Thorsteins E., "Shedding of in-cloud icing", Proc. Of 17^th International Workshop on Atmospheric Icing of Structures (IWAIS 2019), Reykjavik, June 2019.

4. CIGRÈ TF 438, "Systems for prediction and monitoring of ice shedding, anti-icing and de-icing for power line conductors and ground wires"/ Working Group B2.29., FARZANEH M. and other. CIGRE, 2010. ISBN: 978-2-85873-126-8.

5. Глава 2.5 «Воздушные линии электропередачи напряжением выше 1 кВ» ПУЭ (Издание седьмое), утверждена 20.05.2003.

6. М. Radojcic, К. Halsan, I. Gutman, A. Dernfalk, L. Carlshem, L. Wallin, "Comparative testing of different anti-ice coatings for overhead line conductors with special focus on ice accretion, RIV and visual impact", IWAIS-2013, St. John's, NL, Canada, 8-11 September, 2013, Session 1, p.p.13-18.

7. A. Safaee, "Nanostructured metal surfaces and their passivation for superhydrophobic and anti-icing applications", Ph.D. in Engineering, UQAC, December 2008.

8. Дьяков, А.Ф. Электрические сети сверх- и ультравысокого напряжения ЕЭС России. Теоретические и практические основы: в 3-х томах. Т. 1 / А.Ф. Дьяков. Под общ. Ред. Чл.-корр. РАН А.Ф. Дьякова. - Μ.: НТФ «Энергопрогресс» Корпорации «ЕЭЭК», 2012. - 696 с.

9. D. Titov, К. Volkhov, N. Ivanov, A. Melnikov and P. Vorobev, "Experimental study of resistance of aerial bundled cables with different hydrophobic coatings to hoar frost and soft rime", IWAIS 2019, Reykjavik, 23-28 June, 2019.

10. Диагностика, реконструкция и эксплуатация воздушных линий электропередачи в гололедных районах: учеб. Пособие / И.И. Левченко и др. - М.: Издательский дом МЭИ, 2007. - 448 с.

Claims (2)

1. Способ проведения сравнительных испытаний проводов различных типов на стойкость к отложениям льда различной плотности, отличающийся тем, что взвешенные отрезки проводов нового поколения одного типоразмера устанавливают в зажимы, препятствующие свободному вращению провода, на вертикальной рамке, расположенной в створе тракта аэродинамической трубы, и накрывают кожухом; в трубе создают и поддерживают стабильными заданные условия скорости ветра, высокой относительной влажности и отрицательной температуры воздуха, превалирующего диаметра капель и равномерности распределения влаги в потоке; после достижения стабильности климатических условий в трубе с рамки снимают кожух, на каждый провод подают одинаковое электрическое напряжение промышленной частоты и непрерывно взвешивают рамку с отложениями зернистой изморози и гололеда на проводах в течение заданного времени; при этом фиксируют момент появления видимых отложений, динамику роста массы отложений; после завершения испытания прекращается подача напряжения на провода и влаги в тракт аэродинамической трубы, провода с отложениями зернистой изморози и гололеда снимаются с рамки и взвешиваются дополнительно; после очищения ото льда и осушения проводов, рамку с этими же проводами нового поколения устанавливают в горизонтальном положении внутри термобарокамеры и накрывают кожухом; в термобарокамере создают и поддерживают стабильными заданные условия высокой относительной влажности и отрицательной температуры воздуха при минимальной скорости движения воздуха в любом направлении; после достижения стабильности климатических условий с рамки снимают кожух, на каждый провод подают одинаковое электрическое напряжение промышленной частоты и непрерывно взвешивают рамку с отложениями кристаллической изморози и инея на проводах в течение заданного времени; при этом фиксируют момент появления видимых отложений и динамику роста массы отложений; после завершения испытания прекращается подача напряжения на провода и влаги в термобарокамеру, провода с отложениями кристаллической изморози и инея снимаются с рамки и взвешиваются дополнительно; если кривая роста отложений в каком-то из испытаний имеет резкие изменения, а также если отложения в конце испытания имеют сосульки, то принимается решение о проведении повторного испытания; полученные усредненные в ходе как минимум трех испытаний в аэродинамической трубе и термобарокамере результаты интервала времени до появления видимых отложений и массы отложений льда различной плотности в конце испытания на проводах нового поколения сравнивают с усредненными результатами как минимум трех испытаний в аэродинамической трубе и термобарокамере, полученными в тех же условиях на проводах марки ACSR с максимально близким электрическим сопротивлением; если усредненная нарощенная масса отложений гололеда и зернистой изморози на проводах нового поколения ниже, чем на проводах марки ACSR более чем на величину экспериментальной погрешности, то делают вывод о большей стойкости провода нового поколения к плотным отложениям, чем у традиционного провода; если усредненная нарощенная масса отложений кристаллической изморози и инея на проводах нового поколения ниже, чем на проводах марки ACSR более чем на величину экспериментальной погрешности, то делают вывод о большей стойкости провода нового поколения к неплотным отложениям, чем у традиционного провода; если усредненный интервал времени до появления видимых отложений гололеда и зернистой изморози на проводах нового поколения больше, чем на проводах марки ACSR более чем на величину экспериментальной погрешности, то делают вывод о большей гидрофобности провода нового поколения, чем у традиционного провода; материал или форма поверхности провода способствуют замедлению роста конденсированных отложений или замерзшей на поверхности крупнодисперсной влаги, что может быть принято в расчет при выборе провода для применения в регионах с частыми ледяными дождями; если усредненный интервал времени до появления видимых отложений кристаллической изморози и инея на проводах нового поколения больше, чем на проводах марки ACSR более чем на величину экспериментальной погрешности, то делают вывод о большей ледофобности провода нового поколения, чем у традиционного провода; материал или форма поверхности провода способствуют замедлению роста десублимированной на поверхности влаги, что может быть принято в расчет при выборе провода для применения в гололедных регионах с любыми типами наблюдаемых отложений.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в створ тракта аэродинамической трубы и в термобарокамеру устанавливается дополнительно эталонный стержень вблизи рамки, масса отложений на котором также контролируется в ходе испытания; при этом испытание прекращается при нарастании на стержне заданного значения массы отложений.

Images