Разработка мероприятий по применению механических устройств для очистки проводов ВЛ от снега и льда с поверхности земли на объектах публичного акционерного общества «Россети Урал» – «Челябэнерго» ПО Магнитогорские электрические сети Карталинский район электрических сетей

ВВЕДЕНИЕ 8
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ГОЛОЛЕДНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ НА ПРОВОДАХ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ 10
1.1 Причины возникновения гололеда на воздушных линиях 10
1.2 Методы мониторинга образования гололеда на воздушных линиях 12
1.3 Последствия образования гололеда на ВЛ 17
ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА СИСТЕМ, ВХОДЯЩИХ В СОСТАВ КОМПЛЕКСА ПО БОРЬБЕ С ГОЛОЛЕДОМ В ПАО «РОССЕТИ УРАЛ» – «ЧЕЛЯБЭНЕРГО» В КАРТАЛИНСКОМ РАЙОНЕ 20
2.1 Общие сведения об объекте электроснабжения 20
2.3 Анализ пляски проводов 27
ГЛАВА 3 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ 34
3.1 Разработка системы плавки гололеда наложением постоянного тока на переменный 34
3.2 Моделирование схемы плавки наложением постоянного тока 37
ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ ПЛАВКИ ГОЛОЛЕДА БЕЗ ОТКЛЮЧЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ 43
4.1 Описание экспериментальной установки 43
4.2 Результаты экспериментальных исследований системы плавки гололеда без отключения потребителей 44
ГЛАВА 5 МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ ТРУДА ПРИ ГОЛОЛЕДЕ НА ВЛ 48
5.1 Требования к определению СПГ и методов плавки гололеда 48
5.2 Требования к релейной защите СПГ 49
5.3 Проведение расчетов параметров режима плавки гололеда 51
5.4 Подготовка и проведение плавки гололеда 53
ГЛАВА 6 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЕКТА 57
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 61
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 63
ПРИЛОЖЕНИЕ А Организационная структура Карталинского РЭС 69

Весь текст будет доступен после покупки

Одним из основных требований к электроснабжению потребителей электрической энергии является надежность. Для ее обеспечения необходимо проводить множество мероприятий, в том числе предупреждение и устранение аварийных ситуаций.
В теплое время года к аварийным ситуациям относятся в основном грозы, сильные порывы ветра, обрыв проводов питающей сети или возникновения искрения, а как следствие, и возникновения пожара из-за соприкосновения деревьев с неизолированными проводами. Способы борьбы с данными видами аварийных ситуаций уже известны, хорошо изучены и успешно применяются повсеместно.
В холодное же время года к аварийным ситуациям относят те же порывы ветра, а также снегопады, которые могут приводить к налипанию мокрого снега на провода воздушных линий, образовывая гололед. Это может приводить к катастрофическим последствиям, большим убыткам для энергоснабжающих компаний, и даже к угрозе жизни людей. Исходя из этого, выявляется необходимость эффективной борьбы с гололедообразованием на проводах ВЛ.
Опасность образования гололеда на токоведущих частях воздушных линий электропередач и грозозащитных тросов обуславливается обрывом проводов, их схлестом вследствие пляски, разрушением гирлянд изоляторов и самих опор. Обрыв питающих проводов ВЛ 110 кВ может приводить к обесточиванию большого числа потребителей, что не допустимо особенно в зимнее время года. Однако, практика показывает, что методов борьбы с обледенением проводов не много и не все из них достаточно эффективны. Данный вид аварий является самым распространенным в зимнее время года, и эта проблема остается актуальной и по сей день.
В качестве пассивной меры борьбы с гололёдом могут использоваться различные провода повышенной прочности. Следует также отметить провод с Z-образным сечением проволок верхних повивов, который состоит из одного или нескольких концентрических слоев круглых проволок (внутренние слои) и проволок сечением в виде «Z» (внешние слои). Каждый слой провода имеет скрутку по длине, выполненную с определенным шагом. Гладкая поверхность снижает ветровые нагрузки на 30-35 % и препятствует налипанию снега и льда. Однако провод с Z-образным сечением проволок верхних повивов имеет ограничение на плавку гололёда, поскольку не допускает длительного повышения температуры свыше 80 °С.
В целом же практическая реализация пассивных методов борьбы с гололёдом возможна только при проектировании и введении в строй новых линий электропередач. Реконструкция «старых» ВЛ связана со значительными затратами.
Объект исследования – ПАО «Россети Урал» – «Челябэнерго» Карталинского района.
Предметом исследования являются воздушные линии в ПАО «Россети Урал» – «Челябэнерго» Карталинского района.

Весь текст будет доступен после покупки

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ГОЛОЛЕДНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ НА ПРОВОДАХ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ

1.1 Причины возникновения гололеда на воздушных линиях

Гололёд, то есть плотная ледяная корка, образуется при намерзании переохлаждённых капель дождя, мороси или тумана при температуре от 0 до –5°С на поверхности земли и различных предметов, в том числе проводах высоковольтных линий электропередач. Толщина гололёда на них может достигать 60–70 мм, существенно утяжеляя провода. Простые расчеты показывают, что, например, провод марки АС-185/43 диаметром 19,6 мм километровой длины имеет массу 846 кг; при толщине гололёда 20 мм она увеличивается в 3,7 раза, при толщине 40 мм – в 9 раз, при толщине 60 мм –в 17 раз. При этом общая масса линии электропередачи из восьми проводов километровой длины возрастает соответственно до 25, 60 и 115 тонн, что приводит к обрыву проводов и поломке металлических опор.
Выявлено, что в случаях, когда в околоземном слое температура воздуха близка к нулю, а на высоте до 1,5 км выше нуля, то осадки выпадают в виде дождя, а не снега. Капли дождя на поверхности земли соприкасаются с переохлаждёнными предметами и замерзают (в том числе и на проводах ВЛ). В результате образуется ледяная корка, именуемая гололёдом. Синоптиками доказано, что такое явление наблюдается при температуре воздуха вблизи поверхности земли от +3 до -4 °С. Обычно при гололёде в воздушном слое высотой около 1,5 км наблюдается почти стопроцентная относительная влажность воздуха. В этом случае начинается процесс лавинообразного роста наледи, который продолжается в течение всего времени выпадения переохлаждённых осадков. Отложившийся гололёд значительно увеличивает массу проводов и может сохраняться на них много суток, что является потенциальной опасностью для возникновения аварий. Кроме гололёда, на воздушный ЛЭП может возникать зернистая изморозь в виде снеговидного и 6 рыхлого льда, которая также образуется в туманную и ветреную погоду. Изморозь налипает на провода и может нарастать довольно долго, причём толщина слоя также может достигать десятков сантиметров.
На рисунке 1 отчетливо видно различие диаметра провода и корки льда на нем.


Рисунок 1 – Образование гололеда на ВЛ

После образования гололёда и изморози на проводах ВЛ холодный атмосферный фронт зачастую меняется на более тёплый, что сопровождается порывистыми движениями воздушных масс, аэродинамическое воздействие которых на провода приводит их в состояние «резонансной пляски». Данные природные явления в совокупности и вызывают гололёдные аварии в электрических системах.
Согласно ПУЭ «При расчете ВЛ и их элементов должны учитываться климатические условия ветровое давление, толщина стенки гололеда, температура воздуха, степень агрессивного воздействия окружающей среды, интенсивность грозовой деятельности, пляска проводов и тросов, вибрация.
Определение расчетных условий по ветру и гололеду должно производиться на основании соответствующих карт климатического районирования территории РФ с уточнением при необходимости их параметров в сторону увеличения или уменьшения по региональным картам и материалам многолетних наблюдений гидрометеорологических станций и метеопостов за скоростью ветра, массой, размерами и видом гололедно-изморозевых отложений. В малоизученных районах для этой цели могут организовываться специальные обследования и наблюдения.
Районирование по гололеду производится по максимальной толщине стенки отложения гололеда цилиндрической формы при плотности 0,9 г/см3 на проводе диаметром 10 мм, расположенном на высоте 10 м над поверхностью земли, повторяемостью 1 раз в 25 лет.
В идеализированном представлении гололед намерзает на проводах, образуя цилиндрическую форму с толщиной стенки b (рисунок 2).

Весь текст будет доступен после покупки

1. Конституция Российской Федерации (принята всенародным голосованием 12.12.1993) (с учетом поправок, внесенных Законами РФ о поправках к Конституции РФ от 21.07.2014 № 11-ФКЗ) [Текст] // Собрание законодательства РФ. – 2014. – 04 августа. – № 31. Ст. 4398.
2. Трудовой кодекс Российской Федерации от 30.12.2001 № 197-ФЗ (ред. от 28.03.2021) // Собрание законодательства РФ. — 07.01.2002. — № 1 (ч. 1). — Ст. 3.

Научная и методическая литература

а) основная литература
3. Автоматическая система удаления льда с проводов линий электропередач [Текст] / А.В. Соловьев [и др.] // Инновационные технологии управления: монография. – Одесса: Куприенко С.В., 2023. – Гл. 1. – С. 6–31.
4. Акбаров, И.К. Проблема борьбы с гололедообразованием на воздушных линиях передач / И.К. Акбаров // Science Time. – 2019. – № 7 (67). – С. 46-51.
5. Андрианов, Д.П. Основы электротехники и электроники. Практикум : учебное пособие / Андрианов Д.П., Афонин В.И, Бадалян Н.П.. — Москва, Вологда : Инфра-Инженерия, 2022. — 180 c. — ISBN 978-5-9729-0810-3. — Текст : электронный // IPR SMART : [сайт]. — URL: https://www.iprbookshop.ru/124221.html (дата обращения: 14.01.2026). — Режим доступа: для авторизир. пользователей
6. Анчарова, Т.В. Электроснабжение и электрооборудование зданий и сооружений: Учебник / Т.В. Анчарова, М.А. Рашевская, Е.Д. Стебунова. - М.: Форум, 2018. - 192 c.
7. Аполлонский, С.М. Теоретические основы электротехники. Электромагнитное поле: Учебное пособие / С.М. Аполлонский. — СПб.: Лань, 2018. — 592 c.
8. Афонин В.В. Электрические станции и подстанции. Часть 1. Электрические станции и подстанции [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Афонин В.В., Набатов К.А. – Электрон. текстовые данные. – Тамбов: Тамбовский государственный технический университет, ЭБС АСВ, 2018. – 90 c. – Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/64621.html.
9. Белов, Н.В. Электротехника и основы электроники: Учебное пособие / Н.В. Белов, Ю.С. Волков. — СПб.: Лань, 2018. — 432 c.
10. Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: Учебник для бакалавров / Л.А. Бессонов. — М.: Юрайт, 2019. — 701 c.

Весь текст будет доступен после покупки