Druhy strát nadzemného vedenia. Laserové mapovanie elektrických vedení. Metódy lokalizácie zvodových prúdov a skratov v elektrických vedeniach

Alexander Samarin - [e-mail chránený], Vasilij Masalov

Preprava elektriny z elektrární k spotrebiteľom je jednou z najdôležitejších úloh v energetickom sektore. Elektrina je dodávaná predovšetkým cez vzdušné elektrické vedenie (EPL), ktoré pozostáva z káblové vedenia a zariadenia na premenu energie a prispôsobenie záťaže. Efektívnosť a spoľahlivosť prenosu energie je daná stavom napájacích sietí. Monitorovanie nadzemných elektrických vedení umožňuje riešiť mnohé problémy v tejto oblasti.

Straty energie počas prenosu cez nadzemné rozvodné siete sú pomerne vysoké. Napájanie sa stráca na zariadeniach, ktoré zabezpečujú premenu energie, ako aj na dlhých drôtových vedeniach. Straty elektriny v drôtoch závisia od intenzity prúdu, preto sa pri prenose na veľké vzdialenosti zvyšuje napätie pomocou transformátorov, čím sa znižuje prúdová sila o rovnakú hodnotu, čo pri prenose rovnakého výkonu môže výrazne znížiť straty. Pri zvyšovaní napätia sa však začínajú objavovať rôzne výbojové javy, ktoré tiež prispievajú k stratám. Zariadenia inštalované na uzlových staniciach na prerozdelenie elektriny umožňujú riadiť energetické toky a ich parametre, ako aj vyhodnocovať straty a kvalitu elektriny.

Charakteristika strát energie v nadzemných vedeniach

V nadzemných elektrických vedeniach možno rozlíšiť tieto typy strát:

• nevyhnutné straty v dôsledku ohmického odporu drôtov;
• straty elektromagnetického žiarenia;
• straty pri výskyte korónového výboja na drôtoch a izolátoroch;
• straty, keď sa v drôte vyskytujú rezonančné javy pri nesúlade so záťažou;
• únik prúdu v dôsledku zlyhania izolácie;
• únik prúdu v dôsledku medzifázových skratov a zemných porúch.

Prítomnosť nepriaznivých poveternostných podmienok (dážď, sneh, hmla, silný vietor, ľad) vedie k dodatočným stratám, najmä ku skratom, čiastočnému poškodeniu a pretrhnutiu vodičov.

Zvýšenie účinnosti prenosu energie cez elektrické vedenie

Pri preprave elektriny cez špecifické elektrické vedenie sa regulujú prípustné prúdové zaťaženia. V tomto prípade sa používajú limitné hodnoty prúdu, ktoré určujú priehyb drôtov nad kritickú hodnotu. Tieto údaje sú brané pre najextrémnejšie podmienky, ktoré sa nevyskytujú viac ako 90% doby prevádzky elektrických vedení. V dôsledku toho existuje zdroj na prenos veľkých kapacít bez porušenia predpisov. To znamená, že je možné prenášať dodatočný výkon (15–30 %) takmer 90 % prevádzkového času. Prítomnosť monitorovacieho systému vám umožňuje používať tento dodatočný zdroj bez zníženia predpisov o spoľahlivosti. K tomu je potrebné sledovať aktuálnu úroveň a teplotu vodičov po celej trase a v súlade s reálnym stavom vedenia dynamicky upravovať úroveň prenášaného výkonu (obr. 1).

História vývoja monitorovacích systémov nadzemného elektrického vedenia

Telemetrické sledovanie parametrov vodičov elektrického vedenia bolo prvýkrát navrhnuté pred viac ako 40 rokmi. Prvým kontrolovaným parametrom cez telemetrický rádiový kanál bol prúd v drôte. Do tejto doby sa datuje objavenie amerického patentu „Remote measurement system“ („Systémy pre diaľkové meranie prúdu vo vedení s prenosom nameranej hodnoty cez rádiový kanál“). Navrhované riešenie využívalo napájanie meracieho prístroja z indukčného transformátora v dôsledku prúdu pretekajúceho vodičom. Meral sa cez transformátorový prúdový snímač. Signál moduloval mriežkový obvod elektrónkového vysielača (obr. 2).

Ako je možné vidieť na obrázku, prúdový merač využíval meracie a prúdové transformátory na napájanie obvodu lampy (anódový a vláknový obvod). Vysielač je vyrobený na jednorúrkovom stupni. AM RF signál sa využíva moduláciou mriežkového prúdu oscilátora vysielača. Neskôr sa objavil patent, v ktorom sa už používala základňa tranzistorových prvkov: Systém na vysielanie signálu na zostavenie bodu, ktorý sa mení ako funkcia toku prúdu vo vysokonapäťovom vodiči (patent č. 3 428 896 z roku 1966). V posledných 15 rokoch sa vďaka rozvoju informačných technológií umožnila komerčná implementácia monitorovacích systémov elektrického vedenia.

Štruktúra nadzemných monitorovacích systémov elektrickej siete

V súčasnosti široko používaný po celom svete rôzne systémy monitorovanie nadzemných elektrických vedení, poskytujúce prevádzkovateľovi sústavy podrobné informácie o aktuálnom stave nadzemných káblových napájacích sietí. Monitorovací systém pozostáva zo siete meracích jednotiek prepojených komunikačným kanálom s vybavením v riadiacom centre. Meracie jednotky sú rozmiestnené po trase elektrického vedenia a namontované na podperách alebo priamo na vysokonapäťových vodičoch. Na obr. Obrázok 3 znázorňuje štruktúru monitorovacieho systému šírku pásma drôty elektrického vedenia.

Riadiace miestnosti sa nachádzajú v uzloch sietí prerozdeľovania energie. V súčasnosti väčšinou využívajú SCADA systémy, ktoré zabezpečujú spracovanie a interpretáciu dát prijatých z meracích jednotiek (obr. 4). Meracia jednotka obsahuje tieto základné komponenty:

• skupina snímačov na meranie hlavných prúdových parametrov drôteného vedenia;
• procesorový modul na spracovanie nameraných údajov;
• Systém prenosu údajov;
• Modul autonómneho napájania.
• V závislosti od funkčného účelu možno v monitorovacích systémoch použiť rôzne typy snímačov:
• na meranie prúdu v drôte;
• teplota drôtu v rozpätí;
• mechanické namáhanie drôtu v závesných bodoch (tenzometre);
• na meranie útlmu v optických vláknach uzemňovacích vodičov alebo fázových vodičov;
• na meranie kritického priehybu;
• klimatické podmienky (meteorologická stanica);
• vibračné charakteristiky drôtov (akcelerometre).

Meranie prúdu prebieha bezkontaktnou metódou, pri ktorej sa používajú snímače na báze Hallovho javu alebo Rogowského cievky.

Napájací systém pre autonómne meracie jednotky

V súčasnosti na napájanie meracích jednotiek monitorovacích systémov letecké spoločnosti(VL) sa používajú dve možnosti. Pre meracie systémy umiestnené na stožiaroch podpery elektrického vedenia sa spravidla používajú dobíjacie batérie, dobíjané zo solárnych panelov. Pre meracie moduly namontované priamo na vodiče elektrického vedenia je napájanie dodávané z prúdového transformátora.

Prúdový transformátor premieňa energiu priamo z drôtu elektrického vedenia. Ako zdroj budenia (primárne vinutie transformátora) sa používa vodič elektrického vedenia s prúdom. Sekundárne vinutie transformátora je toroidná cievka s feromagnetickým jadrom. Modul indukčného napájania pozostáva z prúdového transformátora, usmerňovača, akumulátora energie (ionistor) a meniča napätia, ktorý zabezpečuje chod všetkých digitálnych a analógových komponentov elektromera.

Dátový odkaz

Bezdrôtové komunikačné kanály sa v súčasnosti využívajú najmä na prenos dát v monitorovacích systémoch nadzemného vedenia - ide o GSM alebo ISM rádiové modemy pracujúce na frekvenciách 434, 868 MHz a 2,4 GHz.

GSM modemy sa na trhu automatizovaných systémov riadenia procesov používajú už viac ako desať rokov, a to aj na prenos dát v monitorovacích systémoch. Prvé modely mali obmedzené možnosti na prenos SMS správ a dát v analógovom režime. Prevádzka takýchto zariadení v režime analógového modemu poskytuje rýchlosť prenosu dát iba 9,5 kbaud a platba sa uskutočňuje v súlade s časom stráveným v sieti. Systém GPRS implementuje prepínanie paketov cez celý komunikačný kanál, čím výrazne optimalizuje služby prenosu dát v sieťach GSM. Vytvára spojenia takmer okamžite, využíva sieťové zdroje a časť frekvenčného rozsahu zaberá iba v momentoch skutočného prenosu dát, čo zaručuje extrémne efektívne využitie dostupné frekvenčné pásmo. GPRS poskytuje službu viacbodového prenosu (multicast) medzi konkrétnym poskytovateľom siete a skupinou mobilných účastníkov s GPRS terminálmi. GPRS vyžaduje platbu za prevádzku, ktorá sa účtuje len za objem prenášaných a prijatých informácií a nie za čas, keď je modem v stave prijímania/vysielania.

Na prenos dát z meracích modulov na server monitorovacieho systému je možné využiť bezdrôtovú sieť vytvorenú na báze xBee rádiových modemov od Digi. V súčasnosti sa transceivery vyrábajú na frekvenciách 868 MHz a 2,4 GHz. Transceivery poskytujú priamy dosah prenosu dát až 4 km. Na základe siete ZigBee transceiverov s chrbticovou topológiou je možné organizovať prenos dát cez sieť medzi meračmi na dátový server monitorovacieho systému. Smer prenosu v prenosovej sieti po elektrických vedeniach je vždy nastavený smerom k serveru. Pre zvýšenie spoľahlivosti je možné alternatívne obísť problematický uzol, ktorý blokuje komunikáciu pozdĺž reťazca.

Monitorovanie poveternostných podmienok pozdĺž elektrického vedenia

Elektrické vedenia sú neustále ovplyvňované poveternostnými podmienkami. Teplota, zrážky, Atmosférický tlak, vlhkosť a rýchlosť a smer vetra sú dôležité parametre, ktoré je potrebné merať na sledovanie poveternostných podmienok pre elektrické vedenia. Poznanie aktuálnej poveternostnej situácie pozdĺž elektrického vedenia môže znížiť počet výpadkov elektriny. Senzory a systémy monitorovania počasia by mali byť umiestnené pozdĺž elektrického vedenia. Energetické spoločnosti vyžadujú spoľahlivé údaje o počasí, aby mohli efektívne riadiť svoje energetické siete. Na monitorovanie možno použiť buď kompletné meteorologické stanice pracujúce v autonómnom režime, alebo jednoducho sadu diaľkových senzorov namontovaných na podperách.

Stav vodičov a izolácia elektrických vedení

Počas prevádzky môže dôjsť k poškodeniu a opotrebovaniu vodičov, ako aj kontaminácii a rozpadu izolátorov. V tomto prípade dochádza k medzifázovým únikom a skratom, ako aj k zemným poruchám. Okrem toho v dôsledku starnutia drôtov pri zahrievaní pretekajúcim prúdom môže dôjsť ku kritickému prehýbaniu a kontaktu drôtov so zemou aj s terénnymi predmetmi. Väčšina škôd na nadzemných vedeniach je spôsobená skratmi a prerušeniami drôtov. Zároveň určenie miesta poškodenia a obnovy poškodené oblasti elektrické vedenia sú najzložitejšie a časovo najnáročnejšie operácie. Skraty a prerušenia vedú k značným stratám elektrickej energie.

Prenosová kapacita nadzemných vedení je obmedzená zahrievaním drôtov a stabilitou prenosu výkonu. Navyše s rastúcou dĺžkou vedenia druhý faktor (stabilita) určuje hranicu prenášaného výkonu. K priehybu drôtu, ktorý sa vyznačuje priehybom, v rozpätí elektrického vedenia dochádza v dôsledku predĺženia drôtu pri zahrievaní a závisí od teploty vzduchu a od zahrievania samotného drôtu v dôsledku toku prúdu to.

IN projektovej dokumentácie Silové vedenia označujú prípustné parametre priehybu pre každé rozpätie trasy. Priehyb je možné určiť ako pomocou tenzometrov umiestnených na podperách v miestach zavesenia drôtov, tak aj nepriamo podľa snímačov akcelerometra meracích modulov namontovaných priamo na drôte. Toto tiež zohľadňuje teploty okolitého vzduchu a drôtu a množstvo prúdu cez drôt. Prítomnosť týchto údajov umožňuje určiť nebezpečné prevádzkové režimy drôtov v rozpätiach a v prípade potreby zmeniť prípustný zdroj prúdového zaťaženia.

Ľad na drôtoch elektrického vedenia

Námraza tiež predstavuje hrozbu pre elektrické vedenia a snehové búrky môžu predstavovať vážnu výzvu pre dostupnosť systému. Nánosy ľadu a námrazy na drôtoch a kábloch trolejového vedenia sa vyskytujú pri teplote vzduchu asi –5 °C a rýchlosti vetra 5–10 m/s. Ľad spôsobuje dodatočné mechanické zaťaženie všetkých prvkov nadzemných vedení. Pri výrazných nánosoch ľadu sa môžu zlomiť drôty a káble, môžu sa zničiť ventily, izolátory a dokonca aj podpery nadzemného vedenia. Ľad je jedným z dôvodov „tancovania“ drôtov, čo môže viesť k ich zaseknutiu. Prítomnosť ľadu možno určiť posúdením kombinácie údajov získaných zo senzorov počasia, tenzometrov na kardanovom závese a akcelerometrov.

Korónový výboj na drôtoch

Korónový výboj sa vyskytuje v ostro nehomogénnych poliach, v ktorých môžu v úzkej oblasti v blízkosti elektród prebiehať ionizačné procesy. Tento typ poľa zahŕňa aj elektrické pole drôtov nadzemného elektrického vedenia. Táto vysokofrekvenčná zložka korónového prúdu je zdrojom intenzívneho elektromagnetického žiarenia s veľký rozsah frekvencie, ktoré rušia rozhlasový a televízny príjem. Korónové straty pre vedenia rôznych napätí majú svoje hodnoty (pre 500 kV nadzemné vedenie sú priemerné ročné korónové straty cca 9–11 kW/km). Prítomnosť korónového výboja možno určiť spektrálnou analýzou súboru prúdových signálov synchronizovaných s časovými značkami GPS.

Vplyv harmonických

Jedným z hlavných problémov pri preprave elektriny je vplyv vyšších harmonických napätia a prúdu na prvky napájacích systémov. Nesínusové prúdy v prvkoch elektrickej siete spôsobujú dodatočné straty výkonu a elektriny. Veľkosť týchto strát závisí od stupňa sínusového skreslenia. Hlavný podiel na stratách má 3., 5. a 7. harmonická.

Množstvo dodatočných strát vo vedení je určené takými faktormi, ako je harmonické zloženie a veľkosť vyšších harmonických prúdov, ich rozloženie pozdĺž trasy vedenia a odpor vodičov a káblov. Vysoký stupeň dodatočné straty činného výkonu a energie naznačujú prítomnosť rezonančných procesov vo vedení, čo vedie k zhoršeniu kvality prenášanej elektriny a zníženiu životnosti elektrického zariadenia siete.

Analýza prúdových harmonických vám umožňuje identifikovať úniky a skraty, ako aj ich lokalizovať na úrovni segmentov siete. Identifikácia rezonančných javov v topológii siete umožňuje prijať opatrenia na lepšiu koordináciu so záťažou a zníženie energetických strát v sieťach počas prepravy.

Príklady komerčných monitorovacích systémov pre nadzemné elektrické vedenia

V súčasnosti sa u nás aj v zahraničí používa množstvo komerčných systémov na monitorovanie vzdušných energetických sietí zameraných na riešenie určitých problémov. Uvažujme o štruktúrach typických monitorovacích systémov, ktoré sa líšia nielen funkčnými charakteristikami, ale aj cenou, ako aj spôsobom inštalácie na elektrické vedenia.

Monitorovací systém elektrického vedenia SAT-1

Jedným z prvých komerčných monitorovacích systémov bol systém CAT-1, vyvinutý v roku 1991 americkou spoločnosťou The Valley Group, Inc. V súčasnosti sa na celom svete používa viac ako 300 monitorovacích systémov CAT-1. Systém poskytuje monitorovanie poveternostných podmienok v reálnom čase a napätia drôtu v miestach pripevnenia k podperám. Hlavný modul systému je namontovaný na podpere elektrického vedenia a váži približne 50 kg. Snímače napätia drôtu sú tenzometre v puzdre z nehrdzavejúcej ocele s montážnymi otvormi a inštalujú sa medzi izolátor a podperu. Základom tenzometrov je merací prevodník. Hlavný modul CAT-1 pozostáva z hliníkového krytu odolného voči vlhkosti s elektronikou, vstavaným modemom, anténami na prenos dát a upevňovacími prvkami. Modul je určený na prevádzku v teplotnom rozsahu životné prostredie–40…+60 °С. Na zabezpečenie nepretržitej prevádzky modulu sa používa 12-V akumulátorová batéria, nabíjačka a panel solárna batéria(obr. 5).

Napriek jednoduchosti meraní systém pomocou vlastných analytických algoritmov umožňuje identifikáciu a výpočet mnohých užitočných parametrov nadzemných vedení, ako je priehyb, prúdová kapacita vedenia a dokonca aj prítomnosť ľadu na vodičoch. Na obr. Obrázok 6 zobrazuje štruktúru monitorovacieho systému CAT-1 na detekciu ľadu na drôtoch.

Bezkontaktné merače prúdu a teploty drôtu

V súčasnosti sa rozšíril ďalší koncept implementácie meracieho modulu pre monitorovacie systémy OTLM (Over head Transmision Line Monitoring), teda sledovanie priechodnosti nadzemných vedení. Na rozdiel od monitorovacieho systému CAT-1 je merací modul OTLM konštrukčne namontovaný vysokonapäťový drôt. Meranie prúdu vo vodiči a napájanie modulu prebieha bezkontaktne. Zariadenie je napájané energiou prijatou z drôtu cez prúdový transformátor. Systém OTLM poskytuje meranie teploty a prúdu vodičov v reálnom čase.

Na obr. 7 znázornený všeobecná forma Modul OTLM vyrábaný slovinskou spoločnosťou C&G.

Hlavné vlastnosti meracieho modulu OTLM:

• priemer kapsuly 305 mm, dĺžka 300 mm;
• hmotnosť kapsuly 10 kg;
• rozsah použitia na elektrických vedeniach - do 420 kV;
• frekvencia 50 Hz;
• priemer drôtu pod prúdom 10–50 mm;
• rozsah pracovného prúdu 50–1100 A;
• rozsah merania teploty drôtu –40…+125 °C;
• rozsah prevádzkových teplôt –40…+70 °С;
• presnosť merania teploty do 1 °C;
• kanál prenosu dát - GSM (900/1100/1800/1900 MHz);
• Prenosový protokol SMS/GPRS.

Prístroj meria prúd v drôte a teplotu drôtu v pevných bodoch. Zariadenie má držiak pre montáž priamo na drôt. Zdroj energie - vstavaný prúdový transformátor. Výsledná energia sa využíva na napájanie celého zariadenia. Nie sú potrebné žiadne externé napájacie zdroje. Zariadenie využíva aj prijímač GPS. Namerané hodnoty prúdu a teploty sú tak viazané na konkrétne súradnice polohy bloku na elektrickom vedení a presné časové značky. Namerané dáta sú periodicky prenášané do dispečingu vybaveného SCADA systémom prostredníctvom štandardného IEC protokolu. Dáta sú prístupné cez webový prehliadač.

Oscilografia histórie nehôd

Registrácia v RAM s kruhovým záznamom aktuálnych hodnôt v riadku s časovou referenciou vám umožňuje zaregistrovať do pamäte predhavarijnú a pohavarijnú históriu udalostí v miestnom bode inštalácie merača na vodiči. Priebehy obsahujúce niekoľko minút pozadia a histórie nehôd sú archivované vo veľkokapacitnej pamäti s náhodným prístupom (FRAM). Tieto dáta je možné preniesť na server dispečingu alebo použiť systém niekoľkých meracích modulov na analýzu a lokalizáciu havarijnej udalosti, napr. skrat alebo prerušenie drôtu.

Metódy lokalizácie zvodových prúdov a skratov v elektrických vedeniach

Čiary elektrické siete pri vysokých prúdoch sa zemné poruchy vyznačujú pomerne veľkou dĺžkou. Metódy a prostriedky ZHN sú tu založené na meraní a ukladaní parametrov núdzového režimu a výpočte vzdialenosti k miestam poškodenia. Výsledky merania sú spracované po odpojení linky reléovou ochranou. Súčasné nahrávanie poplachového signálu pred vypnutím napájania elektrického vedenia zariadeniami na monitorovanie prúdu a napätia v nadzemnom vedení a spoločné spracovanie výsledkov meraní pomocou navrhnutých metód umožňuje rýchlo a celkom jednoducho určiť polohu chyba. Metóda je založená na zaznamenávaní času prechodu skoku fázového napätia systémom prúdových a napäťových senzorov synchronizovaných z GPS. Hodnoty časovej pečiatky sa odosielajú na spracovanie do dispečingu, kde sa určí poškodený segment káblovej siete. Alarmový signál je analyzovaný, pričom je izolovaná jedenásta harmonická. Analýza fázovej charakteristiky pozdĺž prenosového vedenia vám umožňuje lokalizovať miesto nehody.

Laserové mapovanie elektrických vedení

Dosiahnuté v posledné roky Technologický pokrok v zlepšovaní nástrojov diaľkového snímania v letectve umožňuje využívať zásadne nové prístupy k topografickému monitorovaniu elektrických vedení. Pomocou laserového leteckého mapovacieho skenovania je v súčasnosti možné získať presné mapy polohy všetkých objektov elektrického vedenia, vrátane stĺpov a drôtov spojených s 3D terénom. Topológia reliéfu, poloha podpier, výšky zavesenia, poloha ďalších významných objektov v bezprostrednej blízkosti elektrického vedenia - to všetko má teraz k dispozícii operátor SCADA systémov spolu s prevádzkovými informáciami o stave vodičov a klimatických podmienkach. Pri laserovom skenovaní pozdĺž trasy elektrického vedenia je možné paralelne vykonávať termovíziu (obr. 8). Klasickým príkladom je zisťovanie porúch izolácie a meranie teploty vodičov pri prieskume elektrického vedenia a tepelné sledovanie stavu tepelných komunikácií a obvodových plášťov budov na nadmerné straty energie.

Použitie laserového lokátora umožňuje získať trojrozmerné snímky reliéfu a všetkých pozemných objektov, ako aj vykonávať na nich geometrické merania (obr. 9).

Spoločné používanie laserovej lokalizácie a infračervená fotografia umožňuje súčasne merať skutočnú teplotu drôtu a priehybu, ako aj určiť miesto úniku energie a poškodených izolátorov.

Inštalácia živého monitorovacieho systému

Prevádzka elektrických inštalácií a elektrických zariadení elektrických sietí bez ich odstavenia sa v súčasnosti stáva hlavným spôsobom údržby a je široko používaná v rôznych krajinách sveta na elektrických vedeniach všetkých napäťových tried - od 0,38 do 750 kV. Táto technológia bola vyvinutá v ZSSR už v 50-tych rokoch a bola široko používaná v praxi. Použitie tohto systému vám umožňuje udržiavať normálnu prevádzku elektrických sietí pri inštalácii prídavných zariadení a vykonávaní bežnej údržby. Progresivita práce pod napätím dáva ekonomické výhody pri zachovaní bezpečnosti obsluhy.

Pre inštalačné práce na nadzemných vedeniach pod napätím sa používajú hydraulické výťahy, izolačný systém a elektricky vodivá súprava ochranného odevu tvoriaca Faradayovu klietku, vo vnútri ktorej je efekt poľa minimalizovaný (obr. 10). Celý systém zaručuje ochranu elektrikára pred prúdom, ktorý ním preteká pod prahom citlivosti. To sa dosiahne vyrovnaním potenciálov pracoviska v systéme „drôt-výťah-obsluha“ a obídením pri súčasnom použití spoľahlivá izolácia pracovisko zo zeme alebo uzemnených nosných prvkov. Elektrikár je zároveň chránený pred účinkami elektrického poľa elektricky vodivou súpravou ochranného odevu. Pre pohodlie a vyrobiteľnosť inštalácie na drôt je puzdro merača, v ktorom je umiestnený snímač prúdu, výkonový transformátor a elektronická jednotka, vyrobené z dvoch polovíc. Obe polovice tela sú spojené pomocou závesného mechanizmu.

Závesný mechanizmus sa ovláda pri inštalácii merača prúdu na drôt elektrického vedenia pomocou špeciálnej otočnej tyče so šesťhranným kľúčom. Pred inštaláciou otočením kľúča proti smeru hodinových ručičiek sa časti krytu od seba oddialia. Ďalej je merač pripojený k drôtu elektrického vedenia. Upevnenie telesa merača prúdu na vodič sa vykonáva otočením procesného kľúča v smere hodinových ručičiek. V tomto prípade sa obe polovice krytu zbiehajú a uzatvárajú obvod okolo drôtu. Vstavané spojky zaisťujú pevné uchytenie telesa merača prúdu na vodiči elektrického vedenia (obr. 11).

Záver

Potreba väčšieho množstva energie núti energetické systémy tlačiť napájacie káble na ich limity. fyzické schopnosti Záujmy bezpečnosti a účinnosti sú veľmi dôležité pre operátorov, pre ktorých je dôležité vedieť, aké procesy prebiehajú pozdĺž káblovej trasy (lokálne vykurovanie, kritické výkyvy drôtov, kritické priehyby, námraza). Zabezpečujú monitorovacie systémy pre nadzemné elektrické vedenia doplnkové funkcie, čo vám umožní zvýšiť účinnosť prenosu energie a znížiť straty. Monitoring nielenže zlepšuje spoľahlivosť prepravy elektriny, ale tiež pomáha znižovať náklady na obsluhu elektrického vedenia vďaka včasnejším a presnejším údajom pri lokalizácii núdzových segmentov, ako aj predpovedaniu problémových situácií na trase. Používanie pokročilých monitorovacích systémov pre nadzemné energetické siete sa v poslednej dobe stalo obzvlášť dôležitým v Rusku, pretože po prvé, náklady na škody počas veľkých havárií sa výrazne zvýšili a po druhé v dôsledku zníženia spoľahlivosti energetických systémov v dôsledku silného opotrebovania. a roztrhnutie použitého zariadenia a vodičov.

Literatúra

1. Efektívne inžinierske riešenia na zvýšenie kapacity nadzemných vedení založené na využití systému sledovania prúdu a teploty vodičov, matematického modelovania správania sa prvkov vedenia v rôznych prevádzkových režimoch // Materiály prezentácie IDGC Hoding.
2. Kostikov I. Monitorovací systém CAT-1 - zvyšovanie kapacity a spoľahlivosti elektrických vedení // Energia. 2011. Číslo 3 (38).
3. Zhilenkov N. Nové technológie pre bezdrôtový prenos dát // STA. 2003. Číslo 4.
4. Samarin A.V., Rygalin D.B., Shklyaev A.A. Moderné technológie monitorovanie nadzemných elektrických vedení // Prírodné a technické vedy. 2012. Číslo 1, 2.
5. Systém Power Donut2™ na monitorovanie nadzemného vedenia. Prehľad produktov. 2006. USi, Armonk, NY. www.usi-power.com
6. Pat. 2 724 821 (USA) Systém diaľkového merania. 22. novembra 1955.

Korona môže byť lokálna alebo všeobecná. Lokálna koróna sa vyskytuje na nepravidelnostiach vodičov elektrického vedenia, je to prijateľné. Ale všeobecná koróna, ktorá sa vyskytuje pozdĺž celého obvodu drôtu, je neprijateľná z nasledujúcich dôvodov:

1. Vedie k veľkým stratám.

2. Spôsobuje rádiové rušenie a akustický šum.

3. Vedie ku korózii drôtu.

Všeobecná koróna na drôte nastáva, ak je polomer drôtu menší ako minimálny povolený polomer. Napätie na drôte závisí od polomeru drôtu

kde U je napätie vodiča vzhľadom na zem; r je polomer drôtu.

Obrázok 21.1 ukazuje napätie na vodiči E v závislosti od polomeru. Pri napätí E K sa objavuje všeobecná koróna, preto musí byť polomer drôtu väčší ako r min.

Ryža. 21.1. Závislosť napätia na vodiči E od polomeru vodiča r

Preto čím vyššie Menovité napätie Elektrické vedenia, tým väčší by mal byť polomer drôtu. Takže pre elektrické vedenie 110 kV je minimálny prierez AC-70 s menším prierezom, začína koróna.

Od 330 kV je polomer drôtu s minimálnym prierezom príliš veľký, preto sa používa delenie drôtu. V tomto prípade každá fáza vedenia pozostáva namiesto jedného drôtu veľkého priemeru z niekoľkých paralelných drôtov relatívne malého priemeru, umiestnených v rovnakých vzdialenostiach po obvode (obr. 21.2).

Optimálny počet fáz štiepenia je: 330 – 2 zložky; 500 – 3; 750 – 4; 1150 – 8. Najväčší vplyv na maximálnu intenzitu elektrického poľa drôtu má však priemer štiepky (obr. 21.3).

Obr.21.2. Delené drôty

Pri 500 kV Dopt30 cm a pri 1150 kVDopt80 cm Ako je možné vidieť z grafu, zníženie priemeru menšie ako Dopt vedie k prudkému zvýšeniu E a koróny. Malé zvýšenie nad Dopt výrazne nezvýši maximálne napätie, ale zníži indukčnosť drôtu. Preto pri 500 kV zvyčajne odoberajú D40 cm a pri 1150 kVD100 cm.

Ryža. 21.3. Závislosť maximálnej intenzity elektrického poľa drôtu od priemeru štiepania

22. Vplyv nadzemných vedení a rozvodných zariadení na životné prostredie

Elektrické pole elektrických vedení a rozvodní môže mať na človeka fyziologický vplyv, ovplyvňuje funkčný stav centrálneho nervového systému, kardiovaskulárneho systému a vnútorných orgánov. Pri dotyku neuzemnených kovových predmetov, poľnohospodárskych strojov a vozidiel môže byť človek vystavený krátkodobým elektrickým výbojom, ktoré sú nebezpečné najmä pri prepäťových udalostiach na vedení.

V našej krajine je pre personál obsluhujúci rozvodne a vedenia ultravysokého napätia maximálna povolená dĺžka pobytu v elektrické pole. Ak sú splnené podmienky uvedené v tabuľke 2, dôjde k samoliečeniu fyziologického stavu organizmu do 24 hodín bez akýchkoľvek reziduálnych účinkov:

Tabuľka 22.1

Tieto normy sú povinné pre personál, ktorý obsluhuje elektrické inštalácie s ultravysokým napätím 50 Hz – 330 kV a viac.

V elektrickom poli nadzemného vedenia môžu byť okrem elektrického personálu aj miestni obyvatelia a zvieratá. V tejto súvislosti by sila elektrického poľa pod vedením nemala presiahnuť 15 kV/mv obývaných oblastiach a 20 kV/mv neobývaných oblastiach.

V rozvodniach sa na základe výsledkov meraní vypracúvajú mapy rozloženia intenzity elektrického poľa na území otvoreného rozvádzača, ktoré sa využíva pri práci. Ak intenzita poľa na pracovisku presiahne 25 kV/m alebo trvanie práce presiahne povolený čas strávený v elektrickom poli, potom sa práca musí vykonať pomocou prostriedkov ochrany pred vystavením poľu - tienené obleky alebo tieniace zariadenia.

a) Ochranný princíp

Ochranné vlastnosti obleku sú založené na princípe elektrostatického tienenia. Ako je známe, vo vodivom telese zavedenom do elektrického poľa dochádza k preskupeniu elektrónov, v dôsledku čoho sa náboje objavujú na povrchu tela, alebo skôr vo veľmi tenkej molekulárnej vrstve tohto povrchu, na strane. telesa stojaceho proti vonkajšiemu náboju, ktorý vytvoril pole, má náboj opačné znamienko, ako je znamienko vonkajšieho náboja, a na druhej strane znamienko vonkajšieho náboja. Výsledkom je, že sila výsledného poľa vo vnútri telesa je nulová, to znamená, že vo vodivom telese nie je žiadne pole, bez ohľadu na to, či je plné alebo duté (obr. 22.1). Na ochranu telesa pred vplyvom elektrického poľa ho teda stačí umiestniť do tenkého kovového obalu (siete).

Ryža. 22.1. Elektrostatická obrazovka

Skúsenosti ukázali, že sito môže byť nielen pevné, ale aj pletivo: ak tkanie pletiva nie je obzvlášť zriedkavé, potom siločiary (ťahové čiary) elektrického poľa budú uzavreté na jeho drôtoch a nepreniknú do vnútorného (uzavretého sieťkou) priestoru. Na zabezpečenie spoľahlivého tienenia a eliminácie potenciálu, ktorý vzniká na obrazovke, je obrazovka uzemnená.

b) Návrh obleku

Tieniaci oblek (obr. 22.2) je vyrobený zo špeciálnej vodivej tkaniny, ktorá napríklad spolu s bežnými vláknami obsahuje izolovaný mikrodrôt usporiadaný vo forme sieťky.

Ryža. 22.2. Tieniaci oblek: 1 - kapucňa z vodivej látky, vyrobená ako jeden kus s bundou: 2 − bunda vyrobená z vodivej tkaniny; 3 − vodiče, ktoré zabezpečujú elektrickú komunikáciu medzi jednotlivými prvkami obleku; 4 − Vodivé nohavice: 5 − čižmy vyrobené z vodivého materiálu; 6 − rukavice z vodivej tkaniny

Používa sa aj takzvaná metalizovaná tkanina - obyčajná bavlnená tkanina, na povrch ktorého je striekaním nanesená tenká vrstva kovu.

Tieniaci oblek sa vyrába vo forme kombinézy alebo bundy s nohavicami, ako aj pláštenka s kapucňou. Súčasťou obleku je aj tieniaca pokrývka hlavy, špeciálna obuv a palčiaky či rukavice potiahnuté elektricky vodivou látkou.

Odpor podrážky topánky by nemal presiahnuť 50 kOhm, čo zaisťuje dobrý kontakt obleku so základňou, na ktorej človek stojí.

Všetky položky tieniaceho obleku - pokrývka hlavy, bunda, palčiaky (rukavice), nohavice a topánky, alebo skôr ich vodivé prvky, musia mať spoľahlivé elektrické spojenie medzi sebou, vykonávané špeciálnymi komunikačnými vodičmi (položka 3 na obr. 22.2).

A) Ochrannýprincíp tieniacich zariadení

Ochranné vlastnosti tieniacich zariadení sú založené na účinku zoslabenia napätia a skreslenia elektrického poľa v priestore v blízkosti uzemneného kovového predmetu. Ak sa uzemnený kovový predmet zavedie do elektrického poľa, náboje na ňom indukované sa oddelia a náboj rovnakého znamienka (zodpovedajúci znamienku náboja vodiča, ktorý pole vytvoril) stečie do zeme. Náboj zostávajúci na predmete bude rozložený po celom jeho povrchu, ale extrémne nerovnomerne. V dôsledku toho dôjde v blízkosti zavádzaného predmetu k prudkému skresleniu elektrického poľa (obr. 22.3).

Obr.22.3. Skreslenie elektrického poľa pri zavádzaní uzemnenia kovový predmet

V tomto prípade na strane objektu privrátenej k indukčnému vodiču sa intenzita poľa výrazne zvýši a na opačnej strane, ako v priestore, ktorý je akoby oplotený alebo tienený zavádzaným predmetom, prudko oslabiť.

b) Dizajn a umiestnenie

Stacionárne tieniace zariadenia (obrazovky ) sú neoddeliteľnou súčasťou prevedenia elektroinštalácie a sú určené na ochranu personálu pri prevádzkových prácach (prehliadky zariadení, prevádzkové spínanie, výkon práce dozorcu a pod.), ako aj pri bežných a väčších opravách vypínačov a nejaká iná práca. Sú vyrobené z kovu vo forme plochých štítov - prístreškov, prístreškov a priečok.

Prístrešky (obr. 22.4) sú vyrobené z kovovej siete s bunkami nie väčšími ako 50 x 50 mm, namontované na ráme z uhlovej ocele. Inštalujú sa nad pracovnými stanicami, z ktorých sa vykonávajú práce na správe a údržbe zariadení a zariadení. Šírka vrchlíka nesmie byť menšia ako šírka skrine a dĺžka jeho vyčnievajúcej časti musí byť aspoň 1 m.

Ryža. 22.4. Tieniaca strieška nad rozvádzačom

Literatúra

1. Pravidlá pre elektrické inštalácie. Sek. 4. 7. vyd. − M.: Vydavateľstvo NC ENAS, 2003. − 104 s.

2. Smernice na ochranu elektrických sietí 6−1150 kV pred bleskom a vnútornými prepätiami.− Petrohrad, 1999.−353 s.

4. Pravidlá pre elektrické inštalácie. Sek. 1. 7. vyd. − M.: Vydavateľstvo. NC ENAS, 2002.−102 s.

5. High Voltage Engineering / Ed. M.V. Kostenko. – M.: Vyššie. škola, 1973. – 528 s.

6. Technika vysoké napätie: izolácia a prepätie v elektrických systémoch / Ed. vyd. V.P. Larionova.− M.: Energoatomizdat, 1986.−464 s.

7. Príručka vysokonapäťových elektrických prístrojov / Ed. V.V. Afanasyeva.− L.: Energoatomizdat, 1987.−544 s.

8. Elektrotechnická príručka: V 4t. T.3 Výroba, prenos a rozvod elektrickej energie /Podľa všeobecn. vyd. V.G Gerasimova a ďalší - 8. vyd. − M: Vydavateľstvo MPEI, 2002.−964 s.

9. Smernice pre výpočet ochranných pásiem tyčových a káblových bleskozvodov / SCNTI. – M., 1974. – 19 hod.

10. Návod na montáž ochrany pred bleskom budov, stavieb a priemyselných komunikácií − M.: Iz-vo NTs ENAS, 2004. – 46 s.

11. Návod na montáž ochrany pred bleskom budov a stavieb. RD 34.21.12 – 87 / Ministerstvo energetiky ZSSR. – M.: Energoatomizdat, 1989. –

12. Technológia vysokého napätia / Ed. D.V. Razevig. – M.: Energia, 1976. – 488 s.

13. Dolin P.A. Základy bezpečnostných opatrení v elektrických inštaláciách − M: Energoatomizdat, 1984. −448 s.

14. Vysokonapäťová technika: Učebnica pre univerzity / I.M.Bogatenkov, Yu.N. Bocharov, N.I. Gumerová, G.M. Imanov a kol.; Ed. G.S. Kuchinsky. – Petrohrad: Energoatomizdat. Svätý Peter. odbor, 2003. – 608 s.