26 октября 2021 00:10

Скин-эффект

Учёные МИРЭА повысили надёжность контактной сети

Образование льда на проводах, в том числе в межсезонье, доставляет много неприятностей энергетикам и железнодорожникам. При неустойчивой погоде, когда небольшие морозы постоянно сменяются оттепелями, диаметр таких наростов достигает 60–70 мм, а вес доходит до 100 тонн на километр проводов, что в 20 раз больше обычной нагрузки.

Электромагнитные волны быстро уберут с проводов ледяную корку
Разумеется, линии не выдерживают, провода рвутся, рушатся мощные опоры. Проблема эта давняя, решить её пытаются многие десятилетия. Поначалу просто сбивали нарастающий лёд лопатами и другими подручными средствами. Затем придумали способ, сегодня используемый повсеместно.

В районе образования гололёда временно отключают всех потребителей энергии, а на одной из подстанций подсоединяют к линии источники высокого напряжения, устраивая короткое замыкание и пуская токи силой более 100 А. Те, естественно, нагреваются до высоких температур (100–130 градусов), и лед плавится. Однако провода при этом часто оплавляются, оборудование подстанций от коротких замыканий раньше срока выходит из строя, потребители, хоть и временно, остаются без энергии. Да и влага от растаявшего льда на проводах остаётся, поэтому всё может повториться.

Новый подход к решению проблемы нашёл профессор Московского института радиотехники, электроники и автоматики Вильям Каганов, предложивший пустить по проводам высокочастотные электромагнитные волны и преобразовать их энергию в тепло. При этом получается так называемый скин-эффект. Заключается он в том, что при прохождении токов высокой частоты они распространяются не по всему сечению провода, как обычный ток, а только по поверхностному слою. В результате площадь, по которой идёт ток, уменьшается в несколько тысяч раз и во столько же раз увеличивается сопротивление проводов, что приводит к быстрому их разогреву, поскольку волны затухают и энергия их переходит в тепловую.

Специалисты МИРЭА изготовили и испытали модель такой установки, доказав, что новый метод вполне работоспособен. Основные его преимущества: отсутствие коротких замыканий, никаких разрушений проводов и чрезмерных нагрузок на оборудование, потребителей энергии не отключают даже на время. И главное – с помощью этого способа можно не только плавить наросший лёд, но и предупреждать его образование.

При первых же признаках гололёда можно включить установку и подогреть провода. Нужный режим разогрева при новом способе можно достичь через 20 минут, что вдвое быстрее, чем прежде. Благодаря этому удаётся сэкономить много энергии.

Причём управлять установками можно на расстоянии по радио или ввести для них автоматический режим работы. Для этого на третьем проводе, обычно служащем для защиты ЛЭП от ударов молний, надо установить датчики, которые зафиксируют наступление гололёда. При провисании этого провода в самом начале образования на нём льда они подадут тревожный сигнал, после чего начнётся разогрев линии.

Андрей Стрельцов

Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
        1 2 3
4 5 6 7 8 9 10
11 12 13 14 15 16 17
18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30 31