НЕОБХОДИМОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИННОВАЦИЙ В БОРЬБЕ С ОБЛЕДЕНЕНИЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОВОДОВ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ

В современных условиях проблема обеспечения электроэнергетики на транспорте – это одна из самых основных проблем безопасности. Протяженность российских железных дорог велика, функционирует дорога в любое время года, а климат на территории страны меняется достаточно резко.

Резкие перепады температур в зимнее время приводят к оседанию влаги на электрических проводах и конструкциях железной дороги. Специалисты отмечают многократное утяжеление проводов и тросов линий электропередач, что приводит к авариям и обрыву проводов и тросов [1]. Проблема гололёда на проводах воздушных линий системы электроснабжения железнодорожного транспорта может приводить к пережогу контактного провода, что влечет за собой остановку железнодорожного движения на участке. Остановки и изменения графика движения приводят к значительным финансовым потерям, усложняют работу специалистов на транспорте. Нет сомнения в том, что с таким явлением как обледенение электрических проводов необходимо вести борьбу. В этом направлении работа ведется при помощи следующих методов:

• механических;
• электрических;
• химических.

Описание методов борьбы с обледенением электрических проводов приводится в специальной литературе, научных публикациях, где описывается существующее положение. Так, группа специалистов своей работе рассматривают конструкции проводов и грозозащитных тросов, опор линии электропередачи, их фундаментов и оснований способы расчета этих конструкций [4].

Рассматривая методы борьбы с гололедом на линиях электропередач? специалисты описывают как зарубежный, так и отечественных опыт борьбы с гололедом [2]. Механические методы, в основном, используются при гололеде до 4 мм, когда лед счищают токоприемниками с вибрационной установкой, которые монтируется вместо полоза на переднем по ходу токоприемнике электровоза.

Зарубежный опыт свидетельствует о широком распространении нагревания элементов контактной сети при помощи пропускания электрического тока от тяговых подстанций.

Использование химических методов предполагает противогололедные смазки. Специалистами отмечается довольно длительный срок работы такой смазки (до 40 дней, в зависимости от погодных условий), но, несомненно, этот метод можно считать очень трудоемким.

Практика борьбы с гололедом на железной дорого позволяет говорить о снижении уровня опасности, так как снижается вероятность выхода из строя устройств подвески электрической сети, однако, используемые методы имеют следующие недостатки:

• рост затрат электроэнергии;
• опасность отжига проводов;
• неполное удаление обледеневших частей электрической сети;
• опасность деформации контактных проводов.

То есть, можно утверждать, что существующие методы требуют развития. Описанная проблема и особенности борьбы с ней заставили специалистов искать инновационные пути решения проблемы гололеда.

Например, группой авторов в 2018 году опубликовано изобретение устройства для удаления гололеда с воздушной линии электропередачи [5].

Авторы предлагают модель, которая относится к электроэнергетике, а именно к эксплуатации воздушных линий электропередачи (ЛЭП) напряжением от 0,4 до 10 кВ, отмечая, что модель можно использовать для удаления в зимнее время гололедных образований на проводах ЛЭП, находящихся под напряжением или в обесточенном состоянии. В.В. Ноев и А.А. Захаров отметили необходимость своей модели по причинам значительных недостатков тех образцов, которые используются в настоящее время. Авторы отметили, что используемые в настоящее время модели имеют значительные недостатки, в качестве которых выделили сложность конструкции, низкую эффективность применения для очистки плотного слоя льда. Эти недостатки снижают качество удаления льда и функциональные возможности эксплуатации железной дороги.

Авторы предложили авторскую модель устройства, представленную на рисунке 1.

Рисунок 1. Устройство для удаления гололеда с воздушной ЛЭП (общий вид устройства) [5]

На рисунке 1 указаны цифрами:

1 - диэлектрическая штанга;

2 - крюк;

3 - поршневой пневматический механизм;

4 - ударный элемент в виде полусферы, закрепленный на конце штока поршня пневматического механизма 3;

5 - спиральный шланг высокого давления;

6 - баллон со сжатым воздухом.

Устройство для удаления гололеда с воздушной ЛЭП содержит модернизированную диэлектрическую штангу 1, выполненную из стеклопластикового профиля, имеющую крюк 2 на верхнем конце, выполненный с возможностью зацепления с проводом, содержащим гололед. Крюк 2 содержит стержневую часть, имеющую на свободном конце крюкообразный изгиб, образованный из нескольких раз изогнутой части из пруткового металла. На изолированной части диэлектрической штанги 1 установлен поршневой пневматический механизм 3, на конце штока поршня которого закреплена металлическая полусфера 4. Полусфера 4 соединена резьбовым соединением 20 со штоком поршня пневматического механизма 3.

Для осуществления питания поршневого пневматического механизма 3 внутри штанги 1 проложен спиральный шланг высокого давления 5, соединенный с баллоном для сжатого воздуха 6, размещенным в нижней части штанги 1. Рабочее вещество системы - сжатый воздух.

Техническим результатом, достигаемым при решении задачи удаления льда, является повышение качества удаления гололеда с провода воздушной ЛЭП за счет создания поперечного удара по проводу в разных направлениях по отношению к горизонту.

Другим примером инноваций в сфере борьбы с гололедом можно назвать изобретение инновационного провода для воздушных линий электропередачи (рисунок 2) [3]. Ковригин Леонид Александрович (предлагает использование провода, который содержит сердечник, скрученный из стальных проволок и повивы из алюминиевых проволок. Провод отличается тем, что сердечник и повивы изолированы друг от друга полимерной оболочкой, которая является тепловым барьером при токах короткого замыкания, при этом сердечник и повивы соединены между собой только на одном конце линии для предотвращения протекания рабочего тока по сердечнику, а повивы выполнены из отожженных алюминиевых проволок, скрученных нормальной правильной скруткой с коэффициентом укрутки больше критического путем исключения одной или нескольких проволок в каждом повиве и шаг скрутки алюминиевых проволок больше шага скрутки стальных проволок.

Рисунок 2. Провода для воздушных линий электропередачи [3]

На рисунке представлены:

1 - сердечник, скрученный из стальных проволок,

2 - полимерная оболочка,

3 - повивы из алюминиевых проволок.

Автор отметил всевозрастающую тенденцию к переходу от традиционных технических решений к инновационным с применением новых технологий, конструкций и материалов. Применение отожженных алюминиевых проволок позволяет нагревать провод до температуры более 100°C и, тем самым, исключать образование гололеда.

В заключение необходимо отметить необходимость использования современных изобретений в деятельность служб на железнодорожном транспорте. Этой проблеме необходимо уделить особое внимание в свете сокращения затрат и потерь на транспорте. Как указано выше, отложения гололеда на проводах и тросах воздушных ЛЭП приводят к обрывам проводов и тросов, коротким замыканиям и даже падениям опор ЛЭП, что существенно осложняет питание электроэнергией потребителей и приносит значительный экономический ущерб. Последующее восстановление воздушных ЛЭП связано с большими материальными и моральными затратами, с транспортными расходами, монтажными и пусконаладочными работами. Анализ и мониторинг современных российских разработок в сфере борьбы с гололедом позволит повысить качество и безопасность на транспорте.

Список литературы:

1. Егорочкина И.О., Шляхова Е.А., Черпаков А.В., Соловьев А.Н. Анализ влияния дефектов в основании опоры ЛЭП на параметры собственных поперечных колебаний на основе аналитической модели // Инженерный вестник Дона, 2015, №4 [Электронный ресурс] Режим доступа:ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2015/3432 (дата обращения 05.11.2019)
2. Кесельман, Л.М. Основы механики воздушных линий электропередачи / Л.М. Кессельман. М.: Транспорт - 1992. -350. с
3. Ковригин Л.А., Труфанова Н.М. Провод для воздушных линий электропередач. Патент на полезную модель RUS 102834 07.10.2010 [Электронный ресурс] Режим доступа: https://yandex.ru/patents/doc/RU102834U1_20110310 (Дата обращения 07.11.2019)
4. Крюков К.П., Новгородцев Б.П. Конструкции и механический расчет линий электропередач. Учебник для техникумов/ К.П. Крюков. -  Изд. 2-е перераб. и доп. Д.: Энергия, 1979. -312с.
5. Ноев В.В., Захаров А.А. Устройство для удаления гололеда с воздушной линии электропередачи. Национальная электронная библиотека [Электронный ресурс] Режим доступа: https://rusneb.ru/catalog/000224_000128_0000179396_20180514_U1_RU/ (дата обращения 07.11.2019)