Аннотация
В данной статье обсуждается проблема, связанная с потерями при передаче электрической энергии на большие расстояния по воздушным линиям электропередачи. Особое внимание уделено одному из видов технологических потерь, которые до сих пор не учитываются в нормативных документах Российской Федерации. Эти потери появляются из-за индуктированных токов, которые формируются собственными магнитными полями от токов в проводах линии. Рассказывается о проявлениях индукционных токов в опорах воздушных линий электропередачи. Обсуждаются результаты экспериментальных исследований индукционных токов и температур нагревов в опорах воздушных линий электропередачи с иллюстрациями в видимом и инфракрасном диапазонах волн. Приводятся результаты многолетних измерений индукционных токов в оттяжках опор воздушных линий различного типа. В программной среде ComsolMultiphysics выполняется построение компьютерной модели, при расчете которой методом конечных элементов получены изображения магнитного поля, линий магнитной индукции и нагрева токами Фуко. Также теоритически описываются рассматриваемые физические процессы на основании законов термодинамики и электротехники. Используя математический редактор Mathcad, графически определяются предельные значения мощности индукционного тока и температуры нагрева узлов. Результатом приведенных вычислений является суммарный расчет годовых индукционных потерь энергии в опорах при передаче электрической энергии по высоковольтной воздушной линии 500 кВ. Полученное значение сравнивается с существующими нормативами. В заключение рассматриваются существующие и предлагаются инновационные мероприятия, позволяющие повысить экономичность и снизить технологические потери энергии воздушных линий электропередачи.
Ключевые слова: потери энергии, воздушные линии электропередачи, магнитная индукция, индукционный ток, токи Фуко, индукционный нагрев, инфракрасное изображение, избыточная температура, первый закон термодинамики
Список литературы
1. Приказ Минэнерго России от 30 декабря 2008 года № 326 «Об организации в Министерстве энергетики Российской Федерации работы по утверждению нормативов технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям»: официальный текст: по состоянию на 12 февраля 2009 г. Министерство юстиции Российской Федерации. – М.: [б. и.], 2008. – 86 с.
2. Руцкий В.М., Овсянников А.Г., Нечитаев Р.А. Уточнение потерь электроэнергии в элементах воздушных ЛЭП // Линии электропередачи – 2008: проектирование, строительство, опыт эксплуатации и научно-технический прогресс: сборник докладов третьей российской научно-практической конференции с международным участием / под ред. Ю.А. Лаврова. – Новосибирск, 2008. – С. 220–225.
3. Анохин А.Ю., Ведерников И.П., Тарасов А.Г. Проверка электрического сопротивления контактных соединений тросовых оттяжек опор ВЛ // Линии электропередачи – 2010: проектирование, строительство, опыт эксплуатации и научно-технический прогресс: сборник докладов четвертой российской научно-практической конференции с международным участием / под ред. Ю.А. Лаврова. – Новосибирск, 2008. – С. 211–214.
4. Тарасов А.Г. Диагностика состояния подземной системы опор ВЛ 220–500 кВ: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.14.02. – Новосибирск, 2005. – 21 c.
5. Арбузов Р.С., Овсянников А.Г. Современные методы диагностики воздушных линий электропередачи. – Новосибирск: Наука, 2009. – 137 с.
6. Овсянников А.Г., Борисов Р.К. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2010. – 196 с.
7. Бирюлин Г.В., Егоров В.И. Применение ЭВМ для решения задач теплопроводности: учебное пособие. – СПб.: СПб ГУ ИТМО, 2006. – 77 с.
8. Аполлонский С.М. Дифференциальные уравнения математической физики в электротехнике. – СПб.: Питер, 2012. – С. 231–243.
9. Прохоров А.М. Физическая энциклопедия. Т. 2. Добротность – Магнитооптика. – М.: Советская энциклопедия, 1990. – 703 с.
10. Афонин А.В., Таджибаев А.И., Титков В.В. Излучения в инфракрасном диапазоне волн и их измерения. – СПб.: ПЭИПК, 2007. – 120 с.
11. Кухлинг Х. Справочник по физике: пер. с нем. – 2-е изд. – М.: Мир, 1985. – 520 с.
12. Железко Ю.С., Артемьев А.В., Савченко О.В. Расчет, анализ и нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях: руководство для практических расчетов. – М.: ЭНАС, 2004. – С. 48.
13. Железко Ю.С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии: руководство для практических расчетов. – М.: ЭНАС, 2009. – С. 88–89.
14. Власов В.В., Сухар В.М. Опыт разработки, изготовления и проведения испытаний легких одноцепных и двухцепных промежуточных опор из композиционных материалов для высоковольтных линий 110–220 кВ для проведения аварийно-восстановительных работ и применения в труднодоступной местности // Линии электропередачи – 2012: проектирование, строительство, опыт эксплуатации и научно-технический прогресс: сборник докладов пятой научно-практической конференции с международным участием / под ред. Ю.А. Лаврова. – Новосибирск, 2012. – С. 149–158.
15. Патент 79310 U1 Российская Федерация, МПК E 04 H 12/08, E 04 H 12/10. Опора воздушной линии электропередачи / В.П. Дикой, А.Л. Ивановский, Н.М. Коробков, Р.А. Нечитаев, А.Г. Овсянников; заявитель и патентообладатель ОАО «НТЦ Электроэнергетики». – № 2008124902/22; заявл. 20.06.2008; опубл. 27.12.2008, Бюл. № 23 (II ч.). – 6 с.: ил.
