Расчет характеристик электростатических антенн емкостного питания систем тлеющего газового разряда для световой маркировки проводов воздушных линий электропередач

Abstract

Актуальность. Проблема надежности работы воздушных линий электропередачи и безопасности полетов авиатранспорта, обусловленная случающимися столкновениями самолетов с проводами или опорами линий электропередачи. Согласно статистике, они могут привести к человеческим жертвам, нарушению функционирования энергосистемы и финансовым убыткам из-за крушения летательных аппаратов. Это особенно актуально для регионов интенсивного использования малой авиации для пассажиро- и грузоперевозок, которая использует низкие эшелоны не только при взлетах и посадках летательных аппаратов, например, где разрабатываются месторождения минерального сырья. Для предотвращения таких происшествий наиболее надежным и удобным средством принято считать световую маркировку проводов. Она представляет собой прибор тлеющего газового разряда непрерывного свечения, который запитывается с помощью емкостного отбора мощности с проводов линий напряжением 35 кВ и выше и обеспечивает достаточную видимость проводов в ночное время суток и в условиях плохой видимости. При этом габариты уже существующих систем питания газоразрядных приборов могут быть соизмеримы с длинами пролетов линий малого и среднего напряжения (35 и 110 кВ). Цель. Анализ возможности увеличения отбираемой мощности при уменьшении продольных размеров электростатических антенн и поиск оптимального варианта геометрии антенн. Методы. Поставленная цель достигнута путем моделирования электростатических антенн и расчета основных параметров системы антенна-провод-земля, основанной на методе конечных элементов, в специализированном программном обеспечении. Результаты и выводы. Созданы теоретически обоснованные исходные и упрощенные схемы замещения рассматриваемых систем, объясняющие процесс емкостного отбора мощности, численные и эскизные данные, доказывающие наличие возможности уменьшить продольные размеры антенн в сравнении с традиционными вариантами решения и рекомендации по применению найденного решения для обеспечения эффективной работы ламп-маркеров тлеющего газового разряда

Relevance. Problem of reliability of overhead transmission lines and safety of air transport flights caused by the collisions with conductors or towers. According to statistics, they can lead to human casualties, disruption of the functioning of the energy system and financial losses due to the crash of aircraft. This is especially true in regions with heavy use of small aircraft for passenger and cargo transportation, which uses low levels not only for takeoffs and landings. These regions primarily include mineral deposits under development. To prevent such incidents, the most reliable and convenient mean is considered to be the light marking of wires. It is a continuous gas glow discharge device, which is powered by capacitive power take-off from the lines conductors with a voltage of 35 kV and higher, providing wires visual recognition at nights and in poor visibility conditions. At the same time, the dimensions of existing power supply systems for gas-discharge devices can be comparable with the span lengths of low and medium voltage lines (35 and 110 kV). Aim. To analyse the possibility of increasing the power output while reducing the longitudinal dimensions of electrostatic antennas and the search for the optimal antenna geometry. Methods. This goal was achieved by modeling electrostatic antennas and calculating the basic parameters of the antenna-wire-ground system based on the finite element method in specialized software. Results and conclusions. The authors have developed the theoretically justified initial and simplified replacement schemes of the systems under consideration, explaining capacitive power take-off, numerical and sketch data proving the possibility of reducing the longitudinal dimensions of antennas in comparison with traditional solutions, and recommendations for using the found solution to ensure efficient operation of gas glow discharge marker lamps