Система мониторинга гололедообразования

ЯРОСЛАВСКИЙ Д.А., КОНОНОВА А.А., ЯМБАЕВА Т.Г., КГЭУ, г. Казань

Науч. рук. канд. физ.-мат. наук, доцент САДЫКОВ М.Ф.

Одна из серьезных причин аварий в электроэнергетических системах повышенной мощности состоит в образовании плотного ледяного осадка – гололеда – при намерзании переохлажденных капель дождя, мороси или тумана при температуре от 0 до –5 С на проводах высоковольтных линий электропередачи (ВЛ). Отложения гололеда, изморози и мокрого снега представляют большую опасность для нормальной эксплуатации ВЛ. По причине гололеда в энергосистемах многих стран мира происходит в год до 6–8 крупных аварий.

Контроль гололедообразования выполняется с помощью разработанной системы мониторинга состояния ВЛ. Аппаратная часть устройства имеет распределенную архитектуру (рисунок). Для контроля гололедообразования на ВЛ проводятся измерения следующих параметров:

– температуры провода;

– относительной влажности воздуха;

– угла провеса провода.

Рис. Структура элемента (устройства) сети

Для измерения влажности и температуры окружающей среды использован датчик, представляющий собой интегральную микросхему, в корпусе которой находится первичный и вторичный преобразователь физической величины, аналого-цифровой преобразователь и драйвер шинного интерфейса I²C, выводы которого подключаются на одно-именные выводы микроконтроллера.

Определение угла провеса провода выполнено с использованием акселерометра.

Питание устройства осуществляется за счет отбора мощности с магнитной составляющей электромагнитного поля. Первичным источником питания является трансформатор тока с разделяемым сердечником, установленный на проводе линии электропередачи, а вторичная обмотка трансформатора соединена с мостовым диодным выпрямителем, в цепь постоянного тока которого и включен преобразователь. Выход блока питания соединяется с общей шиной питания. Второй трансформатор тока используется в качестве датчика тока.

Прием и передача данных осуществляются по радиоканалу на частоте 2,4 ГГц с использованием модуля беспроводной сети автоматизации процессов (БСАП). Модуль беспроводной радиосвязи представляет собой микросборку. Микросборка соединена с контроллером посредством интерфейса UART. В качестве модуля беспроводной радиосвязи могут быть использованы встраиваемые модули БСАП, сочетающие высокое быстродействие и низкое энергопотребление. Они содержат встроенное программное обеспечение, реализующее все основные операции в сети, такие как образование сети, присоединение к сети, ретрансляция данных и автоматическое восстановление сети. Причем надежная связь между соседними устройствами может осуществляться на расстоянии до 1000 метров при расположении соседних устройств в пределах прямой видимости, что может быть использовано в случае выхода из строя одного или нескольких устройств, так как есть возможность передавать информацию, минуя неисправные звенья.

Результаты работы показывают возможность определения стрелы провеса и параметров окружающей среды. Получаемые данные могут быть использованы в системе контроля состояния ВЛ и термо-метеорологического прогнозирования. Используя в комплексе перечисленные методы, необходимо создать систему мониторинга гололедообразования ВЛ.

Кроме того, системы мониторинга и количественного контроля гололедообразования на ВЛ, построенные на базе разрабатываемых устройств, имеют и дополнительные функциональные возможности, такие как оперативное определение места обрыва или короткого замыкания ВЛ в каждом пролете и на каждой фазе проводов А, В и С благодаря измерению величины силы тока в проводе, на котором установлено данное устройство.

Данная система позволит предотвратить аварии на ВЛ, возникающие из-за превышения допустимой гололедно-ветровой нагрузки, сократит издержки на ее содержание и повысит экономическую эффективность.

Работа по созданию модуля беспроводной сети автоматизации процессов под различные протоколы связи выполняется при финансовой поддержке прикладных научных исследований и экспериментальных разработок Министерства образования и науки Российской Федерации по Соглашению № 14.577.21.0168 от 27 октября 2015 года, уникальный идентификатор – ПНИЭР RFMEFI57715X0168.

СЕКЦИЯ 4. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ

ФИЗИКИ, ХИМИИ, МАТЕМАТИКИ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

УДК 678.6

Разработка состава смесевого отвердителя

для получения теплостойких полимерных

композиционных материалов

АЛЧИН Р.М., ХАМИДУЛЛИН О.Л., МАДИЯРОВА Г.М.,

КНИТУ–КАИ, г. Казань

Науч. рук. д-р хим. наук, профессор АМИРОВА Л.М.

Эпоксидные смолы нашли широкое применение в различных отраслях промышленности благодаря великолепному сочетанию высоких физико-механических характеристик, химической стойкости и технологи-чности их применения. В связи с этим по-прежнему актуально создание для них отверждающих систем, позволяющих реализовать основные достоинства данных систем и повышающих их теплостойкость. Для получения теплостойких связующих на основе эпоксидных олигомеров наиболее оптимально в качестве отвердителей использовать ароматические амины. Однако все ароматические амины являются твердыми кристаллическими соединениями с температурой плавления свыше 70 С и плохо растворимы в эпоксидных олигомерах. Поэтому важно снизить температуру плавления и улучшить растворимость подобных систем. Одним из возможных путей достижения указанной задачи является применение смесей различных ароматических аминов и других соединений.

Целью работы являлось получение фазовых диаграмм двойных систем на основе ароматических аминов, исследование растворимости таких систем в эпоксидных олигомерах, изучение процесса отверждения эпоксидных олигомеров эвтектическими смесями, применение данных композиций в качестве отвердителей для композиционного материала, а также изучение теплофизических свойств, полученных ПКМ.

Для исследования были взяты следующие ароматические амины: 4,4’-диаминодифенилметан, 4,4’-диаминодифенилсульфон, 4,4’-диамино­ди­фенилоксид, орто-, пара- и мета-фенилендиамины. В качестве эпоксидного олигомера использовалась эпоксидная смола ЭД-22, а в качестве наполнителя использовалась углеродная ткань саржа 2/2-1000-12К-600 арт.Ст-12054.

Значения температур плавления, а также режимы отверждения определяли на дифференциальном сканирующем калориметре DSC 204F1 Phoenix (Netzsch, Германия). Температуры стеклования определяли на динамическом механическом анализаторе DMA Q800. Для изготовления углепластика использовали малогабаритный пресс фирмы Isojet, который обеспечивает технологический процесс при впрыске связующего в оснастку по RTM-технологии. Испытания полученного материала проводились на универсальной электромеханической машине Instron-5882 с применением датчика нагрузки и датчика деформации.

По ДСК-кривым смесей ароматических аминов были построены фазовые диаграммы двойных систем, определены составы эвтектических смесей и получены соответствующие им температуры плавления. Изучение процесса отверждения эпоксидных олигомеров эвтектическими смесями ароматических аминов позволило подобрать режимы отверждения. Определены температуры стеклования полимеров на основе ЭД-22 и смесей ароматических аминов. Для полимеров, отвержденных эвтектическими смесями, наблюдаются повышение температуры стеклования относительно однокомпонентных отвердителей. Изучены теплофизические свойства эпоксидных полимеров, получены теплостойкие связующие для изготовления композитов на основе эвтектических составов ароматических аминов. Благодаря наличию большого числа ароматических циклов и высокой функциональности эпоксидной смолы, после отверждения формируется теплостойкий и прочный композиционный материал.

УДК 54.07