Modernizacja lin

Rozdziały: | Plany odbudowy | Celowość odbudowy | Modernizacja lin odciągowych |
| List do Prezesa PR | Drugi list do Prezesa PR | Odpowiedź ministra skarbu | Katastrofa |

PROJEKT MODYFIKACJI LIN I IZOLATORÓW

(polska wersja oraz poniżej oryginał anglojęzyczny)

1. Wprowadzenie

1.1 KONIECZNOSC ELEKTROSTATYCZNEJ ANALIZY

Od kilku lat zniszczenie izolacji lin masztu LF(Low frequency) powodowane były przez burze z piorunami.Był to problemem, którym zajmowala się nie tylko ekipa nadawców ale i dostawcy. Główną przyczyna uszkodzeń odciągów są raczej ogormne statyczne wyładowania kiedy burza wisi w powietrzu spowodowane przez wysoce zjonizowane warstwy powietrza niż bezposrednie uderzenia piorunów na odciągi.
Teoretycznie obliczony poziom napięcia RF(Radio frequency) na izolatorach odciągowych jest podniesiony przez napięcie DC(stałe), które jest indukowane na poszczególnych częściach liny.Oznacza to, że napięcie przeskoku iskry na izolatorach jest osiągnięte i stały łuk podsycany jest przez pojawiającą się energię HF(High frequency).
Ten łuk znika tylko,gdy napięcie HF jest na krótki czas odcinane od nadajnika lub gdy iskra kontynuuje swoją droge przez pozostałe izolatory do uziemionej podstawy odciagu-liny przy fundamencie tak, że odciąg staje się przewodnikiem i ładunek jest rozładowywany.
Według naszych pomiarów czas zanikania łuku może trwać od 10 - 15 sekund w ostatnim przypadku. Procedura ta nie tylko prowadzi do niepożądanych zakłóceń programu, ale powoduje niebezpieczne uszkodzenia izolatorów spowodowane przez ciepło. Kilka możliwości rozwiązania problemu zostało zrealizowanych.
Jednym ze środków jest odpływ statycznych ładunków w części prowadzenia liny przez odpowiedni czas.Z tego powodu,na izolatorach odciagowych są zmostkowane nieliniowe rezystancje, i dodatkowo bocznikowane z kulowym iskiernikiem chroniącym je przed bezpośrednim uderzeniem pioruna i powodujac upływ ładunków wynikłych z powstania łuku.

Inną możliwością jest zmostkowanie odciągu izolatora przez cewke indukcyjną w miejsce nieliniowych rezystancji. Jak wiemy dzisiaj, żadna z tych możliwości nie stanowi satysfakcjonującego rozwiązania, ponieważ elementy nie mogą być stale kontrolowane, ale są bardzo podatne na awarie spowodowane wpływem środowiska. Ponadto,zostało wypróbowane użycie izolacji syntetycznych lin lub prętów z włókna szklanego w miejsce metalowych lin dzielonych przez izolatory.Ale praktyka pokazała,że elementy łączenia lin lub prętów są nadzwyczaj krytyczne i mogą wystąpić na nich nieodwracalne szkody w przypadku przeskoku iskier.

1.2 METODY OBLICZEN

Mechaniczne wymiary anteny dla nadajnika,szczególnie w zakresie niskich częstotliwości (LF),sprawiają, że prawie są niemożliwe do badania i zoptymalizowania ich zgodnie z ich pierwotnymi zalozeniami. Badania doświadczalne na modelach mogą być przydatne,ale poza zagadnieniem z modelem izolatorów i lini transmisyjnych - jest zadaniem żmudnym lub wogole nie możliwym do zrealizowania – odpowiedniego modelu konduktywności gruntu bez analizowania rzeczywistego wpływu terenu.

Tak więc możemy wyłącznie wykorzystywać program komputerowy do analizy pola elektromagnetycznego odpowiedzi dowolnej konstrukcji anteny, używając techniki modelowania tzn. metodą momentow (MoM). Analizę tworzy się opartą na numerycznych rozwiązaniach równań całkowych dla prądów indukowanych w strukturze anteny przez lokalne źródła lub wypadkową pola z dowolną polaryzacją.
Być może korzystne będzie wymienić podstawowe procedury analizy charakterystyki anteny,impedancji wejściowej,zysku anteny,charakteryskyki promieniowania, RE prądu i napięcia obciazenia komponentow anteny i tak dalej.

• Cała strukturę anteny jest modelowana przez odpowiednią ilość dowolnie wygiętych liniowych przewodów o kształcie cylindrycznym (drut)z udziałem przewodow w różnych promieniach, które można zginać w różnych kształtach i które mogą zawierać skrzyzowane druty.
  Przewody mogą zostać pobudzone w modelu źródłowym lub zostać zgrupowane i zaladowane do materialow izolacyjnych na przykład w dowolnym punkcie na całej ich długości.
  
• Przewody danej konfiguracji anteny są możliwe do podzielenia na kilka krótkich podsekcji lub segmentów połączonych razem ze sobą.Każdy segment jest zdefiniowany przez jego dwa osiowe punkty koncowe. Komplet punktów (wraz z promieniami drutu) zasadniczo definiuje geometrię struktury drutu (antena), i poszczególne punkty są ponumerowane od pierwszego punktu pierwszego drutu do końcowego punktu z ostatniego drutu.-
• Kiedy zagadnienie geometrii anteny jest okreslone to sposobem wyliczenia prądu w kazdym indywidualnym segmencie,konsekwentnie w kazdym pojedynczym przewodzie i wreszcie w całej kompletnej strukturze anteny jest technika metody momentow (MoM)
• Kiedy rozkład prądów w całej antenie jest znany, prosta sprawa jest procedura obliczenia impedancji punktu zasilenia anteny,charakterystyki promieniowania, zysku anteny i dopuszczalnego napięcia RF na elementach takich jak izolatory.

W przeszłości okazało się, że teoretycznie przewidziane dane anteny są zgodnie z wynikami pomiarów, Choć drobne zmiany co do strojenia i dopasowania systemów mogą być konieczne ze względu na tolerancję,o których mowa w możliwości modelowania rzeczywistych wpływów pasożytniczych,takich jak pasożytnicze indukcyjności anteny w pkt jej podłączenia i pasożytnicze pojemności w domku dostrojczym.

1.3 ZASADY PROJEKTOWANIA

Już wspomniana dobrze znana przewaga uziemniena elektrostatycznego zapewniajaca uziemienie dla wszystkich odciagow liniowych zostala zaprojektowana stosujac wczesniej wymieniona metoda momentow (MoM).Techniką tą uzyskujemy tylko dwa złącza izolatorów,umieszczona w taki sposób, że każdy odciąg linowy posiada izolatory na jego końcach (w pobliżu poziomu gruntu i blisko masztu).
Jeśli sekcja odciągu pomiędzy tymi izolatorami jest mniej lub więcej połową długości fali to wymagane sa dodatkowe elementy rozstrajajace (reaktancyjne) które bocznikują izolator na dolnym końcu liny.Te elementy przedluzaja lub redukuja elektryczna długość odciągów umieszczone sa w celu odejścia od rezonansu,zminimalizowania indukowanego prądu RF i jego wpływu na charakterystykę promieniowania.Elementy takie jak kondensatory zmniejszenia długość elektryczną, cewki przedłuaja długość elektryczną poszczegolnych lin odciagowych

2.0 Działania dla Stacji Konstantynow

2.1 ZREALIZOWANY PROJEKT

Znany problem niszczenia wykonanej izolacji lin wzrasta (Rys.1).Poniewaz upływy statyczynch ładunkow bazują na faktach odciągi izolatorów są zmostkowane nieliniową rezystancja która nie moza byc ciągle sprawdzana.
Sytuacja może ulec poprawie,jeżeli przynajmniej górne odciągi zostaną zmodyfikowane do wersji z elektrostatystycznym uziemieniem.

2.2 ZMIANA CAŁKOWITEJ IZOLACJI ODCIAGOW

Rys. 2. Pokazuje narysowany schemat anteny z nowymi izolatorami lin odciagowych
Wystarczające bezpieczeństwo elektryczne przed przeskokiem iskry jest gwarantowana,jeśli izolator liny (typu pas opasujący) zostały zaprojektowane z bezpiecznym wspołczynnikiem 1,5, stosując następujący wzór:
HF Napięcie przeskoku iskry (wet)
SI = >= 1.5 Max. HF Napięcie pracy

Dla izolatorów i łańcuchów izolatorów używamy notacji (generala forma):
GN - NR - WL
G Typ pasa opas.izolator
N Liczba Izolatorów
NR Liczba wymaganych pierścieni ulotów
WL Najwyższe Dopuszczale Mechaniczne obciążenie robocze
Średnia wartość obciążenia zrywającego jest co najmniej 4 razy więkasza niż maksymalne dopuszczalne obciążenie robocze
Wszystkie odległości zaznaczone na rysunku. 2 dotyczące izolatorów położeniach odnoszą się do geometrycznego środka łańcuchów izolatorów / izolatoara.
Z wyjątkiem odciągu liny nr 5 wszystkie pozostale posiadają elementy rozstrajające które są zbocznikowane z dolnymi izolatorami.
Specyfikacja typu izolatora, jak również geometryczną długości i wartość napięcia dla 2000 kW i 100% AM przedstawiono w tab. 1
W punkcie 2.2.1 są opisane dane elektryczne elementów odstrojenia i elementy obwodu
Odciąg lina nr 5 ma tylko jeden łańcuch izolatora na górnym końcu, ponieważ długość w dół do ziemi odpowiada mniej więcej 180 stopni (czyli pół długości fali).
Inne odciągi linowe z elementami rozstrojenie u podstawy mają uziemienia elektrostatycznega z cewkami.
Ponieważ wymagane reaktancje mają wartości> 1000 Q, która jest trudna do zrealizowania w tym zakresie częstotliwości, konieczne są dodatkowe kondensatory połączone równolegle w celu uzyskania całkowitej wartości reaktancji.
Dwa odseparowane łancuchy izolatorów (Rozstaw 12,7 m,odciąg liny nr 1 rys. 2) pracują jako unikalna kontrola pola tzw. "super izolacja", nie uziemiona sekcja liny jest bardzo mała i dlatego nie ma znaczenia w odniesieniu do ładunków elektrostatycznych.

Wszystkie cewki używane do rozstrojenia są tego samego typu

średnica cewki D 250.0 mm
średnica rury d 8.0 mm
Odstępy między. Obr. s 13.6 mm
Liczba obrotów n 110
Całkowita długość 1 1496.0 mm
Max. indukcyjność L 471.0 1.tH
Max. Dopuszcz. prąd I,_ 36.0 A
Wszystkie kondensatory używane są z DRALORIC Type PD 200
Kondensator płyty z wyprofilowaną krawędzią (średnica 200 mm) Dopuszczalne wartości parametrów elektrycznych (f = 225 kHz, t = 40 °C)

>> powrót