Примерно 40 - 55% от общего числа отказов на ВЛ связано с повреждением проводов и грозозащитных тросов, основной причиной которых является превышение гололедных нагрузок или от действия вибрации, пляски при гололедно-изморозевых отложениях.
Значительное число воздушных линий электропередачи в России находятся в третьем, четвертом и особом районах по гололеду, подверженных в зимнее время и в межсезонье образованию сверхрасчетных гололедных отложений (практически 1 раз в 2-4 года). Масса гололеда на каждый погонный метр провода достигает 4-6 кг и более, и превышает расчетные значения в 1,5-2 и более раз.
Отложение гололеда обычно сопровождается пляской проводов в виде стоячих волн с наиболее опасным видом колебаний с одной или двумя полуволнами или низкочастотной вибрацией (при отложении изморози цилиндрической формы), гашение которой не обеспечивают любые существующие в настоящее время гасители вибрации. Образуется гололед при температуре воздуха в приземном слое от –10 С до -50 С и реже при -100 С.

Гололедно-изморозевые отложения на проводах

Провода и тросы воздушных линий испытывают действия механических нагрузок, направленных по вертикали (масса провода и гололеда) и по горизонтали (давление ветра), в результате чего в металле проводов возникают напряжения на растяжение. На величину последних влияет также и температура окружающего воздуха.

Суммарная удельная нагрузка на провод от собственной массы, массы гололеда и давления ветра.

Чтобы определить результирующую (суммарную) нагрузку на провод надо найти геометрическую сумму действующих на него вертикальных и горизонтальных нагрузок. Для контроля данной нагрузки можно использовать динамометры, которые монтируются в схему подвески проводов или тросов. Но как определить массу гололеда, образующегося на проводе, исключая влияние других нагрузок?
Для своевременного предупреждения об опасных гололедных нагрузках следует предусматривать оповещение о гололедообразовании, например, с помощью системы автоматического контроля гололедно-ветровых нагрузок.

Для передачи сигнала может использоваться радиоканал, сотовая связь, низкочастотный канал по фазному проводу сети с изолированной нейтралью или изолированному грозозащитному тросу.
Одним из основных элементов системы является датчик гололедно-ветровой нагрузки (ДГВН), разработанный специалистами нашей фирмы:

Датчик гололедно-ветровых нагрузок

Датчик гололедообразования предназначен для измерения гололедно-ветровых нагрузок, скорости ветра и температуры воздуха.

Устанавливается на подвеске:

• грозозащитного троса - в разрыв между первым изолятором и тросостойкой;
• провода - в разрыв между первым изолятором и траверсой.

Установка датчика гололедно-ветровых нагрузок на грозозащитном тросе взамен скобы КГП (скобы подвески гирлянды изоляторов)

Принцип работы датчика основан на преобразовании усилий от нагрузки в аналоговый сигнал на выходе и дальнейшей цифровой обработки в микропроцессорном терминале. При этом измерения нагрузки происходят независимо в разных плоскостях (вертикальной и горизонтальной) и исключает влияние их друг на друга. Другими словами производится измерение нагрузки от давления ветра (в горизонтальной плоскости, перпендикулярной воздушной линии) и нагрузки от гололеда (в вертикальной плоскости). Нагрузка от массы провода компенсируется в момент установки датчика (при этом не должно быть гололеда), а нагрузка от тяжения провода при изменении температуры (в горизонтальной плоскости параллельной воздушной линии) датчиком не воспринимается.
Данный датчик в настоящее время используется в системе раннего обнаружения гололеда на проводах и тросах, разработанной совместно с «Фирмой ОРГРЭС» и находится на испытании на действующих линиях электропередачи МЭС «Центра» Волго-Донского ПМЭС в г. Волгоград.