УСТРОЙСТВО ГРОЗОЗАЩИТЫ ДЛЯ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ (ВАРИАНТЫ)
LIGHTNING GUARD DEVICE FOR OVERHEAD POWER TRANSMISSION LINE (VERSIONS)

Изобретение относится к области строительства опорных конструкций линий электропередачи высокого напряжения. В частности, изобретение касается конструкции грозозащиты воздушных линий электропередачи с изолирующими траверсами без грозозащитных тросов.
Известна конструкция изолирующей опорно-подвесной трехфазной подвески ВЛ, описанная в US №3316342, Н01В 17/00, Н01В 17/08, H02G 7/20, Н01В 17/00, Н01В 17/02, H02G 7/20, опубл. 25.04.1967. Известная трехфазная подвеска содержит одну стальную траверсу, к которой на подвесной изолирующей подвеске в горизонтально разнесенные подвешены провода ЛЭП, при этом фиксация проводов в горизонтальной плоскости осуществляется опорным изолятором, распложенным наклонно к горизонтальному направлению.
Данное решение принято в качестве прототипа для заявленных объектов.
Такие подвески эффективны при компактизации канала передачи электроэнергии, например в следующих случаях:
- в компактных ВЛ;
- в ВЛ с самонесущими изолированными проводами;
- в условиях, когда по различным причинам ВЛ выполняется с небольшими пролетами, и в связи с этим появляется необходимость уменьшить междуфазные расстояния, например в городских условиях;
- в условиях, когда по различным причинам необходимо понизить высоту опор, например, для повышения грозоупорности ВЛ или для уменьшения ширины охранной зоны ВЛ.
Недостатком данного решения является сложность конструкции в части как опорных элементов, так и в части установки изолирующих элементов, а также невысокая грозозащищенность ВЛ из-за отсутствия специальных средств грозозащиты (например, грозозащитного троса) и повышенных горизонтальных габаритов, при которых возможен прорыв молнии к любой из трех фаз ВЛ.
В большинстве случаев ВЛ защищаются от грозовых отключений подвеской грозозащитного троса. Однако в ряде случаев грозозащитный трос не выполняет своих функций, а иногда приводит к возникновению дополнительных аварийных ситуаций (например, при обрыве грозотроса).
Для повышения эффективности грозозащиты ВЛ необходимо обеспечить сопротивление заземления опор на уровне нормативных значений, определенных в Правилах Устройства Электроустановок (ПУЭ-7). В случае, когда трасса ВЛ проходит в районах с высоким удельным сопротивлением грунта, выполнение этого требования ПУЭ на практике обеспечить практически невозможно. В таких условиях наличие грозозащитного троса приводит не к повышению, а к снижению грозоупорности ВЛ, поскольку при высоких значениях сопротивления заземления опор каждый удар молнии в грозозащитный трос приводит к обратному перекрытию с тела опоры на провода ВЛ. В этом случае наличие грозотроса только увеличивает число грозовых отключений ВЛ.
В районах с высокой коррозионной агрессивностью атмосферы грозозащитные тросы корродируют значительно быстрее проводов, т.к. они выполнены из стали. При достижении коррозией критических значений происходит обрыв грозотросов. При падении грозотрос часто "ложится" на провода, приводя к коротким замыканиям и аварийному отключению ВЛ.
Снятие грозотроса приводит к тому, что молния поражает верхние провода ВЛ и каждое такое поражение приводит к перекрытию воздушного промежутка между проводом и телом опоры и, как следствие, к аварийному отключению ВЛ. Однако следует отметить, что количество ударов молнии в ВЛ без грозозащитных тросов снижается, так как провода подвешиваются ниже тросов.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, который заключается в упрощении конструкции и повышении грозозащищенности ВЛ.
Указанный технический результат для первого варианта исполнения достигается тем, что в устройстве грозозащиты воздушной линии электропередачи, содержащем опору с изолирующей траверсой, к которой прикреплен провод, и элемент грозозащиты, изолирующая траверса выполнена из одного поддерживающего изолятора, воспринимающего растягивающие нагрузки, и одного опорного изолятора, воспринимающего сжимающие нагрузки, к точке связи которых между собой прикреплен провод, при этом другим концом поддерживающий изолятор прикреплен к опоре выше места прикрепления к этой стойке другого конца опорного изолятора, а опорный изолятор выполнен в виде ограничителя перенапряжения, который имеет длину, равную длине опорного изолятора, и в полости которого блок варисторов занимает часть его внутренней длины, другая часть которого является изолятором, отделяющим ограничитель перенапряжения от рабочего напряжения воздушной линии электропередачи, при этом блок варисторов имеет электрические выводы, протянутые от места окончания блока варисторов наружу к электроду воздушного искрового промежутка, вторым электродом которого является экран, провод или элементы крепления провода на изоляционной траверсе.
Указанный технический результат для второго варианта исполнения достигается тем, что в устройстве грозозащиты воздушной линии электропередачи, содержащем опору изолирующей траверсой, к которой прикреплен провод, и элемент грозозащиты, изолирующая траверса выполнена из одного поддерживающего изолятора, воспринимающего растягивающие нагрузки, и одного опорного изолятора, воспринимающего сжимающие нагрузки, к точке связи которых между собой прикреплен провод, при этом другим концом поддерживающий изолятор прикреплен к опоре выше места прикрепления к этой стойке другого конца опорного изолятора, а поддерживающий изолятор выполнен в виде ограничителя перенапряжения, который имеет наружную длину, равную длине опорного изолятора, и в полости которого блок варисторов занимает часть его внутренней длины, другая часть которого является изолятором, отделяющим ограничитель перенапряжения от рабочего напряжения воздушной линии электропередачи, при этом блок варисторов имеет электрические выводы, протянутые от места окончания блока варисторов наружу к электроду воздушного искрового промежутка, вторым электродом которого является экран, провод или элементы крепления провода на изоляционной траверсе.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Изобретение поясняется конкретными примерами, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата.
На фиг.1 показан первый вариант исполнения грозозащиты;
на фиг.2 - второй вариант исполнения грозозащиты.
Одним их путей повышения грозоупорности ВЛ без грозотросов является использование подвесных защитных аппаратов - нелинейных ограничителей перенапряжений (ОПН), которые на опорах стандартных конструкций подвешиваются на стальных траверсах параллельно линейному изолятору. При этом ОПН, как правило, не имеет электрического контакта с проводом, а отделен от него искровым воздушным промежутком, который перекрывается при возникновении грозовых перенапряжений и подключает ОПН к проводу только при появлении опасных грозовых перенапряжений. В случае, когда на ВЛ применяются изолирующие траверсы, подобное решение реализовано быть не может, т.к. изолирующая подвеска верхнего провода крепится непосредственно к верхней части стойки опоры, и никаких металлических (заземленных) траверс, к которым возможна подвеска ОПН, конструкция опоры не предусматривает.
ОПН - аппараты защиты от перенапряжений, пришедшие на смену вентильным разрядникам. Ограничители перенапряжений нелинейные типа ОПН предназначены для защиты электрооборудования распределительных электрических сетей переменного тока с изолированной или компенсированной нейтралью от грозовых и коммутационных перенапряжений в соответствии с их вольт-амперными характеристиками и пропускной способностью. ОПН относятся к категории изделий, хорошо освоенных промышленностью. Эти аппараты выпускаются рядом российских предприятий, таких ЗАО «Феникс-88» (информация об ОПН представлена на официальном сайте этой компании в Интернет в режиме он-лайн по адресу: http://www.fenix88.nsk.su/prod_opn.php), Группа компаний «Промгруппа Планета» (информация об ОПН представлена на официальном сайте этой компании в Интернет в режиме он-лайн по адресу: http://pplaneta.ru/opn.html), как «АВК-Энерго» (информация об ОПН представлена на официальном сайте этой компании в Интернет в режиме он-лайн по адресу: http://www.avk.su/avkcatalog/opn/), как ЗАО «Высоковольтные Электрические Защитные Аппараты» («ВЭЗА») и ООО «Электрозащита» (информация об ОПН представлена на официальном сайте этой компании в Интернет в режиме он-лайн по адресу: http://www.elz.ru/opn.htm).
В рамках настоящего изобретения предлагается выполнить грозозащиту ВЛ без грозозащитных тросов при помощи ОПН. При этом предлагается изменить пространственное положение ОПН. Для этого предлагается для конструкции грозозащиты воздушной линии электропередачи (ВЛ) с изолирующими траверсами, каждая из которых выполнена из одного поддерживающего изолятора 1, воспринимающего растягивающие нагрузки, и одного опорного изолятора 2, воспринимающего сжимающие нагрузки, к точке связи которых между собой прикреплен провод 3 и каждый из которых прикреплен другим концом к стойке опоры 4 ВЛ, установить на стойке 4 опоры в изолирующую траверсу вместо опорного изолятора ограничитель перенапряжения 5, который имеет наружную длину (по наружной поверхности), равную длине опорного изолятора, при этом ОПН выполнен таким образом, что варисторы в виде блока 6 варисторов, расположенного в полости корпуса вдоль этой трубчатой формы полости, занимают не всю его внутреннюю длину, а оставшаяся часть 7 длины ОПН, не заполненная варисторами, выполняет роль изоляционного промежутка (изолятора), отделяющего ОПН от рабочего напряжения ВЛ. При этом конструкция ОПН имеет электрические выводы, выведенные наружу от места окончания блока варисторов в направлении к электроду 8 воздушного искрового промежутка, вторым электродом которого может являться экран 9, провод 3 или элементы крепления 10 провода на изоляционной траверсе.
Таким образом, поддерживающий изолятор 1 и опорный изолятор предлагаемой конструкции за счет прикрепления их к стойке опоры 4 на разной высоте (поддерживающий изолятор прикреплен к стойке опоры выше места прикрепления к этой стойке другого конца ОПН) образуют силовой треугольник в вертикальной плоскости, образующий изолирующую траверсу. ОПН представляет собой близкую к трубчатой форме вытянутую конструкцию, состоящую из корпуса, являющегося силовым элементом, что обеспечивает возможность его использования в качестве опорной (силовой) конструкции, в том числе и в составе такой же силовой конструкции опорного изолятора. Опорный изолятор как силовой элемент также имеет вытянутую, близкую к трубчатой, форму.
Возможен вариант исполнения, согласно которому для конструкции по фиг.2. на стойке опоры в изолирующей траверсе вместо поддерживающего изолятора устанавливается ограничитель перенапряжения 5, имеющий длину, равную длине поддерживающего изолятора, при этом ОПН выполнен таким образом, что варисторы 6 занимают не всю его внутреннюю длину, а оставшаяся часть длины ОПН, не заполненная варисторами 7, выполняет роль изоляционного промежутка, отделяющего ОПН от рабочего напряжения ВЛ. При этом конструкция ОПН имеет электрические выводы, выведенные наружу от места окончания блока варисторов в направлении к электроду 8 воздушного искрового промежутка, вторым электродом которого может являться экран 9, провод 3 или элементы крепления 10 провода на изоляционной траверсе.
Новое размещение ОПН на стойке опоры относительно элементов изолирующей траверсы позволяет обеспечить высокий уровень защиты от перенапряжений и грозозащиты ВЛ при отсутствии необходимости изменения конструкции самой опоры.
Настоящее изобретение промышленно применимо, так как основано на рациональном расположении элементов опоры, обеспечивающем повышение эксплуатационных характеристик опоры в части защиты от грозовых отключений.