УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ОБЛЕДЕНЕНИЯ С ПРОВОДОВ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к электроэнергетике, а именно, к воздушным линиям электропередач и может быть использована для удаления обледенения с проводов линий электропередач (ЛЭП).
Энергетики рассматривают обледенения ЛЭП в качестве одного из наиболее серьезных бедствий, характеризующихся намерзанием на поверхности проводов переохлажденного дождя или мокрого снега преимущественно при температуре от 0 до -10°С, иногда до -15°С, что может приводить к обрыву проводов и поломке несущих опор.
Известны многочисленные способы борьбы с этим явлением, основанные на механическом или тепловом воздействии на ледяную корку. Плавка током - наиболее распространенный способ борьбы с ледообразованием на проводах ЛЭП. Лед плавят за счет подогрева несущих или вспомогательных проводов постоянным или переменным током частотой 50 Гц до температуры 100÷130°С. Известны способы удаления гололеда при пропускании тока короткого замыкания по проводам расщепленной фазы линии электропередачи (Авт. свид. SU №587547, МПК H02G 7/16, публ. 1978).
Недостатком указанных способов является то, что ток короткого замыкания является аварийным режимом для ЛЭП и с большой степенью вероятности может привести к отжигу проводов с последующей необратимой потерей прочности, что недопустимо. Проблема усугубляется тем, что однократного пропускания тока короткого замыкания может быть недостаточно для полного удаления гололеда, и короткие замыкания придется неоднократно повторять, что еще больше утяжелит последствия.
Кроме того, способ удаления гололеда методом плавки является весьма дорогостоящим в связи с большими энергозатратами.
Известно специальное изготовление проводов ЛЭП, например, описанное в патенте РФ №2017245, МПК Н01В 5/08, публ. 1994, имеющих по длине винтообразную форму, сформированную на основе сердечника, сечение которых выполнено в виде эллипса, большая ось которых расположена на винтовой линии с шагом, равным шагом скрутки наружного повива провода.
Недостатками такого провода является технологическая сложность изготовления.
Известны устройства для механического сброса гололедных отложений с проводов ЛЭП, выполненных в виде ведомой каретки, установленной на проводе (Авт. свид. SU №65433, МПК H02G 7/16, публ. 1945).
Недостатком этого устройства является в том, что кареткой управляют вручную с земли. Манипуляции по поднятию каретки сложны, трудоемки и связаны с непроизвольной порчей проводов и потерей времени, а тем более, на специально для этого отключенных линиях.
Известно устройство для сброса гололедных отложений с проводов и тросов ЛЭП (Авт. свид. SU №252438, МПК H02G 7/16, публ.1970), содержащее ударный элемент-молоток, соединенный с рычагом через храповый механизм и установленный на рычаге зубчатый сектор.
Недостатком устройства является его сложность, а также ограниченность использования.
Известно устройство для автоматической очистки провода от снега и льда (патент FR №2672443, МПК H02G 7/16, публ. 06.02.1991). Устройство состоит из верхней рамы, присоединенной к траверсе, и нижней рамы, имеющих изогнутую форму, и предварительную сжатую пружину рам и закрепленную на концах в местах соединения рам. К центральной части пружины одним концом прикреплен стержень с возможностью свободного прохождения через центральное отверстие в нижней раме, другой конец стержня соединен с кабелем. Перегруженный кабель за счет налипания снега приводит к срабатыванию пружины, резко опуская ее вниз, стержень ударяет кабель, освобождая его от снега. Удар вертикально падающего стержня создает волну, распространяющуюся вдоль кабеля, разгружая при этом кабель от снега, наледи.
Недостатками устройства являются: возможность отклонения его от нормального положения, что ухудшает его функционирование, ограниченность его использования. Кроме того, при срабатывании устройства возможно не полное, а частичное удаление гололедной муфты, в результате, остаток наледи будет увеличивать вес провода и не даст вернуться пружине в первоначальное положение, что приведет устройство вне рабочее состояние.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, (патент US №3035111, МПК H02G 7/16, публ. 1962) является устройство с функциями изолятора и антиобледенителя. Устройство содержит первый пружинный элемент, который вертикально сжимается под весом провода со льдом, второй пружинный элемент, зафиксированный защелкой, реагирующий на сжатие первого пружинного элемента. Защелка срабатывает при полном сжатии первого пружинного элемента и освобождает второй пружинный элемент, срабатывание которого приводит к тряске проводов и откалыванию льда. Верхняя крышка устройства является изолятором с периферическим углублением по окружности для провода.
Недостатком указанного устройства является отсутствие корпуса, защищающего защелку и пружинные элементы от природных факторов и обледенения, которые могут вывести устройство вне рабочее состояние. Форма механического накопителя, представляющая собой защелку, выполненную в виде металлического бруска, иногда может приводить к несрабатыванию устройства за счет формы выполнения, имеющей прямоугольные грани.
Задачей предлагаемой модели является устранение вышеуказанных недостатков.
Технический результат по первому варианту достигается тем, что устройство для удаления обледенения с проводов линий электропередач содержит пружинный механизм и механический накопитель, который выполнен в виде шариков, поджимаемых пружин, болтов для возможности регулирования порога их срабатывания, расположенных через 120 по окружности цилиндрического корпуса с верхней и нижней крышками, пружинный механизм, включающий пружину, находящуюся в сжатом состоянии при помощи поршня, соединенного с металлическим стержнем, проходящим через отверстие в нижней крышке цилиндрического корпуса с креплениями.
Технический результат по второму варианту достигается тем, что устройство для удаления обледенения с проводов линий электропередач содержит пружинный механизм и механический накопитель, который выполнен в виде поискового магнита с резьбовым отверстием под шпильку, проходящую через отверстие верхней крышки цилиндрического корпуса и закрепленную шайбой и гайкой, пружина - амортизатор для возможности смягчения удара поискового магнита о цилиндрический корпус, пружинный механизм, включает пружину возврата, металлический диск соединен со штоком и стержнем, проходящим через отверстие в нижней крышке цилиндрического корпуса с креплениями.
Технический результат по третьему варианту достигается тем, что устройство для удаления обледенения с проводов линий электропередач содержит пружинный механизм и механический накопитель, который выполнен в виде шариков, расположенных в прорези нижней части цилиндрического корпуса и металлического бруска между ними, расположенный в отверстиях через 120° по окружности металлического диска с отверстием под поршень с прорезью, соединенный с помощью гайки с металлической шайбой и с металлическим стержнем посредствам резьбового соединения, проходящий через отверстие крышки нижней части корпуса и, пружинный механизм, включающий пружину возврата и пружину, расположенную между металлической шайбой и металлическим диском, для возможности ее сжатия под весом провода и гололеда.
Крепление цилиндрического корпуса осуществляется одним концом к опоре, другим концом к линейному изолятору.
Крепление цилиндрического корпуса осуществляется одним концом к опоре, другим концом к опорному изолятору.
Крепление цилиндрического корпуса осуществляется одним концом к опоре, другим к линейному изолятору и одним концом второго устройства к опоре, другим к опорному изолятору.
Крепление цилиндрического корпуса осуществляется одним концом к изолирующей траверсе, другим концом к проводу линии электропередач.
Варианты размещения устройства для удаления обледенения с проводов линий электропередач и их количество иллюстрируются следующими чертежами: на фиг.1 представлен вариант исполнения устройства с механическим накопителем, выполненным в виде подпружиненного шарика; на фиг.2 - вариант исполнения устройства с механическим накопителем, выполненным в виде поискового магнита; на фиг.3 - вариант исполнения устройства с механическим накопителем, выполненным в виде двух шариков и металлического бруска между ними; на фиг.4 - вариант размещения устройства, один конец которого закреплен на опоре, а другой присоединен к опорному изолятору; на фиг.5 - вариант размещения устройства, один конец которого закреплен на опоре, а другой присоединен к линейному изолятору; на фиг.6 - вариант с присоединением двух устройств, один конец одного устройства прикреплен к опоре, другой конец - к линейному изолятору и один конец второго устройства прикреплен к опоре, другой - к опорному изолятору; на фиг.7 - вариант размещения устройства, один конец которого закреплен на изолирующей траверсе, другой конец - на проводе.
Устройство по варианту 1 содержит пружину 1, горизонтальное движение которой ограничивается выступом 2 поршня 3, соединенного с металлическим стержнем 4, три механических накопителя 5, включающие шарики 6, поджимаемые пружинами 7 и регулирующие порог срабатывания болты 8, цилиндрический корпус 9 с нижней крышкой 10, прикрепленной к нему при помощи болтов 11 и гаек 12 и верхней крышкой 13 с креплением 14 и кольцо 15.
Пружина 1 находится в сжатом состоянии и зафиксирована поршнем 3, который удерживается тремя шариками 6 механических накопителей 5. Стержень 4, соединенный резьбовым соединением с поршнем 3, подсоединен кольцом 15 к проводу 23 (Фиг.7.), либо с линейным изолятором 21 (Фиг.5) или с опорным изолятором 22 (Фиг.4), соединенных с проводом 23. При обледенении провода 23 вес его увеличивается, и усилие принимают на себя шарики 6. Поджимаемые пружины 7, порог срабатывания которых регулируются болтом 8, рассчитаны на определенный суммарный вес провода и гололеда. При достижении критического расчетного по гололеду веса, определяемого поджимаемыми пружинами 7, шарики 6 выходят из прорези в поршне, что приводит в действие сжатую пружину 1. При полном срабатывании пружины 1 поршень 3 ударяется о верхнюю крышку 13 с креплением 14 к опоре или траверсе, приваренную к цилиндрическому корпусу 9. В результате этого удара возникают первые механические повреждения гололедной муфты на проводе 23, а возникшие колебания провода 23 - к последующей его очистке. Возврат механизма в исходное состояние происходит за счет веса провода 23, на который рассчитана пружина 1. Шарики 6 возвращаются в исходное положение в прорезь поршня до следующего срабатывания.
Устройство по варианту 2 содержит пружину возврата 1, поисковой магнит 2, металлический диск 3, стержень 4 со штоком 5, шпильку 6, закрепленную гайкой 7 и шайбой 8, цилиндрический корпус 9, выполненный из нержавеющей стали, и нижней крышкой 10, прикрепленной к нему при помощи болтов 11 и гаек 12, и верхней крышкой 13, крепление 14 и кольцо 15, пружину - амортизатор 16.
Крышка 13 приварена к цилиндрическому корпусу 9 и соединена с поисковым магнитом 2 шпилькой 6, нижняя часть которой входит в резьбовое отверстие поискового магнита 2, а верхняя ее часть расположена снаружи цилиндрического корпуса 9 и удерживается шайбой 8 и гайкой 7 с возможностью свободного перемещения шпильки. До срабатывания устройства нижняя часть поискового магнита 2 контактирует с металлическим диском 3. По мере скопления на проводе гололеда и снежных образований возрастает усилие на металлический диск 3, жестко связанный со стержнем 4 резьбовым соединением, который соединен кольцом 15 с проводом 23 (Фиг.7) либо с линейным изолятором 21 (Фиг.5) или с опорным изолятором 22 (Фиг.4), соединенных с проводом 23. При достижении критического расчетного веса провода 23, превышающего вес, удерживаемого поисковым магнитом 2, металлический диск 3 отрывается от поискового магнита 2 и металлический стержень 4 соединенный резьбовым соединением со штоком 5 резко опускается вниз. Происходит удар штока 5 о нижнюю крышку 10 корпуса 9, в результате которого возникают первые повреждения гололедной муфты на проводе 23, а возникшие колебания провода 23 приводят к последующей его очистке. Возврат металлического диска 3 и стержня 4 в исходное положение после удаления гололеда происходит при помощи пружины возврата 1, а пружина - амортизатор 16 не позволяет возникнуть удару поискового магнита 2 о верхнюю крышку 13 цилиндрического корпуса 9 при возврате металлического диска 3. Присоединение цилиндрического корпуса к опоре линии электропередач или траверсе осуществляется креплением 14. Цилиндрический корпус 9 выполнен из нержавеющей стали или для предотвращения его взаимодействия с поисковым магнитом 2.
Устройство по варианту 3 содержит пружину 1, пружину возврата 2, поршень 3 с прорезью, металлический стержень 4, три механических накопителя 5, включающие два металлических шарика 6 и металлический брусок 7, расположенные в отверстиях металлического диска 8 через 120 по его окружности, металлическую шайбу 9, составной цилиндрический корпус с крышкой 10, нижней частью цилиндрического корпуса 11, верхней частью цилиндрического корпуса 12, крышкой 13, крепление 14 и кольцо 15, болты 16 и гайки 17, гайку 18.
Пружина 2 рассчитана на определенный вес провода с гололедом и зафиксирована металлической шайбой 9, через отверстие которой проходит поршень 3 закрепленный гайкой 18. Металлический диск 8 с отверстием под поршень 3 и с отверстиями под три механических накопителя 5, состоящих из двух шариков 6 и металлического бруска 7 между ними. Механические накопители 5 в исходном состоянии удерживают металлический диск 8. Поршень 3 соединен с металлическим стержнем 4 с помощью резьбового соединения и кольцом 15 с проводом 23 (Фиг.7) или с линейным изолятором 21 (Фиг.5) или с опорным изолятором 22 (Фиг.4), соединенных с проводом 23. При обледенении провода 23 вес его увеличивается и поршень 3 начинает двигаться вниз, в результате усилие принимает на себя пружина 1 и механические накопители 5. Когда прорезь в поршне 3 выходит на один уровень с механическими накопителями 5, шарики 6 освобождают отверстие в нижней части цилиндрического корпуса 11 и занимают отверстие в поршне 3, тем самым освобождая металлический диск 8. Поршень 3 вместе с металлическим диском 8 резко опускается вниз, в результате чего возникает удар поршня 3 о нижнюю крышку 10, приваренную к нижней части 11 цилиндрического корпуса. В результате этого удара возникают первые механические повреждения гололедной муфты на проводе 23, а возникшие колебания провода 23 к последующей его очистке. Возврат механизма в исходное состояние происходит за счет пружины возврата 2.
Устройство, размещенное в цилиндрическом корпусе, защищает механизм от образований на нем гололеда, который может приводить к несрабатыванию устройства. Формы механического накопителя по вариантам 1 и 3, выполненные в виде шариков, а так же по варианту 2 в форме поискового магнита делают конструкцию более надежной. Устройство может работать как на сжатие, так и на растяжение пружинного механизма, что делает его универсальным в установке на изолирующей траверсе и дает возможность рассматривать комплектации с различными позициями и количеством. Предлагаемое техническое решение позволяет повысить надежность работы устройства для удаления обледенения с проводов линий электропередач.