ВЫСОКОВОЛЬТНАЯ ВОЗДУШНАЯ ЛИНИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ И СПОСОБ РЕМОНТА ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
HIGH-VOLTAGE OVERHEAD LINE AND REPAIR METHOD FOR HIGH-VOLTAGE OVERHEAD LINE

Изобретение относится к электротехнике, конкретно к высоковольтным воздушным линиям электропередачи и способам их ремонта.
Известна высоковольтная воздушная линия электропередачи, включающая фундаменты, высотные опоры с траверсами, на которых размещены электроизоляторы с повешенными к ним посредством натяжных и поддерживающих зажимов многожильными токоведущими проводами, при этом токоведущие провода выполнены из сочетания алюминиевых и стальных проволок, из которых образованы сердечник и многожильный внешний повив (см. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения. - М.: Энергоиздат, 1981 г. стр.342-426).
Известна высоковольтная воздушная линия электропередачи, включающая большой пролет между опорами при переходе через широкое природное препятствие, фундаменты с установленными на них анкерными высотными опорами с траверсами, на которых подвешены электроизоляторы, натяжные и поддерживающие зажимы, в которых укреплены токоведущие провода (см. Патент RU 2360345).
Известен способ ремонта высоковольтной воздушной линии электропередачи, включающей фундаменты, высотные опоры с траверсами, на которых размещены электроизоляторы с подвешенными к ним посредством натяжных и поддерживающих зажимов многожильными токоведущими проводами, при этом токоведущие провода выполнены из сочетания алюминиевых и стальных проволок, из которых образованы сердечник и многожильный внешний повив. Известный способ включает частичный ремонт и усиление, либо замену в необходимом объеме опорных конструкций, электропрводов и арматуры (А.Ф.Зюзин, Н.З.Поконтов. Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования. - М.: Высшая школа, 1986 г., гл.18. Ремонт воздушных линий электропередачи, стр.312-315).
Недостатками известного способа ремонта высоковольтной воздушной линии электропередачи являются неразработанность технологических приемов и устройств, обеспечивающих выполнение ремонтных работ с заменой отслуживших допустимый срок или поврежденных электропроводов на новые высокотемпературные композитные многожильные электропровода, что не обеспечивает неповреждаемость их защитной оболочки и конструктивной системы как в процессе ремонтно-монтажных операций, так и в последующей эксплуатации отремонтированной линии электропередачи.
Задача, решаемая изобретением, заключается в разработке конструктивной системы и технологии ремонта высоковольтных воздушных линий электропередачи с заменой фазных электропроводов на высокотемпературные композитные электропровода, производимой с обеспечением максимальной неповреждаемостью защитных оболочек и целостности многожильной конструкции высокотемпературных композитных электропроводов на всех этапах подготовки ремонтного замещения, прокладки и последующей эксплуатации электропроводов.
Поставленная задача в части способа ремонта высоковольтной воздушной линии электропередачи решается тем, что демонтируют отслужившие допустимый срок, и/или поврежденные опоры и электропровода и подготавливают замену удаляемых электропроводов на высокотемпературные композитные содержащие каждый не менее одной композитной жилы и многожильный внешний повив, для чего оборудуют в начале и конце линии или ее ремонтируемого участка головную и конечную монтажные площадки, на первой из которых сосредотачивают требуемое количество навитых на барабаны указанных высокотемпературных электропроводов индивидуальной длины, которую принимают не менее полной анкерной строительной длины ремонтируемого участка воздушной линии электропередачи, устанавливают на головной монтажной площадке раскаточный агрегат и тормозную машину с жесткой фиксацией и возможностью восприятия монтажных нагрузок, а на концевой монтажной площадке монтируют натяжную машину и размещают барабан с лидер-тросом для протяжки замещающего высокотемпературного электропровода; при необходимости монтируют заменяющие высотные опоры с траверсами, удовлетворяющими условию минимизации взаимодействия эксплуатационных электромагнитных полей электропроводов, по меньшей мере, до нормативно допустимого уровня; устанавливают на траверсах электроизоляторы, подвешивают к ним натяжные и/или поддерживающие зажимы, адаптированные для неповреждающего крепления упомянутых высокотемпературных электропроводов; устанавливают концевые и промежуточные раскаточные ролики, которые для этого выполнены с профилированным ложем, по меньшей мере, наружный контактный слой которого выполнен из упругодеформируемого материала с твердостью ниже твердости наружного слоя жил внешнего повива электропровода на величину, достаточную для обеспечения монтажно-технологической неповреждаемости электропровода при контакте с указанным ложем, рабочий профиль которого принят глубиной и шириной, превышающими габаритный диаметр поперечного сечения прокладываемого электропровода; при этом раскаточный агрегат и тормозную машину устанавливают на головной монтажной площадке перед первой опорой на расстоянии от нее, обеспечивающем угол наклона электропровода к горизонту, не превышающий 30° на участке от упомянутого барабана тормозной машины до концевого раскаточного ролика на первой опоре, а натяжную машину устанавливают на конечной монтажной площадке с жесткой фиксацией к основанию и с возможностью обеспечения аналогичного угла наклона лидер-троса и соответственно электропровода, за последней опорой монтажного участка указанной линии пропускают по роликам в направлении к тормозной машине лидер-трос, соединяют его с прокладываемым электропроводом одним концом через тормозную машину, а другим - через натяжную машину и осуществляют прокладку электропровода по раскаточным роликам с максимальным технологическим натяжением не более 0,7 от прочности электропровода на разрыв и минимальным радиусом изгиба на роликах, которые принимают диаметром не менее 40 габаритных диаметров электропровода, после чего производят под технологическим натяжением перекладку и закрепление в натяжных и поддерживающих зажимах замещающего в процессе ремонта электропровода.
При наличии в указанной линии электропередачи высотных опор, располагаемых с поворотом линии в плане под углом 5°<α<60°, для обеспечения минимально допустимого радиуса изгиба электропровода на раскаточных роликах диаметр последних, считая по днищу ложа (желоба), могут принимать не менее 60 габаритных диаметров электропровода, при этом упругодеформируемый слой ложа роликов могут выполнять, например, прорезиненным или полиуретановым, а при наличии одной и более угловых опор с углом поворота более 60°, по меньшей мере, на соответствующих угловых опорах применять ролики в аналогичном исполнении, с минимальным диаметром не менее 1000 мм, либо использовать тандемы из двух или более роликов с неповреждающим электропровод ложем и креплением тандема к опоре через одну точку.
Для прокладки высокотемпературного композитного многожильного электропровода в качестве лидер-троса могут использовать малокрутящийся канат с параллельно уложенными несущими прядями в защитной оболочке или в трубчатой рубашке крестовой свивки, имеющий длину, соответствующую строительной длине электропровода между точками подвеса на крайних опорах электропровода плюс не менее шести высот крайней опоры.
В качестве лидер-троса могут применять многожильный плетеный металлический трос крестовой свивки, при этом монтажные работы с лидер-тросом могут производить только на отключенных воздушных линиях, а лидер-трос на участке вблизи тормозной и/или натяжной машины могут снабжать роликовым заземлителем.
Причем барабан с лидер-тросом могут размещать на заанкеренной натяжной машине и в режиме реверса подавать указанный трос к месту монтажа, вытягивая его натяжным механизмом, например автомобилем, кабестаном и под минимальным натяжением заправлять на ролики, соединив с концом электропровода у тормозной машины.
Кроме того, соединение конца электропровода с лидер-тросом могут выполнять через вертлюг, монтажную петлю и монтажный чулок в виде крестовой оплетки из мягкой проволоки и прокладки из защитной ленты, предотвращающей повреждаемость приконцевого участка электропровода.
Протяжку электропровода могут начинать с минимальной скоростью до 5 м/мин, а после прохождения им первой опоры линии электропередачи увеличивать скорость протяжки до 100 м/мин, при этом вначале процесса могут включать в работу тормозную машину, которая при этом начнет отпускать провод, увеличивая стрелу провеса, и после этого включит натяжную машину и произведет протяжку электропровода.
Причем в процессе выполнения ремонта монтажные работы по прокладке электропровода могут выполнять с использованием натяжной машины, которая оснащена лебедкой с плавно изменяющейся скоростью протяжки, устройством реверса, прибором изменения тягового усилия, ограничителем заданного максимального натяжения и кабестаном; при этом кабестан может иметь диаметр меньше диаметра барабана тормозной машины, будучи предназначен для намотки только лидер-троса.
Кроме того, при производстве ремонтных работ тормозная машина может быть оснащена устройством плавного регулирования усилия торможения для обеспечения регулирования натяжения и стрелы провеса электропровода, и, кроме того, указанная машина может быть оснащена сдвоенным тормозным барабаном с диаметром, превышающим минимально допустимый по условию неразрушающего изгиба электропровода, содержащего композитные жилы; при этом работа тормозной и натяжной машин будет автоматически согласована с обеспечением требуемого натяжения во всем допустимом диапазоне скоростей протяжки электропровода.
Перекладку в процессе ремонта замещающего электропровода из монтажного ролика в эксплуатационные натяжные и/или поддерживающие зажимы могут производить с помощью монтажной балки с лебедкой, а после монтажа в эксплуатационных зажимах электропровод могут оснащать виброгасителями.
Кроме того, могут ремонтировать линию электропередачи напряжением 10-0,4 кВт, а также могут ремонтировать высоковольтную линию напряжением класса 35-330 кВт.
При этом в качестве высокотемпературных композитных могут применять электропровода типа электропроводов фирмы LUMPI-BERNDORF. Поставленная задача в части объекта изобретения: Высоковольтная воздушная линия электропередачи - решается тем, что высоковольтная воздушная линия электропередачи содержит возведенные на фундаментах высотные опоры с траверсами, на которых смонтированы электроизоляторы с подвешенными к ним посредством натяжных и поддерживающих зажимов многожильными токоведущими проводами, а также смонтированные провода грозозащиты и арматуру, включая виброгасители, при этом в качестве многожильных токоведущих проводов, замещающих при ремонте вышедшие из строя или поврежденные электропровода, приняты высокотемпературные композитные электропровода, каждый из которых содержит сердечник не менее чем с одной композитной жилой и многожильный внешний повив, причем указанная линия отремонтирована по любому из пунктов 1-14 способа ремонта воздушной линии электропередачи.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в разработке совокупности технологических операций и конструктивных решений технологического оборудования для применения при ремонте воздушных линий электропередачи с заменой фазных электропроводов на высокотемпературные композитные многожильные электропровода с обеспечением наибольшей неповреждаемости последних как от монтажных, так и от эксплуатационных воздействий, что достигается разработанным в изобретении набором монтажных машин, агрегатов, приемов их работы, параметров электропроводов и деталей оборудования, с которыми электропровода взаимодействуют как в процессе ремонтных операций, так и в послеремонтной эксплуатации в составе высоковольтной воздушной линии электропередачи.
Сохранения высокоэффективных характеристик монтируемых электропроводов достигают также их бесстыковым выполнением в пределах ремонтно-монтажного участка воздушной линии электропередачи, протяжкой с соблюдением допустимых для данного вида электропроводов натяжения и углов перегиба на барабанах тормозной машины и раскаточных роликах. Сохранность оболочек и всей конструкции провода повышает также наличие введенного в изобретении упругоподатливого слоя в элементах оборудования и подвески, с которыми соприкасается провод на всех этапах подготовки и проведения ремонтных работ и последующей эксплуатации в составе воздушной линии электропередачи.
Сущность изобретения поясняется чертежами,
где на фиг.1 изображена высоковольтная линия электропередач с технологическим оборудованием для ее возведения;
на фиг.2 - подвеска токоведущих проводов на траверсах опор высоковольтных линий электропередач:
на фиг.3 - барабан с электропроводом в фазе монтажа на раскаточный агрегат, вид спереди;
на фиг.4 - навеска барабана на раскаточный агрегат с верхней раскаткой высокотемпературного композитного электропровода;
на фиг.5 - монтажное соединение электропровода с лидер-тросом;
на фиг.6 - раскаточный ролик с ложем, выполненным с неповреждающим композитный электропровод слоем, разрез по оси;
на фиг.7 - натяжной зажим в собранном виде, смонтированный на электропроводе;
на фиг.8 - схема перекладки электропровода из монтажного раскаточного ролика в поддерживающий зажим.
В процессе ремонта высоковольтной воздушной линии 1 электропередачи при необходимости демонтируют отслужившие допустимый срок и/или поврежденные опоры 2 и электропровода 3 и подготавливают замену удаляемых на высокотемпературные композитные многожильные электропровода 3, содержащие каждый не менее одной композитной жилы и многожильный внешний повив. Для этого оборудуют в начале и конце линии 1 или ее ремонтируемого участка головную 4 и конечную 5 монтажные площадки. На головной монтажной площадке 4 сосредотачивают требуемое количество навитых на барабаны 6 указанных высокотемпературных электропроводов 3 индивидуальной длины, которую принимают не менее полной анкерной строительной длины ремонтируемого участка воздушной линии 1 электропередачи. Устанавливают на головной монтажной площадке 4 раскаточный агрегат 7 и тормозную машину 8 с тормозным барабаном 9 с жесткой фиксацией и возможностью восприятия монтажных нагрузок. На концевой монтажной площадке 5 монтируют натяжную машину 10 и размещают барабан 11 с лидер-тросом 12 для протяжки замещающего высокотемпературного электропровода 3. При необходимости монтируют заменяющие высотные опоры 2 с траверсами 13, удовлетворяющими условию минимизации взаимодействия эксплуатационных электромагнитных полей электропроводов 3, по меньшей мере, до нормативно допустимого уровня. Устанавливают на траверсах 13 электроизоляторы, подвешивают к ним натяжные 14 и/или поддерживающие 15 зажимы, адаптированные для неповреждающего крепления упомянутых высокотемпературных электропроводов 3. Устанавливают концевые 16 и промежуточные 17 раскаточные ролики. Указанные ролики выполнены с профилированным ложем 18, по меньшей мере, на величину, достаточную для обеспечения монтажно-технологической неповреждаемости электропровода 3. Наружный контактный слой 19 ложа 18 выполнен из упругодеформируемого материала.
Твердость материала упругодеформируемого слоя 19 принимают ниже твердости наружного слоя 19 жил внешнего повива электропровода 3 на величину, достаточную для обеспечения монтажно-технологической неповреждаемости электропровода 3 при контакте с указанным ложем 18.
Рабочий профиль контактного слоя 19 ложа 18 принят глубиной и шириной, превышающими габаритный диаметр поперечного сечения прокладываемого электропровода 3. При этом раскаточный агрегат 7 и тормозную машину 8 устанавливают на головной монтажной площадке 4 на расстоянии до первой опоры 2, обеспечивающем на участке от барабана 9 до концевого раскаточного ролика 16 на первой опоре 2 угол наклона электропровода 3 к горизонту, не превышающий 30°. Натяжную машину 10 устанавливают на конечной монтажной площадке 5 с жесткой фиксацией к основанию и с возможностью обеспечения аналогичного угла наклона лидер-троса 12 и соответственно электропровода 3 за последней опорой 2 монтажного участка указанной линии 1. Пропускают по роликам 15 и 16 в направлении к тормозной машине 8 лидер-трос 12. Соединяют его с прокладываемым электропроводом 3 одним концом через тормозную машину 8, а другим через натяжную машину 10 и осуществляют прокладку электропровода 3 по раскаточным роликам 16 и 17 с максимальным технологическим натяжением не более 0,7 от прочности электропровода на разрыв и с минимальным безопасным радиусом изгиба на указанных роликах, которые принимают диаметром не менее 40 габаритных диаметров электропровода 3. После этого производят под технологическим натяжением перекладку и закрепление в натяжных 14 и поддерживающих 15 зажимах замещающего в процессе ремонта электропровода 3. При наличии в ремонтируемой воздушной линии электропередачи высотных опор 2, располагаемых с поворотом линии в плане под углом 5°<α≤60° для обеспечения минимально допустимого радиуса изгиба электропровода 3 на раскаточных роликах 16, 17, диаметр последних, считая по днищу ложа 18 (желоба), принимают не менее 60 габаритных диаметров электропровода 3. При этом упругодеформируемый слой 19 ложа 18 роликов 16, 17 выполняют, например, прорезиненным или из полиуретана. При наличии одной и более угловых опор 2 с углом поворота линии 1 электропередачи в плане более 60° применяют ролики 17 в аналогичном исполнении, но с минимальным диаметром не менее 1000 мм, либо применяют тандемы из двух или более роликов с креплением тандема к опоре 2 через одну точку. Для прокладки многожильного композитного высокотемпературного электропровода 3 в качестве лидер-троса 12 вариантно используют малокрутящийся канат с параллельно уложенными несущими прядями в защитной оболочке или в трубчатой рубашке крестовой свивки 20, имеющий длину, соответствующую строительной длине электропровода 3 между точками подвеса на крайних опорах 2 плюс не менее шести высот крайней опоры 2. В качестве лидер-троса 12 вариантно применяют также многожильный плетеный металлический трос крестовой свивки. При этом монтажные работы с лидер-тросом 12 производят только на отключенных воздушных линиях 1, а лидер-трос 12 на участке вблизи тормозной 8 и/или натяжной машины 10 в этом случае снабжают роликовым заземлителем (условно не показан). Барабан 11 с лидер-тросом размещают на заанкеренной натяжной машине 10 и в режиме реверса подают указанный лидер-трос к месту монтажа, вытягивая его натяжным механизмом, например автомобилем, кабестаном, и под минимальным натяжением заправляют на ролики 16 и 17, соединив его с концом электропровода 3 у тормозной машины 8. Соединение конца электропровода 3 с лидер-тросом 12 выполняют через вертлюг 21, монтажную петлю 22 и монтажный чулок 23 в виде крестовой оплетки из мягкой проволоки и прокладки из защитной ленты, предотвращающей повреждаемость приконцевого участка электропровода 3. Протяжку электропровода 3 начинают с минимальной скоростью до 5 м/мин. После прохождения электропроводом первой опоры 2 линии электропередачи 1 увеличивают скорость протяжки до 100 м/мин. При этом в начале процесса включают в работу тормозную машину 8, которая начинает отпускать провод, увеличивая стрелу провеса. После этого включают натяжную машину 10 и производят протяжку.
Монтажные работы по прокладке электропровода 3 вариантно выполняют с использованием натяжной машины 10, которая оснащена лебедкой (не показано) с плавно изменяющейся скоростью протяжки, устройством реверса (не показано), прибором изменения тягового усилия, ограничителем заданного максимального натяжения и кабестаном (не показано), барабан которого имеет диаметр меньше диаметра барабана тормозной машины 8 и предназначен для намотки только лидер-троса 12. Тормозная машина 8 оснащена устройством плавного регулирования усилия торможения, чем обеспечивают регулирование натяжения и стрелы провеса электропровода 3 Кроме этого указанная машина 8 оснащена сдвоенным тормозным барабаном 9 с диаметром, превышающим минимально допустимый по условию неразрушающего изгиба электропровода 3, содержащего композитные жилы. При этом работу тормозной 8 и натяжной 10 машин автоматически согласуют с обеспечением требуемого натяжения во всем допустимом диапазоне скоростей протяжки электропровода 3. Перекладку электропровода 3 из монтажного ролика 17 в эксплуатационные натяжные 14 и/или поддерживающие 15 зажимы производят с помощью монтажной балки 24 с лебедкой 25. После монтажа в эксплуатационных зажимах 14 и 15 электропровод 3 оснащают виброгасителями (условно не показано). Таким образом ремонтируют воздушные линии электропередачи напряжением от 10-0,4 кВт до высоковольтных напряжением класса 35-330 кВт. В качестве высокотемпературных композитных применяют электропровода типа электропроводов фирмы LUMPI-BERNDORF.
Высоковольтная воздушная линия электропередачи 1 содержит возведенные на фундаментах высотные опоры 2 с траверсами 13, на которых смонтированы электроизоляторы с подвешенными к ним посредством натяжных 14 и поддерживающих 15 зажимов многожильными токоведущими проводами 3. Кроме этого на траверсах 13 смонтированы провода грозозащиты и арматура, включая виброгасители. В качестве многожильных токоведущих проводов, замещающих при ремонте вышедшие из строя или поврежденные электропровода, принимают высокотемпературные композитные электропровода 3, каждый из которых содержит сердечник не менее чем с одной композитной жилой и многожильный внешний повив. Указанная линия 1 адаптирована для выполнения на ней ремонтных работ по любому из пунктов 1-14 способа ремонта высоковольтной воздушной линии электропередачи.
Пример реализации изобретения.
Выполняют ремонт высоковольтной воздушной линии электропередачи 1 напряжением 110 кВт на участке протяженностью 30 км. Для проведения ремонтных работ линию 1 делят на строительно-монтажные участки длиной по 3-5 км. На каждом из указанных участков при необходимости демонтируют отслужившие допустимый срок, а также поврежденные опоры 2 и электропровода 3. В требуемом объеме укрепляют или возводят новые фундаменты. Монтируют на них взамен удаленных высотные опоры 2 с траверсами 13, сконструированными для прокладки многожильных высокотемпературных электропроводов типа TAL/HACIN 120/34. Оборудуют головную 4 и конечную 5 монтажные площадки соответственно перед первой и за последней высотной опорой 2 ремонтируемого участка линии 1. Устанавливают и закрепляют на головной площадке 4 раскаточный агрегат 7 и тормозную машину 8 с осями, ориентированными нормально к вертикальной плоскости створа высотных опор 2. На конечной площадке 5 аналогично располагают натяжную машину 10, которую как и тормозную на головной площадке 4 закрепляют на расстоянии от ближайшей высотной опоры 2, обеспечивающем угол наклона заменяющего монтируемого высокотемпературного электропровода 3 не более 30°. Монтируют на траверсах 13 концевых опор 2 натяжные 14, а на траверсах 13 промежуточных опор 2 заменяющие поддерживающие зажимы 15 и подвешивают монтажные раскаточные ролики 16 и 17 с ложем 18, адаптированным под протяжку высокотемпературного электропровода 2, неповреждающую его защитную оболочку и конструкцию. На раскаточный агрегат 7 навешивают барабан 6 с высокотемпературным композитным многожильным электропроводом 3 индивидуальной длиной не менее полной анкерной строительной длины ремонтного строительно-монтажного участка, располагая его на оси навески агрегата 7 для верхней раскатки электропровода 3. На натяжную машину 10 навешивают барабан 11 с лидер-тросом 12, предпочтительно, также под верхнюю раскатку. Протягивают лидер-трос 12 по раскаточным роликам 16 и 17 до первой высотной опоры 2 и тормозной машины 8, соединяют его с концом монтируемого высокотемпературного композитного многожильного электропровода 3. Осуществляют протяжку электропровода 3 по упомянутым раскаточным роликам 16, 17 под технологическим натяжением и совершают перекладку его в натяжные 14 и поддерживающие 15 зажимы с подвеской к гирляндам изоляторов.