РАСПОРКА ДЛЯ ПРОВОДОВ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
SPACER FOR WIRES OF OVERHEAD POWER TRANSMISSION LINES

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для механического удаления гололедных отложений с проводов и ограничения амплитуд, колебаний проводов в опасных режимах.
Известны устройства для механического удаления гололедных отложений с проводов воздушных линий электропередачи, содержащие установленную с зазором на проводе пружину, соединенную либо с шарнирно закрепленной на том же проводе и реагирующей на ветровые нагрузки пластиной /см. а.с. СССР №902129, кл. H02G 7/16, 1980 [1]/, либо при помощи специального кинематического механизма с грузом, реагирующим на ветровые колебания проводов /см. а.с. СССР №936149, кл. H02G 7/16, H02G 7/14, 1980 [2]/.
Недостатками данных устройств являются низкая эффективность удаления гололедных отложений вследствие малых перемещений витков пружин, сложность конструкции, зависимость возможности работы устройства от наличия и характера ветровых возмущений /порывов ветра/, а также невозможность ограничения амплитуд колебаний проводов при опасных режимах, вызванных гололедно-ветровыми нагрузками.
Известны также устройства для механического сброса гололедных отложений с проводов воздушных линий электропередачи с помощью размещенных в пролете элементов для импульсного встряхивания провода и ударных элементов /см., например, а.с. СССР №811382, кл. H02G 7/16, 1978 [3]; а.с. СССР №1415309, кл. H02G 7/16, 1986 [4]/.
Недостатками известных устройств является значительная сложность конструкции вследствие необходимости использования элементов со специальными физическими эффектами, короткозамыкателя, грозозащитных тросов и т.п., дополнительные затраты электроэнергии, неспособность автоматического включения защиты при образовании гололедных отложений, а также невозможность ограничения амплитуд колебаний проводов при опасных режимах их эксплуатации.
Кроме того, известны конструкции распорок для проводов воздушных линий электропередачи, содержащие тягу, выполненную из двух элементов, а также узлы соединения элементов тяги между собой и с проводами, обеспечивающие возможность их относительного перемещения /см., например, а.с. СССР №886127, кл. H02G 7/12, 1979 [5]; а.с. СССР №687515, кл. H02G 7/14, 1977 [6]/.
Недостатками известных конструкций распорок при обеспечении ими возможности уменьшения передачи энергии колебаний между проводами является предельно низкая эффективность как сброса гололедных отложений с проводов, так и рассеяния энергии при колебаниях проводов, сложность конструкции и ее низкая надежность.
Наиболее близким устройством того же назначения к предлагаемому устройству по совокупности существенных признаков является распорка для проводов воздушных линий электропередачи, содержащая тягу, выполненную из двух элементов, и узлы соединения элементов тяги и крепления к проводам, выполненные в виде плоского шарнирного четырехзвенного механизма, обеспечивающего возможность перемещения элементов тяги один относительно другого /см. а.с. СССР №1495889, кл. H02G 7/12, 7/14, 1967 [7]/, и принятая за прототип.
Недостатками устройства-прототипа являются низкая эффективность как сброса гололедных отложений с проводов, так и рассеяния энергии при колебаниях проводов.
Сущность изобретения заключается в создании конструкции распорки для проводов воздушных линий электропередачи, обеспечивающей автоматический эффективный сброс гололедных отложений с проводов и интенсивное рассеяние энергии при колебаниях последних, за счет создания возвратно-колебательных движений со значительными амплитудами специальных втулок-скребков и их линейных разнонаправленных смещений относительно проводов под действием ветровых нагрузок и электромагнитного взаимодействия распорки с током в проводах. Эффект таких смещений достигнут за счет выполнения распорки с переменной геометрической структурой, изменяемой при действии ветровых нагрузок и электромагнитного поля проводов.
Технический результат - повышение эффективности сброса гололедных отложений с проводов и рассеяния энергии их колебаний.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной распорке для проводов воздушных линий электропередачи, выполненной в виде плоского шарнирного многозвенного механизма, включающего стержневые шарнирные тяги, узел соединения тяг и зажимы для крепления тяг к проводам, особенность заключается в том, что узел соединения тяг представляет собой жесткий коробчатый каркас, соединенный с каждым из проводов парой тяг, замещенных с обращенной к данному проводу стороны узла, зажимы для крепления тяг к проводам выполнены в виде пары свободно надетых на каждый провод втулок с возможностью возвратно-поступательных смещений относительно провода, при этом внутри коробчатого каркаса на гибких связях закреплена эластичная оболочка, частично заполненная сыпучим ферромагнитным материалом, а снаружи каркаса между тягами каждой пары установлены ограничители предельного сближения тяг.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично показано предлагаемое устройство на виде на линию электропередачи сверху; на фиг.2 - вид А на распорку на фиг.1.
Распорка для проводов воздушных линий электропередачи выполнена в виде плоского шарнирного многозвенного механизма, включающего стержневые шарнирные тяги, соединения тяг и зажимы для крепления тяг к проводам. При этом узел соединения тяг представляет собой жесткий коробчатый каркас 1, сваренный из легких дюралевых планок прямоугольного поперечного сечения, соединенный с каждым из проводов 2, 3 парой шарнирных тяг 4, 5 и 6, 7, размещенных с обращенной к данному проводу 2 или 3 стороны узла. Зажимы 8, 9 и 10, 11 для крепления, соответственно, тяг 4, 5 и 6, 7 к проводам 2 и 3 выполнены в виде двух пар 8, 9 и 10, 11 свободно надетых на каждый из проводов 2, 3 втулок, имеющих возможность совершать возвратно-поступательные смещения относительно проводов 2, 3 и выполняющих функции скребков для удаления с проводов 2, 3 гололедных отложений. Внутри коробчатого каркаса 1, открытого со всех сторон воздействию ветровых возмущений, на гибких связях 12 закреплена герметичная эластичная оболочка 13, частично заполненная сыпучим ферромагнитным материалом 14. В качестве материала для оболочки 13 могут быть использованы полиамиды - кристаллизирующиеся полимеры из класса полярных термопластов, имеющие высокую прочность на разрыв, эластичность, термо и морозоустойчивость. В качестве сыпучего ферромагнитного материала 14 могут быть использованы отходы при механической оболочке ферромагнитных тел, опилки, раскрошенная стружка. Наиболее удобен ферромагнитный порошок, в качестве которого обычно используют природный магнитный железняк, либо ферромагнитную окалину металлургических производств. Гибкие связи 12 выполнены из специальных синтетических волокон, применяемых для плетения строп парашютов и т.п. Снаружи на каркаса 1 между тягами 4, 5 и 6, 7 каждой пары тяг, расположенных по одну сторону каркаса 1, установлены /приварены/ к каркасу 1 ограничители 15 предельного сближения тяг 4, 5 и 6, 7 каждой пары, представляющие собой короткие отрезки пластинок прямоугольного поперечного сечения.
Работа предлагаемого устройства происходит следующим образом.
Возникновение на проводах 2, 3 гололедных отложений неизбежно приводит /см. [5], [7]/ при малейших ветровых нагрузках к интенсивным взаимным колебаниям проводов воздушной линии на опасных режимах со значительными амплитудами /провода расходятся, сходятся, возможен эффект скручивания, большая вероятность возникновения схлестывания проводов, эффекта их “пляски” и т.п. Во время года, для которого возникновение гололедных отложений, малые ветровые нагрузки возникают практически всегда, в любое время суток, то есть практически всегда возникают такие опасные динамические режимы. Как видно на фиг.1, сближение-удаление проводов 2, 3 при ветровых нагрузках друг от друга вызывает значительные по амплитуде возвратно-поступательные смещения втулок-скребков 8, 9 относительно провода 2 и 10, 11 относительно провода 3. Это уже не микроколебания витков пружин в устройствах [1], [2], а значительные перемещения в десятки сантиметров при неподвижном каркасе 1, позволяющие очистить значительные участки проводов 2, 3 в зоне нахождения распорки в текущий момент. Размещение внутри полого каркаса 1, открытого со всех сторон ветровым воздействием, эластичной подвижной оболочки 13, частично заполненной сыпучим материалом 14, обеспечивает непрерывные, продольные и хаотичные смещения узла соединения тяг вдоль проводов 2, 3 в пределах длины полета. Это объясняется тем, что под действием порывов ветра геометрия оболочки 13, ее парусные свойства имеют случайный, заранее непредсказуемый характер /изменение площади и объемного характера поверхности самой подвижной оболочки, пересыпание ферромагнитного материала внутри нее и т.п./. В результате этого направление равнодействующего вектора сил ветровых возмущений, действующих на оболочку 13 в общем случае со всех сторон, является в каждый момент времени практически случайной величиной. Такое воздействие аналогично работе парусов при их перестройке, где резко изменяются курсовые углы практически в любых пределах, вплоть до отрицательных углов. Только в парусной лодке такая перестройка происходит целенаправленно, а здесь она хаотична под действием ветровых возмущений и сил электромагнитного взаимодействия /см. ниже/ как результат пространственных деформаций оболочки и пересыпания сыпучего материала. Это приводит к хаотичным колебаниям узла 1, к сообщению ему случайных силовых однонаправленных составляющих вдоль проводов 2 и 3, что обеспечивает максимально эффективное удаление гололедных отложений втулками - скребками 8, 9, 10, 11, совершающими возвратно-поступательные колебания совместно с линейными перемещениями вдоль проводов в пределах длины пролета. Ограничители 15 не позволяют при удалении проводов 2, 3 друг от друга недопустимо сблизиться тягам 4 с 5 и 6 с 7, что привело бы к заклиниванию шарнирного механизма, при последующем сближении проводов 2, 3. Использование в качестве сыпучего материала 14 именно ферромагнитного порошка обеспечивает дополнительные воздействия, кроме ветровых нагрузок, на эластичную оболочку 13 за счет взаимодействия переменного электромагнитного поля, создаваемого токами в проводах 2, 3, с ферромагнитным порошком. Такие взаимодействия, особенно усиливающиеся при колебаниях проводов 2, 3 и их взаимном сближении, сопровождающимся практически контактом с узлом 1, с одной стороны повышают интенсивность хаотичных смещений узла 1 вдоль проводов 2, 3, а с другой - обеспечивают более интенсивное рассеяние распоркой энергии колебаний проводов, диссипацию этой энергии за счет использования не только механических, но и электромагнитных взаимодействий колеблющихся тел.
Предлагаемое устройство характеризуется повышенной эффективностью сброса гололедных отложений с проводов, при этом процесс сброса происходит автоматически и непрерывно на любом этапе появления отложений, и непосредственно на стадии их возникновения. Кроме того, устройство эффективно исполняет и классические функции распорки - рассеяние энергии паразитных колебаний проводов в опасных режимах, предотвращение опасности затягивания проводов на данные режимы с нежелательными эффектами.