ОПОРА ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Предлагаемая опора может быть использована в электроэнергетике при строительстве и реконструкции линий электропередач.
Известна опора линии электропередачи (Патент РФ №2166044, Е 04 Н 12/24, опубл. 2001.04.27), включающая стойку и присоединенный к ней оголовок из материала с заданными физическими свойствами и полимерные прокладки, в которых размещены изолированные провода.
Известная опора линии электропередачи имеет следующие недостатки:
она может использоваться только с изолированными проводами и не обеспечивает грозозащищенность линии электропередач с указанными опорами.
12
15
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является опора линии электропередачи (патент РФ №2215859, Е 04 Н 12/24, опубл. 2003.11.10), включающая стойку и, оголовник с элементами из электроизоляционного композиционного материала, расположенные на нем металлические элементы крепления проводов, при этом оголовник выполнен в виде конструкции стержней из пластика на основе минеральных и/или химических волокон с прочностью на растяжение 60-2000 Мпа, электрической прочностью 40-70 кВ/см и объемным сопротивлением 10-10 Ом·см, а элементы крепления проводов - в виде снабженных полимерными прокладками разрезных втулок, жестко закрепленных на стержнях оголовка посредством металлических патрубков.
Недостатком известной опоры является то, что она может использоваться только для линий с изолированными проводами и не обеспечивает грозозащищенности линии электропередачи, не подлежит реконструкции.
Техническая задача, решаемая предлагаемой полезной моделью заключается в использовании на линии электропередачи (ЛЭП)
неизолированных проводов, повышении грозозащищенности ЛЭП и возможности экономичной реконструкции ЛЭП.
Поставленная задача решается тем, что в известной опоре линии электропередачи, содержащей стойку, оголовник с элементами из электроизоляционного композиционного материала, расположенные на нем элементы крепления проводов, согласно полезной модели, оголовник выполнен состоящим из нескольких стержней, являющихся продолжением стойки, количество которых соответствует количеству фаз линии электропередачи, и снабжен вставками из электроизоляционного композиционного материала, расположенными между элементами крепления проводов и стержнями, при этом длина вставок L выбрана удовлетворяющей следующим условиям:
стр
ф
стр
L=(U-√3U)/2 Е,
стр
где U - напряжение стримерного разряда,
ф
U - напряжение фазы линии электропередачи,
стр
Е - напряженность электрического поля в канале стримера. Кроме того, в качестве элементов крепления проводов могут быть использованы типовые изоляторы.
11
17
Кроме того, электроизоляционный композиционный материал может быть выбран со следующими характеристиками: модуль упругости при изгибе 10-18 Мпа, модуль упругости на растяжение 7-18 Мпа, устойчивость при поперечной нагрузке 2500-20000 Мпа, электрическая прочность 10-60 кВ/ мм, электрическая прочность по поверхности 5-10 кВ/см, объемное сопротивление 10-10 Ом·см.
Кроме того, указанные вставки могут быть выполнены из стеклопластиковых композиционных материалов.
Кроме того, вставки могут быть выполнены в виде сплошного цилиндра.
Кроме того, вставки могут быть выполнены в виде полого цилиндра.
Кроме того, вставки могут быть выполнены в виде усеченного конуса.
Кроме того, вставки могут быть выполнены в виде полого усеченного конуса.
Кроме того, вставки могут быть выполнены в виде комбинации цилиндров и конусов.
Кроме того, вставки могут быть выполнены в виде продолжения типовых изоляторов.
На фиг.1-6 схематично представлено выполнение предлагаемой опоры трехфазной линии электропередачи с различной конфигурацией вставок из электроизоляционного композиционного материала. На фиг.1 - вариант выполнения опоры с вставками из электроизоляционного композиционного материала в виде сплошного цилиндра, на фиг.2- вариант выполнения опоры с вставками из электроизоляционного композиционного материала в виде полого цилиндра, на фиг.3 - вариант выполнения опоры с вставками из электроизоляционного композиционного материала в виде сплошного усеченного конуса, на фиг.4 - вариант выполнения опоры с вставками из электроизоляционного композиционного материала в виде полого усеченного конуса, на фиг.5 - вариант опоры с вставками из электроизоляционного композиционного материала в виде комбинации цилиндров и конусов, на фиг.6 - вариант выполнения опоры с вставками из электроизоляционного композиционного материала в виде продолжения типового изолятора.
Опора линии электропередачи (фиг.1-6) содержит стойку 1, оголовник 2, состоящий из нескольких стержней, являющихся продолжением стойки 1, число которых равно числу фаз линии электропередачи, вставки 3 из электроизоляционного композиционного материала, расположенные между стержнями 2 и элементами крепления 4 проводов 5. В качестве элементов крепления 4 могут быть использованы типовые изоляторы.
В качестве физических характеристик вставок из электроизоляционного композиционного материала выбраны следующие характеристики материала, которые необходимы при реализации конструкции и реализации поставленных задач: прочность на растяжение σ=60-2000 МПа, объемное сопротивление ρ=1012-10150 м·см, модуль упругости при изгибе 10-18 МПа, модуль упругости на растяжение 7-18 МПа, устойчивость при поперечной нагрузке 2500-20000 Мпа, электрическая прочность Е=10-60 кВ/мм, электрическая прочность по поверхности композиционного материала Е=4,0-10 кВ/см. Введение новых физических характеристик для вставок из электроизоляционного композиционного материала связано с тем, что при предлагаемой конструкции опоры ЛЭП указанные вставки работают не только на растяжение, но и на сжатие, и на изгиб и должны обеспечивать приемлемые характеристики по токам утечки, пробивному напряжению и электрическую прочность по поверхности материала. Этим требованиям в качестве материала для вставок из электроизоляционного композиционного материала удовлетворяет стеклотекстолит.
Поражение линии электропередач (ЛЭП) происходит после удара молнии в опору или провод ЛЭП. При ударе молнии в провод 5 фронт волны достигает опоры, потенциал провода 5 оказывается достаточно высоким по отношению к заземленной стойке 1, происходит пробой элемента крепления 4 фазы, на которую пришелся удар молнии, и вставки из электроизоляционного композиционного материала 3. На стойке 1 при этом из-за ее индуктивного и активного сопротивления возрастает напряжение, и если оно достаточно для пробоя изоляции другой фазы, происходит пробой изоляции вставки из электроизоляционного композиционного материала следующей фазы. Велика вероятность пробоя и третьей фазы при трехфазном выполнении ЛЭП. Пробои формируют проводящие каналы между фазами линии электропередачи и возникает короткое замыкание рабочего напряжения между фазами. В том случае, когда оказывается пробитой только одна фаза линии электропередач с изолированной нейтралью (6-35
стр
ф
стр
стp
стр
стр
стр
ф
ф
кВ) линия не отключается и потребитель получает электроэнергию без перебоев. При возникновении двухфазного перекрытия срабатывает защита и линия электропередач отключается до срабатывания автоматического повторного включения (АПВ) и при не устранении короткого замыкания (КЗ), отключается от генератора электроэнергии. Применение же вставок из электроизоляционного композиционного материала длиной L=(U-√3•U)/2 Е, обеспечивает сохранение электрической прочности изоляционного промежутка между двух фаз и предотвращает появление двухфазного (трехфазного) КЗ, линия не отключается от потребителя и повышается ее грозозащищенность. U - напряжение, которое обеспечивает продвижение стримера в воздушном промежутке. Для стандартных атмосферных процессов U=1000 кВ, при изменении высоты расположения ЛЭП, влажности воздуха, его состава Ucrp может меняться в сторону уменьшения. Если записать уравнение напряжения для промежутка двух фаз, то оно запишется следующим образом U=2 Е•L+√3 U), где Естр напряженность канала стримера, L - длина вставки из электроизоляционного композиционного материала, U - фазное рабочее напряжение ЛЭП. Из этого уравнения определена длина вставки из электроизоляционного композиционного материала, при которой предотвращаются двухфазные КЗ на линии и повышается ее грозозащищенность.
В качестве физических характеристик вставок из электроизоляционного композиционного материала выбраны следующие характеристики материала, которые необходимы при реализации конструкции и реализации поставленных задач: прочность на растяжение σ=60-2000 МПа, объемное сопротивление ρ=1012-10150 м·см, модуль упругости при изгибе 10-18 МПа, модуль упругости на растяжение 7-18 МПа, устойчивость при поперечной нагрузке 2500-20000 Мпа, электрическая прочность Е=10-60 кВ/мм, электрическая прочность по поверхности композиционного материала Е=4,0-10 кВ/см.
Выполнение вставки из электроизоляционного композиционного материала, например, из стеклопластиковых материалов, в виде сплошного или полого цилиндра, или сплошного или полого конуса позволяет повысить эксплуатационные характеристики конструкций опор, упрощает и удешевляет реконструкцию и модернизацию линий, находящихся в эксплуатации.
В том случае, когда вставки из электроизоляционного композиционного материала выполнены полыми и являются продолжением стержней оголовка опоры ЛЭП, обеспечивается надежная эксплуатация ЛЭП, упрощается технология монтажа вставок из электроизоляционного композиционного материала на действующей ЛЭП.