УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБРОСА ГОЛОЛЕДНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ С ПРОВОДОВ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
DEVICE FOR REMOVAL OF ICE COATING FROM WIRES OF OVERHEAD TRANSMISSION LINES

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для механического удаления гололедных отложений с проводов воздушных линий электропередачи.
Известны устройства для механического сброса мокрого снега и гололедных отложений с проводов воздушных линий электропередачи с помощью размещенных в пролете элементов для импульсного встряхивания провода и ударных пружинных элементов /см. а.с. СССР №754541, кл. H02G 7/00, 1978 [1]; а.с. СССР №811382, кл. H02G 7/16, 1978 [2]; а.с. СССР №1415309, кл. H02G 7/16, 1986 [3]; а.с. СССР №700888, кл. H02G 7/00, 1986 [4]/.
Недостатками известных устройств являются неспособность автоматического сброса отложений на проводах при достижении их весом опасных значений, значительная сложность конструкций, вследствие необходимости использования элементов со специальными физическими эффектами, короткозамыкателей, грозозащитных тросов, материалов с эффектом памяти формы /ЭПФ/, дополнительные затраты электроэнергии, узкие возможности использования, ограниченные в каждом случае специфическими конструкциями линии электропередачи.
Известно также устройство для сброса отложений с проводов линий электропередачи, содержащее молоток, ударяющий по проводу, привод, действующий от веса отложений и выполненный в виде пространственного кинематического пружинного рычажно-зубчатого механизма, снабженного зубчатой рейкой, храповым механизмом и зубчатым сектором /см. а.с. СССР №252438, кл. H02G 7/16, 1967 [5]/.
Недостатками известного устройства являются предельная сложность конструкции, ограниченные функциональные возможности и области применения, низкая эффективность сброса отложений и эксплуатационная надежность.
В типовых опорах воздушных линий электропередачи механическая цепь подвески провода к штыревому изолятору состоит из крюка и резьбового штыря, свободно вставленного резьбовой стороной в отверстие в опоре и зафиксированного гайкой /см., например, К.М. Поярков “Электрические станции, подстанции, линии и сети”, М., 1971, стр.233-234 [6]/.
Однако, здесь в принципе отсутствуют устройства для сброса отложений с проводов, срыва их паразитных колебаний и т.п.
Наиболее близким устройством того же назначения к предлагаемому устройству по совокупности существенных признаков является устройство для сброса гололедных отложений с проводов линий электропередачи, содержащее молоток, ударяющий по проводу под действием веса отложений, и выполненное по типу пружинных весов, встроенных в механическую цепь подвески провода к изолятору, кинематически связанных своим неподвижным стержнем с поворотной рукояткой молотка при помощи шарнирного коромысла и толкателя, сцепленных между собой посредством зубьев /см. а.с. СССР №115292, кл. H02G 7/16, 1967 [7], и принятое за прототип.
Недостатками устройства-прототипа являются предельная сложность конструкции, низкая эффективность сброса отложений и надежность, ограниченные функциональные возможности и области применения. Наличие отложений на проводах при определенных ветровых возмущениях приводит к резонансным колебаниям проводов, возникновению низкочастотных колебаний типа “пляски”, приводящим к повреждению воздушных линий электропередачи. В устройстве-прототипе практически отсутствует возможность срыва указанных режимов и регулировки заданных номинальных значений натяжений проводов, что предельно ограничивает его функциональные возможности.
Сущность изобретения заключается в создании устройства, обеспечивающего автоматический сброс гололедных отложений с проводов при достижении весом отложений значений, больше максимально допустимых, выстановку номинальных значений натяжений проводов данного типа и срыв возникающих опасных колебательных режимов проводов за счет включения в механическую цепь подвески провода релейного элемента, обеспечивающего при своем срабатывании импульсное встряхивание проводов при критических весовых и вибрационных нагрузках.
Технический результат - упрощение конструкции устройства, повышение эффективности сброса гололедных отложений, расширение функциональных возможностей устройства.
кр
кр
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для сброса гололедных отложений с проводов линий электропередачи, включающем элемент для импульсного встряхивания проводов, действующий от веса отложений и встроенный в механическую цепь подвески провода к опоре с помощью штыревого изолятора, особенность заключается в том, что в опоре в зоне подвески провода вырезано прямоугольное сквозное окно, снабженное боковыми глухими пазами с двух противоположных сторон, а элемент для импульсного встряхивания провода выполнен в виде гибкой упругой прямоугольной пластины, являющейся частью полого цилиндра и представляющей собой нелинейный релейный элемент с двумя устойчивыми состояниями и переходом из одного состояния в другое хлопком при достижении внешней нагрузкой критического значения Р, при этом пластина свободно вставлена в пазы с нахлесткой на вырез окна со сторон пазов и с неполным перекрытием окна в противоположном поперечном направлении, резьбовой конец штыря изолятора введен в отверстие в пластине, зафиксирован на последней с помощью гаек и соединен с тросом, свободно пропущенным через соосное штырю отверстие, выполненное в параллельно прикрепленном к опоре кронштейне, и снабженным привязанным к концу и свободно свисающим вниз грузом, весом, равным номинальному значению натяжения данного провода, причем, необходимая для хлопка критическая нагрузка пластины Р связана с максимально допустимым весом гололедных отложений
на проводе соотношением
.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично показано предлагаемое устройство на виде сбоку с продольным разрезом /сплошными линиями показано положение устройства в исходном состоянии, пунктирными - после срабатывания при критической нагрузке/; на фиг.2 - вид А на фиг.1.
кр
кр
Устройство для сброса мокрого снега и гололедных отложений 1 с проводов 2 линии электропередачи включает элемент 3 для импульсного встряхивания провода 2, действующий от веса отложений 1 и встроенный в механическую цепь подвески провода 2 к опоре 4 с помощью штыревого изолятора 5, насаженного на изогнутый конец штыря 6. В опоре 4 в зоне подвески к ней провода 2 вырезано прямоугольное сквозное окно 7, снабженное боковыми глухими пазами 8 с двух противоположных сторон окна 7, а элемент 3 для импульсного встряхивания провода 2 выполнен в виде гибкой упругой прямоугольной пластины, являющейся частью полого цилиндра и представляющей собой нелинейный релейный элемент с двумя устойчивыми состояниями и переходом из одного состояния в другое хлопком при достижении внешней нагрузкой на пластину 3 критического значения Р. При этом пластина 3 свободно вставлена в пазы 8 с нахлесткой на вырез окна 7 со стороны пазов 8 и с неполным его перекрытием в противоположном поперечном направлении. Резьбовой конец 9 штыря 6 изолятора 5 введен в отверстие 10 в пластине 3, зафиксирован на последней с помощью гаек 11 по обе стороны пластины 3 и соединен с отрезком троса 12, свободно пропущенном через соосное штырю 6 отверстие 13, выполненное в параллельно прикрепленном к опоре 4 кронштейне 14. Отрезок троса 12 привязан к концу 9 штыря 6 с помощью отверстия в штыре /на рисунке отверстие не показано/. К концу пропущенного через отверстие 13 отрезка троса 12 привязан груз 15, свободно свисающий вниз вдоль кронштейна 14 и имеющий вес Р, равный номинальному значению Т натяжения данного провода. При этом необходимая для хлопка критическая нагрузка пластины 3 Р, связана с максимально допустимым весом гололедных отложений 1
на проводе 2 соотношением
. Выполнение упругих пластин 3 с двумя устойчивыми состояниями уже давно и достаточно подробно отработано /см., например, а.с. СССР №1203260, кл. F16F 1/10, 1984 [8]; а.с. СССР №1798560, кл. F16F 1/10, 1989 [9]/. При вставке в пазы 8 пластина 3 принудительно сжимается в одном из поперечных направлений, в котором она имеет нахлестку на вырез окна 7 в увеличением своей выпуклости /вдоль вертикальной оси на фиг.2/, и в таком состоянии вставляется в окно 7, после чего пластина 3 сама разжимается и ее верхний и нижний на фиг.2 края свободно размещаются в пазах 8. В противоположном поперечном направлении /вдоль горизонтальной оси на фиг.2/ пластина 3 по ширине несколько уже окна 7. Таким образом, при хлопках в процессе работы пластины 3 в каждое из своих двух устойчивых состояний /см. фиг.1/ пластина 3 может выходить практически всем своим телом за пределы окна 7 в ту и другую стороны, удерживаясь в пазах 8 опоры 4 только своими верхним и нижним краями, которые при хлопках свободно перемещаются в вертикальном на фиг.1 и фиг.2 направлении. Естественно, что при силовом введении пластины 3 в пазы 8 при ее установке усилие предварительного сжатия должно быть значительно, чтобы пластина 3 не вышла из пазов 8 в процессе эксплуатационных нагрузок.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.
кр.
кр
кр
кр
В исходном положении пластина 3 находится в своем первом устойчивом состоянии с выпуклостью влево на фиг.1 /показано сплошными линиями/. Если бы груза 15 не было, то в этом состоянии пластина 3 была бы не нагружена. Однако, за счет веса Р груза 15 осуществляется некоторая деформация пластины 3 влево в сторону увеличения ее выпуклости, за счет чего создается номинальное натяжение провода 2 Р=Т. Необходимое номинальное значение натяжения Т для данной конкретной линии определяется по необходимой стреле прогиба с помощью монтажных таблиц /см., например, [6], стр.249/. Таким образом, сначала провод 2 закрепляется на изоляторе 5 и без натяга собирается из элементов 2, 3, 4, 5, 6 механическая цепь подвески провода 2, после чего грузом 15 осуществляется заданный натяг Т=Р /пластина 3 приводится из ненагруженного состояния с выпуклостью влево на фиг.1 в нагруженное состояние с увеличением выпуклости. Далее при нормальных условиях эксплуатации линии и остается вышеуказанное состояние механической цепи подвески провода 2. Однако, при нарастании веса мокрого снега и гололедных отложений 2 на проводе 2 увеличивается его натяжение, стрела провеса и, соответственно, происходит монотонная деформация пластины 3 вправо с уменьшением ее исходной выпуклости влево. При достижении весом отложений 1 максимально допустимого значения
, что определяется предельно допустимой стрелой провеса данного провода 2 /см. [6], стр.349/ должен произойти хлопок пластины 3 во второе устойчивое ее положение с выпуклостью вправо /см. пунктирной линией на фиг.1/. Естественно, такой хлопок произойдет при выполнении условия
/1/, где Р - критическая нагрузка пластины 3, необходимая для ее хлопка. В результата хлопка происходит импульсное встряхивание провода 2, и, соответственно, сброс с него отложений 1. В этом случае при условии, что Р≥Р /2/ сразу не произойдет обратный хлопок пластины 3 влево в первое устойчивое состояние с выпуклостью влево, то есть устройство снова оказывается готовым к работе. Из /1/ и /2/ легко получаем одно условие
. или
/2. Таким образом, после выбора примерной величины Т=Р работоспособность устройства практически определяется необходимым подбором релейной характеристики упругой пластины 3 с заданной величиной критической нагрузки хлопка Р. Сразу же укажем, что такой подбор на практике предельно прост, так как величина
не критична, то есть может быть определена довольно примерно в широких пределах. Соответственно примерно может быть подобрана и пластина 3 с заданной величиной Р. При установке заданной номинальной величины натяжения провода Т в ряде случаев целесообразно совмещать предлагаемый вариант с помощью груза 15 весом Р с известными вариантами, подробно описанными в [6] на стр.248-249. В случае возникновения из-за наличия на проводе 2 гололедных отложений 1 или из-за ветровых возмущений /или того и другого одновременно/ опасных колебательных режимов проводов 2 /резонансов, “пляски” и т.п./ предлагаемое устройство при хлопке пластины 3 обеспечивает практически мгновенный срыв данного режима с отстройкой колебательной системы.
Таким образом, по сравнению с устройством-прототипом [7] предлагаемое устройство отличается предельной простотой конструкции и надежностью за счет исключения сложного пространственного кинематического приводного механизма, повышенной эффективностью сброса гололедных отложений, осуществляемого не местными ударами молотка, а импульсным встряхиванием провода, а также расширением функциональных возможностей устройства за счет осуществления им кроме сброса отложений функций выстановки заданного номинального натяжения провода и автоматического срыва опасных вибрационных режимов проводов в случае их возникновения. Специально следует указать, что настройкой вышеописанного устройства можно осуществлять периодическое, довольно частое встряхивание проводов при сравнительно малом весе гололедных отложений на них, что позволит осуществлять сброс отложений уже на начальной стадии их возникновения, что, естественно, значительно облегчает процесс сброса и заранее предотвращает возможность опасных колебательных режимов и проводов.