Экран для защиты подвесного электрического изолятора

Настоящая полезная модель относится к устройствам для защиты элементов оборудования, предназначенного для осуществления электропередачи, в частности для защиты подвесных изоляторов, используемых для закрепления проводов, деталей и узлов, находящихся под напряжением, относительно несущих конструкций, например опор линий электропередач.
Для подвешивания проводов линий электропередач к несущим конструкциям в виде опор и изоляции частей несущих конструкций, находящихся под напряжением, от заземленных частей несущих конструкций широко используются подвесные электрические изоляторы, имеющие в своем составе элемент крепления к заземленной части электроустановки, элемент крепления к части электроустановки, находящейся под напряжением, причем обобщенно эти элементы могут называться оконцеватели, а также изоляционный элемент - тело изолятора, выполненное из изолирующего материала, такого как керамика, стекло, полимер и т.п., предназначенное для механического соединения оконцевателей, обеспечивая при этом отсутствие электрического соединения между ними. Подвесные изоляторы часто устанавливаются вертикально путем подвешивания за верхний оконцеватель изолятора к заземленной опоре или части электроустановки. Таким образом, провода, находящиеся под напряжением и являющиеся частью электроустановки, подходят к изолятору преимущественно перпендикулярно оси подвесного изолятора и закрепляются на нижнем оконцевателе изолятора.
Распространенной проблемой при передаче электроэнергии является поражение электрическим током садящихся на изоляторы или рядом с изоляторами крупных птиц, таких как голубеобразных, соколообразных, совообразных, врановых и т.д. При этом причиняется урон как экологии, так и электроснабжающим и электропотребляющим организациям, поскольку часто короткое замыкание через птицу приводит не только к гибели птиц, но и к повреждению элементов электроустановок и отключению электроснабжения.
В наибольшей степени эта проблема касается подвесных изоляторов, у которых длина изоляционного тела от одного оконцевателя до другого имеет размеры, соизмеримые с высотой положения головы или крыла птицы в момент ее нахождения на проводе, подвешенном с помощью изолятора, а также посадки на изолятор или взлета с него. При одновременном касании лапами птицы (или крылом) токоведущей части электроустановки, например провода, подвешенного с помощью изолятора, и крылом или головой, например клювом, заземленной части электроустановки или элемента крепления, происходит короткое замыкание через птицу и, как следствие, ее гибель и возможное отключение и повреждение электроустановки. Кроме того, с течением времени происходит постепенное накопление загрязнений изоляционного элемента пометом птиц, располагающихся на частях электроустановки над изолятором, например, на траверсе опоры линии электропередачи, которое может привести к перекрытию изолятора по воздуху электрической дугой. Также распространенной проблемой является короткое замыкание по струе помета крупной птицы, располагающейся на частях электроустановки над изолятором.
Известен экран для защиты подвесного электрического изолятора, выполненный с возможностью закрепления на элементе изолирующей подвески, содержащий птицезащитный элемент, состоящий из диэлектрического материала и узла крепления. Птицезащитный элемент выполнен из двух половин, имеющих форму сегмента сферической поверхности с ребрами жесткости и имеющих в плане форму полукруга. В собранном виде половины птицезащитного элемента образуют зонт, прикрепленный с помощью узла крепления к цилиндрической поверхности серьги подвеса. Элементы узла крепления размещены на каждой половине птицезащитного элемента и выполнены в виде кронштейнов, содержащих вертикальную и горизонтальную полки, расположенные под прямым углом друг к другу и снабженные U-образными кромками, обращенными к месту контакта с цилиндрической поверхностью. Кронштейны узла крепления при стяжке между собой посредством соединительных элементов обжимают цилиндрическую поверхность серьги подвеса. Ребра жесткости птицезащитного элемента выполнены в виде радиальных рельефов над выпуклой поверхностью птицезащитного элемента, имеющих в поперечном сечении форму дуги окружности (см. патент РФ №2721224, МПК H01B 17/02 (2006.01), 2020 г.).
Данное решение не обеспечивает надежной защиты изолятора во всех направлениях, что связано с формой птицезащитного элемента, состоящего из двух сегментов.
Известен экран для защиты подвесного электрического изолятора, содержащий металлическое основание и птицезащитный элемент, закрепленный на металлическом основании. Птицезащитный элемент выступает за контур металлического основания и выполнен с использованием диэлектрика. Металлическое основание имеет круглую, дискообразную, цилиндрическую, овальную, кольцеобразную, тороидальную и/или секторную форму и/или ограничено линиями или поверхностями второго или более высокого порядка и/или представляет собой тело вращения или выполнено в виде комбинации этих форм. Птицезащитный элемент состоит, по меньшей мере, из двух частей, которые выполнены поворачиваемыми вокруг металлического основания, изолятора и/или элемента электроустановки независимо друг от друга (см. патент №2569500, МПК H01B 17/02 (2006.01), 2015 г.).
Недостаток - экран устройства не обладает достаточной жесткостью при аномальных погодных условиях, что может привести к его выворачиванию.
Известен экран для защиты подвесного электрического изолятора, содержащий металлическое основание и птицезащитный элемент, закрепленный на металлическом основании. Птицезащитный элемент выступает за контур металлического основания и выполнен с использованием диэлектрика. Металлическое основание имеет круглую, дискообразную, цилиндрическую, овальную, кольцеобразную, тороидальную и/или секторную форму и/или ограничено линиями или поверхностями второго или более высокого порядка и/или представляет собой тело вращения или выполнено в виде комбинации этих форм. Птицезащитный элемент состоит, по меньшей мере, из двух частей, которые выполнены поворачиваемыми вокруг металлического основания, изолятора и/или элемента электроустановки независимо друг от друга (см. патент РФ №150542, МПК H01B 17/52 (2006.01), 2015 г.). Данное решение принято за прототип.
Недостаток - экран устройства не обладает достаточной жесткостью при аномальных погодных условиях, что может привести к его выворачиванию.
Техническая проблема, решаемая полезной моделью, заключается в расширении арсенала средств защиты подвесного электрического изолятора, в том числе подвесных гирлянд изоляторов, от загрязнения продуктами жизнедеятельности птиц. При этом обеспечивается предотвращение повреждения экрана при аномальных погодных условиях за счет повышения его жесткости.
Поставленная техническая проблема решается за счет того, что в известном экране для защиты подвесного электрического изолятора, выполненном с возможностью закрепления на элементе изолирующей подвески, содержащем птицезащитный элемент, состоящий из двух половин, выполненных из диэлектрического материала, и узла крепления между собой и к серьге подвеса, согласно полезной модели каждая половина птицезащитного элемента выполнена в форме полукруга с волнообразной поверхностью, в которой выпуклые и вогнутые рельефы расположены радиально с увеличением рельефа от центра полукруга к периферии.
Радиальные рельефы, как выпуклые, так и вогнутые, каждой половины птицезащитного элемента имеют в поперечном сечении форму дуги окружности.
Технический результат от использования всех существенных признаков полезной модели заключается в выполнении экраном своего назначения при повышении его жесткости и предотвращении повреждения экрана при аномальных погодных условиях.
Выполнение экрана, в котором каждая половина птицезащитного элемента имеет форму полукруга с волнообразной поверхностью, выпуклые и вогнутые рельефы которой расположены радиально с увеличением рельефа от центра полукруга к периферии, обеспечивает повышение жесткости экрана, предотвращение его повреждения при аномальных погодных условиях и при этом экран полностью выполняет свое предназначение по защите изолятора от птиц.
Повышение прочности и жесткости происходит в силу геометрических соотношений (увеличение моментов сопротивления и инерции сечений).
Фиг.1 - вид сбоку на экран.
Фиг.2 - общий вид экрана.
Фиг.3 - установка экрана на шейку серьги изолятора.
Фиг.4 - вид в рабочем положении.
Экран 1 для защиты подвесного электрического изолятора 2 содержит птицезащитный элемент 3, состоящий из двух половин 3-1, 3-2, выполненных из диэлектрического материала. Каждая половина 3-1, 3-2 птицезащитного элемента выполнена в форме полукруга с волнообразной поверхностью, в которой выпуклые 4 и вогнутые 5 рельефы расположены радиально с увеличением рельефа от центра 6 полукруга к периферии. Радиальные рельефы, как выпуклые 4, так и вогнутые 5, птицезащитного элемента имеют в поперечном сечении форму дуги окружности 7.
Половины 3-1, 3-2 птицезащитного элемента жестко соединены между собой по линии 8 соприкосновения посредством известных крепежных элементов. Элементом 9 закрывается стык между половинами 3-1, 3-2 птицезащитного элемента.
Экран крепится на элементе 10 изолирующей подвески 11 посредством узла крепления 12, который также обеспечивает соединение между собой половин 3-1, 3-2 птицезащитного элемента 3 в верхней части.
Птицезащитный элемент выполнен из диэлектрического материала, например, полимерной композиции, пластика, стеклопластика, композитного материала и т.д., что обеспечивает сохранение изоляционных свойств изоляторов, на которые он устанавливается, и обеспечивает отсутствие радиопомех.
Малая толщина материала птицезащитного элемента приводит к тому, что материал плохо сопротивляется деформирующим нагрузкам. В результате для получения нужной прочности требуется либо увеличивать толщину материала, либо применять другие технологические решения.
Одно из таких решений - выполнение каждой половины 3-1, 3-2 птицезащитного элемента в форме полукруга с волнообразной поверхностью с радиальными рельефами 4, 5. Они обеспечивают сохранение геометрии птицезащитного элемента при ветровых нагрузках, при этом общая масса возрастает незначительно.
Радиальные рельефы выполнены по всей длине радиуса каждой половины 3-1, 3-2 птицезащитного элемента и принимают на себя основную нагрузку. За счет этого птицезащитный элемент становится менее подверженным деформации - прогиба, перекоса или сминания.
Чем больше радиальных рельефов 4, 5 имеет птицезащитный элемент и чем протяженнее они будут, тем эффективнее будет защита от деформаций.
Сборка экрана 1 для защиты подвесного электрического изолятора 2 (см. фиг.3, 4) осуществляется следующим образом: две половины 3-1, 3-2 птицезащитного элемента соединяются в верхней части, под углом друг к другу на шейке серьги изолятора 2. Данного соединения достаточно, чтобы устройство самостоятельно держалось на изоляторе 2 для выполнения дальнейшего крепления. В отверстия нижней части половин 3-1, 3-2 птицезащитного элемента устанавливаются крепежные элементы и половины стягиваются между собой, образуя единый экран.
Заявляемое устройство может быть установлено на высоковольтных линиях электропередач с напряжением 35-750 кВ.
Проведенные испытания показали, что устройство обладает следующими характеристиками:
- стойкость к ветровым нагрузкам - до VII района (см.https://angarinfo.ru/publ/vetrovye_nagruzki_i_vetrovye_rajony_po_gorodam_rossii/1-1-0-44) включительно;
- стойкость к гололедным нагрузкам - до VII района включительно;
- срок эксплуатации 40 лет с даты продажи заводом-изготовителем.
Заявленная полезная модель может быть изготовлена на современном технологическом оборудовании из существующих материалов.
Заявленное устройство может быть использовано в электроэнергетике на траверсах опор воздушных линий электропередачи для защиты подвесных изоляторов от загрязнения продуктами жизнедеятельности птиц и самих птиц от поражения электрическим током на воздушных линиях 35-750 кВ.