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 импульсивного встряхивания провода и ударных пружинных элементов /см. а.с. СССР №754541, кл. H02G 7/00, 1978 [1]; а.с. СССР №1415309, кл. H02G 7/16, 1978 [2]; а.с. СССР №1415309, кл. H02G 7/16, 1986 [3]; а.с. СССР №700888, кл. H02G 7/00, 1978 [4]/
Недостатками известных устройств являются неспособность автоматического сброса гололедных отлажений при достижении их весом опасных значений, значительная сложность конструкции вследствии необходимости использования элементов со специальными физическими эффектами, короткозамыкателей, грозозащитных тросов, материалов с эффектом памяти формы /ЭПФ/ и т.п., дополнительные затраты электроэнергии, узкие возможности использования, ограниченные в каждом случае специфической конструкцией линии электропередачи.
Известно также устройство для сброса гололедных отложений с проводов линий электропередачи, содержащее молоток, ударяющий по проводу, и 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, 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 или 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.223-234 [6]/.
Однако, в этих опорах в принципе отсутствуют устройства для сброса гололедных отложений, срыва паразитных колебаний проводов 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, и 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, 1957 [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 определенном характере ветровых возмущений приводит к резонансным колебаниям проводов, возникновению их низкочастотных колебаний типа “пляски”, приводящим к повреждениями воздушных линий электропередачи. В устройстве-прототипе практически отсутствует возможность срыва вышеуказанных режимов, регулировки заданных усилий натяжения проводов, то есть предельно ограничены функциональные возможности.
Сущности изобретения заключается в создании устройства, обеспечивающего автоматический сброс гололедных отложений с проводов при достижении их весом значений, больших допустимых, за счет включения в механическую цепь подвески провода релейного элемента, обеспечивающего импульсное встряхивания проводов при критических нагрузках.
Технический результат - упрощение конструкции устройства, повышение эффективности сброса гололедных отложений, расширение функциональных возможностей устройства.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для сброса гололедных отложений с проводов линии электропередачи, включающем элемент для импульсного встряхивания проводов, действующий от веса отложений и встроенный в механическую цепь подвески провода к изолятору, состоящую из крюка, свободно вставленного резьбовой стороной в сквозное отверстие в опоре и зафиксированного гайкой, особенность заключается в том, что элемент для импульсного встряхивания провода выполнен в виде сферической хлопающей мембраны с осевым отверстием, размещенной между гайкой и опорой и обращенной к опоре своей вогнутой стороной, при этом конструктивно-технологические параметры мембраны подобраны так, что начальный, монотонно возрастающий участок ее характеристики перекрывает область номинальных значений натяжений проводов данного типа линии электропередачи, а усилие хлопка мембраны, соответствующее ее выходу на релейный участок характеристики, равно натяжению данного провода при максимально допустимом весе гололедных отложений на нем.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично показано предлагаемое устройство на общем виде с продольным разрезом.
Устройство для сброса гололедных отложений 1 с проводов 2 линии электропередачи включает элемент 3 для импульсного встряхивания проводов 2, действующий от веса отложений 1 и встроенный в механическую цепь подвески провода 2 к изолятору 4, состоящую из крюка 5, свободно выставленного резьбовой стороной 6 в сквозное отверстие 7 в опоре 8 и зафиксированного гайкой 9, при этом элемент 3 для импульсного встряхивания провода 2 выполнен в виде сферической хлопающей мембраны с осевым отверстием 10, размещенной между гайкой 9 и опорой 8 и обращенной к опоре 8 своей вогнутой стороной. Как известно /см., например, Л.Е. Андреева “Упругие элементы приборов”, М., 1962, стр.311-315 [8]/ для известных типов стальных сферических хлопающих /выпуклых/ мембран при нагружении их силами с выпуклой стороны /см. [8], стр 312, фиг.166/ на начальном участке характеристики, связывающая прогиб с давлением, возрастает монотонно. Но при некотором критическом давлении /при усилии “хлопка” или срабатывания/ мембрана скачком теряет свою устойчивость и выходит на релейный участок со скачкообразным увеличением прогиба. При полном или частичном сбрасывании нагрузки, то есть при уменьшении давления мембрана также хлопком возвращается в исходное выпуклое состояние, но обратный скачок происходит при меньших давлениях. В предлагаемом устройстве конструктивно-технологические параметры мембраны 3 подобраны так, что начальный, монотонно возрастающий участок ее характеристики перекрывает область номинальных значений натяжений проводов 2 данного типа линии электропередачи, а усилие хлопка мембраны 3, соответствующее ее выходу на релейный участок характеристики, равно натяжению данного провода при максимально допустимом весе гололедных отложений на нем. Опора 8 может быть деревянной, железобетонной и т.п. /см. [6], стр. 235-239/, изоляторы 4 - стеклянные, фарфоровые и т.п. /см. [6], стр. 233-234/, особенности заданного натяжения и крепления проводов описаны здесь же /см.[6], стр. 248-249/.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.
Сначала провод 2 просто закрепляется на изоляторе 4, и механическая цепь подвески провода 2, состоящая из элементов 3, 4, 5, 6, 9 собирается при недеформированной мембране 3. Далее, заворачиванием гайки 9 осуществляется деформация мембраны 3 на начальном, монотонном участке ее характеристики, в результате чего осуществляется номинальное значение натяжения проводов 2, определяемое для линии электропередачи по необходимой стреле провеса с помощью монтажных таблиц /см. [6], стр.249/, после чего гайка 9 фиксируется. При нарастании веса гололедных отложений 1 на проводе 2 увеличивается его натяжения и, соответственно, давление слева с выпуклой стороны на мембрану 3, сопровождающееся увеличением монотонной деформации последней. При достижении весом отложений 1 максимально допустимых значений, что определяется предельно допустимой стрелой провеса /см. [6], стр.249/, происходит хлопок мембраны 3, то есть ее скачкообразное срабатывание с релейным увеличение прогиба. Такой хлопок приводит к импульсному встряхиванию провода 2 и, соответственно, к полному или частичному сбросу гололедных отложений 1 с провода 2. Нагрузка на мембрану 3 при этом резко уменьшается, и она также хлопком возвращается в исходное выпуклое состояние на монотонный возрастающий участок характеристики. При этом устройство опять готово к работе при повторном появлении отложений 1 на проводах 2. В случае возникновения при наличии отложений 1 и ветровых возмущений опасных колебательных режимов проводов /резонанса, “пляски” и т.д./ предлагаемое устройство при хлопке мембраны 3 обеспечивает практически мгновенный срыв колебательного режима. Подбор конструктивно-технологических параметров мембраны 3 достаточно прост, так как границы монотонного участка характеристики и усилие хлопка не критичны, то есть их величины могут быть выбраны довольно приблизительно.
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 возмущениями за счет ударов молотка, а импульсным встряхиванием провода, а также расширением функциональных возможностей устройства за счет осуществления кроме сброса отложений функции выстановки номинального натяжения провода и автоматического срыва опасных вибрационных режимов проводов в случаях их возникновения. При этом настройкой устройства можно осуществлять периодическое, довольно частое встряхивание проводов при сравнительно малом весе отложений, что позволить производить сброс отложений уже на начальной стадии их образования, что, естественно, значительно облегчает сам процесс сброса и заранее предотвращает возникновение опасных режимов.