Зажим для соединения проводов в шлейфах воздушных линий электропередач
CLAMP FOR CONNECTING WIRES IN LOOPS OF OVERHEAD POWER LINES

Изобретение относится к области электроэнергетики, а более конкретно к соединительным зажимам для соединения проводов в шлейфах воздушных линий электропередач.
к
к
к
Известен соединительный зажим для соединения проводов воздушных линий электропередачи (заявка на изобретение RU 96116241, опубл. 10.11.1998). Провода воздушных линий электропередачи состоят из стального сердечника и двух и более алюминиевых повивов. В состав зажима входит соединитель, выполненный в виде, по меньшей мере, двух прядей спиральной проволоки, навитой симметрично на сердечник провода в обе стороны от места его соединения, и токопроводящий повив из прядей спиральной проволоки. Зажим снабжен протектором-фиксатором, предназначенным для передачи механического тяжения провода, а также для обеспечения электрического контакта между спиралями. Протектор-фиксатор выполнен в виде, по крайней мере, двух прядей спиральной проволоки, проклеенных и покрытых абразивом с внутренней поверхности. На длину соединителя полностью удален внутренний алюминиевый повив провода, число спиралей внешних алюминиевых повивов провода, находящихся слева и справа от места соединения, выбрано равным n-N/2, где N - число спиралей в каждом к-том (к - 2…m) внешнем алюминиевом повиве провода, смонтированном таким образом, что каждая спираль слева от места соединения навита на соединитель или предыдущий повив через промежуток, заполненный каждой спиралью, навитой справа от места соединения провода, причем токопроводящий повив смонтирован на прядях спиральной проволоки наружного алюминиевого повива провода, а пряди протектора-фиксатора навиты поверх упомянутого токопроводящего повива.
Известен также соединительный зажим, для соединения проводов в пролетах воздушных линий электропередачи (патент на полезную модель RU 133352 U1, опубл. 10.10.2013). Соединительный зажим для соединения проводов воздушных линий электропередачи содержит соединитель, по меньшей мере, один токопроводящий повив, выполненный в виде проволочных спиралей и монтируемый поверх соединителя, и протектор-фиксатор, выполненный в виде проволочных спиралей, навиваемый поверх токопроводящего повива. Соединитель выполнен в виде нескольких проволочных прядей, каждая из которых состоит из нескольких проволочных спиралей, проклеенных между собой и навитых на сердечник соединяемых проводов, при этом, по меньшей мере, на одну из поверхностей соприкосновения элементов соединительного зажима, а именно, между сердечником провода и внутренней поверхностью соединителя, внешней поверхностью соединителя и внутренней поверхностью токопроводящего повива, внешней поверхностью токопроводящего повива и внутренней поверхностью силового повива нанесен клеевой и абразивный слой. Токопроводящий повив и протектор-фиксатор могут быть выполнены в виде прядей из проклеенных между собой проволочных спиралей, с нанесенным абразивом, по крайней мере, с одной стороны (внутренней, наружной) на всю длину прядей или их отдельных участках.
Далее приведены аналоги, относящиеся к зажимам, используемым в шлейфовых соединениях воздушных линий (ВЛ) электропередачи.
Шлейфовое соединение (далее - «шлейф») - электротехническое устройство, обеспечивающее электрическое соединение между магистральными проводами двух сопредельных пролетов ВЛ при прохождении через анкерные опоры. Шлейфовое соединение содержит отрезок провода (отводной провод), предназначенный для электрического соединения магистральных проводов двух сопредельных пролетов и зажимы для крепления отводного провода к магистральным проводам. Зажим шлейфа - элемент, предназначенный для механического и электрического соединения магистрального и отводного проводов (см. Шлейфовые соединения, присоединяемые на ВЛ 220-500 кВ. Типовая методика расчета длины. Стандарт организации ОАО «ФСК ЕЭС» СТО 56947007-29.120.10.131-2012. Дата введения: 01.10.2012).
Известен соединительный зажим для соединения фазных проводов в шлейфах воздушных линий электропередач (патент на полезную модель RU 172697, опубл. 19.07.2017), включающий соединитель в виде одного токопроводящего алюминиевого повива, содержащего спиральные прутки, при этом длина соединительного зажима составляет 450-2100 мм, диаметр спиральных прутков составляет 2,5-9,0 мм, а количество спиральных прутков в составе зажима - 7-25 штук. Внутренняя поверхность зажима содержит слой абразива.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является шлейфовый зажим для соединения проводов воздушных линий электропередачи (заявка на изобретение RU 2014119264, опубл. 20.11.2015), содержащий, по меньшей мере, один токопроводящий повив, выполненный из проволочных спиралей Зажим снабжен, по меньшей мере, одним выравнивающим повивом, выполненным из проволочных спиралей, навитых, по меньшей мере, на один из соединяемых проводов разного диаметра, при этом поверх выравнивающего повива навит токопроводящий повив. Зажим может содержать протектор-фиксатор, выполненный в виде проволочных спиралей и навиваемый поверх токопроводящего повива. Выравнивающий повив и протектор-фиксатор могут быть выполнены в виде прядей, образованных из полностью или частично проклеенных между собой с нанесением абразива проволочных спиралей. Токопроводящий повив также выполняют в виде прядей, образованных из полностью или частично проклеенных между собой с нанесением абразива проволочных спиралей.
В описанных аналогах присутствуют спиральные элементы достаточно большой длины, что необходимо для обеспечения требуемой прочности, однако это приводит к большой материалоемкости, при этом перепад в изгибной жесткости от середины соединения к периферии снижает ресурсную стойкость провода. Анализ недостатков, приведенных выше аналогов, в том числе ближайшего, показал, что в них присутствуют спиральные элементы, которые можно исключить, или существенно уменьшить их длину.
Технической проблемой, решаемой заявленным изобретением, является уменьшение материалоемкости и снижение массы зажима при сохранении его надежности при эксплуатации.
Решение указанной проблемы основано на использовании спиральных элементов со ступенчатой геометрией. Это позволяет уменьшить массу зажима, сделать конструкцию более технологичной, что существенно как при серийном изготовлении, так и при эксплуатации, а также сделать более плавным переход в изменении изгибной жесткости от середины соединения к периферии.
Заявленное изобретение, как и наиболее близкий аналог, содержит, по крайней мере, один комплект токопроводящих спиралей, монтируемых на соединяемые провода, и комплект силовых спиралей протектора-фиксатора, монтируемых поверх токопроводящих спиралей.
Для решения указанной выше технической проблемы силовые спирали протектора-фиксатора за пределами токопроводящего повива навиты с переходом непосредственно на соединяемые провода, при этом участок силовых спиралей протектора-фиксатора, навитый поверх токопроводящего повива, и концевые участки этих же силовых спиралей, навитые непосредственно на соединяемые провода, выполнены с разными диаметрами.
В частности, для соединения проводов одинакового диаметра зажим содержит по крайней мере, один комплект токопроводящих спиралей с постоянным наружным диаметром (количество комплектов токопроводящих спиралей может быть более одного), монтируемых на соединяемые провода, а силовые спирали протектора-фиксатора в средней части монтируют поверх токопроводящих спиралей с постоянным наружным диаметром, а по концам, которые выходят за пределы токопроводящего повива, силовые спирали протектора-фиксатора монтируют непосредственно на соединяемые провод, в результате чего силовые спирали протектора-фиксатора образуют двухступенчатую конструкцию, при этом количество комплектов силовых спиралей протектора-фиксатора может быть более одного.
В другом частном случае для соединения проводов разного диаметра зажим содержит по крайней мере, один комплект токопроводящих спиралей (количество комплектов токопроводящих спиралей может быть более одного), монтируемых на соединяемые провода с образованием ступенчатой конструкции в зоне перехода с провода одного диаметра на провод другого диаметра, т.е. токопроводящие спирали могут иметь разные наружные диаметры в пределах одной спирали (пряди). А силовые спирали протектора-фиксатора в средней части монтируют поверх токопроводящих спиралей ступенчатой конструкции с выходом на соединяемые провода таким образом, что силовые спирали протектора-фиксатора образуют трехступенчатую конструкцию - первое изменение диаметра силовых спиралей протектора-фиксатора соответствует «ступени» спиралей токопроводящего повива в зоне перехода с соединяемого провода одного диаметра на соединяемый провод другого диаметра, а два других изменения диаметра силовых спиралей протектора-фиксатора (еще две «ступени») находятся по концам силовых спиралей, которые выходят за пределы токопроводящего повива и далее монтируются непосредственно на соединяемые провода разного диаметра, при этом количество комплектов силовых спиралей протектора-фиксатора может быть более одного.
Спирали токопроводящего повива и силовые спирали протектора-фиксатора могут быть собраны в пряди и проклеены частично или по всей длине, как с нанесением абразива, так и без него.
Технический результат, достигаемый при изготовлении и использовании заявленного изобретения, заключается в том, что значительно снижается масса зажима и улучшается технологичность конструкции. В понятие технологичности конструкции входит, в том числе, время на сборку всей конструкции, суммарная материалоемкость, время на ремонт в процессе эксплуатации и т.д. В заявленном изобретении перечисленные компоненты претерпевают изменение в сторону их уменьшения, что позволило сделать конструкцию более технологичной. Технический результат при соединении проводов разного диаметра дополнительно позволяет исключить из конструкции выравнивающие повивы спиралей, поскольку их функцию выполняет токопроводящий повив, выполненный из спиралей со ступенями. Материалоемкость такой конструкции значительно меньше, нежели в ближайшем аналоге, за счет исключения выравнивающего повива. Одновременно заявленное изобретение обеспечивает более равномерную изгибную жесткости конструкции, что положительно влияет на ресурс работы такой конструкции при эксплуатации.
Силовые спирали (пряди) протектора-фиксатора по своей длине имеют переменный диаметр - ступенчатую конструкцию, которая характеризуется следующим образом: в части, контактирующей со спиралями (прядями) внешнего токопроводящего повива, диаметр силовых спиралей (прядей) протектора-фиксатора больше, так как рассчитан под внешний диаметр спиралей (прядей) токопроводящего повива, при этом за пределами спиралей токопроводящего повива внутренний диаметр силовых спиралей (прядей) протектора-фиксатора соответствует внешнему диаметру соединяемых проводов, и, что существенно, в месте перехода со спиралей токопроводящего повива на провода происходит изменение диаметра силовых спиралей (прядей) протектора-фиксатора, в результате в этих местах его форма представляет собой как бы ступеньки.
За счет предложенной конструкции силовые спирали (пряди) протектора-фиксатора плотно прижимают спирали (пряди) токопроводящего повива к соединяемым проводам и за счет ступенчатого уменьшения диаметра силовых спиралей (прядей) протектора-фиксатора при переходе на соединяемые провода, надежно удерживают токопроводящий повив от перемещения относительно проводов, что позволяет уменьшить длину спиралей (прядей) токопроводящего повива, а также уменьшить длину силовых спиралей (прядей) протектора-фиксатора.
Технический результат, обусловленный заявленной конструкцией, заключается в экономии металла силовых спиралей (прядей) протектора-фиксатора и спиралей (прядей) токопроводящего повива за счет уменьшения их длины и массы при сохранении всех необходимых эксплуатационных свойств соединительного зажима, присущих аналогам, известным из уровня техники.
То, что отдельные спирали токопроводящего повива и/или протектора-фиксатора могут быть собраны в пряди и проклеены с нанесением абразивных материалов (или без них), позволяет дополнительно уменьшить их длину и материалоемкость, так как такое выполнение еще более увеличивает силу трения, возникающую между протектором-фиксатором и токопроводящим повивом, а также между проводами и токопроводящим повивом и/или протектором-фиксатором. В результате обеспечивается надежность работы зажима при эксплуатации на воздушных линиях электропередачи и улучшается технологичность.
Таким образом, предлагаемый подход в конструировании шлейфовых зажимов основан на применении спиральных элементов со ступенчатой геометрией. Это позволяет при сохранении всех положительных свойств известных зажимов значительно уменьшить массу зажима, сделать конструкцию более технологичной, снизить стоимостные показатели, как в процессе серийного изготовления, так и в эксплуатации, сделать более плавным переход в изменении изгибной жесткости провода от центральной части к периферии и, тем самым, увеличить срок службы соединения.
Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены варианты выполнения соединительного зажима спирального типа.
На фиг. 1 показана конструкция соединительного зажима с двухступенчатым протектором-фиксатором при соединении в шлейфе двух проводов одного диаметра.
На фиг. 2 показана конструкция соединительного зажима с трехступенчатым протектором-фиксатором при соединении в шлейфе двух проводов разного диаметра.
На чертежах позициями обозначено:
1, 2 - соединяемые в шлейфе провода;
3 - токопроводящий повив;
4 - протектор-фиксатор ступенчатой формы;
5 - проклеиваемый участок спиралей.
Зажим для соединения в шлейфе двух проводов 1 и 2 одного диаметра показан на фиг. 1. Зажим состоит из токопроводящего повива 3 и протектора-фиксатора 4. Протектор-фиксатор 4 представлен в виде двухступенчатой конструкции, состоящей из нескольких прядей. В средней своей части протектор-фиксатор 4 монтируется поверх токопроводящего повива 3. За пределами спиралей токопроводящего повива 3 протектор-фиксатор 4 монтируется на соединяемые провода 1 и 2. Пряди протектора-фиксатора на концевых участках проклеены с абразивом (см. фиг. 1).
На фиг. 2 приведена конструкция зажима для соединения в шлейфе двух проводов разного диаметра. Зажим состоит из токопроводящего повива 3 и протектора-фиксатора 4. Токопроводящий повив 3 монтируется поверх соединяемых проводов 1, 2. Токопроводящий повив 3 выполнен в виде спиралей ступенчатой форме, ступень которых расположена в зоне перехода с соединяемого провода 1 одного диаметра на второй соединяемый провод 2 другого диаметра. Поверх токоведущего повива 3 монтируется протектор-фиксатор 4. Протектор-фиксатор 4 состоит из прядей, выполненных из спиралей многоступенчатой формы, в данном случае трехступенчатой.
За пределами токопроводящего повива 3 протектор-фиксатор 4 по концам монтируется с переходом на провод 1 и на провод 2. Пряди протектора-фиксатора 4 на концевых участках проклеены с абразивом.