ОПОРА ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Полезная модель относится к строительству и может быть использована при создании опор различного назначения, преимущественно, для воздушных линий электропередачи.
Известно устройство, выполненное в виде вертикальной длинномерной опоры из композиционного материала, содержащая силовой трубчатый корпус из перекрещивающихся однонаправленных нитей, ориентированных соответственно в осевом и окружном направлениях, скрепленных полимерным связующим, систему равномерно распределенных с наклоном относительно него к опорному основанию, раскрепляющих растяжек, и верхнюю платформу, несущую коммуникационные устройства, причем, ее силовой трубчатый корпус снабжен сплошным демпферно-поглощающим кольцевым слоем типа резины, полиуретана или термопласта, размещенным в его стенке, начиная со стороны опорного основания, стенка корпуса выполнена из конгруэнтных, охватывающих один другого и указанный демпферно-поглощающий кольцевой слой с внутренней и наружной поверхности, спиральных слоев из состыкованных по кромкам стекло- или базальтотканей окружной ориентации, суммарной шириной, равной длине корпуса, его секций, из переплетенных нитей осевого и окружного направлений, и полимерного эпоксисодержащего связующего при их объемом соотношении от 1:0,4 до 1:0,54 [RU 99123270, А, E04H 12/02, 20.08.2001].
Недостатком устройства является его относительно высокая сложность.
Известна также опора воздушной линии электропередачи, содержащая токопроводящие элементы конструкции, входящие, по меньшей мере, в один замкнутый контур, расположенный в плоскости, пересекающей провода линии, при этом, в указанный контур введен, по меньшей мере, один элемент, препятствующий протеканию тока [RU 79310, U1, E04H 12/08, 27.12.2008].
Недостатком этого технического решения является относительно узкая область применения.
Близкой по технической сущности к предложенному техническому решению является V-образная опора типа «Набла» для воздушных линий электропередач, содержащая фундамент, закрепленные на фундаменте правую и левую металлические решетчатые стойки, образующие V-образную конструкцию, среднюю металлическую решетчатую траверсу, закрепленную между верхними концами стоек и в средней части которой закреплен изолятор для соединения с электропроводящим проводом, а также правую и левую боковые металлические решетчатые траверсы, закрепленные в верхней части, соответственно, правой и левой стойки, и на концах которых закреплены изоляторы для соединения с электропроводящими проводами [Сборник рабочих чертежей. Серия 3.407.2-134 - Выпуск 2. Промежуточная V-образная опора на оттяжках "Набла". Рабочие чертежи КМ. Минэнерго СССР, 29.04.1983].
Недостаток известных опор заключается в том, что при возникновении атмосферного перенапряжения (когда необходима большая длина воздушного промежутка) на обычном изоляторе возникает дуга, что ведет к аварийному отключению высоковольтной линии и преждевременному износу изолятора. Емкостные токи между шапками изоляторов в гирлянде приводят к потерям электроэнергии. Из-за способа подвеса высоковольтной линии на изоляторе опоры и требований по высоте опоры известные опоры громоздки и металлоемки.
Наиболее близкой по технической сущности к предложенному техническому решению является опора линии электропередачи, содержащая закрепленную в основании стойку, верхняя часть которой образует головку опоры, а также траверсы и провода фаз, прикрепленные к траверсам через поддерживающие гирлянды, при этом, траверсы крайних фаз установлены в виде двухконсольной симметричной относительно оси стойки V-образной изолирующей конструкции, заканчивающейся горизонтальными отводами, на которых закреплены поддерживающие гирлянды с проводами крайних фаз, а траверса средней фазы выполнена составной и представляет собой две состыкованные металлические тяги, установленные на траверсах крайних фаз в виде гибкой связи, на которой закреплена гирлянда с проводом средней фазы [RU 17790, U1, E04H 12/08, 27.04.2001].
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно высокая сложность и относительно низкая надежность, вызванная необходимостью использования для подвешивания токонесущих проводов гирлянд стеклянных, фарфоровых или полимерных изоляторов, что усложняет устройство, вызывает емкостные токи между шапками изоляторов, приводящих к потерям электроэнергии, снижает надежность опоры, поскольку при разрушении шапки изолятора не гарантируется безусловное сохранение необходимой длины изоляционного промежутка, вызывает необходимость обслуживания (ремонта и замены) изоляторов, что значительно увеличивает эксплуатационные расходы.
Требуемый технический результат заключается в упрощении устройства и повышении надежности.
Предложение направлено на решение технической задачи по повышению надежности высоковольтной линии, снижении числа аварийных отключений высоковольтной линии, повышению срока службы изолирующей части опоры, а также снижении металлоемкости конструкций.
Требуемый технический результат достигается тем, что, в опоре линии электропередачи, содержащей закрепленную в основании, по крайней мере, одну стойку, верхняя часть которой образует головку опоры с подвешенными к ней проводами фаз линии электропередачи, а также, по крайней мере, одну траверсу, установленную на головке опоры, траверса и/или головка опоры выполнены из изолирующего материала, в качестве которого используют композитный диэлектрический материал - трехмерный сшитый полимер, армированный волокном на основе диоксида кремния, при этом, провода фаз линии электропередачи крепятся непосредственно к соответствующим траверсам, а габаритные размеры, по крайней мере, одной траверсы и/или головки опоры выполнены с соблюдением необходимой длины изоляционных промежутков между проводами фаз электропередачи, которая определяется из соотношения:
L=λэ·U·k,
где L - длина изоляционных промежутков между проводами фаз;
λэ - удельная эффективная длина пути утечки;
U - наибольшее рабочее междуфазное напряжение;
k - коэффициент использования длины пути утечки.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, установленная на головке опоры из изолирующего материала, по крайней мере, одна траверса выполнена из металла.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, установленная на металлической головке опоры, по крайней мере, одна траверса выполнена из изолирующего материала.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, используется три траверсы.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, при использовании трех траверс на металлической головке опоры установлена верхняя вертикальная и ниже на одном или разных уровнях две боковые горизонтальные траверсы из изолирующего материала.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, при использовании трех траверс на металлической головке опоры установлена верхняя и ниже на одном или разных уровнях две боковые траверсы из изолирующего материала.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, при использовании трех траверс на головке опоры из изолирующего материала установлены три боковые горизонтальные траверсы из металла на разных уровнях.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, стойка выполнена V-образной.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, при использовании трех траверс на V-образной стойке с металлической головкой опоры установлены на одном уровне промежуточная и две боковых траверсы из изолирующего материала.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, при использовании трех траверс на V-образной стойке с головкой опоры из изолирующего материала установлены металлические промежуточная и закрепленные ниже на разных уровнях две боковые траверсы.
На чертеже Фиг.1 представлена конструкция опоры линии электропередачи для частного случая использования стойки V-образной формы, головка опоры которой состоит из двух боковых частей, выполненных из изолирующего материала, и на которой установлены металлические промежуточная и закрепленные ниже на одном уровне две боковые траверсы.
Опора воздушной линии электропередачи содержит основание 1, являющимся фундаментом опоры линии электропередачи, и стойку 2, например, V-образной формы. Верхняя часть стойки 2 образует головку 3 опоры, выполненную, в частном случае, из изолирующего материала, на которой установлены, например, металлические промежуточная 4 и закрепленные ниже на одном уровне две боковые траверсы 5.
Используется опора воздушной линии электропередач следующим образом.
В качестве изолирующего материала, используемого для головки 3 опоры и/или траверс 4, 5 может быть применен Fiberglass Reinforced Polymer (FRP), который представляет собой трехмерный сшитый полимер, армированный волокном на основе диоксида кремния, комбинирующий в себе стекловолокно класса E с высокопрочными полиуретановыми смолами.
Этот материал устойчив к воздействию окружающей среды, обладает малым удельным весом, является хорошим диэлектриком, обладает высокой механической прочностью. Материал не подвержен коррозии и гниению. Устойчив к высоким температурам и возгоранию. Диапазон рабочих температур от -60°C до +75°C. Материал имеет низкий коэффициент теплового расширения. Согласно результатам полного комплекса испытаний по стандарту для керамических изоляторов, подтверждено, что по всем необходимых параметрам материал имеет характеристики не хуже, чем аналогичные у керамических изоляторов, а удельное пробивное напряжение материала не хуже 30 кВ/мм.
Габаритные размеры траверс 4, 5 и головки 3 опоры выполняются с соблюдением необходимой длины L изоляционных промежутков между проводами фаз электропередачи, которая определяется из соотношения:
L=λэ·U·k,
где L - длина изоляционных промежутков между проводами фаз, см;
λэ - удельная эффективная длина пути утечки, см/кВ;
U - наибольшее рабочее между фазное напряжение, кВ;
k - коэффициент использования длины пути утечки, который определяется нормативно из Правил устройства электроустановок.
Параметры λэ и k зависят от большого количества факторов, в частности, от класса напряжения, длины пути утечки тока до заземленной части опоры, длины пути утечки тока между фазами, габарита по безопасному подъему на опору, воздушного промежутка до заземленной части опоры, то же между фазами, стрелы провиса провода, длины пролета, типа провода, конструкции фазы, взаимного расположения фаз, климатического района по ветровой нагрузке, то же по гололедной нагрузке, то же по галопированию провода, то же грозовой нагрузке.
В действующих Правилах устройства электроустановок (ПУЭ) влияние каждого из перечисленных факторов на параметры λэ и k, определяющие L, рассчитаны и представлены в виде готовых таблиц для упрощения инженерных расчетов.
Возможны и другие варианты выполнения опоры линий электропередачи. В частности, установленная на головке опоры из изолирующего материала, по крайней мере, одна траверса выполняется из металла, а установленная на металлической головке опоры, по крайней мере, одна траверса выполняется из изолирующего материала.
Кроме того, при использовании наиболее распространенного варианта трех траверс (по числу фаз) на металлической головке опоры могут быть установлена верхняя и ниже на одном или разных уровнях две боковые горизонтальные траверсы из изолирующего материала. Возможен вариант, когда при использовании трех траверс на металлической головке опоры установлена нижняя траверса, и выше на одном или разных уровнях две боковые горизонтальные траверсы из изолирующего материала.
При использовании трех траверс на головке опоры из изолирующего материала могут быть установлены три боковые горизонтальные траверсы из металла на разных уровнях.
Для трех траверс на V-образной стойке с металлической головкой опоры могут быть использованы на одном уровне промежуточная и две боковые траверсы из изолирующего материала, а при использовании трех траверс на V-образной стойке с головкой опоры из изолирующего материала установлены металлические промежуточная и закрепленные ниже на разных уровнях две боковые траверсы.
Электропроводящие провода крепятся непосредственно к траверсам стандартной крепежной арматурой.
Углы наклона траверс и боковых частей головки могут варьироваться в широких пределах и зависят от класса напряжения, типа провода, а также условий прохождения трассы (геодезических, климатических, сейсмических, пр.). Они определяются из расчета соблюдения необходимой механической прочности конструкции и электрической прочности изоляции.
Расстояния между траверсами определяется, в т.ч. требованиями по коронному разряду. В зависимости от класса напряжения траверсы могут располагаться на одном уровне, при необходимости увеличения расстояния между траверсами верхняя траверса делается выше боковых, а также могут применяться иные конструкции опор и траверс.
Представленная на чертеже свободностоящая стойка V-образной формы с тремя траверсами занимает минимальное пространство на земле. Установка на металлической головке опоры промежуточной траверсы и двух боковых траверс из изолирующего материала или на головке из изолирующего материала и промежуточной и двух боковых траверс из металла исключает необходимость изоляторов и позволяет использовать в качестве их не специально подвешенные конструкции, а сами траверсы.
Предложенное устройство обладает такими важными свойствами, как простота монтажа и возможность использования различных вариантов выполнения стойки и траверс.
Таким образом, благодаря предложенной конструкции опора позволяет обеспечить упрощение конструкции и повышение надежности.
Опора будет лишена недостатков известных опор с гирляндным подвесом изоляторов:
- отсутствие емкостных токов между шапками изоляторов уменьшает потери электроэнергии;
- невозможность разрушения шапки изолятора гарантирует безусловное сохранение необходимой длины изоляционного промежутка;
- отсутствие необходимости замены изоляции и обслуживания воздушных линий электропередачи значительно сокращает эксплуатационные затраты;
- отсутствие необходимости подъема на опору при включенном напряжении приводит к отсутствию необходимости в площадках, снижению веса и материалоемкости конструкции опоры;
- отдельные элементы опоры в разобранном виде перевозятся обычным транспортом, т.к. не требуется разрешение на провоз негабаритного груза.