ИЗОЛИРУЮЩАЯ ТРАВЕРСА

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к высоковольтным линиям электропередачи, и может быть использована в конструкции изолирующих траверс, предназначенных для подвески фазных проводов линий к опорам.
Известны конструкции изолирующих траверс с использованием серийно выпускаемых изоляторов, как фарфоровых, так и полимерных. См., например, «Энергетическое строительство за рубежом» 1978, №5, Стр.37-46.
Также известны конструкции изолирующих траверс, состоящих из трех стержневых изоляторов, закрепленных в виде трех лучей через металлические оконцеватели к вершине стойки опоры. На свободных концах изоляторов закрепляются токоведущие фазные провода высоковольтной линии электропередачи. (Патент РФ 2159969, кл Н01В 17/02 опубл. 27.11.2000 г.). Принципиальным недостатком указанных конструкций является превышение допустимых нагрузок на использованные в них изоляционные элементы. Примененные в них опорно-стержневые изоляторы имеют существенные ограничения по допустимым усилиям на изгиб, направленным перпендикулярно относительно оси изолятора. В вышеописанных конструкциях нагрузка от силы тяжести проводов действует в перпендикулярном направлении относительно оси изолятора, что ограничивает использование опорно-стержневых изоляторов в качестве изоляционных конструкций по механическим характеристикам.
Наиболее близким к предлагаемому решению является конструкция изолирующей траверсы для подвески проводов на опоре линии электропередачи, выполненная из комбинации подвесного (линейного) и опорного стержневых изоляторов. (Патент RU на ПМ №52250 от 2006.г.). В данной конструкции изоляторы закреплены на опоре на расстоянии друг от друга, в точке крепления провода объединены в общем узле крепления, образуя тем самым прямоугольный треугольник, одной стороной которого служит участок опоры, расположенный между точками крепления опорного и подвесного изоляторов, а две другие стороны - опорный и подвесной изоляторы. При этом подвесной изолятор располагается горизонтально, а опорный - вниз от соединительного узла до опоры под острым углом. Узлы крепления изоляторов к опоре выполнены шарнирными и позволяют траверсе повернуться на угол до 90° вокруг оси, параллельной оси опоры. Изоляторы крепятся к опоре с помощью металлического хомута. В качестве подвесного (линейного) изолятора используется полимерный стержневой изолятор, а в качестве опорного - полимерный опорно-стержневой изолятор.
Раст
Сж
Указанная конструкция траверсы также обладает рядом недостатков. Шарнирное крепление изоляторов к опоре и горизонтальное расположение подвесного изолятора приводит к тому, что сила тяжести провода, а также гололедно-ветровые нагрузки, действуют на подвесной изолятор на растяжение, а по отношению к опорному изолятору на сжатие. Разложение действия силы тяжести Fт на составляющие в этом случае показано на фиг.1. Сила на растяжение F подвесного изолятора 1 и сила сжатия F опорного изолятора 2 при горизонтальном расположении подвесного изолятора определяются по следующим формулам:
Из формул (1.1) видно, что при горизонтальном расположении линейного подвесного изолятора при любом угле Б, большем 0 градусов, сила на сжатие для опорного изолятора превышает нагрузку от тяжести проводов. При углах Б, меньших 45°, сила на растяжение меньше силы тяжести провода, а при углах больше 45° градусов, сила на растяжение для линейного подвесного изолятора превышает нагрузку от тяжести проводов. При угле 45° нагрузка на сжатие опорного изолятора будет больше нагрузки от тяжести провода на 41,4%. При этом на участке опоры между точками крепления изоляторов возникает крутящий момент, воздействующий на тело опоры, превышающий силу от тяжести проводов. Подобные эксплуатационные условия снижают надежность конструкции и могут привести к повреждению изоляторов и обрыву провода.
Полимерные изоляторы, опорные и подвесные, изготавливаются на основе стеклопластиковых стержней, которые несут механическую нагрузку в изоляционных конструкциях. Согласно ГОСТ 27380-87 «Стеклопластики профильные электроизоляционные», предел прочности на растяжение составляет не менее 900 МПа, а предел прочности на сжатие не менее 260 МПа. Это показывает, что полимерные изоляторы на основе стеклопластиковых стержней наиболее эффективно работают на растяжение. Таким образом, при использовании такой изоляционной траверсы необходимо учитывать расстояние до точки крепления опорного изолятора и учитывать превышение нагрузки на сжатие, что ограничивает ее использование для крепления проводов с различной массой и при различных гололедно-ветровых нагрузках.
Предлагаемое решение конструкции изоляционной траверсы повышает надежность изолирующей траверсы с полимерными изоляторами.
Поставленная задача решена следующим образом. В изолирующей траверсе, содержащей опорный и подвесной изоляторы, одни концы которых шарнирно закреплены на опоре на расстоянии друг от друга, а вторые концы соединены между собой и с проводом, оба изолятора закреплены на опоре под острым углом, образуя с участком опоры остроугольный треугольник.
Концы изоляторов могут быть соединены между собой посредством линейного соединителя или тарельчатого изолятора.
В качестве подвесного изолятора может быть использован ограничитель перенапряжений линейного типа ОПН-П-ПИ.
Шарнирные узлы могут быть закреплены на опоре с помощью переходной плиты.
В предлагаемой конструкции сила на растяжение подвесного изолятора будет больше силы тяжести проводов, а сила сжатия для опорного изолятора будет меньше силы тяжести провода, что приводит к повышению надежности работы изоляторов.
Предлагаемая изолирующая траверса показана на фиг.2.
Изолирующая траверса состоит из подвесного изолятора 1, опорного изолятора 2, узла их соединения 3, предусматривающего возможность закрепления в нем провода, и узлов 4 и 5 крепления каждого из изоляторов к опоре 6. При этом подвесной изолятор 1 крепится к опоре под острым углом выше точки соединения изоляторов 3, а опорный изолятор крепится к опоре ниже от соединительного узла 3 под острым углом.
В качестве линейного изолятора 1 применяется линейный полимерный изолятор стержневого типа, а в качестве опорного изолятора 2 - опорный стержневой полимерный изолятор. К узлу 3 соединения изоляторов с помощью стандартных линейных соединителей закрепляется подвешиваемый провод или промежуточный керамический тарельчатый изолятор, который может применяться для снижения электрической напряженности на оголовниках полимерных изоляторов.
Для снятия поперечных нагрузок на изоляторы, которые могут возникнуть при обрыве провода, узлы 4 и 5 крепления изоляторов к опоре 6 выполнены шарнирными. Это обеспечит поворот всей подвески вокруг вертикальной оси (параллельной оси опоры), вплоть до угла, близкого к 90°. При этом, в случае возникновения продольной силы растяжения, изолирующая траверса, по существу, переходит из режима поддерживающей подвески в режим подвески анкерной, и тем самым не дает проводу упасть на землю на всем участке до следующей анкерной опоры.
Шарнирные узлы 4 и 5 закрепляются на опоре 6 с помощью переходной плиты.
Раст
Сж
Разложение действия силы тяжести Fт на составляющие в этом случае показано на фиг.3. При этом сила на растяжение F подвесного изолятора 1 и сила сжатия F опорного изолятора 2 при произвольном угле расположения изоляторов определяются по следующим формулам:
Из формул (2.1) и видно, что при расположении изоляторов под углом к опоре и при выполнении условия угол А=180°-2×Б сила растяжения для подвесного изолятора будет равна силе тяжести провода. Сила сжатия для опорного изолятора в этом случае при углах А, больше 60°, будет меньше силы тяжести проводов. Это позволяет повысить надежность работы траверсы. Кроме того, это позволит упростить выбор линейных подвесных изоляторов по критерию нормированной разрушающей силы на растяжение, а при выборе опорного изолятора - по критерию силы тяжести токоведущего провода.
При увеличении угла крепления опорного изолятора 2 к опоре (горизонтальном или близком к горизонтальному положению, когда угол Б примерно равен 90°) силы на растяжение и сжатие равны:
В этом случае сила на растяжение подвесного изолятора будет больше силы тяжести проводов, а сила сжатия для опорного изолятора при углах А, менее 45°, будет меньше силы тяжести провода, что приводит к более надежной работе подвесного изолятора, работающего на растяжение.
В такой конструкции траверсы в качестве подвесного изолятора 1 может быть использован подвесной полимерный ограничитель перенапряжений линейного типа ОПН-П-ПИ. Использование в конструкции стеклопластиковых материалов аналогичных тем, которые используется в подвесных полимерных стержневых изоляторах, обеспечивает ОПН-П-ПИ высокую механическую прочность на растяжение. Наличие нелинейных варисторов внутри конструкции ОПН позволяет ограничивать воздействующие перенапряжения, что уменьшает изоляционные расстояния между проводом и опорой и позволяет уменьшить высоту опоры и линейные размеры изоляторов.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки на полезную модель:
1. Патент РФ 2159969, класс Н01В 17/02, опубл. 27.11.2000;
2. Журнал «Энергетическое строительство за рубежом» 1978 г., №5, стр.37-46
3. Патент RU 52250 U1 H01B 17/02, опубл. 10.03.2006 г.).