Устройство координации расстояний проводов ВЛ

Полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть использована при строительстве и реконструкции воздушных линий электропередач для защиты от опасных режимов гололедообразования и «пляски» проводов в районах, подверженных гололедно-ветровым нагрузкам.
На воздушных линиях среднего класса напряжения 6-20 кВ в соответствии с ПУЭ-7 провода монтируются с допускаемыми напряжениями 35-45% от предела значений их прочности (Правила устройства электроустановок, изд. 7, 2003 г.)
Известны аналоги конструкций ВЛ с траверсным и крюковым расположением проводов (Типовой проект Сельэнергопроекта «Воздушные линии электропередач 6-20 кВ»). Недостатком указанных конструкций является фиксированная и недостаточная величина межфазных расстояний между проводами и, как следствие, массовые схлестывания и пережоги проводов, повреждения опор и конструктивных элементов от гололедно-ветровых нагрузок.
Подтверждением этому являются ежегодные массовые аварии в электросетях в большинстве регионов страны: Сахалин, Камчатка, Магадан, Приморье, Алтай, регионы Центра, Северо-Запада, Юго-Запада, Краснодарский край, Кавказ и т.д.
Наиболее близким прототипом к заявленному являются конструкции цельносварных металлических траверс с треугольным расположением проводов (Типовой проект Сельэнергопроекта «Конструкции воздушных линий электропередач 6-20 кВ» и «Монтажные таблицы Сельэнергопроекта напряжений и стрел провеса проводов ВЛ 6-20 кВ»).
Недостатками указанного прототипа являются массовые схлестывания и пережоги проводов, повреждения опор и конструктивных элементов, невозможность регулирования межфазных расстояний проводов, низкая надежность работы ВЛ и гололедно-ветровых режимах.
Задачей полезной модели является разработка устройства, обеспечивающего одновременно координацию трех факторов: стрел провеса проводов, расстояний между проводами и параметров пляски (большой «а» и малой «b» осей эллипсов пляски проводов) и эффективную надежность работы линий электропередач в гололедно-ветровых режимах.
Поставленная задача достигается тем, что в заявленном устройстве, содержащим траверсные и крюковые крепления проводов, допускаемые напряжения проводов увеличены до 60% от предельных значений их прочности, и при этом провода крепятся на раздвижной регулируемой металлической траверсе, где верхний провод крепится на оголовнике, а два нижних - отдельно на горизонтальной траверсе, с увеличением вертикального расстояния между проводами до 1,5 раз по сравнению со стандартными.
г
В таблице 4 приведены данные сравнительного анализа габаритных стрел провеса f и межфазных расстояний h по всем маркам традиционных проводов, типам опор для различных районов гололедности по стандартным ВЛ по региону Башкирии, как и для других аналогичных районов страны. Из таблицы 4 видно, что габаритные стрелы провеса больше вертикальных расстояний. И, как следствие, эллипсы пляски на рис. 1 не только сближаются на опасные расстояния, но и пересекаются, в результате происходят массовые схлестывания и пережоги проводов.
г
Для большей наглядности в таблице 1 приведены, исходя из решений квадратного уравнения состояния провода в пролете, соотношения f к h для нескольких марок наиболее применяемых проводов. Из таблицы 1 видно, что габаритные стрелы провеса больше вертикальных расстояний в 1,16-1,66 раз. Отсюда следует, что эти параметры не скоординированы между собой, чем и объясняются массовые аварии в электросетях.
вр
вр
г
В таблице 5 приведены аналогичные данные, но для линий, на которых применены повышенные тяжения проводов до 60% от [σ] вместо регламентируемых по ПУЭ 35-45% от [σ] и увеличены вертикальные расстояния до 1,5 раз по сравнению со стандартными. Из таблицы 5 следует, что вертикальные расстояния между проводами больше габаритных стрел провеса и конкретно, как следует из расчетов, приведенных в таблице 2, в 1,22-1,69 раза. В этих случаях эллипсы пляски на рис. 2 не сближаются и не пересекаются. Таким образом, на ВЛ с повышенным тяжением и раздвижкой проводов три параметра: межфазные расстояния S, габаритных стрелы f и параметры пляски а и b скоординированы между собой и линии работают надежно в гололедно-ветровых режимах.
Для реализации раздвижки проводов разработана раздвижная регулируемая металлическая траверса: верхний провод крепится на оголовнике, два нижних - отдельно на горизонтальной траверсе.
Расчеты эллипсов «пляски» проводов выполнены по научной методике института ВНИИЭ (Методические указания по районированию территорий по частоте повторяемости и интенсивности пляски проводов, РД 34.20.184-91, утв. 15.11.1991 г.).
Для проверки эффективности заявляемого устройства в регионе Башкирия было построено 5315 км ВЛ 10 кВ повышенной надежности в различных районах гололедности, на которых применены повышенные тяжения и раздвижка проводов.
В течение двух гололедных сезонов велась статистика работы линий параллельно со стандартными линиями. В этот период отмечались сильные ветра до 20-22 м/сек, интенсивные гололеды до 80 мм и сильные морозы до -40°С. Данные приведены в таблице 3. Из таблицы 3 следует, что надежность работы линий была повышена в 7,1-10,2 раза, т.е. на порядок. Причем достигнуто это было без дополнительных капитальных затрат. Персонал все равно из-за естественной вытяжки проводов периодически производит перетяжку проводов, устанавливая ту или иную стрелу провеса.
Таким образом:
на стандартных ВЛ 6-20кВ стрелы провеса проводов, межфазные расстояния и параметры эллипсов пляски проводов не скоординированы между собой и линии в гололедно-ветровых регионах работают ненадежно;
вр
на ВЛ 6-20 кВ с повышенным тяжением до 60% [σ] и раздвижкой проводов стрелы провеса проводов, межфазные расстояния и параметры пляски проводов скоординированы между собой и надежность их работы повышается на порядок по сравнению со стандартными ВЛ;
применение повышенных тяжений проводов и увеличенных межфазных расстояний осуществляется без дополнительных капитальных затрат.
Таблица 1
Метеопараметры и параметры ВЛ l и h
Марка провода / габар.стрела f<sub>габ</sub>, м
АЖ-50
АС-50
АН-70
АЖ-70
b=20 мм; v<sub>г</sub>=1 5 м/сек;  t=   -   5°С;   l=60 м; h=0,94 м
1,51
1,64
1,6
1,15
Соотношение  n = f<sub>габ</sub> / h ;  раз
1,37
1,49
1,45
1,05
b=20 мм; v<sub>г</sub>=20 м/сек;  t=   -   5°С;   l=60 м;h=1,1 м
1,72
1,65
1,83
1,28
Соотношение n= f<sub>габ</sub> / h ;  раз
1,56
1,5
1,66
1,16
Таблица 2
Метеопараметры        и параметры ВЛ 1 и h
Марка провода / габар.стрела f<sub>габ</sub>; - 5°С, м
АЖ-50
АС-50
АН-70
АЖ-70
b=20 мм; v<sub>г</sub>=15 м/сек;      t= -5°С; l=60 м; h=1,4 м
0,98
0,89
1,04
0,83
Соотношение n= h/ f<sub>габ</sub>;  раз
1,42
1,57
1,34
1,68
b=20 мм; v<sub>г</sub>=20 м/сек;       t= -5°С; l=60 м; h=1,4м
1,06
0,96
1,14
0,83
Соотношение n= h/ f<sub>габ</sub>;  раз
1,32
1,46
1,22
1,69
Таблица 3
Показатели
Ед.
1 год
1 год
2 год
2 год
измер.
II          III
IV   и   выше
II          III
IV и выше
РКУ
РКУ
РКУ
РКУ
Кол-во отключений В Л 10
откл.
19
26
27
42
кВ повышенной надежности
Доля     ВЛ      повышенной
%
7
20
12
26
надежности      от      общей
протяженности ВЛ
.
Удельное число отключений
откл.,
1,5
1,2
1,5
1,5
ВЛ                    повышенной
на 100
надежности
км/г
Кол-во               отключений
откл.
1785
464
1755
608
стандартных ВЛ
Доля   стандартных   ВЛ   от
%
93
80
88
74
общей протяженности
Удельное число отключений
откл.,
15,3
8,3
13,3
10,7
стандартных ВЛ
на 100
км/г
Повышена     надежность
раз
10,2
7,0
9,0
7,1
работы ВЛ
Литература, используемая при оформлении заявки на полезную модель
«Способ и устройство координации расстояний проводов ВЛ»
1. Правила устройства электроустановок, изд.7, 2003 г.
2. Типовой проект Сельэнергопроекта «Воздушные линии электропередач 6-20 кВ».
3. Типовой проект Сельэнергопроекта «Конструкции воздушных линий электропередач 6-20 кВ».
4. Монтажные таблицы Сельэнергопроекта напряжений и стрел провеса проводов ВЛ 6-20 кВ.
5. Методические указания института ВНИИЭ по районированию территорий по частоте повторяемости и интенсивности пляски проводов, РД 34.20.184-91, утв. 15.11.1991 г.