Результат интеллектуальной деятельности: РАСПОРКА-ДЕМПФЕР ДЛЯ ПРОВОДОВ РАСЩЕПЛЕННОЙ ФАЗЫ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к распоркам-демпферам для проводов расщепленной фазы воздушных линий электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения, например 750 кВ и выше.

Известна распорка-гаситель для проводов расщепленной фазы воздушной линии электропередачи, содержащая тяги, выполненные в виде упругого элемента по числу проводов расщепленной фазы и закрепленные одним концом в зажимах, установленных на проводах расщепленной фазы, отличающаяся тем, что распорка снабжена втулками, установленными на упругих элементах по направлению их продольных осей, жестко скрепленными друг с другом на одном конце в центре распорки, являющемся центром расщепленной фазы линии, и опрессованными в нескольких точках на упругих элементах, при этом диаметр каждого упругого элемента выбирается меньшим диаметра втулок на величину 1÷3 мм, а каждая упомянутая втулка устанавливается на упругом элементе с зазором от зажима распорки, равным 1÷3 мм, для обеспечения изгибных деформаций упругих элементов при колебаниях расщепленных проводов фазы линии [1].

В этой распорке-гасителе гашение колебаний проводов расщепленной фазы воздушной линии электропередачи должно достигаться за счет демпфирующих свойств упругих элементов, расположенных с некоторой свободой вдоль втулок; тем не менее, в материалах патента не раскрываются физико-технические характеристики упругих элементов и поэтому непонятно, каким образом можно достичь оптимальной работы распорки в одном диапазоне с частотным диапазоном колебаний самих проводов расщепленной фазы линии. Кроме того, вызывает сомнение эффективная «работа» распорки на воздушных линиях электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения, так как при вышеупомянутой конструкции тяг и корпуса трудно будет сформировать расщепленную фазу линии с условием обеспечения ее максимальной пропускной способности.

Наиболее близким техническим решением по отношению к заявленному является распорка-демпфер для проводов расщепленной фазы воздушной линии электропередачи, содержащая корпус, лучи по числу проводов расщепленной фазы с плашками-зажимами на одном конце для крепления распорки к проводам и демпферными узлами на другом конце, расположенными в пазах корпуса, при этом каждый демпферный узел состоит из эластомерных дисков, скрепленных вертикальной осью, на которую насажены крышки с крепежом [2].

Данная распорка-демпфер для проводов расщепленной фазы воздушной линии электропередачи хорошо приспособлена для работы на воздушных линиях электропередачи невысокого напряжения, например ниже напряжения 750 кВ, с расщеплением не более трех-четырех составляющих в расщепленной фазе. Кроме того, эластомерные диски демпферного узла этой распорки по своему физико-химическому составу не могут обеспечивать оптимальное электрическое сопротивление между любыми частями распорки (не более 20 МОм), не позволяя электрической проводимости между любыми парами элементов распорки обеспечить свободное стекание зарядов статического электричества, в результате чего могут возникать электрические разряды между ее элементами, что недопустимо в процессе эксплуатации распорки на воздушных линиях электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения.

Заявители ставили перед собой задачу разработать распорку-демпфер для проводов расщепленной фазы воздушных линий электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения (свыше 750 кВ), характеризующуюся высокой способностью демпфирования эоловой вибрации при частотах до 20 Гц, субколебаний и пляски на частоте от 1 до 2 Гц, эксплуатационной надежностью в условиях воздействия механических нагрузок, возникающих при монтаже и техническом обслуживании, а также электропроводностью неметаллических частей (эластомеров), обеспечивающих оптимальное электрическое сопротивление между любыми элементами распорки не более 20 МОм. Вышеотмеченный положительный технический результат был достигнут за счет новой совокупности существенных конструктивных признаков выполненной согласно настоящему изобретению распорки-демпфера для проводов расщепленной фазы воздушной линии электропередачи, представленной в нижеследующей формуле изобретения: «распорка-демпфер для проводов расщепленной фазы воздушной линии электропередачи, содержащая корпус, лучи по числу проводов расщепленной фазы с плашками-зажимами на одном конце для крепления распорки к проводам и демпферными узлами на другом конце, расположенными в корпусе, при этом каждый демпферный узел состоит из эластомерных дисков, скрепленных вертикальной осью, на которую насажены крышки с крепежом; изготовленный из алюминия или алюминиевых сплавов корпус выполнен в виде многоугольника, стороны которого расположены по контуру в форме ломаной линии с возможностью нахождения по меньшей мере одного демпферного узла внутри вышеупомянутого многоугольника таким образом, чтобы обеспечить неравные длины L расстояний между каждыми двумя плашками-зажимами лучей по числу проводов расщепленной фазы в пределах диапазона следующих абсолютных величин: L=(300÷650) мм, при этом электрическая проводимость полимера эластомеров демпферных узлов достигает такого значения, что электрическое сопротивление между любыми частями распорки составляет не более 20 МОм за счет введения в физико-химический состав эластомера демпферных узлов технического углерода, являющегося высокодисперсным аморфным углеродным продуктом и обеспечивающего свободное стекание электрических зарядов статического электричества и отсутствие электрических разрядов между элементами распорки; в качестве технического углерода в физико-химическом составе полимера эластомеров демпферных узлов берется канальная, или печная, или термическая сажа; технический углерод вводится в физико-химический состав полимера эластомеров демпферных узлов в пределах от 20% до 45% по отношению к процентному физико-химическому составу остальных составляющих полимера эластомеров демпферных узлов; на вертикальную ось демпферного узла насажен только один эластомерный диск; радиус R желоба плашки-зажима выбран с точностью соответствия диаметру провода D_пров таким образом, чтобы плашка-зажим распорки на проводе выдерживала без проскальзывания, считающегося ее смещением на величину, равную или превосходящую 1,0 мм, продольные усилия в направлении вдоль оси провода, равные 2,5 кН, возникающие при неравномерном растяжении проводов фазы в процессе эксплуатации; упругие элементы из атмосферо-озоностойкого эластомера демпферных узлов обеспечивают следующие механические характеристики: временное сопротивление разрыву при растяжении - не менее 16 МПа (1,63 кгс/мм²), относительное удлинение - не менее 400%, твердость ШОР А - не менее 50÷60 условных единиц, истираемость - 120 м³/ТДЖ и сопротивление разрыву - не менее 40 Н/мм² (4 кгс/мм²), предназначенного для работы в диапазоне температур -60°С÷+40°С; она рассчитана на эксплуатацию на воздушных линиях электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения начиная с напряжения 750 кВ и выше».

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан общий вид распорки-демпфера для проводов расщепленной, например, на пять составляющих фазы воздушной линии электропередачи, выполненной согласно настоящему изобретению.

Заявляемая распорка-демпфер для проводов 1 расщепленной фазы воздушной линии электропередачи состоит из корпуса 2, лучей 3 по числу проводов 1 расщепленной фазы с плашками-зажимами 4 на одном конце для крепления распорки к проводам 1 и демпферными узлами на другом конце, расположенными в корпусе 2. Демпферный узел состоит из эластомерных дисков 5 (может быть только один эластомерный диск), скрепленных вертикальной осью 6, на которую насаживаются крышки с крепежом 7.

Предлагаемая распорка рассчитывается на эксплуатацию на воздушных линиях электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения начиная с напряжения 750 кВ. Корпус 2 изготавливается из алюминия или алюминиевых сплавов и выполняется в виде многоугольника, стороны которого располагаются по контуру в форме ломаной линии с возможностью нахождения демпферных узлов внутри многоугольника, что позволяет обеспечить формирование расщепленных фаз линий любых встречающихся в практике электросетевого строительства конфигураций. Расстояния между каждыми двумя плашками-зажимами 4 лучей 3 по числу проводов 1 расщепленной фазы в результате будут всегда неодинаковыми, их длина L находится в пределах диапазона следующих абсолютных величин, а именно L=(300÷650) мм.

Электрическое сопротивление между любыми частями заявляемой распорки составляет не более 20 МОм, что является обязательным условием для распорок-демпферов воздушных линий электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения с точки зрения их электробезопасности. Указанное условие удалось достичь за счет обеспечения возможности изменения в широком диапазоне электрической проводимости полимера эластомеров демпферных узлов до требуемых значений путем введения в физико-химический состав эластомера технического углерода, являющегося высокодисперсным аморфным углеродным продуктом, что обеспечивает свободное стекание электрических зарядов статического электричества и отсутствие электрических разрядов между элементами распорки. В качестве технического углерода в физико-химическом составе полимера эластомеров демпферных узлов берется канальная, или печная, или термическая сажа, вводимая в физико-химический состав полимера эластомеров демпферных узлов в пределах от 20% до 45% по отношению к процентному физико-химическому составу остальных составляющих полимера эластомеров демпферных узлов. Эластомер такого физико-химического состава (с добавками технического углерода) обеспечивает как электрическую безопасность, так и высокие механические характеристики предложенной распорки-демпфера в процессе ее эксплуатации на воздушных линиях электропередачи. Электрическое сопротивление, например, между лучом и эластомером или эластомером и корпусом не более 20 МОм позволяет возникающему статическому электричеству свободно стекать с элементов распорки и полностью исключать электрические разряды на ее конструкциях, в то же время допустимое напряжение радиопомех, создаваемое распоркой, установленной в пролете воздушной линии, остается в нормированных пределах, а именно - 38 дБ относительно 1 мкВ.

С точки зрения механической прочности и эксплуатационной надежности распорка выдерживает механические нагрузки, возникающие при установке и техническом обслуживании, без разрушения своих элементов и необратимых деформаций, приводящих к снижению или потере работоспособности, а также восстанавливает свою начальную геометрию и характеристики после ликвидации аварийного режима и возвращения к нормальным эксплуатационным условиям, следующие механические нагрузки: сжатие к центру фазы - от 1÷15 кН; растяжение от центра фазы - от 1÷10 кН.

Радиус R желоба плашки-зажима 4 выбран с такой точностью соответствия диаметру D_пров., что плашка-зажим 4 луча 3 выдерживает без проскальзывания продольные усилия (в направлении вдоль оси провода 1), возникающие при неравномерном растяжении проводов фазы в процессе эксплуатации, равные 2,5 кН. Проскальзыванием считается смещение плашки-зажима на величину, равную или превосходящую 1,0 мм.

Плашка-зажим 4 луча 3 распорки на проводе 1 выдерживает без проскальзывания крутящий момент, возникающий в режимах вращения распорки (в плоскости вертикали Н). Прокручиванием считается смещение (прокручивание) плашки-зажима 4 более чем на 1 (один) диаметр проволоки наружного повива провода 1.

Механические характеристики упругих элементов из атмосферо-озоностойкого эластомера демпферных узлов обеспечиваются следующие: временное сопротивление разрыву при растяжении - не менее 16 МПа (1,63 кгс/мм²), относительное удлинение - не менее 400%, твердость ШОР А - не менее 50÷60 условных единиц, истираемость - 120 м³/ТДЖ и сопротивление разрыву - не менее 40 Н/мм² (4 кгс/мм²), предназначенного для работы в диапазоне температур -60°С÷+40°С.

Изобретение работает следующим образом.

При возникновении колебаний (вибраций, субколебаний и т.п.) лучи 3 распорки начинают совершать вращательные движения (поворачиваться относительно своих осей симметрии). В результате этого движения лучей 3 происходит деформация эластомерных дисков 5 и энергия колебаний проводов 1 тратится на преодоление (компенсацию) внутренних деформаций полимерного материала, например специальной резины, эластомерных дисков 5 демпферных узлов, что позволяет эффективно гасить колебания проводов расщепленной фазы, возникающих на воздушных линиях электропередачи. В частности, заявляемая распорка-демпфер совместно с проводом линии, для которого она предназначена, рассчитана на стойкость к воздействию эоловой вибрации на менее 10⁸ циклов колебаний на частоте 20 Гц, а также на стойкость к воздействию субколебаний не менее 107 циклов колебаний на частоте от 1 до 2 Гц с амплитудой 90% от максимального отклонения луча.

Заявляемая распорка-демпфер для проводов расщепленной фазы воздушной линии электропередачи отличается высокими характеристиками как с точки зрения обеспечения эффективного гашения колебаний от низких до высоких частот, так и с точки зрения электрической (обеспечивается свободное стекание электрических зарядов статического электричества и отсутствие электрических разрядов между ее элементами) и механической надежности в течение длительной эксплуатации

Источники информации

1. Описание изобретения к патенту «Распорка-гаситель для проводов расщепленной фазы воздушной линии электропередачи» №2331147, H02G 7/12, заявлено 06.04.2007, опубликовано 10.08.2008, Бюл. №22.

2. Описание изобретения к патенту «Распорка-демпфер для проводов воздушной линии электропередачи» №2375800, H02G 7/12, заявлено 14.11.2008, опубликовано 10.12.2009.

3. Описание изобретения к патенту «Распорка-гаситель для двух проводов расщепленной фазы воздушной линии электропередачи» №2334327, H02G 7/00, заявлено 21.05.2007, опубликовано 20.09.2008, Бюл. №26.

4. Патент на полезную модель «Внутрифазная изолирующая распорка» №136930, H02G 7/12, заявлен 17.07.2013, опубликован 20.01.2014.

5. Описание изобретения к авторскому свидетельству «Дистанционная распорка-гаситель колебаний проводов расщепленной фазы воздушной линии электропередачи» №1823057, H02G 7/12, 7/14, заявлено 17.05.1990, опубликовано 23.06.1993, Бюл. №23.

6. Европейский патент «Демпфирующая распорка для проводов расщепленной фазы высоковольтных воздушных линий электропередачи с волоконно-оптическим кабелем внутри расщепленной фазы» №0308692, H02G 7/12, опубликован 29.09.1989.

7. Описание изобретения к авторскому свидетельству «Дистанционная распорка-гаситель колебаний» №1381636, H02G 7/12, 7/14, заявлено 31.03.1986, опубликовано 15.03.1988.