Результат интеллектуальной деятельности: РАСПОРКА ДЛЯ ПРОВОДОВ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для механического удаления гололедных отложений с проводов и ограничения амплитуд их колебаний в опасных режимах.

Известны устройства для механического удаления гололедных отложений с проводов воздушных линий электропередачи, содержащие установленную с зазором на проводе пружину, соединенную либо с шарнирно закрепленной на том же проводе и реагирующей на ветровые нагрузки пластиной /см. а.с. СССР №902129, кл. H02G 7/16, 1980 [1]/, либо при помощи специального кинематического механизма с грузом, реагирующим на ветровые колебания проводов /см. а.с. СССР №936149, кл. H02G 7/16, H02G 7/14, 1980 [2]/.

Недостатками данных устройств являются низкая эффективность удаления гололедных отложений вследствие малых перемещений витков пружин, сложность конструкции, зависимость возможности работы устройства от наличия и характера ветровых возмущений /порывов ветра/, а также невозможность ограничения амплитуд колебаний проводов при опасных режимах, вызванных гололедно-ветровыми нагрузками.

Известны также устройства для механического сброса гололедных отложений с проводов воздушных линий электропередачи с помощью размещенных в пролете элементов для импульсного встряхивания провода и ударных элементов /см., например, а.с. СССР №811382, кл. H02G 7/16, 1978 [3]; а.с. СССР №1415309, кл. H02G 7/16, 1986 [4]/.

Недостатками известных устройств являются значительная сложность конструкции вследствие необходимости использования элементов со специальными физическими эффектами, короткозамыкателя, грозозащитных тросов и т.п., дополнительные затраты электроэнергии, неспособность автоматического включения защиты при образовании гололедных отложений, а также невозможность ограничения амплитуд колебаний проводов при опасных режимах их эксплуатации.

Кроме того, известны конструкции распорок для проводов воздушных линий электропередачи, содержащие тягу, выполненную из двух элементов, а также узлы соединения элементов тяги между собой и проводами, обеспечивающие возможность их относительного перемещения /см., например, а.с. СССР №886127, кл. H02G 7/12, 1979 [5]; а.с. СССР №1495889, кл. H02G 7/12, 7/14, 1987 [6]/.

Недостатками известных конструкций распорок при обеспечении ими возможности уменьшения передачи энергии колебаний между проводами является предельно низкая эффективность сброса гололедных отложений с проводов.

Наиболее близким устройством того же назначения к предлагаемому устройству по совокупности существенных признаков является распорка для проводов воздушных линий электропередачи, содержащая тягу с приспособлениями для закрепления тяги к проводам, выполненную в виде двух элементов, установленных с возможностью продольного перемещения друг относительно друга, при этом одно из приспособлений установлено на одном из элементов тяги, выполненном в виде трубы, а другое - на другом элементе, выполненном в виде стержня, телескопически установленного в трубе /см. а.с. СССР №687515, кл. H02G 7/14, 1977 [7]/, и принятая за прототип.

Недостатками устройства-прототипа являются предельно низкая эффективность как сброса гололедных отложений с проводов, так и рассеяния энергии при колебаниях проводов, сложность конструкции и ее низкая надежность.

Сущность изобретения заключается в создании предельно простой и надежной конструкции распорки для проводов воздушных линий электропередачи, обеспечивающей автоматический эффективный сброс гололедных отложений с проводов даже при минимальных ветровых возмущениях, а также эффективное рассеяние энергии при колебаниях проводов за счет использования ударно взаимодействующих с проводами релейных хлопающих элементов, срабатывающих при малых критических внешних нагрузках.

Технический результат - повышение эффективности сброса гололедных отложений с проводов и рассеяния энергии их колебаний, упрощение конструкции и увеличение ее надежности.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной распорке для проводов воздушных линий электропередачи, содержащей тягу и приспособление для закрепления тяги к проводам с возможностью продольного перемещения элементов друг относительно друга, особенность заключается в том, что приспособление для закрепления тяги к проводам представляет собой установленную между каждым проводом и концом тяги и шарнирно соединенную с последним центральной своей частью выпуклую пружину, выполненную в виде тонкостенной однородной пластины из пружинной стали, являющейся частью полого цилиндра и имеющей два устойчивых рабочих состояния, характеризующихся обратной выпуклостью и релейным переходом из одного состояния в другое при действии критической внешней нагрузки, при этом концы пружины свободно с фиксацией от выпадания вставлены в прорези также свободно надетых на провод дисков с обеспечением возможности продольных и поперечных с ударными взаимодействиями смещений пружины относительно провода.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где предлагаемая распорка, введенная между двумя проводами линии электропередачи, показана схематично на общем виде.

Распорка для проводов воздушных линий электропередачи содержит жесткую тягу 1 и приспособление для упругого закрепления тяги 1 к проводам 2 с возможностью продольного перемещения элементов тяги 1 и приспособления друг относительно друга, при этом приспособление представляет собой установленную между каждым проводом 2 и концом тяги 1 и соединенную с последним центральной своей частью с помощью цилиндрического шарнира 3 выпуклую пружину 4, выполненную в виде тонкостенной однородной пластины из пружинной стали, являющейся частью полого цилиндра и имеющей два устойчивых рабочих состояния, характеризующихся обратной выпуклостью и релейным переходом из одного состояния в другое при действии критической внешней нагрузки /на рисунке сплошной и пунктирной линиями показаны соответственно два устойчивых состояния каждой пружины 4/. При этом концы пружины 4 свободно вставлены в выполненные по хордам прорези 5 дисков 6, причем у пружин 4 предотвращена возможность выпадания из прорезей 5 с помощью закрепленных на выступающих концах пружин 4 штифтов 7. Диски 6 также свободно своими осевыми отверстиями надеты на провода 2 с ориентацией прорезей 5 с пружинами 4 между проводами 2 напротив друг друга и, соответственно, с обеспечением возможности продольных и поперечных с ударными взаимодействиями смещений пружин 4 относительно проводов 2.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

Как известно /см., например, [5], [6]/ возникновение на проводах гололедных отложений неизбежно приводит при малейших ветровых нагрузках к интенсивным взаимным колебаниям проводов воздушных линий на опасных режимах со значительными амплитудами /провода расходятся, сходятся, возможен эффект скручивания проводов от интенсивной нагрузки гололеда, большая вероятность возникновения схлестывания проводов, эффекта их "пляски" и т.п./. Во времена года, для которых характерно возникновение гололедных отложений на проводах, слабые ветровые нагрузки происходят практически всегда, в любое время суток, то есть практически постоянно возникают вышеуказанные опасные динамические режимы. В предложенной конструкции поперечная жесткость выпуклых пружин 4, их геометрические и технологические параметры, свободный продольный ход в прорезях 5 и т.п. подобраны так, что даже при малых относительных смещениях двух соседних проводов 2 при их колебаниях со стороны тяги 1 на пружины 4 действует поперечная сила, превышающая по величине критическое значение этой силы для пружин 4. При этом пружины 4 скачком срабатывают и релейно переходят из одного устойчивого состояния в другое. Например, провода 2 под действием ветровой нагрузки максимально далеко, насколько позволяет распорка, расположены друг от друга, при этом пружины 4 находятся в устойчивом положении, показанном на рисунке пунктиром, то есть с выпуклостью друг к другу. Далее, провода 2 под действием ветровой нагрузки несколько сближаются, и через диски 6 пытаются сблизить пружины 4 друг с другом. При этом последние своей центральной выпуклой внутрь частью упираются в тягу 1 с разных сторон, со стороны тяги 1 к ним прикладывается поперечная сила. При превышении этой силой критического значения пружины 4 "хлопают" наружу в положение, показанное сплошной линией на рисунке, и ударяют одновременно своей выпуклой частью по проводам 2. При расхождении проводов 2 друг от друга при действии ветровых нагрузок пружины 4 "хлопают" в обратные стороны и опять переходят в положения, показанные на рисунке пунктиром. Таким образом, при действии ветровых нагрузок и, соответственно, при периодическом удалении-сближении проводов 2 происходят такие же периодические "хлопки" пружин 4 в два устойчивых состояния, сопровождающиеся их ударами по проводам 2. В процессе "хлопка" каждая пружина 4 проходит свое плоское состояние, когда ее края расходятся в прорезях 5 параллельно проводам 2 наружу, а потом опять сходятся внутрь до упора штифтов 7 снаружи в диски 6. Естественно, что при ударах пружины 4 сразу сбивают с проводов 2 возникающие на них гололедные отложения, не давая им практически нарастать до опасных толщин. Кинетическая энергия колебаний проводов 2 при ударных режимах полностью поглощается пружинами 4, переходя в потенциальную энергию упругих деформаций и рассеиваясь за счет диссипации энергии в материале пружин. Вследствие этого осуществляется активное ударное гашение колебаний проводов. Кроме того, за счет активных продольных относительных смещений пружин 4 в прорезях 5, а также дисков 6 вдоль проводов 2 происходит рассеяние энергии колебаний за счет сил сухого трения. Конструкция распорки предельно проста, полностью исключает опасность заклинивания, перекосов и т.п., что резко повышает надежность устройства. Очевидно, что постоянные продольные смещения пружин 4 относительно прорезей 5 приводят /закон сохранения положения центра масс, а также вышеуказанные силы трения пружин 4 в прорезях 5/ к смещениям дисков 6 вдоль проводов 2 в периодическом режиме. Во-первых, такие смещения дополнительно к ударным взаимодействиям способствуют снятию гололедных отложений, а во-вторых, - вследствие ассиметрии сил сухого трения, различных слоев гололедных отложений в местах расположения дисков 6, минимального /в любом случае/ отклонения проводов 2 от горизонта и т.п. - приводят к возникновению постоянной составляющей в продольных колебаниях дисков 6. В результате этого диски 6 будут самопроизвольно и постоянно "плавать" вдоль провода, естественно, в пределах пролета, и, соответственно, обеспечивать приложение ударной нагрузки к проводам 2 в разных местах пролета. Это увеличивает эффективность и равномерность удаления гололедных отложений по всей длине провода, позволит более активно совмещать ударное стряхивание гололеда с его снятием путем сдвига при смещении вдоль провода дисков 6.