Влаштування грозозахисту для повітряної лінії електропередачі (варіанти)
Власники патенту UA 2400896:
Винахід відноситься до галузі будівництва опорних конструкцій ліній електропередач високої напруги. Згідно винаходу, пристрій грозозахисту повітряної лінії електропередачі містить опору з ізолюючою траверсою, до якої прикріплений провід, і елемент грозозахисту, а ізолююча траверса виконана з одного підтримуючого ізолятора, що сприймає розтягуючі навантаження, і одного опорного ізолятора, що сприймає між стискаючі навантаження, собою прикріплений дріт, при цьому іншим кінцем підтримуючий ізолятор прикріплений до опори вище місця прикріплення до цієї опори іншого кінця опорного ізолятора, а підтримуючий ізолятор складається з послідовно з'єднаних між собою обмежувача перенапруг з повітряним іскровим проміжком, утвореним за рахунок застосування електрода, протягнутого у бік проводу , та ізолятора, при цьому другим електродом іскрового проміжку є екран, або провід, або елементи кріплення дроту на ізолюючій траверсі. Технічним результатом є спрощення конструкції з ізолюючими траверсами та підвищення грозозахищеності повітряної лінії електропередачі. 2 н.п. ф-ли, 2 іл.
Винахід відноситься до галузі будівництва опорних конструкцій ліній електропередач високої напруги. Зокрема, винахід стосується конструкції грозозахисту повітряних ліній електропередач з ізолюючими траверсами без грозозахисних тросів.
Відома конструкція ізолюючої опорно-підвісної трифазної підвіски ПЛ, описана в US №3316342, Н01В 17/00, Н01В 17/08, H02G 7/20, Н01В 17/00, Н01В 17/02, H02G 7. 25.04.1967. Відома трифазна підвіска містить одну сталеву траверсу, до якої на підвісній ізолюючій підвісці підвішені.дроти ЛЕП, при цьому фіксація дротів у горизонтальній площині здійснюється опорним ізолятором, розташованим похило до горизонтального напрямку.
Дане рішення прийнято як прототип для заявлених об'єктів.
Такі підвіски ефективні при компактизації каналу передачі електроенергії, наприклад, у таких випадках:
- у компактних ПЛ;
- у ПЛ із самонесучими ізольованими проводами;
- в умовах, коли з різних причин ПЛ виконується з невеликими прольотами, і у зв'язку з цим виникає необхідність зменшити міжфазні відстані, наприклад, у міських умовах;
- в умовах, коли з різних причин необхідно знизити висоту опор, наприклад, для підвищення грозоупорності ПЛ або зменшення ширини охоронної зони ПЛ.
Недоліком даного рішення є складність конструкції в частині як опорних елементів, так і в частині установки ізолюючих елементів, а також невисока грозозахисна ПЛ через відсутність спеціальних засобів грозозахисту (наприклад, грозозахисного троса) та підвищених горизонтальних габаритів, при яких можливий прорив блискавки до будь-якої із трьох фаз ПЛ.
Найчастіше ПЛ захищаються від грозових відключень підвіскою грозозахисного троса. Однак у ряді випадків грозозахисний трос не виконує своїх функцій, а іноді призводить до додаткових аварійних ситуацій (наприклад, при обриві грозотросу).
Для підвищення ефективності грозозахисту ПЛ необхідно забезпечити опір заземлення опор на рівні нормативних значень, визначених у правилах влаштування електроустановок (ПУЕ-7). У разі коли траса ПЛ проходить у районах з високим питомим опором ґрунту, виконання цієї вимоги ПУЕ на практиці забезпечити практично неможливо. У такихумовах наявність грозозахисного троса призводить не до підвищення, а до зниження грозоупорності ПЛ, оскільки при високих значеннях опору заземлення опор кожен удар блискавки в трос грозозахисний призводить до зворотного перекриття з тіла опори на проводи ПЛ. У цьому випадку наявність грозотросу тільки збільшує кількість грозових відключень ПЛ.
У районах з високою корозійною агресивністю атмосфери грозозахисні троси корродирують значно швидше проводів, т.к. вони виконані із сталі. При досягненні корозією критичних значень відбувається урвище грозотросів. При падінні грозотрос часто "лягає" на дроти, приводячи до коротких замикань та аварійного відключення ПЛ.
Зняття грозотросу призводить до того, що блискавка вражає верхні дроти ПЛ і кожне таке ураження призводить до перекриття повітряного проміжку між дротом і опорним тілом і, як наслідок, до аварійного відключення ПЛ. Однак слід зазначити, що кількість ударів блискавки у ПЛ без грозозахисних тросів знижується, оскільки дроти підвішуються нижче за троси.
Даний винахід спрямовано на досягнення технічного результату, який полягає у спрощенні конструкції з ізолюючими траверсами та підвищення грозозахищеності ПЛ.
Зазначений технічний результат для першого варіанту виконання досягається тим, що в пристрої грозозахисту повітряної лінії електропередачі, що містить опору з ізолюючою траверсою, до якої прикріплений провід, і елемент грозозахисту, ізолююча траверса виконана з одного підтримуючого ізолятора, що сприймає розтягувальні навантаження, і одного опору сприймає стискуючі навантаження, до точки зв'язку яких між собою прикріплений провід, при цьому іншим кінцем підтримуючий ізолятор прикріплений до опори вище місця прикріплення до цієїопорі іншого кінця опорного ізолятора, а опорний ізолятор складається з послідовно з'єднаних між собою обмежувача перенапруг з повітряним іскровим проміжком, утвореним за рахунок застосування електрода, протягнутого у бік дроту, другим електродом іскрового проміжку є екран, або провід, або елементи кріплення дроту на ізолюючій траверсі .
Зазначений технічний результат для другого варіанту виконання досягається тим, що в пристрої грозозахисту повітряної лінії електропередачі, що містить опору з ізолюючою траверсою, до якої прикріплений провід, і елемент грозозахисту, а ізолююча траверса виконана з одного підтримуючого ізолятора, що сприймає розтягувальні навантаження, , що сприймає стискуючі навантаження, до точки зв'язку яких між собою прикріплений дріт, при цьому іншим кінцем підтримуючий ізолятор прикріплений до опори вище місця прикріплення до цієї опори іншого кінця опорного ізолятора, а підтримуючий ізолятор складається з послідовно з'єднаних між собою обмежувача перенапруг з повітряним іскровим проміжком, утвореним за рахунок застосування електрода, простягнутого у бік дроту, другим електродом іскрового проміжку є екран, або провід, або елементи кріплення дроту на ізолюючій траверсі.
Зазначені ознаки є суттєвими та взаємопов'язані між собою з утворенням стійкої сукупності суттєвих ознак, достатньої для отримання необхідного технічного результату.
Винахід пояснюється конкретними прикладами, які, проте, є єдино можливими, але наочно демонструють можливість досягнення наведеної сукупністю ознак необхідного технічного результату.
фіг.1 - перший варіант виконання грозозахисту;
фіг.2 - другий виконання грозозахисту;
Одним із шляхів підвищення грозоупорності ПЛ без грозотросів є використання підвісних захисних апаратів - нелінійних обмежувачів перенапруг (ОПН), які на опорах з підвісною ізоляцією підвішуються на сталевих траверсах паралельно до лінійного ізолятора. При цьому ГНН, як правило, не має електричного контакту з проводом, а відокремлений від нього іскровим повітряним проміжком, який перекривається при виникненні грозових перенапруг і підключає ГНН до проводу тільки при появі небезпечних перенапруг. У разі коли на ПЛ застосовуються ізолюючі траверси, таке рішення реалізовано не може, т.к. ізолююча підвіска верхнього дроту кріпиться безпосередньо до верхньої частини стійки опори, і жодних металевих (заземлених) траверс, до яких можлива підвіска ОПН, конструкція опори не передбачає.
В рамках цього винаходу пропонується виконати грозозахист ПЛ без грозозахисних тросів за допомогою ГНН. У цьому пропонується змінити просторове становище ГНН. Для цього пропонується для грозозахисту повітряної лінії електропередачі (ПЛ) з ізолюючими траверсами, кожна з яких виконана з одного підтримуючого ізолятора 1, що сприймає розтягуючі навантаження, і одного опорного ізолятора 2, що сприймає стискаючі навантаження, до точки зв'язку яких між собою прикріплений з яких прикріплений іншим кінцем до стійки опори 4 ВЛ, встановити на стійці опори 4 в ізолюючу траверсу опорний ізолятор, який складається з двох послідовно з'єднаних елементів: ОПН 5 з іскровим повітряним проміжком, утвореним за рахунок застосування електрода 6, простягнутого в бік проводу 3 для утворення заданого за розміром повітряного іскровогопроміжку (стосовно проводу) та ізолятора (виконаного у вигляді укороченої частини 7 опорного ізолятора 2). При цьому для відведення електричної дуги від зовнішньої ізоляції укороченого опорного ізолятора можуть застосовуватися електричні екрани 8, закріплені на елементі кріплення проводу 9 (фіг.1).
Таким чином, підтримуючий ізолятор 1 і опорний ізолятор пропонованої конструкції за рахунок прикріплення їх до опори 4 на різній висоті (підтримуючий ізолятор прикріплений до стійки опори вище місця прикріплення до цієї стійки іншого кінця ОПН) утворюють трикутник силовий у вертикальній площині, що утворює ізолюючу траверсу. ГНН являє собою близьку до трубчастої форми витягнуту конструкцію, що складається з корпусу, що є силовим елементом, що забезпечує можливість його використання як опорної (силової) конструкції, в тому числі і в складі такої силової конструкції опорного ізолятора. Опорний ізолятор як силовий елемент також має витягнуту, близьку до трубчастої форми.
Можливий варіант виконання, згідно з яким для конструкції на фіг.2 на опорі в ізолюючій траверсі підтримуючий ізолятор складається з двох послідовно з'єднаних елементів: ОПН 10 з повітряним іскровим проміжком, утвореним за рахунок застосування електрода 6, протягнутого у бік проводу 3 для утворення заданого за розміром повітряного іскрового проміжку, і ізолятора (виконаного у вигляді укороченої частини 11 підтримуючого ізолятора 1), при цьому для відведення електричної дуги від зовнішньої ізоляції підтримуючого ізолятора можуть застосовуватися електричні екрани 8, як це передбачено для першого варіанту виконання.
Нове розміщення ОПН на опорі щодо елементів ізолюючої траверси дозволяє забезпечити високий рівень захисту відперенапруг і грозозахисту ПЛ за відсутності необхідності зміни конструкції самої опори.
Використання ГНН дозволяє забезпечити значний економічний ефект за рахунок різкого зменшення кількості аварійних відключень у грозовий сезон.
Даний винахід промислово застосовується, оскільки засновано на раціональному розташуванні елементів опори, що забезпечує підвищення експлуатаційних характеристик опори щодо захисту від грозових відключень.
1. Пристрій грозозахисту повітряної лінії електропередачі, що містить опору з ізолюючою траверсою, до якої прикріплений провід, і елемент грозозахисту, що відрізняється тим, що ізолююча траверса виконана з одного підтримуючого ізолятора, що сприймає розтягуючі навантаження, і одного опорного ізолятора, сприймає зв'язку яких між собою прикріплений дріт, при цьому іншим кінцем підтримуючий ізолятор прикріплений до опори вище місця прикріплення до цієї опори іншого кінця опорного ізолятора, а опорний ізолятор складається з послідовно з'єднаних між собою обмежувача перенапруг з повітряним іскровим проміжком, утвореним за рахунок застосування електрода, протягнутого у бік дроту, та ізолятора, при цьому другим електродом іскрового проміжку є екран, або провід, або елементи кріплення дроту на ізолюючій траверсі.
2. Пристрій грозозахисту повітряної лінії електропередачі, що містить опору з ізолюючою траверсою, до якої прикріплений провід, і елемент грозозахисту, що відрізняється тим, що ізолююча траверса виконана з одного підтримуючого ізолятора, що сприймає розтягуючі навантаження, і одного опорного ізолятора, сприймає зв'язки яких між собою прикріплено провід, при цьому іншим кінцемпідтримуючий ізолятор прикріплений до опори вище місця прикріплення до цієї опори іншого кінця опорного ізолятора, а підтримуючий ізолятор складається з послідовно з'єднаних між собою обмежувача перенапруг з повітряним іскровим проміжком, утвореним за рахунок застосування електрода, протягнутого у бік дроту, та ізолятора, при цьому другим електродом іскрового проміжку є екран, або провід, або елементи кріплення дроту на ізолюючій траверсі.