Опора линии электропередачи

Предлагаемая опора может быть использована в электроэнергетике при строительстве и реконструкции линий электропередач. Техническая задача, решаемая предлагаемой полезной моделью заключается в использовании на линии электропередачи неизолированных проводов, повышении грозозащищенности линии и возможности реконструкции линии. Поставленная задача решается тем, что в известной опоре линии электропередачи, содержащей стойку, оголовник с элементами из электроизоляционного композиционного материала, расположенные на нем элементы крепления проводов, согласно полезной модели оголовник выполнен состоящим из нескольких стержней, являющихся продолжением стойки, количество которых соответствует количеству фаз линии электропередачи, и снабжен вставками из электроизоляционного композиционного материала, расположенными между элементами крепления проводов и стержнями, при этом длина вставок L выбрана удовлетворяющей следующим условиям:

L=(U_стр-3U_ф)/2 Е_стр ,

где U_стр - напряжение стриммерного разряда,

U_ф - напряжение фазы линии электропередачи,

Е_стр - напряженность электрического поля в канале стримера. 9 з.п. ф-лы, 6 илл.

Предлагаемая опора может быть использована в электроэнергетике при строительстве и реконструкции линий электропередач.

Известна опора линии электропередачи (Патент РФ №2166044, Е 04 Н 12/24, опубл. 2001.04.27), включающая стойку и присоединенный к ней оголовок из материала с заданными физическими свойствами и полимерные прокладки, в которых размещены изолированные провода.

Известная опора линии электропередачи имеет следующие недостатки:

она может использоваться только с изолированными проводами и не обеспечивает грозозащищенность линии электропередач с указанными опорами.

Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является опора линии электропередачи (патент РФ №2215859, Е 04 Н 12/24, опубл. 2003.11.10), включающая стойку и, оголовник с элементами из электроизоляционного композиционного материала, расположенные на нем металлические элементы крепления проводов, при этом оголовник выполнен в виде конструкции стержней из пластика на основе минеральных и/или химических волокон с прочностью на растяжение 60-2000 Мпа, электрической прочностью 40-70 кВ/см и объемным сопротивлением 10¹²-10 ¹⁵ Ом·см, а элементы крепления проводов - в виде снабженных полимерными прокладками разрезных втулок, жестко закрепленных на стержнях оголовка посредством металлических патрубков.

Недостатком известной опоры является то, что она может использоваться только для линий с изолированными проводами и не обеспечивает грозозащищенности линии электропередачи, не подлежит реконструкции.

Техническая задача, решаемая предлагаемой полезной моделью заключается в использовании на линии электропередачи (ЛЭП)

неизолированных проводов, повышении грозозащищенности ЛЭП и возможности экономичной реконструкции ЛЭП.

Поставленная задача решается тем, что в известной опоре линии электропередачи, содержащей стойку, оголовник с элементами из электроизоляционного композиционного материала, расположенные на нем элементы крепления проводов, согласно полезной модели, оголовник выполнен состоящим из нескольких стержней, являющихся продолжением стойки, количество которых соответствует количеству фаз линии электропередачи, и снабжен вставками из электроизоляционного композиционного материала, расположенными между элементами крепления проводов и стержнями, при этом длина вставок L выбрана удовлетворяющей следующим условиям:

L=(U_стр-3U_ф)/2 Е_стр ,

где U_стр - напряжение стримерного разряда,

U_ф - напряжение фазы линии электропередачи,

Е_стр - напряженность электрического поля в канале стримера. Кроме того, в качестве элементов крепления проводов могут быть использованы типовые изоляторы.

Кроме того, электроизоляционный композиционный материал может быть выбран со следующими характеристиками: модуль упругости при изгибе 10-18 Мпа, модуль упругости на растяжение 7-18 Мпа, устойчивость при поперечной нагрузке 2500-20000 Мпа, электрическая прочность 10-60 кВ/ мм, электрическая прочность по поверхности 5-10 кВ/см, объемное сопротивление 10 ¹¹-10¹⁷ Ом·см.

Кроме того, указанные вставки могут быть выполнены из стеклопластиковых композиционных материалов.

Кроме того, вставки могут быть выполнены в виде сплошного цилиндра.

Кроме того, вставки могут быть выполнены в виде полого цилиндра.

Кроме того, вставки могут быть выполнены в виде усеченного конуса.

Кроме того, вставки могут быть выполнены в виде полого усеченного конуса.

Кроме того, вставки могут быть выполнены в виде комбинации цилиндров и конусов.

Кроме того, вставки могут быть выполнены в виде продолжения типовых изоляторов.

На фиг.1-6 схематично представлено выполнение предлагаемой опоры трехфазной линии электропередачи с различной конфигурацией вставок из электроизоляционного композиционного материала. На фиг.1 - вариант выполнения опоры с вставками из электроизоляционного композиционного материала в виде сплошного цилиндра, на фиг.2- вариант выполнения опоры с вставками из электроизоляционного композиционного материала в виде полого цилиндра, на фиг.3 - вариант выполнения опоры с вставками из электроизоляционного композиционного материала в виде сплошного усеченного конуса, на фиг.4 - вариант выполнения опоры с вставками из электроизоляционного композиционного материала в виде полого усеченного конуса, на фиг.5 - вариант опоры с вставками из электроизоляционного композиционного материала в виде комбинации цилиндров и конусов, на фиг.6 - вариант выполнения опоры с вставками из электроизоляционного композиционного материала в виде продолжения типового изолятора.

Опора линии электропередачи (фиг.1-6) содержит стойку 1, оголовник 2, состоящий из нескольких стержней, являющихся продолжением стойки 1, число которых равно числу фаз линии электропередачи, вставки 3 из электроизоляционного композиционного материала, расположенные между стержнями 2 и элементами крепления 4 проводов 5. В качестве элементов крепления 4 могут быть использованы типовые изоляторы.

В качестве физических характеристик вставок из электроизоляционного композиционного материала выбраны следующие характеристики материала, которые необходимы при реализации конструкции и реализации поставленных задач: прочность на растяжение =60-2000 МПа, объемное сопротивление =1012-10150 м·см, модуль упругости при изгибе 10-18 МПа, модуль упругости на растяжение 7-18 МПа, устойчивость при поперечной нагрузке 2500-20000 Мпа, электрическая прочность Е=10-60 кВ/мм, электрическая прочность по поверхности композиционного материала Е=4,0-10 кВ/см. Введение новых физических характеристик для вставок из электроизоляционного композиционного материала связано с тем, что при предлагаемой конструкции опоры ЛЭП указанные вставки работают не только на растяжение, но и на сжатие, и на изгиб и должны обеспечивать приемлемые характеристики по токам утечки, пробивному напряжению и электрическую прочность по поверхности материала. Этим требованиям в качестве материала для вставок из электроизоляционного композиционного материала удовлетворяет стеклотекстолит.

Поражение линии электропередач (ЛЭП) происходит после удара молнии в опору или провод ЛЭП. При ударе молнии в провод 5 фронт волны достигает опоры, потенциал провода 5 оказывается достаточно высоким по отношению к заземленной стойке 1, происходит пробой элемента крепления 4 фазы, на которую пришелся удар молнии, и вставки из электроизоляционного композиционного материала 3. На стойке 1 при этом из-за ее индуктивного и активного сопротивления возрастает напряжение, и если оно достаточно для пробоя изоляции другой фазы, происходит пробой изоляции вставки из электроизоляционного композиционного материала следующей фазы. Велика вероятность пробоя и третьей фазы при трехфазном выполнении ЛЭП. Пробои формируют проводящие каналы между фазами линии электропередачи и возникает короткое замыкание рабочего напряжения между фазами. В том случае, когда оказывается пробитой только одна фаза линии электропередач с изолированной нейтралью (6-35

кВ) линия не отключается и потребитель получает электроэнергию без перебоев. При возникновении двухфазного перекрытия срабатывает защита и линия электропередач отключается до срабатывания автоматического повторного включения (АПВ) и при не устранении короткого замыкания (КЗ), отключается от генератора электроэнергии. Применение же вставок из электроизоляционного композиционного материала длиной L=(U_стр -3U_ф)/2 Е_стр, обеспечивает сохранение электрической прочности изоляционного промежутка между двух фаз и предотвращает появление двухфазного (трехфазного) КЗ, линия не отключается от потребителя и повышается ее грозозащищенность. U_стp - напряжение, которое обеспечивает продвижение стримера в воздушном промежутке. Для стандартных атмосферных процессов U_стр =1000 кВ, при изменении высоты расположения ЛЭП, влажности воздуха, его состава Ucrp может меняться в сторону уменьшения. Если записать уравнение напряжения для промежутка двух фаз, то оно запишется следующим образом U_стр=2 Е _стрL+3 U_ф), где Естр напряженность канала стримера, L - длина вставки из электроизоляционного композиционного материала, U_ф - фазное рабочее напряжение ЛЭП. Из этого уравнения определена длина вставки из электроизоляционного композиционного материала, при которой предотвращаются двухфазные КЗ на линии и повышается ее грозозащищенность.

В качестве физических характеристик вставок из электроизоляционного композиционного материала выбраны следующие характеристики материала, которые необходимы при реализации конструкции и реализации поставленных задач: прочность на растяжение =60-2000 МПа, объемное сопротивление =1012-10150 м·см, модуль упругости при изгибе 10-18 МПа, модуль упругости на растяжение 7-18 МПа, устойчивость при поперечной нагрузке 2500-20000 Мпа, электрическая прочность Е=10-60 кВ/мм, электрическая прочность по поверхности композиционного материала Е=4,0-10 кВ/см.

Выполнение вставки из электроизоляционного композиционного материала, например, из стеклопластиковых материалов, в виде сплошного или полого цилиндра, или сплошного или полого конуса позволяет повысить эксплуатационные характеристики конструкций опор, упрощает и удешевляет реконструкцию и модернизацию линий, находящихся в эксплуатации.

В том случае, когда вставки из электроизоляционного композиционного материала выполнены полыми и являются продолжением стержней оголовка опоры ЛЭП, обеспечивается надежная эксплуатация ЛЭП, упрощается технология монтажа вставок из электроизоляционного композиционного материала на действующей ЛЭП.

1. Опора линии электропередачи, содержащая стойку, оголовник с элементами из электроизоляционного композиционного материала, расположенные на нем элементы крепления проводов, отличающаяся тем, что оголовник выполнен состоящим из нескольких стержней, являющихся продолжением стойки, количество которых соответствует количеству фаз линии электропередачи, и снабжен вставками из электроизоляционного композиционного материала, расположенными между элементами крепления проводов и стержнями, при этом длина вставок L выбрана удовлетворяющей следующим условиям:

L=(U _стр-3U_ф)/2Е_стр,

где U_стр - напряжение стримерного разряда;

U_ф - напряжение фазы линии электропередачи;

Е_стр - напряженность электрического поля в канале стримера.

2. Опора линии электропередачи по п.1, отличающаяся тем, что в качестве элементов крепления проводов использованы типовые изоляторы.

3. Опора линии электропередачи по п.1, отличающаяся тем, что электроизоляционный композиционный материал выбран со следующими характеристиками: модуль упругости при изгибе 10-18 МПа, модуль упругости на растяжение 7-18 МПа, устойчивость при поперечной нагрузке 2500-20000 МПа, электрическая прочность 10-60 кВ/ мм, электрическая прочность по поверхности 5-10 кВ/см, объемное сопротивление 10 ¹¹-10¹⁷ Ом·см.

4. Опора линии электропередачи по п.1, отличающаяся тем, что вставки выполнены из стеклопластиковых композиционных материалов.

5. Опора линии электропередачи по п.1, отличающаяся тем, что вставки выполнены в виде сплошного цилиндра.

6. Опора линии электропередачи по п.1, отличающаяся тем, что вставки выполнены в виде полого цилиндра.

7. Опора линии электропередачи по п.1, отличающаяся тем, что вставки выполнены в виде усеченного конуса.

8. Опора линии электропередачи по п.1, отличающаяся тем, что вставки выполнены в виде полого усеченного конуса.

9. Опора линии электропередачи по п.1, отличающаяся тем, что вставки выполнены в виде комбинации цилиндров и конусов.

10. Опора линии электропередачи по п.1, отличающаяся тем, что вставки выполнены в виде продолжения типовых изоляторов.