Устройство грозозащиты высоковольтной воздушной линии, монтируемое на анкерно-угловой опоре, и высоковольтная воздушная линия, снабженная таким устройством

 

Полезная модель относится к области электроэнергетики и, в частности, к средствам грозозащиты высоковольтных воздушных линий электропередачи (ВЛ).

Технический результат полезной модели - повышение надежности и технологичности грозозащиты ВЛ.

Устройство содержит нелинейный резистор (1), выполненный в виде колонки варисторов, заключенной в изоляционный корпус, и опорный изолятор (2). Резистор (1) и изолятор (2) закреплены на траверсе (3) анкерно-угловой опоры ВЛ с помощью кронштейна (4) на фиксированном расстоянии друг от друга. Внешний искровой промежуток (5) образуется между первым разрядным электродом (6), закрепленном на нижнем фланце (7) резистора (1), и вторым разрядным электродом (8), закрепленным на нижнем фланце (9) изолятора (2). Электрод (8) выполнен в виде металлического тора, вытянутого в направлении резистора (1).

Размеры искрового промежутка (5), электрода (8) и электрические параметры нелинейного резистора совместно удовлетворяют соотношениям, приведенным в описании.

ВЛ, снабженная предлагаемыми устройствами грозозащиты, имеет существенно меньшую вероятность грозовых отключений при прохождении ВЛ в районах с плохо проводящими грунтами. 2 н.п.ф., 2 з.п.ф., 1 ил.

Область техники

Полезная модель относится к области электроэнергетики и, в частности, к средствам грозозащиты высоковольтных воздушных линий электропередачи (ВЛ).

Уровень техники

Известны устройства грозозащиты воздушных линий электропередачи, содержащие нелинейный резистор, между которым и проводом воздушной линии образован разрядный промежуток [RU2400894 МГТС H02G 7/00, 2009 г., RU2400895 МПК H02G 7/20, 2009 г., RU2400896 МГТС H02G 7/20, 2009 г.]. Первое из этих устройств имеет свободный разрядный промежуток, во втором и третьем устройствах разрядный промежуток образован вдоль поверхности опорного изолятора. Общий недостаток указанных аналогов - они не могут быть смонтированны на широко распространенных опорах с металлическими траверсами - для их применения на ВЛ необходимо создавать и использовать специальную опору с изолирующей траверсой.

Известно «Устройство защиты от перенапряжений высоковольтных линий (варианты)» [RU85040U1 МГТС Н02Н 9/06, 2009 г.]. Первый вариант этого устройства, предназначенный для установки на анкерно-угловых опорах ВЛ, выбран в качестве прототипа.

Прототип представляет собой устройство, монтируемое на металлической траверсе анкерно-угловой опоры ВЛ и содержащее нелинейный резистор, выполненный в виде колонки варисторов и искровой промежуток с изолятором. На концах изолятора смонтированы соосно один против другого два тора, при этом один конец изолятора шарнирно соединен с нижним фланцем нелинейного сопротивления, а второй конец - с высоковольтным проводом ВЛ.

Недостаток прототипа - низкая надежность устройства грозозащиты, обусловленная наличием в искровом промежутке изолятора, фиксирующего длину промежутка. Надежность снижается, не столько из-за увеличения общего числа элементов, сколько из-за неизбежного загрязнения поверхности изолятора, которое сопровождается возрастанием тока утечки по поверхности изоляторов и неравномерным перераспределением напряжения по длине искрового промежутка.

Раскрытие полезной модели

Технический результат полезной модели - повышение надежности и технологичности грозозащиты ВЛ.

Предметом полезной модели является устройство грозозащиты ВЛ, содержащее нелинейный резистор и опорный изолятор, закрепленные на траверсе анкерно-угловой опоры с помощью кронштейна, и внешний искровой промежуток, образованный между первым разрядным электродом, закрепленным на нижнем фланце нелинейного резистора и вторым разрядным электродом, закрепленным на нижнем фланце опорного изолятора, при этом второй разрядный электрод выполнен в виде металлического тора, вытянутого в направлении нелинейного резистора и сцеплен с обводным шлейфом провода ВЛ с помощью промежуточного звена.

Это позволяет получить указанный выше технический результат.

Устройство грозозащиты имеет развития.

Первое развитие, направленное на повышение эффективности и дальнейшее повышение надежности грозозащиты, состоит в том, что длина внешнего искрового промежутка и электрические параметры нелинейного резистора должны совместно удовлетворять следующим соотношениям:

Uкл (5 мА)>0,95 U нр; Uост (10 кА)<2,5 Uнр и L ип=(0,5÷0,7) Uнр,

где U нр - наибольшее рабочее напряжение защищаемой ВЛ в кВ, Uкл (5 ма) - классификационное напряжение нелинейного резистора при классификационном токе 5 мА, Uост (10 кА) - остающееся напряжение нелинейного резистора при грозовом импульсе тока 10 кА, а Lип - длина внешнего искрового промежутка в см.

Второе развитие полезной модели, направленное на надежное предотвращение электрических разрядов между нелинейным резистором и загрязненной поверхностью опорного изолятора состоит в том, что длина металлического тора, в направлении, перпендикулярном проводу защищаемой ВЛ лежит в пределах

(0,3÷0,5) LГ,

где Lг - строительная высота опорного изолятора.

Предметом полезной модели также является высоковольтная воздушная линия электропередачи, содержащая опоры, на траверсах которых с помощью изолирующих гирлянд подвешены электрические провода и установлены устройства грозозащиты с внешним искровым промежутком, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одно устройство грозозащиты выполнено так, как было раскрыто выше.

При прохождении трассы в районах с плохо проводящими грунтами ВЛ, снабженная предлагаемыми устройствами грозозащиты, имеет существенно меньшую вероятность грозовых отключений.

Краткое описание фигур

На фиг.1 показано устройство грозозащиты, установленое на анкерно-угловой опоре (при правом угле поворота трассы ВЛ).

Осуществление полезной модели с учетом ее развитии

Устройство содержит нелинейный резистор 1, выполненный в виде колонки варисторов, заключенной в изоляционный корпус, и опорный изолятор 2, закрепленные на траверсе 3 анкерно-угловой опоры с помощью кронштейна 4. Резистор 1 и изолятор 2 устанавливаются на кронштейне 4 на фиксированном расстоянии друг от друга. Внешний искровой промежуток 5 образован между первым разрядным электродом 6, закрепленным на нижнем фланце 7 резистора 1, и вторым разрядным электродом 8 в виде металлического тора. Электрод 8 закреплен на нижнем фланце 9 изолятора 2 и вытянут в направлении резистора 1. При этом электрод 8 сцеплен с обводным шлейфом 10 провода ВЛ с помощью стандартного элемента сцепной линейной арматуры - промежуточного звена 11, фиксирующего расстояние между шлейфом 10 и нижним фланцем 9 изолятора 2.

Электрические параметры резистора 1 задаются вольтамперной характеристикой (ВАХ) колонки варисторов с соответствующими значениями U кл (5 мА) и Uост (10 кА).

Устройство осуществляет грозозащиту ВЛ следующим образом.

В отсутствие грозовых воздействий рабочее напряжение ВЛ приложено параллельно к изолирующим подвескам (гирляндам) ВЛ, изолятору 2 и защитной последовательной цепи, состоящей из нелинейного резистора 1 и воздушного искрового промежутка 5. Изолятор 2, изолирующие гирлянды, удерживающие шлейф 10, и защитная цепь при этом должны выдерживать без пробоя и перекрытия наибольшее рабочее фазное напряжение, а также квазистационарные и коммутационные перенапряжения данного класса ВЛ.

При возникновении грозовых перенапряжений, например, в результате удара молнии в провод, грозозащитный трос или опору ВЛ, защитная цепь срабатывает, т.е. искровой промежуток 5 перекрывается при напряжении меньшем, чем напряжение перекрытия изолятора 2 и изолирующих гирлянд ВЛ, удерживающих шлейф 10. Величина напряжения перекрытия зависит от наибольшего для ВЛ рабочего напряжения Uнр. Срабатывание защитной цепи характеризуется переходом варисторов резистора 1 на пологий участок вольтамперной характеристики с малым сопротивлением, в результате чего напряжение на грозозащитном устройстве и на гирляндах ВЛ ограничивается до уровня остающегося напряжения на нелинейном резисторе 1 при данном разрядном токе. Это напряжение меньше, чем наименьшее возможное напряжение перекрытия гирлянды изоляторов. В результате предотвращается перекрытие и повреждение гирлянд ВЛ, удерживающих шлейф 10, (на фиг.3 не показаны) и изолятора 2. После протекания разрядного тока (тока молнии) в промежутке 5 остается ионизованный канал, по которому протекает сопровождающий ток, вызванный рабочим напряжением линии. Этот ток не превышает долей ампера и обрывается в течение одного полупериода промышленной частоты. Импульсное перекрытие не переходит в дугу короткого замыкания.

Проведенные расчетно-экспериментальные исследования показали следующее.

Для того, чтобы, с одной стороны, надежно исключить переход импульсного перекрытия в дугу короткого замыкания (т.е. переход рабочей точки нелинейного резистора на пологий участок ВАХ после перекрытия искрового промежутка) под воздействием наибольшего рабочего напряжения, а с другой стороны, надежно обеспечить координированное перекрытие искрового промежутка 5 (т.е. при напряжении, меньшем напряжения перекрытия гирлянды), электрические параметры резистора 1 и длина искрового промежутка 5 должны удовлетворять соотношениям:

Uкл (5 мА)>0,95 Uнр; Uост (10 кА)<2,5 Uнр и Lип=(0,5÷0,7) Uнр,

При условии выполнения последнего соотношения первое неравенство исключает переход импульсного перекрытия в дугу короткого замыкания (переход рабочей точки нелинейного резистора на пологий участок ВАХ после перекрытия искрового промежутка) под воздействием наибольшего рабочего напряжения, а второе - обеспечивает координированное перекрытие искрового промежутка 5. Совместно эти два неравенства накладывают двустороннее ограничение на число варисторов в колонке, образующей нелинейный резистор 1, и на их суммарную ВАХ.

Двустороннее ограничение длины промежутка 5 последним соотношением вытекает из следующих результатов исследования. Для надежного предотвращения перекрытия изолятора 2 и изолирующих гирлянд ВЛ, удерживающих шлейф 10, значение Lип должно быть достаточно малым, чтобы удовлетворять неравенству Lип<0,7Uнр . Однако при уменьшении длины промежутка до величины Lип <0,5Uнр резко возрастает риск перехода искрового разряда в дуговой, сопровождающийся повреждением резистора 1.

Величина Lип представляет собой кратчайшее расстояние по прямой между электродом 6 и электродом 8. Выбор длины электрода 8 в пределах (0,3÷0,5) Lг и обеспечиваемое с помощью кронштейна 3 расстояние между резистором 1 и изолятором 2 позволяют предотвратить электрические разряды между резистором 1 и загрязненной поверхностью изолятора 2.

Применение полезной модели повышает надежность грозозащиты ВЛ по отношению к прототипу за счет использования искрового промежутка, свободного от элементов, фиксирующих его длину.

Предлагаемая полезная модель позволяет использовать надежное и недорогое устройство грозозащиты со свободным искровым промежутком, для анкерно-угловых опор с большими (до 60°) углами поворота.

1. Устройство грозозащиты высоковольтной воздушной линии, содержащее нелинейный резистор и опорный изолятор, закрепленные на траверсе анкерно-угловой опоры с помощью кронштейна, и внешний искровой промежуток, образованный между первым разрядным электродом, закрепленным на нижнем фланце нелинейного резистора, и вторым разрядным электродом, закрепленным на нижнем фланце опорного изолятора, при этом второй разрядный электрод выполнен в виде металлического тора, вытянутого в направлении нелинейного резистора и сцеплен с обводным шлейфом провода защищаемой линии с помощью промежуточного звена.

2. Устройство по п.1, в котором длина внешнего искрового промежутка и электрические параметры нелинейного резистора удовлетворяют соотношениям:

Uкл(5 мА)>0,95Uнр; Uост(10 кА)<2,5U нр и Lип=(0,5÷0,7)Uнр, где

Uнр - наибольшее рабочее напряжение защищаемой ВЛ, кВ,

Uкл (5 мА) - классификационное напряжение нелинейного резистора при классификационном токе 5 мА, кВ,

Uост (10 кА) - остающееся напряжение нелинейного резистора при грозовом импульсе тока 10 кА, кВ, а

L ип - длина внешнего искрового промежутка, см.

3. Устройство по п.2, в котором длина второго разрядного электрода лежит в пределах

(0,3÷0,5) LГ, где

Lг - строительная высота опорного изолятора.

4. Высоковольтная воздушная линия электропередачи, содержащая опоры, на траверсах которых с помощью изолирующих гирлянд подвешены электрические провода, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, на одной опоре установлено устройство грозозащиты с внешним искровым промежутком, выполненное по любому из пп.1-3.



 

Похожие патенты:

Проходной полимерный высоковольтный изолятор (ип) относится к электротехнике, а именно, к электрическим изоляторам, в частности, к проходным изоляторам, предназначенным для ввода электрического тока и/или напряжения внутрь зданий или корпусов электрических устройств и, одновременно, для изоляции токоведущих частей от стенок этих зданий или электрических устройств.

Полезная модель относится к электротехнике, а именно, к вводам в трансформаторы и другие аппараты высокого напряжения, а также к муфтам кабелей высокого напряжения с изоляцией конденсаторного типа

Полезная модель относится к разрядникам высокого напряжения, высоковольтным изоляторам, с помощью которых могут закрепляться провода или ошиновки высоковольтных установок, а также высоковольтных линий электропередачи и электрических сетей

Полезная модель относится к устройствам, используемым в цветной металлургии, а именно к металлическим нагревательным элементам электрических отражательных печей для приготовления алюминия и алюминиевых сплавов
Наверх