ЭЛЕКТРОПРОВОД ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ Ю.КАШЕВАРОВА Российский патент 1995 года по МПК H02G5/06 

Изобретение относится к высоковольтным линиям электропередачи.

Известны воздушные линии электропередачи (ЛЭП), предназначенные для передачи электрической энергии переменным током на дальние расстояния, содержащие алюминиевые, стальные, медные или биметаллические (медь-сталь) провода, подвешенные гирляндами изоляторов к деревянным, железобетонным или стальным опорам [1].

Известен электропровод высокого напряжения, содержащий проводящую заземленную оболочку со сжатым газом, в которой закреплен при помощи изоляционных элементов проводящий элемент [2].

Этот кабель не предусматривает взаимодействия с внешней средой и предназначен для передачи на большие расстояния в пределах зданий.

Цель - возможность передачи электроэнергии на дальние расстояния, обеспечение надежности и уменьшение влияния на окружающую среду.

Это достигается в электропроводе высокого напряжения, содержащем проводящую заземленную оболочку со сжатым газом, в которой закреплен при помощи изоляционных элементов проводящий элемент, проводящая заземленная оболочка выполнена в виде железобетонной трубы с ребрами жесткости, покрытой снаружи гидроизоляцией и предназначенной для заглубления в траншею, в нижней части железобетонной трубы проложен монорельс, предназначенный для перемещения по нему двухколесного электромобиля с токосъемником, скользящим по алюминиевой трубе с проводящим элементом, расположенной в средней части железобетонной трубы, причем проводящий элемент выполнен в виде двух проводников с эластичными оболочками, при этом к ребрам жесткости железобетонной трубы прикреплен сигнальный провод, взаимодействующий в аварийной ситуации с эластичной оболочкой.

В этом электропроводе эластичная оболочка может быть выполнена в виде двух концентрических слоев стеклоткани, пропитанной газо- и влагонепроницаемым диэлектриком, образующим внутреннюю и внешнюю оболочки, соединенные между собой продольными и поперечными поясами, в пересечениях которых расположены канатики из стекловолокна, подвешивающие проводник к ребрам жесткости железобетонной трубы, при этом наружная поверхность внутренней оболочки покрыта тонким слоем порошка из железа и заземлена на монорельс.

Этот электропровод может быть снабжен устройствами для охлаждения и перекачки сжатого газа из оболочки одного проводника в оболочку другого и автоматическим приспособлением, следящим за температурой железобетонной трубы.

Этот электропровод может быть снабжен приспособлением для продувания атмосферного воздуха через железобетонную трубу и вытяжным приспособлением.

На фиг. 1 изображен предложенный электропровод, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг. 3; на фиг.5 - разрез Г-Г на фиг.1; на фиг.6 - разрез Д-Д на фиг.1; на фиг.7 - разрез Е-Е на фиг.6; на фиг.8 - разрез Ж-Ж на фиг.3.

Электропровод высокого напряжения состоит из двух алюминиевых или медных многожильных проводящих элементов 1 большого поперечного сечения (более 20000 мм²), каждый из которых расположен по оси эластичной оболочки 2, наполненной сжатым газом, имеющим электрическую прочность в 5...6 раз большую, чем воздух. Эластичная оболочка 2 изготовлена из стекловолоконной ткани, пропитанной газо- и влагонепроницаемым диэлектриком. Она состоит из внутренней 3 и наружной 4 оболочек в виде концентрических слоев стеклоткани, соединенных между собой продольными 5 и поперечными 6 поясами. Внутренняя оболочка 3 - рабочая, предназначена для удержания сжатого газа. Наружная оболочка 4 - страховочная, предназначена для удержания сжатого газа при его просачивании через какой-либо участок внутренней оболочки 3, ограниченный смежными продольными и поперечными поясами. Наружная поверхность внутренней оболочки 3 покрыта тонким слоем порошка из железа, приклеенного к ней.

Эластичные оболочки 2 и находящийся внутри них проводящий элемент 1, крепится с помощью стекловолоконных канатиков 7 к ребрам жесткости 8 заглубленной в траншее железобетонной трубы 9 с гидроизоляционным покрытием 10.

В ребрах 8 верхней части трубы 9 укреплены изоляторы 11, поддерживающие алюминиевую трубу 12, выполняющую роль электропроводника постоянного тока направляющей для скользящего токосъемника 13 штока 14 двухколесного корпуса 15 электромобиля. На нижней части трубы 9 вмонтирован монорельс 16, служащий для движения по нему колес 17 электромобиля 15 (см. фиг.3) и в качестве заземленного проводника, соединенного с массой корпуса 15 электромобиля. На монорельс 16 заземлены также все участки оболочки 2, покрытые тонким слоем порошка железа.

Колеса 17 имеют по обеим сторонам поверхности катания реборды, удерживающие колеса 17 на монорельсе 16.

Электромобиль имеет два электромотора постоянного тока 18, которые могут работать независимо друг от друга или совместно для увеличения скорости движения электромобиля, и аккумуляторы (на чертеже не показаны).

Электромобиль оборудован вращающимся креслом 19 со спинкой 20, которая может быть установлена в положение для сидения (при работе оператора по ремонту линии) или для полулежачего положения (при движении электромобиля). Управление движением электромобиля - ножное при помощи педалей 21. Эти педали расположены так, что при повороте кресла на 180^о против правой ноги оператора будет педаль скорости, а против левой педаль тормоза.

Верхняя часть корпуса 15 электромобиля может быть сдвинута (на фиг.8 сдвинутое положение показано пунктиром 22) для входа оператора в электромобиль и выхода из него на станциях 23 электропровода и для проведения осмотра и ремонтных работ без выхода из электромобиля в любой части электропровода.

Через внутренние ребра жесткости 8 протянуты сигнальные провода 24, занумерованные участки (например, длиной в 100 или 200 м) которых отражены на электронном экране у дежурного диспетчера на станции 23. Каждый участок провода 24 изолирован от смежного, находится под напряжением и соединен со своим реле.

Если возникнет утечка газа через внутреннюю оболочку 2 в пространство между внутренней и внешней оболочками, то внешняя оболочка под давлением газа вспучится на участке между поясами 5 и 6, прижмет сигнальный провод 24 к заземленной шине (на чертеже не показана), вмонтированной в железобетонную трубу 9 против провода 24, не имеющего изоляции. При этом произойдет замыкание в реле (на чертеже не показано), включится сигнал тревоги в один из проводов кабеля связи 25 и шифром номера участка сигнального провода 24 на экране дежурного оператора на станции 23 высветится этот номер участка.

Кабель связи 25 через определенные участки имеет выводы к розеткам 26, к одной из которых оператор электромобиля 15 может подключить свой телефонный аппарат и связаться с дежурным станции 23.

Стекловолоконные канатики 7 соединены с проводящим элементом 1 с помощью хомутика 27 и с оболочкой 2 - с помощью поперечных поясов 6. Концы канатиков 7 закреплены на ребрах жесткости 8 железобетонной трубы 9. Канатики 7 удерживают проводящий элемент 1 на равном расстоянии от оболочки 2 и оболочку 2 на заданном расстоянии от ребер жесткости 8 трубы 9.

На верхней части трубы 9 установлены штыри 28, между которыми протянут громоотвод 29 с помощью оттяжки 30, заземленный на столбы 31 ограждения электропровода.

Стации 23 электропровода имеет компрессоры 32 и теплообменники 33 для охлаждения сжатого газа при его перекачке из эластичной оболочки 2 одного проводящего элемента 1 в эластичную оболочку 2 другого проводящего элемента 1 данной секции, которая может иметь протяжение в зависимости от климатических условий района от 10 до 20 км.

Станция имеет также вентиляторы 34 для продувания пространства между наружными оболочками 2 и стенками трубы 9 через центральную часть сечения трубы 9 атмосферным воздухом с целью поддержания в ней температуры в заданных пределах.

Для увеличения эффективности продувания в середине участка электропровода между смежными станциями имеется вытяжная труба 35, через которую выходит воздух, нагнетаемый вентилятором 34 в трубу 9 на смежных станциях.

Труба 35 имеет заслонку 36 с электроприводом 37, управляемым автоматическим устройством 38, предназначенным для поддержания температуры воздуха в трубе 9 в заданных пределах.

Для устойчивости труба 35 крепится растяжками 39 в двух взаимно противоположных направлениях и сооружается на железобетонном основании 40, через которое проходит труба 9 электропровода. От попадания влаги трубу защищает конусообразный козырек 41.

Станция 23 электропровода имеет две стальные муфты 42 и 43, к которым подсоединяются (например, приклеиваются) эластичные оболочки 2. Между внутренней стенкой муфт и наружной поверхностью эластичной оболочки 2 установлены герметизирующие прокладки 44.

Муфта 42 посредством патрубков 45 и 46 соединена с компрессором 32, который посредством трубы 47 соединен с теплообменником 33. Теплообменник 33 соединен патрубком 48 и 49 с муфтой 43. Муфты 42 и 43 снабжены перегородками 50, 51 соответственно, расположенными в средней части муфты 42 и 43 и выполненными из изоляционного материала. При этом проводящие элементы 1 проходят через отверстия, выполненные в центральной части перегородки. Патрубки 45 и 46, а также 49 и 48 соединены между собой трубами 52 и 53 соответственно. Трубы 47, 52, 53 снабжены вентилями 54, 55, 56 соответственно.

На станции 23 установлена воздухозаборная труба 57 с электромотором 58 и заслонкой 59, управляемой с помощью электродвигателя 60. На станции 23 находится комната дежурного по станции 61 и склад материалов 62.

Устройство электропровода обеспечивает значительно большую степень надежности его работы, чем обычные известные ЛЭП благодаря защите от вредных воздействий на него климатических, метеорологических и технических факторов.

В электропроводе поддерживается комфортная температура в заданных пределах при любых температурах наружного воздуха. При повышении температуры воздуха в трубе 9 выше, например 25^оС по электрическому сигналу устройства 38 открываются заслонки 36 и 59 электроприводами 37 и 60 (включаемыми реле этих приводов) и включаются вентиляторы 34, нагнетающие в трубу 9 воздух на станциях 23, а затем уже включаются компрессоры 32 с теплообменниками 33, если температура воздуха в трубе 9 поднялась выше 25^оС даже при работе вентиляторов 34.

При понижении температуры ниже 25^оС происходит включение компрессоров 32, затем вентиляторов 34, затем при понижении температуры ниже 20^оС закрываются заслонки 37 и 59.

Наружная оболочка 4 является дополнительной к внутренней оболочке 3 и при утечке сжатого газа через внутреннюю оболочку 3 предотвращает возможность аварии, так как воспринимает давление сжатого газа, вспучивается и замыкает сигнальный провод 24 (см. фиг.2, пунктир). В результате дежурный оператор получает информацию о необходимости проведения ремонтных работ в ближайший плановый перерыв в работе электропровода. При этом дежурный знает место повреждения внутренней оболочки 3. На это место вне зависимости от метеорологических условий со скоростью 60 км/ч в запланированное время прибудет на электромобиле оператор для выполнения работ в комфортных условиях, имея телефонную связь с дежурным по станции и имея возможность при необходимости вызвать себе на помощь оператора с другой станции, который сможет прибыть на втором электромобиле через 15-20 мин.

До того как оператор прибудет на место работы для ремонта внутренней оболочки 3 отключается проводящий элемент 1 по всей линии и из поврежденной секции с помощью компрессора 32 двух смежных станций перекачивается через трубки 45, 46, 48, 49 и трубы 52, 53 сжатый газ в четыре внешних секции смежных станций и в неповрежденную секцию второго проводящего элемента 1 между этими секциями.

Ремонт поврежденного участка оболочки 2 заключается в том, что с помощью шприца в пространство между внутренней и наружной оболочек вводится клей, который склеивает их и тем самым упрочняет внутреннюю оболочку. Кроме того, на поясах 5 и 6, ограничивающих поврежденный участок, наклеивается новая наружная оболочка.

Таким образом, отремонтированный участок оболочки 2 становится более прочным, чем смежные участки, а ремонт займет не более 10 мин.

При необходимости на время ремонта может быть обесточена труба 12. В этом случае необходимые перемещения электромобиля 15 будут производиться при электропитании электродвигателя 18 от аккумуляторов электромобиля 15.

Работа электропровода заключается в передаче электроэнергии большой мощности на большие расстояния. При этом 1 кВт˙ч передаваемой электроэнерии электропроводом потребует в 4-5 раз меньше эксплуатационных капитальных затрат и в 150 раз меньшую затрату земельной площади, чем для известных ЛЭП.

Так как на надежность работы электропровода не будут влиять основные факторы (метеорологические, климатические, технические и человеческие), выводящие из строя известные ЛЭП, то вероятность выхода из строя предложенного электропровода будет во много раз меньше.

Сущность изобретения: электропровод предназначен для передачи электроэнергии большой мощности на дальние расстояния. Два многожильных провода большого поперечного сечения заключены в две эластичные оболочки и смонтированы внутри заглубленной в траншею и покрытой гидроизоляцией железобетонной трубы. Каждая оболочка состоит из двух концентричных слоев стеклоткани. В случае утечки сжатого газа через внутреннюю оболочку наружная оболочка вспучивается и замыкает сигнальный провод, подавая дежурному оператору станции о необходимости проведения ремонтных работ. В нижней части железобетонной трубы проложен монорельс для перемещения по нему двухколесного электромобиля с ремонтным оборудованием и специалистом по ремонту устройств электропровода. В электропроводе предусмотрены устройства для охлаждения и перекачки сжатого газа из оболочки с одного провода в оболочку другого, автоматическое устройство, следящее за температурой воздуха в железобетонной трубе, а также устройства для продувания атмосферного воздуха через железобетонную трубу и вытяжное устройство. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

ЭЛЕКТРОПРОВОД ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ Ю КАШЕВАРОВА.