СПИРАЛЬНЫЙ ЗАЖИМ С РЕЗЬБОВЫМ КРЕПЛЕНИЕМ К ШТЫРЕВОМУ ИЗОЛЯТОРУ Российский патент 2008 года по МПК H01B17/22 

Область техники

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при монтаже воздушных линий электропередачи (ВЛЭП) для упрощения монтажа провода на штыревых изоляторах и защиты провода от усталостных вибрационных повреждений.

Предшествующий уровень техники

Известно устройство для крепления провода к головке изолятора SU 1665412, содержащее пружинные криволинейные М-образные элементы, которые своими концами в виде крюков шарнирно закреплены в отверстиях выступов крышки, устанавливаемой на головке изолятора. Недостатком данного устройства является снижение прочности заделки, деформация провода и его перетирание с течением времени в результате вибрационных нагрузок. Кроме того, устройство достаточно сложное из-за необходимости шарнирно крепить М-образные упругие элементы.

В настоящее время традиционная арматура линий электропередачи часто заменяется арматурой спирального типа, которая имеет значительные преимущества (RU 2175805, RU 2231188, US 3.684.221, US 6.646208, GB 2338118, JP 7-312130, WO 97/41627). Спиральные зажимы изготавливаются из предварительно отформованных в виде спирали упругих стальных проволок с диаметром спирали немного меньше диаметра провода, для которого предназначается зажим. Применение спиральных зажимов обеспечивает надежное крепление провода, предохраняет его от перегибов, истираний, иных механических повреждений. При эксплуатации спиральных зажимов имеет место равномерное распределение сдавливающих усилий по длине провода без локальных концентраций. Монтаж спиральных зажимов прост и не требует применения специальных инструментов и приспособлений. Зажимы из спирально преформированных упругих проволок также применяются для крепления провода воздушных линий электропередачи на головке изоляторов. Крепление спиральных проволок к проводу осуществляется навиванием их спиральной части поверх провода. В свою очередь спиральные проволоки сами должны быть прикреплены к головке изолятора. Крепление к изолятору может быть разнообразным. Основным методом является оборачивание вокруг шейки штыревого изолятора прямой части (неформованной в спирали) упругих проволок - патент US 4741097. Этот метод имеет существенный недостаток, заключающийся в низкой надежности и жесткости крепления спиральных проволок на шейке изолятора. Наличие люфта и возможность смещения проволок на шейке изолятора может привести к ослаблению крепления и соскальзывания провода с изолятора. Известен спиральный зажим для монтажа провода на изоляторах US 4733021, содержащий спирально преформированные специальным образом проволоки и дополнительную скобу. Но это устройство недостаточно жестко закрепляет провод на изоляторе, несмотря на преимущества применения спирального типа зажима. Кроме этого для закрепления самого зажима на изоляторе требуется больше одной трети длины упругих спиральных проволок и специальная скоба.

Этого недостатка лишено устройство, являющееся наиболее близким аналогом, - устройство по патенту JP 6005143. В устройстве по этому патенту спиральные проволоки жестко закреплены в металлическом колпаке. Кабель крепится к спиральным проволокам путем их навивки поверх него. Колпак перед монтажом кабеля крепится на изоляторе или другом устройстве. Крепление колпака достаточно сложное, так как устройство предназначено для крепления спирального зажима или провода на изоляторе из традиционного диэлектрического материала (фарфор, стекло), к которому невозможно присоединить проволоки спирального зажима напрямую.

Это противоречие решается в предлагаемом устройстве для крепления провода к изолятору с помощью спиральных стальных упругих проволок и крепления самих проволок к головке изолятора. Наибольшее распространение в настоящее время получают полимерные изоляторы. Это связано с их прекрасными диэлектрическими характеристиками, стойкостью к динамическим и ударным нагрузкам, стойкостью к атмосферным загрязнениям, стойкостью к химическим реагентам, прекрасной гидрофобностью, стойкостью к образованию электрических треков и эрозии. Применяя полимерные изоляторы, в частности штыревые, необходимо применять и новые способы крепления провода к таким изоляторам.

Цели изобретения

Задача изобретения состоит в создании устройства крепления провода к штыревому изолятору. Устройство должно быть простым в изготовлении, легко и быстро монтироваться на изоляторе и проводе без применения специального инструмента. Крепление провода с его помощью должно быть надежным и долговечным. Устройство должно при эксплуатации снижать вибрационные нагрузки на провод и защищать провод от усталостных напряжений. При транспортировке к месту монтажа устройство должно быть компактным.

Описание и пример реализации

Указанное выше противоречивое требование к устройству крепления провода решается применением спиральных упругих проволок с резьбовым креплением к головке изолятора и фиксацией провода путем навивания спиральных проволок на монтируемый провод.

Закрепление провода на полимерных изоляторах с металлическим или полимерным оголовком может быть осуществлено с помощью следующего устройства.

Предлагаемое устройство представляет собой спиральный зажим, состоящий из спирально преформированных упругих проволок. Один из концов спирального зажима имеет резьбу для крепления его на головке изолятора.

В головке изоляторов, при изготовлении на заводе, можно выполнить резьбовое отверстие или предусмотреть выступающий штырь с резьбой для последующего крепления к изоляторам спиральных проволок. Спиральные проволоки, в свою очередь, имеют ответную резьбу. Если крепится одна проволока, то резьба выполняется непосредственно на одном из концов самой проволоки. И проволока крепится завинчиванием в резьбовое отверстие на головке штыревого изолятора. Если необходимо крепить к изолятору прядь спиральных проволок или даже несколько прядей спиральных проволок, то выполняется их соединение вместе между собой. Соединение можно осуществить, например, с помощью стальной втулки. В нее с одного конца вставляются спиральные проволоки на расстояние 10-20 мм, снаружи производится обжатие проволок, находящихся внутри втулки. Если обжатие производится шестигранной матрицей, то в последующем при монтаже это место можно использовать для зацепления стандартным гаечным ключом и ввертывания пучка спиральной проволоки в головку изолятора. На противоположном от обжатых спиральных проволок конце втулки следует нарезать резьбу. Если нарезать наружную резьбу, то ответная резьба в головке изолятора должна быть внутренней, выполненной в отверстии в головке. Во втулке можно нарезать и внутреннюю резьбу, в этом случае втулка со спиральными проволоками будет накручиваться на выступающие из головки изолятора штыри с ответной наружной резьбой. Во всех случаях для затягивания резьбового соединения можно использовать сформированный при обжатии шестигранный участок втулки.

Процесс монтажа провода на изоляторе заключается в проведении следующих операций:

1) закрепление одного из концов спиральных проволок, на котором выполнена резьба, на головке изолятора с помощью резьбового соединения;

2) навивание свободного незакрепленного конца спиральных проволок на провод.

При традиционном монтаже выполняется сложная подмотка вязальной проволоки, привязывание провода к головке изолятора, перекрестная намотка вязальной проволокой по специальной схеме. Большое значение при монтаже провода играет умение монтажника надежно привязывать провод по этой схеме и его добросовестность. Дефекты привязывания провода в большинстве случаев с земли невозможно определить, так как весь монтаж производится на верху опоры ВЛЭП. Предложенное устройство позволяет гарантированно крепить провод к изолятору, исключает «человеческий фактор» и возможность неправильного монтажа, уменьшает в несколько раз ручной труд монтажника. Последнее качество приобретает особенно большое значение при выполнении ручных работ с использованием вязальной проволоки в зимнее время и при неблагоприятных погодных условиях. Применение устройства значительно сокращает нагрузки на провод от ветровых колебаний. При испытаниях было выявлено снижение более чем в три раза амплитуды вибрации провода во всем пролете между опорами, более чем на 30% сократилась пляска проводов. Это связано с тем, что для совершения колебаний проводу необходимо преодолевать упругую реакцию устройства крепления и, в частности, стальных спиральных проволок. Хорошие результаты были получены при применении этого устройства для крепления провода на угловых и анкерно-угловых опорах, при повороте линии на углы менее 30 градусов.

Реализация изобретения

На предприятии-заявителе были изготовлены предлагаемые устройства крепления для применения совместно с полимерными изоляторами. При изготовлении изоляторов в металлических оголовках были просверлены два отверстия с противоположных сторон и нарезана внутренняя резьба M12. Отверстия с резьбой были выполнены выше боковой канавки оголовка. Тем самым была оставлена возможность крепления провода к изолятору традиционным способом, и изолятор не претерпел существенных конструктивных изменений. Устройство крепления выполнялось для алюминиевого провода типа А70 без стального сердечника. Такие провода наиболее часто используются совместно со штыревыми изоляторами. Три упругие проволоки были свиты в спиральную прядь. Диаметр спирали был на 1-3 мм меньше диаметра провода и соответствовал диаметру спирали в спиральных зажимах типа СО70. Один из концов спиральной пряди был помещен во втулку и обжат шестигранной матрицей на прессе усилием 60тн типа Д2426. Шестигранная матрица была выбрана таким образом, что после опрессовки размер втулки соответствовал стандартному гаечному ключу на 19. На наружной поверхности втулки с противоположной стороны от обжатой части была нарезана наружная резьба M12. Таких устройств было изготовлено два, для установки с обеих сторон головки изолятора. Изолятор был смонтирован на штыре траверсы опоры. После этого с использованием гаечного ключа на 19 были ввинчены с обеих сторон предлагаемые устройства со спиральными упругими проволоками. Провод был положен на головку изолятора и обвит спиральными проволоками с обеих сторон от изолятора. Монтаж провода занял по времени менее 1 минуты. Традиционный монтаж намоткой вязальной проволоки занимает в среднем более 10 минут. Сокращение времени монтажа более чем в 10 раз. Изолятор вместе со смонтированным отрезком провода поместили на испытательную машину. Испытывались следующие показатели: разрушающая нагрузка, поведение устройства при вибрации и пляске проводов, знакопеременные усталостные нагрузки, усилие заделки провода, имитация сброса гололеда с провода. Все испытания показали хорошие результаты и удовлетворительную работу устройства. Испытания на разрушающую нагрузку выявили возможность регулирования в заданных пределах нагрузку, при которой провод может в случае аварии срываться с изолятора, не повреждая дорогостоящей опоры. При испытаниях на вибрацию подтвержден эффект гашения устройством вибрации в проводах при ветровых нагрузках и снижение пляски за счет ухода резонансной частоты и расстраивания системы в упругих спиральных проволоках. Ранее этого эффекта не наблюдалось при применении спиральных вязок, так как спиральные вязки не крепились напрямую жестко к изолятору. Испытания на усталостные нагрузки выявили увеличение продолжительности безаварийной работы провода в результате того, что у провода нет резких перегибов при креплении с помощью этого устройства. Испытания также показали, что спиральные проволоки при вибрации не выкручиваются из головки изолятора, даже если они не закручены до упора. Это связано с тем, что после навивки спиральной проволоки на провод, проволока не может вращаться. Все свойства позволяют эффективно применять предлагаемое устройство для крепления проводов к штыревым изоляторам, особенно для ВЛЭП 6-35 кВ.

Конструкция устройства поясняется чертежами

На всех чертежах следующие обозначения:

1 - спиральные упругие стальные проволоки

2 - головка штыревого изолятора

3 - втулка

Провод на всех чертежах условно не показан. Провод закрепляется путем навивки на него спиральных упругих проволок (1).

На фиг.1 изображен штыревой изолятор, в головке (2) которого сделаны два глухих отверстия на противоположных сторонах, в отверстиях - внутренняя резьба. На прямом непреформированном участке спиральной проволоки (1) нарезана внешняя резьба, размер которой и шаг соответствует в изоляторе. Спиральная одиночная проволока (1) вкручена на резьбе в головку изолятора (2).

На фиг.2 изображен штыревой изолятор, в головке (2) которого сделано два глухих резьбовых отверстия на противоположных сторонах. Три спиральные упругие проволоки (1) собраны вместе и закреплены в стальной втулке (3) путем обжатия в шестигранной матрице. На другом конце втулки нарезана наружная резьба, соответствующая размеру резьбы в головке изолятора (2). Прядь спиральных проволок (1), закрепленных вместе на резьбовой втулке, ввернута в головку изолятора с помощью гаечного ключа. Вторая такая же прядь (1) ввернута с другой стороны.

На фиг.3 изображен штыревой изолятор, головка (2) которого содержит штыри с резьбой, с каждой стороны. Три упругие спиральные проволоки (1) собраны вместе и закреплены в стальной втулке (3) путем обжатия в шестигранной матрице. На другом конце втулки нарезана внутренняя резьба, соответствующая размеру резьбы на штыре головки изолятора (2). Прядь спиральных проволок (1), закрепленных вместе на резьбовой втулке, завернута на штыре головки изолятора с помощью гаечного ключа. С противоположной стороны закреплена также резьбовым соединением вторая прядь спиральных проволок.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при монтаже воздушных линий электропередачи (ВЛЭП) для крепления провода на штыревом изоляторе и защиты провода от усталостных вибрационных повреждений. Устройство содержит спиральный зажим, состоящий из спирально преформированных упругих проволок, одним концом проволоки прикреплены внутри стальной втулки методом обжатия, а втулка имеет резьбу для соединения с головкой изолятора. Техническим результатом является простота изготовления, возможность легко и быстро монтироваться на изоляторе и проводе без применения специального инструмента. 3 ил.

Устройство для крепления провода на изоляторе, содержащее, по меньшей мере, одну преформированную в спираль упругую проволоку, отличающееся тем, что одним из концов проволоки прикреплены внутри стальной втулки методом обжатия, а втулка имеет резьбу для соединения с головкой изолятора.