РАСПОРКА-ДЕМПФЕР ДЛЯ ПРОВОДОВ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ Российский патент 2009 года по МПК H02G7/12 

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к внутрифазным дистанционным глухим демпфирующим распоркам для расщепленной на три и более проводов фаз воздушных линий электропередачи напряжением 500 кВ, предназначенным для удержания на заданном расстоянии и защиты от субколебаний проводов в подпролетах линии.

Известна дистанционная распорка-гаситель колебаний проводов расщепленной фазы воздушной линии электропередачи, содержащая корпус, выполненные двойными гибкоупругие тяги по числу проводов расщепленной фазы, закрепленные при помощи узлов крепления на корпусе и предназначенные для фиксации провода с помощью крепежного приспособления, при этом каждая гибкоупругая тяга посередине согнута по дуге с кривизной, соответстствующей диаметру закрепляемого провода расщепленной фазы, а ее концы закреплены на корпусе при помощи узлов крепления, каждый из которых является общим для двух последовательно расположенных тяг [1].

Одно из основных назначений дистанционной распорки, независимо от того, является она распоркой-гасителем или нет, - это удержание на заданном расстоянии проводов расщепленной фазы. Однако выполнение в данной распорке этой функции как раз и проблематично из-за применения в качестве удерживающих провода средств двойных гибкоупругих тяг, выполненных по типу пружин и, следовательно, не обладающих необходимой жесткостью, особенно в при экстремальных нагрузках, например, при воздействии токов короткого замыкания. Кроме того, выполнение плашки-зажима в форме U-образного хомута с закрепляемыми в сегментной накладке резьбовыми концами и кривизной изогнутой части, соответствующей диаметру закрепленного провода, очень сложно конструктивно и не отвечает требованиям надежности.

Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному является распорка-демпфер для проводов расщепленной фазы воздушной линии электропередачи, содержащая корпус Г-образной формы, представляющий собой плоскую изогнутую раму, окантованную по периметру жесткими стержневыми отрезками, лучи с плашками-зажимами на одном конце для крепления распорки к проводам расщепленной фазы и демпферными узлами на другом конце, расположенными в пазах корпуса, при этом каждый демпферный узел состоит из гнезда корпуса с вертикальной осью, на которую насажены, как минимум два эластомерных диска, и крышки с крепежом [2].

Эффективность работы распорки-демпфера такой конструкции зависит от выбора соотношений между горизонтальной и вертикальной частями корпуса, угла наклона вертикальной части корпуса относительно вертикали, угла наклона относительно горизонтали, под которым лучи закрепляются к корпусу, и длины самих лучей. Оптимальность этих соотношений и конструктивных характеристик определяет механическую прочность распорки при действии сжимающих и растягивающих нагрузок, которые особенно возрастают при коротких замыканиях, а также самое главное ее способность гасить субколебания в подпролетах. Вышеотмеченные конструктивные особенности данной распорки фактически не раскрыты ни в описании, ни в формуле, ни в чертежах этого патента, поэтому судить об эффективности работы известной распорки с точки зрения ее демпфирующих свойств не представляется возможным. Кроме того, указанная конструкция усложняется тем, что в ней предусмотрен дополнительный узел для крепления внутри расщепленной фазы волоконно-оптического кабеля.

Заявителем же поставлена задача разработки распорок-демпферов достаточно простых по конструкции, монтажу и процессу изготовления, надежных в процессе эксплуатации и обладающих высокими демпфирующими характеристиками, обеспечивающими эффективное гашение субколебаний проводов расщепленных фаз в подпролетах воздушных линий электропередачи. Этот технический положительный результат был достигнут за счет новой совокупности существенных конструктивных признаков распорки-демпфера, приведенной в следующей формуле изобретения: «распорка-демпфер для проводов расщепленной фазы воздушной линии электропередачи, содержащая корпус Г-образной формы, представляющий собой плоскую изогнутую раму, окантованную по периметру жесткими стержневыми отрезками, лучи с плашками-зажимами на одном конце для крепления распорки к проводам расщепленной фазы и демпферными узлами на другом конце, расположенными в пазах корпуса, при этом каждый демпферный узел состоит из гнезда корпуса с вертикальной осью, на которую насажены, как минимум два эластомерных диска, и крышки с крепежом, причем соотношение между длиной А горизонтальной и длиной Б вертикальной частей корпуса, угол наклона α вертикальной части корпуса относительно вертикали, угол наклона β, под которым лучи закреплены к корпусу, относительно горизонтали и длина В лучей, определяющие механическую прочность распорки при действии к центру расщепленной фазы нагрузок сжатия величиной не менее 7,3 кН, нагрузок растяжения от центра расщепленной фазы величиной не менее 3,7 кН, возникающие в режиме короткого замыкания, и ее способность гасить субколебания в подпролетах между распорками, определяются следующим образом: А=(1,05÷1,15)·Б, α=5÷15°, β=25÷35°, В=(5,2÷6,2)·d_пр.min, где d_пр.min - минимальный диаметр провода из группы монтируемых в распорке проводов и длина лучей постоянная величина, независимая от расстояния L между проводами в расщепленной фазе, при этом затяжка эластомерных демпферов в демпферных узлах осуществляется крепежом с крутящим моментом, равным 65÷75 Нм, обеспечивающим оптимальное поглощение энергии колебаний провода, а на внутренних поверхностях плашки-зажима каждого луча выполнена, по меньшей мере, одна насечка, расположенная поперек продольной оси провода; вертикальная ось корпуса демпферного узла выполнена в виде болтового пальца с гайкой и шайбой; эластомерный диск демпферных узлов изготовлен из токопроводящей резины с высоким содержанием углерода со следующими физико-механическими характеристиками: условная прочность при растяжении 16,0 МПа; относительное удлинение при разрыве - 400%; твердость по ШОР А - 55÷60 условных единиц; истирание - 120 м³/ТДЖ; сопротивление раздиру - 40 Н/мм²; плашка-зажим луча стягивается на проводе с нормируемым крутящим моментом, равным 20 Н/м; насечки на внутренних поверхностях плашки-зажима каждого луча выполнены треугольной формы высотой h=(0,55÷0,65) мм, с углом при вершине треугольников α₁=55÷65°, расстоянием между вершинами треугольников l=(1,5÷1,5)·h, радиусами скругления вершин и оснований треугольников r=(0,1÷0,18)·h и шагом выполнения насечек l₁=(1,4÷1,6)·R, где R - радиус скругления желоба плашки-зажима; насечки на внутренних поверхностях плашки-зажима каждого луча выполнены в виде разносторонних треугольников с высотой h₁=(0,5÷0,6) мм, расстоянием между вершинами l₂=(8÷10)·h₁ и расположением одной из сторон треугольника под углом α₂=5÷8°, при этом насечки выполнены встречно друг другу, начиная от середины желоба плашки-зажима, с превышением высоты одной насечки от другой на величину h₂=(0,3÷0,4)·h₁».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид распорки-демпфера для проводов воздушной линии электропередачи, выполненной согласно настоящему изобретению; на фиг.2 - эскиз с разрезом демпферного узла распорки-демпфера на фиг.1; на фиг.3 - увеличенный разрез желоба плашки-зажима распорки-демпфера на фиг.1; на фиг.4 - вид по стрелкам А-А на фиг.3; на фиг.5 - форма насечек, выполненных на плашках-зажимах распорки-демпфера на фиг.1 (по 6-ому пункту формулы изобретения).

Заявляемая распорка-демпфер предназначена для того, чтобы сохранять расстояния между проводами 1 расщепленной (например, на три составляющие) фазы воздушной линии электропередачи в допустимых пределах, а также гасить эолову вибрацию и субколебания в подпролетах между распорками. Она состоит из алюминиевого корпуса 2, трех подвижных литых лучей 3 с плашками-зажимами 4 с болтами 5 для крепления на проводах 1 расщепленной фазы линии и трех демпферных узлов 6, посредством которых они крепятся к корпусу 2 распорки. Каждый демпферный узел собственно обеспечивает гашение колебаний проводов 1 в подпролетах линии; он состоит из двух эластомерных дисков (торсионов) 7, расположенных в гнезде 8 корпуса, крышки 9 и стягивающего болта 10 с гайкой 11. Демпфирующие характеристики этих узлов 6 достигаются за счет оптимального выбора материала с нужными свойствами для изготовления эластомерных дисков 7. В частности, для указанной цели выбирается резина специального качества с высоким содержанием углерода, которая имеет следующие физико-химические характеристики, а именно: условная прочность при растяжении 16,0 МПа; относительное удлинение при разрыве - 400%; твердость по ШОР А - 55÷60 условных единиц; истирание - 120 м³/ТДЖ; сопротивление раздиру - 40 Н/мм². Очень важно также обеспечить правильную затяжку эластомерных дисков 7 в демпферных узлах 6 с такой величиной крутящего момента, которая обеспечила бы оптимальное поглощение энергии колебаний провода 1; по результатам экспериментов и расчетов значение крутящего момента выбирается в пределах 65÷75 Нм.

Корпус 2 распорки представляет собой рамочную конструкцию в форме буквы Г с четко выраженными вертикальной и горизонтальной частями 12, 13, по периметру окантованную жесткими стержневыми отрезками 14. Конструктивные геометрические размеры вертикальной и горизонтальной частей 12, 13, а именно их длины А и Б соответственно, выбираются из следующего соотношения: А=(1,05÷1,15)·Б. Кроме того, из следующих соотношений определяются оптимальные значения угла наклона α вертикальной части 12 корпуса 2 относительно вертикали 15, угла наклона β, под которым лучи 3 закреплены к корпусу 2, относительно горизонтали 16, а также длина В лучей 3: α=5÷15°, β=25÷35°, В=(5,2÷6,2)· d_пр.min, где d_пр.min - минимальный диаметр провода 1 из группы монтируемых в распорке проводов, при этом длина В лучей 3 всегда будет постоянной величиной в независимости от расстояния L между проводами в расщепленной фазе. Используя вышеуказанные соотношения для конструктивных расчетов корпуса 2, удается обеспечить механическую прочность распорки при действии к центру расщепленной фазы нагрузок сжатия величиной не менее 7,3 кН, нагрузок растяжения от центра расщепленной фазы величиной не менее 3,7 кН, возникающих в процессе эксплуатации и в режиме короткого замыкания, а также достичь высоких демпфирующих характеристик распорки, позволяющих эффективно гасить субколебания в подпролетах воздушных линий электропередачи.

Для лучшего сцепления желобов 17 плашек-зажимов 4 лучей 3 с проводами 1 линии на их внутренних поверхностях выполнены насечки двух типов 18 и 19. Насечки 18 (смотри фиг.3 и 4) выполнены треугольной формы высотой h=(0,55÷0,65) мм, с углом при вершине треугольников α₁=55÷65°, расстоянием между вершинами треугольников l=(1,5÷1,5)·h, радиусами скругления вершин и оснований треугольников r=(0,1÷0,18)·h и шагом выполнения насечек l₁=(1,4÷1,6)·R, где R - радиус скругления желоба 17 плашки-зажима 4. А насечки 19 (смотри фиг.5) выполнены в виде разносторонних треугольников с высотой h₁=(0,5÷0,6) мм, расстоянием между вершинами l₂=(8÷10)·h₁ и расположением одной из сторон треугольника под углом α₂=5÷8°, причем насечки 19 выполняются встречно друг другу, начиная от середины 20 желоба 17 плашки-зажима 4, с превышением высоты одной насечки 20 от другой на величину h₂=(0,3÷0,4)·h₁.

Монтаж распорки осуществляется следующим образом:

Перед установкой распорки на провода 1 расщепленной фазы на земле отворачивают крепежные болты 5 плашек-зажимов 4 (не выворачивая их полностью) настолько, чтобы в желоб 17 плашки-зажима 4 луча 3 проходил провод 1. При этом следует избегать попадания земли на корпус 2 и внутрь распорки. Доставленную к месту монтажа распорку располагают по имеющейся на корпусе 2 маркировочной стрелке, вводят в расщепленную фазу и разворачивают таким образом, чтобы плоскость распорки оказалась перпендикулярно оси расщепленной фазы проводов 1. Затем устанавливают лучи 3 распорки с плашками-зажимами 4 последовательно на каждый провод 1 расщепленной фазы, одновременно подворачивая болты 5, чтобы исключить расцепление. Передвигают распорку в место установки и затягивают болты 5, используя динамометрический ключ с моментом затяжки 20 Нм. Если требуется замена эластомерных дисков 7 в демпферных узлах 6, то она производится в следующей последовательности: распорку располагают на ровной горизонтальной поверхности, откручивают гайку 11 с болта 10 на всех демпферных узлах 6, снимают крышки 9, извлекают верхние эластомерные диски 7, затем снимают луч 3 и второй эластомерный диск 7. Установка новых эластомерных дисков 7 производится в обратной последовательности.

Предлагаемая распорка-демпфер обеспечивает простоту и безопасность установки на провода, возможность монтажа, демонтажа и ремонта (в том числе без демонтажа с фазы) без повреждения проводов и без полной разборки крепежных узлов; кроме того, она сохраняет расстояния (в местах установки распорок) между проводами расщепленной фазы в допустимых пределах, обеспечивает сохранность проводов, предотвращает контакт и соударение проводов расщепленной фазы в подпролетах, эффективно гасит вибрацию и колебания в подпролетах между распорками (субколебания) за счет демпферных узлов с эластомерными дисками, изготовленными из резины высокого качества, обеспечивает работоспособность во всем диапазоне эксплуатационных температур. Данная распорка готовится к серийному изготовлению и может эксплуатироваться во всех расчетных режимах функционирования воздушных линий электропередачи, в частности в нормальных эксплуатационных условиях, в условиях монтажа, демонтажа, ремонта, а также аварийных режимах и режимах короткого замыкания.

Источники информации

1. Описание изобретения к авторскому свидетельству «Дистанционная распорка-гаситель колебаний проводов расщепленной фазы воздушной линии электропередачи» №1823057 А1, класс Н02G 7/12, 7/14, заявлено 17.05.90, опубликовано 23.06.93. Бюллетень №23.

2. Европейский патент №0308692 А2 «Демпфирующая распорка для проводов расщепленной фазы высоковольтных воздушных линий электропередачи с волоконно-оптическим кабелем внутри расщепленной фазы», класс Н02G 7/12, опубликован 29.09.1989.

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано в качестве внутрифазных дистанционных распорок демпфирующего типа для проводов расщепленных фаз воздушных линий электропередачи. Распорка выполнена в виде корпуса (2), подвижных лучей (3), с одного конца заканчивающихся плашками-зажимами (4), а с другого закрепленных в демпферных узлах (6), которые состоят из эластомерных дисков, стянутых с определенным усилием болтом с гайкой. Эластомерные диски изготовлены из токопроводящей резины с высоким содержанием углерода с такими характеристиками: условная прочность при растяжении 16,0 МПа; относительное удлинение при разрыве - 400%; твердость по ШОР А - 55÷60 условных единиц; истирание - 120 м³/ТДЖ; сопротивление раздиру - 40 Н/мм². Основные геометрические размеры корпуса (2) определяются из следующих соотношений: А=(1,05÷1,15)·Б, α=5÷15°, β=25÷35°, B=(5,2÷6,2)·d_пр.mim, где d_пр.min - минимальный диаметр провода, А и Б - длины горизонтальной и вертикальной частей (12, 13) корпуса (2), α - угол наклона вертикальной части (12) корпуса (2) относительно вертикали (15), β - угол наклона, под которым лучи (3) закреплены к корпусу (2), относительно горизонтали (16) и В - длина лучей (3). Расчет этих величин по данным соотношениям позволяет обеспечить механическую прочность распорки при действии сжимающих и растягивающих нагрузок и ее высокие демпфирующие характеристики. Техническим результатом является простота конструкции, надежность работы при различных эксплуатационных условиях, а также обеспечение эффективного гашения возникающих в проводах расщепленной фазы воздушных линий электропередачи вибраций и субколебаний. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Распорка-демпфер для проводов расщепленной фазы воздушной линии электропередачи, содержащая корпус Г-образной формы, представляющий собой плоскую изогнутую раму, окантованную по периметру жесткими стержневыми отрезками, лучи с плашками-зажимами на одном конце для крепления распорки к проводам расщепленной фазы и демпферными узлами на другом конце, расположенными в пазах корпуса, при этом каждый демпферный узел состоит из гнезда корпуса с вертикальной осью, на которую насажены как минимум два эластомерных диска, и крышки с крепежом, отличающаяся тем, что соотношение между длиной А горизонтальной и длиной Б вертикальной частей корпуса, угол наклона α вертикальной части корпуса относительно вертикали, угол наклона β, под которым лучи закреплены к корпусу, относительно горизонтали и длина В лучей, определяющие механическую прочность распорки при действии к центру расщепленной фазы нагрузок сжатия величиной не менее 7,3 кН, нагрузок растяжения от центра расщепленной фазы величиной не менее 3,7 кН, возникающие в режиме короткого замыкания, и ее способность гасить субколебания в подпролетах между распорками, определяются следующим образом: А=(1,05÷1,15)·Б, α=5÷15°, β=25÷35°, B=(5,2÷6,2)·d_пр.min, где d_пр.min - минимальный диаметр провода из группы монтируемых в распорке проводов и длина лучей постоянная величина, независимая от расстояния L между проводами в расщепленной фазе, при этом затяжка эластомерных демпферов в демпферных узлах осуществляется крепежом с крутящим моментом, равным 65÷75 Нм, обеспечивающим оптимальное поглощение энергии колебаний провода, а на внутренних поверхностях плашки-зажима каждого луча выполнена, по меньшей мере, одна насечка, расположенная поперек продольной оси провода.

2. Распорка по п.1, отличающаяся тем, что вертикальная ось корпуса демпферного узла выполнена в виде болтового пальца с гайкой и шайбой.

3. Распорка по п.1, отличающаяся тем, что эластомерный диск демпферных узлов изготовлен из токопроводящей резины с высоким содержанием углерода со следующими физико-механическими характеристиками: условная прочность при растяжении 16,0 МПа; относительное удлинение при разрыве 400%; твердость по ШОР А 55÷60 условных единиц; истирание 120 м³/ТДЖ; сопротивление раздиру 40 Н/мм².

4. Распорка по п.1, отличающаяся тем, что плашка-зажим луча стягивается на проводе с нормируемым крутящим моментом, равным 20 Н/м.

5. Распорка по п.1, отличающаяся тем, что насечки на внутренних поверхностях плашки-зажима каждого луча выполнены треугольной формы высотой h=(0,55÷0,65) мм, с углом при вершине треугольников α₁=55÷65°, расстоянием между вершинами треугольников l=(l,5÷1,5)·h, радиусами скругления вершин и оснований треугольников r=(0,1÷0,18)·h и шагом выполнения насечек l₁=(1,4÷1,6)·R, где R - радиус скругления желоба плашки-зажима.

6. Распорка по п.1, отличающаяся тем, что насечки на внутренних поверхностях плашки-зажима каждого луча выполнены в виде разносторонних треугольников с высотой h₁=(0,5÷0,6) мм, расстоянием между вершинами l₂=(8÷10)·h₁ и расположением одной из сторон треугольника под углом α₂=5÷8°, при этом насечки выполнены встречно друг другу, начиная от середины желоба плашки-зажима, с превышением высоты одной насечки от другой на величину h₂=(0,3÷0,4)·h₁.