РАСПОРКА ДЛЯ ПРОВОДОВ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ Российский патент 2014 года по МПК H02G7/16 

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для механического удаления гололедных отложений с проводов и ограничения амплитуд, колебаний проводов в опасных режимах.

Известны устройства для механического удаления гололедных отложений с проводов воздушных линий электропередачи, содержащие установленную с зазором на проводе пружину, соединенную либо с шарнирно закрепленной на том же проводе и реагирующей на ветровые нагрузки пластиной /см. а.с. СССР №902129, кл. H02G 7/16, 1980 [1]/, либо при помощи специального кинематического механизма с грузом, реагирующим на ветровые колебания проводов /см. а.с. СССР №936149, кл. H02G 7/16, H02G 7/14, 1980 [2]/.

Недостатками данных устройств являются низкая эффективность удаления гололедных отложений вследствие малых перемещений витков пружин, сложность конструкции, зависимость возможности работы устройства от наличия и характера ветровых возмущений /порывов ветра/, а также невозможность ограничения амплитуд колебаний проводов при опасных режимах, вызванных гололедно-ветровыми нагрузками.

Известны также устройства для механического сброса гололедных отложений с проводов воздушных линий электропередачи с помощью размещенных в пролете элементов для импульсного встряхивания провода и ударных элементов /см., например, а.с. СССР №811382, кл. H02G 7/16, 1978 [3]; а.с. СССР №1415309, кл. H02G 7/16, 1986 [4]/.

Недостатками известных устройств является значительная сложность конструкции вследствие необходимости использования элементов со специальными физическими эффектами, короткозамыкателя, грозозащитных тросов и т.п., дополнительные затраты электроэнергии, неспособность автоматического включения защиты при образовании гололедных отложений, а также невозможность ограничения амплитуд колебаний проводов при опасных режимах их эксплуатации.

Кроме того, известны конструкции распорок для проводов воздушных линий электропередачи, содержащие тягу, выполненную из двух элементов, а также узлы соединения элементов тяги между собой и с проводами, обеспечивающие возможность их относительного перемещения /см., например, а.с. СССР №886127, кл. H02G 7/12, 1979 [5]; а.с. СССР №687515, кл. H02G 7/14, 1977 [6]/.

Недостатками известных конструкций распорок при обеспечении ими возможности уменьшения передачи энергии колебаний между проводами является предельно низкая эффективность как сброса гололедных отложений с проводов, так и рассеяния энергии при колебаниях проводов, сложность конструкции и ее низкая надежность.

Наиболее близким устройством того же назначения к предлагаемому устройству по совокупности существенных признаков является распорка для проводов воздушных линий электропередачи, содержащая тягу, выполненную из двух элементов, и узлы соединения элементов тяги и крепления к проводам, выполненные в виде плоского шарнирного четырехзвенного механизма, обеспечивающего возможность перемещения элементов тяги один относительно другого /см. а.с. СССР №1495889, кл. H02G 7/12, 7/14, 1967 [7]/, и принятая за прототип.

Недостатками устройства-прототипа являются низкая эффективность как сброса гололедных отложений с проводов, так и рассеяния энергии при колебаниях проводов.

Сущность изобретения заключается в создании конструкции распорки для проводов воздушных линий электропередачи, обеспечивающей автоматический эффективный сброс гололедных отложений с проводов и интенсивное рассеяние энергии при колебаниях последних, за счет создания возвратно-колебательных движений со значительными амплитудами специальных втулок-скребков и их линейных разнонаправленных смещений относительно проводов под действием ветровых нагрузок и электромагнитного взаимодействия распорки с током в проводах. Эффект таких смещений достигнут за счет выполнения распорки с переменной геометрической структурой, изменяемой при действии ветровых нагрузок и электромагнитного поля проводов.

Технический результат - повышение эффективности сброса гололедных отложений с проводов и рассеяния энергии их колебаний.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной распорке для проводов воздушных линий электропередачи, выполненной в виде плоского шарнирного многозвенного механизма, включающего стержневые шарнирные тяги, узел соединения тяг и зажимы для крепления тяг к проводам, особенность заключается в том, что узел соединения тяг представляет собой жесткий коробчатый каркас, соединенный с каждым из проводов парой тяг, замещенных с обращенной к данному проводу стороны узла, зажимы для крепления тяг к проводам выполнены в виде пары свободно надетых на каждый провод втулок с возможностью возвратно-поступательных смещений относительно провода, при этом внутри коробчатого каркаса на гибких связях закреплена эластичная оболочка, частично заполненная сыпучим ферромагнитным материалом, а снаружи каркаса между тягами каждой пары установлены ограничители предельного сближения тяг.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично показано предлагаемое устройство на виде на линию электропередачи сверху; на фиг.2 - вид А на распорку на фиг.1.

Распорка для проводов воздушных линий электропередачи выполнена в виде плоского шарнирного многозвенного механизма, включающего стержневые шарнирные тяги, соединения тяг и зажимы для крепления тяг к проводам. При этом узел соединения тяг представляет собой жесткий коробчатый каркас 1, сваренный из легких дюралевых планок прямоугольного поперечного сечения, соединенный с каждым из проводов 2, 3 парой шарнирных тяг 4, 5 и 6, 7, размещенных с обращенной к данному проводу 2 или 3 стороны узла. Зажимы 8, 9 и 10, 11 для крепления, соответственно, тяг 4, 5 и 6, 7 к проводам 2 и 3 выполнены в виде двух пар 8, 9 и 10, 11 свободно надетых на каждый из проводов 2, 3 втулок, имеющих возможность совершать возвратно-поступательные смещения относительно проводов 2, 3 и выполняющих функции скребков для удаления с проводов 2, 3 гололедных отложений. Внутри коробчатого каркаса 1, открытого со всех сторон воздействию ветровых возмущений, на гибких связях 12 закреплена герметичная эластичная оболочка 13, частично заполненная сыпучим ферромагнитным материалом 14. В качестве материала для оболочки 13 могут быть использованы полиамиды - кристаллизирующиеся полимеры из класса полярных термопластов, имеющие высокую прочность на разрыв, эластичность, термо и морозоустойчивость. В качестве сыпучего ферромагнитного материала 14 могут быть использованы отходы при механической оболочке ферромагнитных тел, опилки, раскрошенная стружка. Наиболее удобен ферромагнитный порошок, в качестве которого обычно используют природный магнитный железняк, либо ферромагнитную окалину металлургических производств. Гибкие связи 12 выполнены из специальных синтетических волокон, применяемых для плетения строп парашютов и т.п. Снаружи на каркаса 1 между тягами 4, 5 и 6, 7 каждой пары тяг, расположенных по одну сторону каркаса 1, установлены /приварены/ к каркасу 1 ограничители 15 предельного сближения тяг 4, 5 и 6, 7 каждой пары, представляющие собой короткие отрезки пластинок прямоугольного поперечного сечения.

Работа предлагаемого устройства происходит следующим образом.

Возникновение на проводах 2, 3 гололедных отложений неизбежно приводит /см. [5], [7]/ при малейших ветровых нагрузках к интенсивным взаимным колебаниям проводов воздушной линии на опасных режимах со значительными амплитудами /провода расходятся, сходятся, возможен эффект скручивания, большая вероятность возникновения схлестывания проводов, эффекта их “пляски” и т.п. Во время года, для которого возникновение гололедных отложений, малые ветровые нагрузки возникают практически всегда, в любое время суток, то есть практически всегда возникают такие опасные динамические режимы. Как видно на фиг.1, сближение-удаление проводов 2, 3 при ветровых нагрузках друг от друга вызывает значительные по амплитуде возвратно-поступательные смещения втулок-скребков 8, 9 относительно провода 2 и 10, 11 относительно провода 3. Это уже не микроколебания витков пружин в устройствах [1], [2], а значительные перемещения в десятки сантиметров при неподвижном каркасе 1, позволяющие очистить значительные участки проводов 2, 3 в зоне нахождения распорки в текущий момент. Размещение внутри полого каркаса 1, открытого со всех сторон ветровым воздействием, эластичной подвижной оболочки 13, частично заполненной сыпучим материалом 14, обеспечивает непрерывные, продольные и хаотичные смещения узла соединения тяг вдоль проводов 2, 3 в пределах длины полета. Это объясняется тем, что под действием порывов ветра геометрия оболочки 13, ее парусные свойства имеют случайный, заранее непредсказуемый характер /изменение площади и объемного характера поверхности самой подвижной оболочки, пересыпание ферромагнитного материала внутри нее и т.п./. В результате этого направление равнодействующего вектора сил ветровых возмущений, действующих на оболочку 13 в общем случае со всех сторон, является в каждый момент времени практически случайной величиной. Такое воздействие аналогично работе парусов при их перестройке, где резко изменяются курсовые углы практически в любых пределах, вплоть до отрицательных углов. Только в парусной лодке такая перестройка происходит целенаправленно, а здесь она хаотична под действием ветровых возмущений и сил электромагнитного взаимодействия /см. ниже/ как результат пространственных деформаций оболочки и пересыпания сыпучего материала. Это приводит к хаотичным колебаниям узла 1, к сообщению ему случайных силовых однонаправленных составляющих вдоль проводов 2 и 3, что обеспечивает максимально эффективное удаление гололедных отложений втулками - скребками 8, 9, 10, 11, совершающими возвратно-поступательные колебания совместно с линейными перемещениями вдоль проводов в пределах длины пролета. Ограничители 15 не позволяют при удалении проводов 2, 3 друг от друга недопустимо сблизиться тягам 4 с 5 и 6 с 7, что привело бы к заклиниванию шарнирного механизма, при последующем сближении проводов 2, 3. Использование в качестве сыпучего материала 14 именно ферромагнитного порошка обеспечивает дополнительные воздействия, кроме ветровых нагрузок, на эластичную оболочку 13 за счет взаимодействия переменного электромагнитного поля, создаваемого токами в проводах 2, 3, с ферромагнитным порошком. Такие взаимодействия, особенно усиливающиеся при колебаниях проводов 2, 3 и их взаимном сближении, сопровождающимся практически контактом с узлом 1, с одной стороны повышают интенсивность хаотичных смещений узла 1 вдоль проводов 2, 3, а с другой - обеспечивают более интенсивное рассеяние распоркой энергии колебаний проводов, диссипацию этой энергии за счет использования не только механических, но и электромагнитных взаимодействий колеблющихся тел.

Предлагаемое устройство характеризуется повышенной эффективностью сброса гололедных отложений с проводов, при этом процесс сброса происходит автоматически и непрерывно на любом этапе появления отложений, и непосредственно на стадии их возникновения. Кроме того, устройство эффективно исполняет и классические функции распорки - рассеяние энергии паразитных колебаний проводов в опасных режимах, предотвращение опасности затягивания проводов на данные режимы с нежелательными эффектами.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для механического удаления гололедных отложений. Распорка выполнена в виде плоского шарнирного многозвенного механизма и включает узел соединения тяг и зажимы для крепления тяг к проводам. Узел соединения представляет собой коробчатый каркас (1), соединенный с каждым из проводов (2, 3) парой шарнирных тяг (4, 5) и (6, 7). Зажимы (8, 9, 10, 11) выполнены в виде двух пар, свободно надетых на провода втулок. Внутри каркаса (1) на гибких связях (12) закреплена эластичная оболочка (13), частично заполненная ферромагнитным сыпучим материалом (14). Техническим результатом является повышение эффективности сброса гололедных отложений с проводов и рассеяния энергии их колебаний. 2 ил.

Распорка для проводов воздушных линий электропередачи, выполненная в виде плоского шарнирного многозвенного механизма, включающего стержневые шарнирные тяги, узел соединения тяг и зажимы для крепления тяг к проводам, отличающаяся тем, что узел соединения тяг представляет собой жесткий коробчатый каркас, соединенный с каждым из проводов парой тяг, размещенных с обращенной к данному проводу стороны узла, зажимы для крепления тяг к проводам выполнены в виде пары свободно надетых на каждый провод втулок с возможностью возвратно-поступательных смещений относительно провода, при этом внутри коробчатого каркаса на гибких связях закреплена эластичная оболочка, частично заполненная сыпучим ферромагнитным материалом, а снаружи каркаса между тягами каждой пары установлены ограничители предельного сближения тяг.