ЛИНЕЙНЫЙ СТЕРЖНЕВОЙ ИЗОЛЯТОР (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2020 года по МПК H01B17/00 

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к линейным стержневым изоляторам для воздушных линий электропередачи, электрических подстанций, контактной сети железных дорог.

Известен стержневой полимерный изолятор, содержащий стеклопластиковый стержень с защитным покрытием, расположенные по торцам стержня металлические оконцеватели и экранную арматуру [1].

Этот известный стержневой полимерный изолятор подвержен колебаниям, вызываемым ветровой вибрацией, что значительно снижает его надежность и как следствие этого уменьшает срок службы и надежность воздушных линий электропередачи, на которых смонтированы такие изоляторы.

Известен также стержневой линейный изолятор, состоящий из электроизоляционного композитного стержня на основе матрицы с фосфатным связующим, фланцев изолятора для крепления к арматуре и опоре, силиконовой защитной оболочки и армирующих высокомодульных волокон [2].

В данном стержневом линейном изоляторе нет элементов, имеющих отличную от стержня изолятора жесткость, поэтому при совпадении резонансных (собственных) частот провода и изолятора будут возникать наибольшие значения амплитуды изгибных колебаний изолятора, что может приводить к повреждению (и даже к разрушению) изоляторов и в конечном счете к снижению эксплуатационной надежности самих воздушных линий электропередачи.

Заявитель ставил перед собой конкретную практическую задачу, а именно разработать техническое решение, которое позволило бы существенно повысить срок службы изоляторов и их надежность, а также срок службы и надежность воздушных линий электропередачи в целом путем повышения стойкости изоляторов к колебаниям, вызываемым ветровыми воздействиями (разработать так называемые вибростойкие линейные стержневые изоляторы). Данный положительный технический результат был достигнут за счет новой совокупности существенных конструктивных признаков заявляемого линейного стержневого изолятора, выполненого согласно настоящему изобретению, и представленной в нижеследующей формуле изобретения (варианты): «линейный стержневой изолятор для воздушных линий электропередачи, электроподстанций, контактной сети железных дорог, состоящий из изоляционного стержня, по меньшей мере, двух оконцевателей, закрепленных на изоляционном стержне, и защитной кремнейорганической оболочки; между, по меньшей мере, одним из оконцевателей и изоляционным стержнем расположена, по меньшей мере, одна вставка, скрепленная с другими элементами посредством опрессования через, по меньшей мере, одну металлическую втулку, при этом вставка имеет отличную от изоляционного стержня жесткость, а длина вставки относительно общей изоляционной длины изолятора выбирается в пределах 0,001÷1,5; вставка представляет из себя металлический трос; вставка представляет из себя стеклопластиковый стержень меньшего или большего диаметра, чем изоляционный стержень; отдельные участки изоляционного стержня имеют разную жесткость; линейный стержневой изолятор для воздушных линий электропередачи, электроподстанций, контактной сети железных дорог, состоящий из изоляционного стержня, по меньшей мере, двух оконцевателей, закрепленных на изоляционном стержне, и защитной кремнейорганической оболочки; по меньшей мере, между двумя частями изоляционного стержня расположена, по меньшей мере, одна вставка, скрепленная с другими элементами посредством опрессования через, по меньшей мере, одну металлическую втулку, при этом вставка имеет отличную от изоляционного стержня жесткость, а длина вставки относительно общей изоляционной длины изолятора выбирается в пределах 0,001÷1,5; вставка представляет из себя металлический трос; вставка представляет из себя стеклопластиковый стержень меньшего или большего диаметра, чем изоляционный стержень; отдельные участки изоляционного стержня имеют разную жесткость; линейный стержневой изолятор для воздушных линий электропередачи, электроподстанций, контактной сети железных дорог, состоящий из изоляционного стержня, по меньшей мере, двух оконцевателей, закрепленных на изоляционном стержне, и защитной кремнейорганической оболочки; между, по меньшей мере, одним из оконцевателей и изоляционным стержнем, а также между двумя частями изоляционного стержня расположены, по меньшей мере, две вставки, скрепленные с другими элементами посредством опрессования через, по меньшей мере, одну металлическую втулку, при этом каждая вставка имеет отличную от изоляционного стержня жесткость, а длина каждой вставки относительно общей изоляционной длины изолятора выбирается в пределах 0,001÷1,5; вставка представляет из себя металлический трос; вставка представляет из себя стеклопластиковый стержень меньшего или большего диаметра, чем изоляционный стержень; отдельные участки изоляционного стержня имеют разную жесткость».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен линейный стержневой изолятор, выполненный согласно настоящему изобретению, вариант по первому независимому пункту формулы изобретения; на фиг. 2 представлен линейный стержневой изолятор, выполненный согласно настоящему изобретению, вариант по второму независимому пункту формулы изобретения; на фиг. 3 представлен линейный стержневой изолятор, выполненный согласно настоящему изобретению, вариант по третьему независимому пункту формулы изобретения.

Заявляемый линейный стержневой изолятор для воздушных линий электропередачи, электроподстанций, контактной сети железных дорог состоит из изоляционного стержня 1, оконцевателей 2, закрепляемых на изоляционном стержне 1, и защитной кремнейорганической оболочки. Между оконцевателм 2 и изоляционным стержнем 1 располагается вставка 3, скрепляемая с другими элементами изолятора посредством опрессования через металлическую втулку 4 (смотри фиг. 1). Вставка 4 имеет отличную от изоляционного стержня 1 жесткость, а длина вставки 4 относительно общей изоляционной длины изолятора выбирается в пределах 0,001÷1,5.

Как вариант, между двумя частями 5 и 6 изоляционного стержня 1 может быть расположена вставка 7, скрепляемая с другими элементами изолятора посредством опрессования через металлические втулки 8, 9 (смотри фиг. 2). Вставка 7 имеет отличную от изоляционного стержня 1 жесткость, а длина вставки относительно общей изоляционной длины изолятора выбирается в пределах 0,001÷1,5.

По третьему возможному варианту между одним из оконцевателей 10 и между двумя частями 11, 12 изоляционного стержня 1 располагаются две вставки 13, 14, скрепляемые с другими элементами изолятора посредством опрессования через металлические втулки 15, 16, 17, 18 (смотри фиг. 3). Каждая вставка 13, 14 имеет отличную от изоляционного стержня 1 жесткость, а длина каждой вставки 13, 14 относительно общей изоляционной длины изолятора выбирается в пределах 0,001÷1,5.

Вышеупомянутые вставки могут быть выполнены в виде металлическго троса или стеклопластикового стержня меньшего или большего диаметра, чем изоляционный стержень 1. Отдельные участки изоляционного стержня 1 могут иметь разную жесткость.

Предложенный линейный стержневой изолятор представляет собой многозвенную стержневую конструкцию, стержневые элементы которой имеют различную жесткость. Колебания изолятора вызываются ветровой вибрацией провода воздушной линии электропередачи. Вибрация провода вызывает изгибные колебания изолятора. Наибольшее значение амплитуды колебаний изолятора достигается при совпадении резонансных (собственных) частот провода и изолятора. Введение элементов, имеющих отличную от изоляционного стержня жесткость, позволяет изменять амплитудно-частотные характеристики изолятора, при этом значения собственных (резонансных) частот изолятора, увеличиваются по сравнению с резонансными частотами изолятора, содержащего сплошной стержень постоянной жесткости. Области резонансных частот провода и изолятора перестают совпадать и, как следствие этого, амплитуды колебаний изолятора уменьшаются. Таким образом, внедрение в практику электросетевого строительства линейных стержневых изоляторов, выполненных согласно настоящему изобретению, позволит обеспечить существенное повышение срока службы и эксплуатацинной надежности, как самих изоляторов так и срока службы и эксплуатационной надежности воздушных линий электропередачи в целом за счет повышения стойкости изоляторов к колебаниям, вызываемым ветром.

Пример выполнения изобретения: частоты вибрации, при которых происходят колебания провода, например, марки АС 185/43 диаметром 19,8 мм, лежат в пределах от 9 до 71 Гц, наименьшее значение резонансной частоты колебаний линейного стержневого изолятора с диаметром стержня 16 мм и длиной 130 мм составляет 12,5 Гц. Таким образом, в диапазоне колебаний провода несколько резонансных частот провода могут с высокой вероятностью совпасть с резонансными частотами изолятора. Введение вставки, имеющую отличную от изолятора жесткость, приводит к повышению минимальной резонансной частоты провода до 74 Гц, то есть, таким образом минимальная резонансная частота изолятора превышает максимальную частоту вибрации провода, что приводит к снижению амплитуды колебаний изолятора.

Источники информации

[1]. Описание изобретения к авторскому свидетельству №1554034 «Стержневой полимерный изолятор», Н01В 17/20, 17/38, заявлено 17.1187, опубликовано 30.03.90.

[2]. Описание изобретения к патенту №2342724 «Изолятор с неограниченным композитным стержнем», Н01В 17/00, заявлено 13.09.2007, опубликовано 27.12.2008.

[3]. Описание изобретения к патенту №2386184 «Полимерный изолятор», H01B 17/00, заявлено 20.03.2008, опубликовано 10.04.2010.

[4]. Описание изобретения к патенту №2233493 «Высоковольтный штыревой линейный изолятор», H01B 17/20, заявлено 18.02.2003, опубликовано 27.07.2004.

[5]. Описание изобретения к авторскому свидетельству №796918 «Подвесной линейный изолятор», H01B 17/02, заявлено 11.03.79, опубликовано 15.01.81.

[6]. Описание полезной модели к патенту Российской Федерации «Изолятор подвесной полимерный» №80707, класс Н01В 17/02, заявлено 01.10.2008, опубликовано 20.02.2009.

[7]. Патент США №2002104679, «Изолятор», класс Н01В 17/00, опубликован 08.08.2002.

[8]. ЕР 042788 В1 «Опорный изолятор», Н01В 17/14, опубликован 21.11.1984.

[9]. Описание изобретения к патенту №2014654 «Штыревой изолятор», H01B 17/20, заявлено 23.12.1991, опубликовано 15.06.1994.

[10]. Патент США №5147984 «Высоковольтный подвесной изолятор», Н01В 17/02, опубликован 1992.

[11]. Описание изобретения к патенту №291506 «Штыревой изолятор», H01B 17/20, заявлено 10.03.2006, опубликовано 10.01.2007.

[12]. Описание изобретения к патенту №2392678 «Полимерный изолятор», Н01B 17/00, заявлено 10.06.2009, опубликовано 20.06.2010.

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к линейным стержневым изоляторам для воздушных линий электропередачи, электрических подстанций, контактной сети железных дорог. Заявляемый изолятор состоит из изоляционного стержня (1), оконцевателей (2), закрепляемых на изоляционном стержне (1), и защитной кремнейорганической оболочки. Между оконцевателем (2) и изоляционным стержнем (1) располагается вставка (3), скрепляемая с изоляционным стержнем посредством опрессования через металлическую втулку (4). Вставка (4) имеет отличную от изоляционного стержня (1) жесткость. Вышеупомянутые вставки выполняются в виде металлического троса или стеклопластикового стержня меньшего или большего диаметра, чем изоляционный стержень (1). Отдельные участки изоляционного стержня (1) могут иметь разную жесткость. Предложенный линейный стержневой изолятор представляет собой многозвенную стержневую конструкцию, стержневые элементы которой имеют различную жесткость, что позволяет изменять амплитудно-частотные характеристики изолятора, области резонансных частот провода и изолятора перестают совпадать и амплитуды колебаний изолятора уменьшаются, обеспечивая существенное повышение срока службы и эксплуатационной надежности изоляторов, а также воздушных линий электропередачи в целом. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Линейный стержневой изолятор для воздушных линий электропередачи, электроподстанций, контактной сети железных дорог, состоящий из изоляционного стержня, по меньшей мере двух оконцевателей, закрепленных на изоляционном стержне, и защитной кремнейорганической оболочки, отличающийся тем, что между по меньшей мере одним из оконцевателей и изоляционным стержнем расположена вставка, скрепленная с изоляционным стержнем посредством опрессования через металлическую втулку, при этом вставка имеет отличную от изоляционного стержня жесткость.

2. Изолятор по п. 1, отличающийся тем, что вставка представляет собой металлический трос.

3. Изолятор по п. 1, отличающийся тем, что вставка представляет собой стеклопластиковый стержень меньшего или большего диаметра, чем изоляционный стержень

4. Изолятор по п. 1, отличающийся тем, что отдельные участки изоляционного стержня имеют разную жесткость.

5. Линейный стержневой изолятор для воздушных линий электропередачи, электроподстанций, контактной сети железных дорог, состоящий из изоляционного стержня, по меньшей мере двух оконцевателей, закрепленных на изоляционном стержне, и защитной кремнейорганической оболочки, отличающийся тем, что по меньшей мере между двумя частями изоляционного стержня расположена вставка, скрепленная с частями изоляционного стержня посредством опрессования через металлические втулки, при этом вставка имеет отличную от изоляционного стержня жесткость.

6. Изолятор по п. 5, отличающийся тем, что вставка представляет собой металлический трос.

7. Изолятор по п. 5, отличающийся тем, что вставка представляет собой стеклопластиковый стержень меньшего или большего диаметра, чем изоляционный стержень.

8. Изолятор по п. 5, отличающийся тем, что отдельные участки изоляционного стержня имеют разную жесткость.

9. Линейный стержневой изолятор для воздушных линий электропередачи, электроподстанций, контактной сети железных дорог, состоящий из изоляционного стержня, по меньшей мере двух оконцевателей, закрепленных на изоляционном стержне, и защитной кремнейорганической оболочки, отличающийся тем, что между по меньшей мере одним из оконцевателей и/или частями изоляционного стержня расположены две вставки, скрепленные посредством опрессования с оконцевателем и частями изоляционного стержня через металлические втулки, при этом каждая вставка имеет отличную от изоляционного стержня жесткость.

10. Изолятор по п. 9, отличающийся тем, что вставка представляет собой металлический трос.

11. Изолятор по п. 9, отличающийся тем, что вставка представляет собой стеклопластиковый стержень меньшего или большего диаметра, чем изоляционный стержень

12. Изолятор по п. 9, отличающийся тем, что отдельные участки изоляционного стержня имеют разную жесткость.