СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУШНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ Российский патент 2024 года по МПК H02H3/00 E04H12/24 

Изобретение относится к электрическим сетям и предназначено для повышения эффективности их функционирования при возникновении однофазных повреждений изоляции.

Известен способ экранирования электромагнитного поля воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) в распределительных сетях с изолированной нейтралью, заключающийся в том, что экранирование осуществляют скрученным в спираль изолированным проводником, который подвешивают на диэлектрических подвесах за крайние фазные провода ВЛЭП с соблюдением нормативного габарита до поверхности земли, соединяют концы экранирующего изолированного проводника с заземленными траверсами железобетонных опор посредством токоограничивающих элементов, наносят на поверхность железобетонной опоры атмосфероустойчивое шунгитовое покрытие (патент №2457594 РФ, МПК Н02НЗ/14, публ. 2012 г.).

Недостатком известного способа является то, что он не обеспечивает защиту людей и животных от электропоражений, обусловленных действием шагового напряжения или напряжения прикосновения, возникающих вокруг железобетонной опоры, при стекании через ее заземляющее устройство тока однофазного замыкания на землю, при котором в электрически связанной сети напряжение неповрежденных фаз относительно земли увеличивается в √3, что влечет за собой ускоренное старение изоляции и зачастую приводит к возникновению более опасных двойных замыканий на землю, вызывающих не только отключение потребителей, но и обуславливающих преждевременный выход из строя дорогостоящего электросетевого электрооборудования.

Технической задачей предполагаемого изобретения является повышение эффективности функционирования воздушной электрической сети с изолированной нейтралью при возникновении в ней однофазных замыканий на землю за счет предотвращения стекания тока однофазного замыкания на землю через заземляющие устройство каждой из железобетонных опор.

Техническая задача решается благодаря тому, что в известном способе повышения электробезопасности железобетонной опоры воздушной линии электропередачи с изолированной нейтралью, заключающемся в нанесении на поверхность железобетонной опоры углеродосодержащего атмосфероустойчивого покрытия и присоединении токоограничивающего элемента к ее траверсе, согласно предполагаемому изобретению в качестве углеродосодержащего атмосфероустойчивого покрытия используют битумную электроизоляционную мастику, которую наносят любым из известных способов на поверхность железобетонной стойки, потенциально открытую для контакта с неизолированными проводами воздушной линии электропередачи, открепившимися от изоляторов, а также на поверхность железобетонной стойки, непосредственно контактирующую с разземленной электроизолированной металлической траверсой и удерживающим ее электроизолированным крепежным хомутом, при этом присоединение электроизолированных выводов токоограничивающего элемента к разземленной электроизолированной траверсе и к верхнему электроизолированному заземляющему выпуску железобетонной стойки выполняют с помощью электроизолированного болтового соединения, причем электроизолирование выводов и болтовых соединений осуществляют битумной электроизоляционной мастикой любым из известных способов.

Технический результат заключается в повышении электробезопасности и надежности функционирования воздушной электрической сети с изолированной нейтралью при возникновении в ней однофазных повреждений изоляции, т.к. предотвращение стекания тока однофазного замыкания на землю через заземляющие устройства железобетонных опор исключает появление шагового напряжения и напряжения прикосновения, крайне опасных для людей и животных, а также не позволяет возникать перенапряжениям в электрически связанной сети, выводящим из строя дорогостоящее электросетевое оборудование и нарушающим надежность электроснабжения потребителей.

Суть предполагаемого изобретения поясняется рисунком, где представлена принципиальная схема повышения эффективности функционирования воздушной электрической сети с изолированной нейтралью.

Опора ВЛЭП содержит железобетонную стойку 1, электроизолированную от контакта с неизолированными проводами 2 и с разземленной металлической траверсой 3 и удерживающим ее крепежным хомутом 4, в свою очередь электроизолированных от контакта с железобетонной стойкой 1 и с неизолированными проводами 2; штыревой изолятор 5; проволочное крепление 6 неизолированного провода 2 к штыревому изолятору 5; электроизолированный от контакта с неизолированными проводами 2 верхний заземляющий выпуск 7 железобетонной стойки 1; электроизолированный от контакта с неизолированными проводами 2 нижний заземляющий выпуск 8 железобетонной стойки 1; токоограничивающий элемент 9, вывод 9.1 которого, электроизолированный от контакта с неизолированными проводами 2 посредством электроизолированного болтового соединения 9.1.1, гальванически подключен к электроизолированной от контакта с неизолированными проводами 2 разземленной металлической траверсе 3, а вывод 9.2, электроизолированный от контакта с неизолированными проводами 2 посредством электроизолированного болтового соединения 9.2.1, гальванически подключен к электроизолированному верхнему заземляющему выпуску 7 железобетонной стойки 1. Битумная электроизоляционная мастика 10, нанесенная на поверхность элементов 1, 3, 4, 7, 9.1, 9.1.1, 9.2 и 9.2.1 любым из известных способов (кистью, шпателем, валиком). Также на рисунке изображены электрический пробой 11 штыревого изолятора 5; контактирование 12 неизолированного провода 2 с электроизолированными элементами 1, 3, 4, 7, 9.1, 9.1.1, 9.2 и 9.2.1 опоры ВЛЭП; электрический искровой разряд 13 молнии на электроизолированные элементы 1, 3, 4, 7, 9.1, 9.1.1, 9.2 и 9.2.1 опоры ВЛЭП; потенциальная кривая 14 стекания тока на землю; потенциально опасная зона 15 действия шагового напряжения или напряжения прикосновения.

Принцип работы предлагаемого способа рассмотрим на примере ВЛЭП 10 кВ (принцип аналогичен и для ВЛЭП класса напряжения 6 и 35 кВ).

В случае появления сверхвысокого потенциала (11,5 кВ и более) на электроизолированной металлической траверсе 3, обусловленного атмосферным перенапряжением, огромный по значению ток (5 кА и выше) электрического искрового разряда 13 молнии, беспрепятственно преодолеет высокоомное (не менее 5000 МОм) сопротивление токоограничивающего элемента 9 и через незначительное переходное сопротивление (не более 0,05 Ом) болтовых соединений 9.1.1 и 9.2.1 его выводов 9.1 и 9.2, соответственно подключенных к разземленной металлической траверсе 3 и верхнему заземляющему выпуску 7 железобетонной стойки 1, через нижний заземляющий выпуск 8 железобетонной стойки 1, имеющий небольшое переходное сопротивление (не более 10 Ом), быстротечно (от 20 до 100 мкс), по потенциальной кривой 14 стечет на землю. При этом вокруг опоры ВЛЭП, в результате электрического искрового разряда 13 молнии, будет кратковременно формироваться потенциально опасная зона действия шагового напряжения и напряжения прикосновения, а в электрически связанной сети не будет возникать режима перенапряжения изоляции. Воздействие электрического искрового разряда 13 молнии на следующие электроизолированные элементы опоры ВЛЭП: 1, 3, 4, 7, 9.1 и 9.2 может привести к локальным пробоям электроизоляционной битумной мастики 10, нанесенной на их поверхности. Однако, в результате сопутствующего термического воздействия молнии, электроизоляционная битумная мастика 10 примет вязко-текучее состояние, что позволит ей восстановить целостность своего покрытия и соответственно, утраченную электроизоляционную функцию.

При электрическом пробое 11 штыревого изолятора 5 (вследствие воздействия электрического искрового разряда 13 молнии или недопустимой механической нагрузки со стороны неизолированного провода 2, а также в связи с другими причинами), обеспечивающим гальваническую связь неизолированного провода 2 с электроизолированной от железобетонной стойки 1, разземленной металлической траверсой 3, на последней формируется потенциал относительно земли. Вместе с тем, наличие в цепи между разземленной металлической траверсой 3 и верхним заземляющим выпуском 7 железобетонной стойки 1 высокоомного (не менее 5000 МОм) сопротивления токоограничивающего элемента 9, не позволит однофазному емкостному току стекать на землю через верхний 7 и нижний 8 заземляющие выпуски железобетонной стойки 1.

При откреплении от штыревого изолятора 5 неизолированного провода 2, вследствие обрыва проволочного крепления 6, происходит контактирование 12 неизолированного провода 2 со следующими элементами опоры ВЛЭП: железобетонной стойкой 1, разземленной металлической траверсой 3, крепежным хомутом 4, верхним заземляющим выпуском 7, выводами 9.1 и 9.2 токоограничивающего элемента 9. При этом битумная электроизоляционная мастика, нанесенная поверхности перечисленных элементов, не позволит однофазному емкостному току стекать на землю через верхний 7 и нижний 8 заземляющие выпуски железобетонной стойки 1. При этом вокруг опоры ВЛЭП не будет формироваться потенциально опасная зона 15 действия шагового напряжения и напряжения прикосновения, а в электрически связанной сети не будет возникать режима перенапряжения изоляции.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в повышении электробезопасности и надежности функционирования воздушной электрической сети с изолированной нейтралью при возникновении в ней однофазных повреждений изоляции. Достигается способом повышения электробезопасности железобетонной опоры воздушной линии электропередачи с изолированной нейтралью, заключающимся в нанесении на поверхность железобетонной опоры углеродосодержащего атмосфероустойчивого покрытия и присоединении токоограничивающего элемента к ее траверсе. При этом в качестве углеродосодержащего атмосфероустойчивого покрытия используют битумную электроизоляционную мастику, которую наносят на поверхность железобетонной стойки, потенциально открытую для контакта с неизолированными проводами воздушной линии электропередачи, открепившимися от изоляторов, а также на поверхность железобетонной стойки, непосредственно контактирующую с разземленной электроизолированной металлической траверсой и удерживающим ее электроизолированным крепежным хомутом, при этом присоединение электроизолированных выводов токоограничивающего элемента к разземленной электроизолированной траверсе и к верхнему электроизолированному заземляющему выпуску железобетонной стойки выполняют с помощью электроизолированного болтового соединения, причем электроизолирование выводов и болтовых соединений осуществляют битумной электроизоляционной мастикой. 1 ил.

Способ повышения электробезопасности железобетонной опоры воздушной линии электропередачи с изолированной нейтралью, заключающийся в нанесении на поверхность железобетонной опоры углеродосодержащего атмосфероустойчивого покрытия и присоединении токоограничивающего элемента к ее траверсе, отличающийся тем, что в качестве углеродосодержащего атмосфероустойчивого покрытия используют битумную электроизоляционную мастику, которую наносят любым из известных способов на поверхность железобетонной стойки, потенциально открытую для контакта с неизолированными проводами воздушной линии электропередачи, открепившимися от изоляторов, а также на поверхность железобетонной стойки, непосредственно контактирующую с разземленной электроизолированной металлической траверсой и удерживающим ее электроизолированным крепежным хомутом, при этом присоединение электроизолированных выводов токоограничивающего элемента к разземленной электроизолированной траверсе и к верхнему электроизолированному заземляющему выпуску железобетонной стойки выполняют с помощью электроизолированного болтового соединения, причем электроизолирование выводов и болтовых соединений осуществляют битумной электроизоляционной мастикой любым из известных способов.