Опора высокого напряжения Советский патент 1992 года по МПК E04H12/00 

Изобретение относится к электроустановкам высокого напряжения, а именно к открытым распределительным устройствам (ОРУ) высокого напряжения (ВН).

Известны опоры воздушных линий (ВЛ) электропередач и ОРУ выполненные из центрофугированного железобетона, стойки которых имеют кольцевое сечение, а также из стали, стойки которых представляют собой решетчатые фермы.

Недостатком железобетонных опор является их большая масса, трудоемкость монтажа и транспортировки, недостатком стальных решетчатых конструкций - сложность их монтажа в силу большого числа элементов разных типоразмеров и сложность их эксплуатации в силу большой поверхности, нуждающейся в систематической защите от коррозии.

Другим техническим решением конструктивного исполнения опор ВЛ и ОРУ является выполнение их из низкопрофильных или кольцевого сечения конструкций. Повышенная по сравнению с решетчатыми конструкциями первоначальная стоимость конструкций окупается в дальнейшем снижением затрат на монтаж и эксплуатационные расходы. Низкопрофильные опоры обладают меньшими размерами поперечного сечения стоек, что актуально для ОРУ с сокращенными габаритами, получившими распространение в последнее время при использовании сокращенных воздушных изоЛ.ЯЦИ0ННЫХ расстояний в ОРУ, защищенных от дар&напряжений с помощью нелинейных о р эь№1Чителей перенапряжений. Низкопрофильиые конструкции более эстетичны. Наиболее близким к изобретению является анкерная угловая опора линии электропередач, включающая стойку, траверсы, подкосы (трубчатого сечения).

Эта опора имеет оптимальное (с точки зрения снижения материалоемкости) расстояние между фундаментами стойки и подкоса, связанное определенной зависимостью с тяжением по проводам и тросам и массой стойки и проводов и тросов.

Недостатком опоры является неоптимальное (с точки зрения снижения материалоемкости ОРУ с этими опорами) соотношение между длинами стоек и траверс и величиной тяжения по фазе ошиновки, а также неудобство транспортировки и мои;г ажа опоры, выполненной единой на всю дайну стойки трубчатого сечения и невозможность использовать стойку опоры для функций,

С целью возможности использования опоры в качестве опоры для открытого распредеш1тельного устройства и уменьшения трудоемкости ее изготовления, транспортировки и монтажа опора снабжена четырехи трехстыковым переходниками и молниеотводом или площадкой под светильники, а стойка и нижняя траверса выполнены составными, при этом элементы нижней траверсы закреплены в горизонтальных стыках четырехстыкового переходника, а верхняя траверса и молниеотвод или площадка под светильники - в стыках трехстыкового переходника, причём высоту стойки от уровня

земли до нижних траверс определяют из

соотношения -тгр 2,7-2,1, где Н - высота

стойки-; Ш - длина элемента нижней траверсы; Н - (5,7-6,2)Аф-з, где Аф-з - наименьшее допустимое в открытых распределительных устройствах высокого напряжения расстояние от токоведущих до заземленных конструкций.

То, что основные размеры опоры - высота секций стойки и длинй траверс - выполнены в определенном соотношении, позволяет снизить материалоемкость опор и ОРУ ВН с этими опорами.

Последнее можно пояснить следующим образом.

Выражение для высоты стойки от земли от центральных траверс Н можно представить состоящим из двух частей: Н const и Hvar, а длину центральной траверсы Ш из: Шсопз и tUvar,

Постоянные составляющие высоты стойки и длины центральной траверсы Hconst и Шсопзт, а также высоты верхней секции стойки и длина верхней траверсы h и b

зависят лишь от принятой конструкции ОРУ и опор и для каждого номинального напряжения и типа аппаратов, защищающих ОРУ от перенапряжений, определяются однозначно как величина, кратная Аф-з, плюс

некоторый запас (Л 0,5 м) и Мф - регламентируемое ведомственными нормативами {например, расстояние от земли до низа фарфора, для ОРУ напряжением 330-750 кВ составляет 2,5 м), т.е. Hconst для ОРУ 330750 кВ равно (3,4-3,5 Аф-з +3) м. А постоянные составляющие lilconst, h и b равны соответственно 1,5-1,7 Аф-з, 2,8-3,5 Аф-з и 1,3-1,5 Аф-з. , Если выполнить опору с Hconst (3.43,5 Аф-з + 3) м, с mconst (1.5-1,7,Аф-з), h (2,8-3,5 Аф-з) и Ь (1,5-1,8 Аф-з). то возрастет расход металла на опору, а также на молниезащиту, освещение, монтаж и эксплуатацию опор и шинных мостов, закрепленных на них.

Если выполнить опору с размерами, меньшими указанных, ток невозможно буг дет осуществить размещение шинных мостов в два яруса один под другим, а

расположение ошиновки в один ярус увеличит число опор в ОРУ и его материалоемкость; невозможно будет расположить фазы шинных мостов в одной горизонтальной плоскости, что усложнит конструкцию опоры и увеличит ее материалоемкость; вызовет необходимость снабдить опору дополнительной траверсой, закрепленной на конце верхней траверсы перпендикулярно ей, а также крепить шлейф не одной, а

двумя гирляндами, расположенными наклонно, и увеличит ее материалоемкость.

Вторые составляющие высоты опоры и длины нижней траверсы Hvar и LLJvar не определяются однозначно, а зависят от стрелы

провеса ошиновки f, Hvar f; Шvar 0,6-0,8f. Величина f выбирается произвольно и от этого выбора в конечном итоге зависит правильный выбор Н, оптимальный с точки зрения материалоемкости ОРУ с трубчатыми

опорами.

Анализ ряда опор ОРУ 330-750 кВ показывает, что масса опоры связана эмпирической зависимостью с моментом М. приложенным к опоре в месте крепления

фаз гибкой ошиновки. Момент М находится в прямой зависимости от тяжения Т, приложенного в месте крепления гибкой ошиновки Т, т.е. М К Т, где К - коэффициент пропорциональности, Тяжение Т и стрелы

провеса f находятся в обратной пропорциональной зависимости.

Поскольку к стойке опоры можно присоединять различные элементы, это дает возможность менять ее функции.

На фиг. 1 изображены сборные шины, разрез; на фиг. 2 и 3 - опора по изобретению для сборных шин с тросостойкой и молниеотводом; на фиг. 4 - то же, разрез вдоль шин; на фиг. 5 - опора для шинных перемычек; на фиг. 6 - то же, со светильниками; на фиг. 7 - то же, с молниеотводом; на фиг. 8 опора - отдельностоящий молниеотвод.

Стойка 1 смонтирована из двух секций 2 и 3. Опора включает траверсы 4, 5 и 6 и подкосы 7. Стойка опоры снабжена двумя переходниками 8 и 9 с вертикальными 10,11 и 12 и горизонтальными 13, 14, 15 и 16 стыками. Центральный переходник 8 имеет, таким образом, четыре стыка, осуществляемых с различными элементами 10, 11, 14 и 16 опор, а верхний переходник 9 имеет три стыка 12, 15, 16. Наличие переходников со стыками позволяет менять функции стоек. На опоре (фиг. 2) на вертикальных стыках 10 и 11 центрального переходника 8 закреплены две центральные траверсы 4 и 5, а на вертикальном стыке 12 верхнего переходника 9 - верхняя траверса 6.

Горизонтальные стыки 13 и 14 служат для соединения секций 2 и 3 стойки 1 между собой.

Верхний горизонтальный стык 16 служит для закрепления молниеотвода 17 или площадки под светильники 18 (фиг. 5).

Опора предназначена для ОРУ с шинными мостами, расположенными не более чем в два яруса по высоте (так как расположение шинных мостов в три яруса хотя и ведет к сокращению площади ОРУ, но требует выполнения опор двух разных высот, причем при росте высоты более высоких опор с 20-25 м и выше трудность монтажа и обслуживания опор и шинных мостов на них возрастают резко нелинейно).

При двух ярусах ошиновки в ОРУ (фиг. 2 и 3) шинные мосты нижнего яруса 19 опираются на высоковольтные аппараты 20, а верхнего яруса 21 крепятся посредством натяжения гирлянд 22 к траверсам 4 и 5 или к переходнику 8. Высота изоляции аппаратов - h.

Эмпирическая зависимость между массами двух опор mi и разных моментов Mi и М2 выглядит так; mi/та ( . Затраты на опоры в ОРУ практически прямо пропорциональны массе опор т. Поэтому

/1 Уз также Зт1/3ш2 С ростом М

(а также тяжения Т растут затраты на опоры 3т и, наоборот, снижаются затраты на опоры 3т с уменьшением тяжения М (а также Т). С другой стороны, с уменьшением тяжения Т возрастает стрела провеса f и отклонение от ветра а, равное примерно 0,5-0,8f, т.е. с уменьшением Т возрастают f и а и увеличиваются габариты опор, а следовательно, увеличиваются габариты ОРУ и связанные с этим затраты 3s на отчуждение земли, планировку территории, освещение, заземление, ограду, кабели и кабельные конструкции, ошиновку, изоляторы и молниезащиту.

Сувеличением момента М (и Т снижаются затраты 3s на опору до какого-то критического уровня Мс (и Тс), при котором в связи с уменьшением габаритов ОРУ (в том числе в связи с уменьшением расстояний между

фазами и снижением высоты подвеса ошиновки) происходит рост скачком затрат по ОРУ 3s, так как требуются дополнительные расходы на защиту ОРУ от электрического поля. При дальнейшем увеличении тяжения

Т несмотря на снижение f и а уменьшение габаритов ОРУ уже невозможно, поэтому 3s остается неизменным, а 3т возрастает.

Проведенные расчеты вариантов oriop показывают, что минимум затрат на ОРУ

330-750 кВ наблюдается при Hvar f 1,1-1,5 Аф-э и Шуаг 0.5-0,8f, т.е. mvar 0,6-1,2 Аф-з, т.е. при И (5.7-6,2 Аф-з)м и при Ш 2,1-2,9 Аф-з, т.е. приведенное соотношение высоты стойки к длине траверсы

является оптимальным и точки зрения затрат на ОРУ с этими опорами.

Предлагаемая опора кольцевого сечения смонтирована из отдельных секций и траверс, что позволяет снизить трудоемкость ее изготовления, транспортировки и монтажа. Если сравнивать ее с нормируемым Минэнерго для ОРУ 330-750 кВ наименьшим расстоянием от токоведущих до заземленных частей Аф-з, то han обычно составляет 1,8-2,2 Аф-з. Номируемая высота от земли до низа изоляции высоковольтных аппаратов - Ьф для всех напряжений равна 2.5м.

Таким образом, высота крепления нижнего яруса ошиновки (han + ф (1.8-2,2) х хАф-з + 2,.

Расстояние по вертикали между нижним и верхним ярусами ошиновки В - это наименьшее расстояние между токоведущими частями разных цепей в разных плоскостях при обслуживаемой нижней и неотключенной верхней. Для ОРУ 330-750 кВ В 1,6-1.3 Аф-з.

Л- запас по высоте (на расщепленные провода и др,), принимаемый равным примерно 0,5 м.

Таким образом, высота крепления верхнего яруса ошиновки Н (1,8-2.2)Аф-з + 2,5 + + (1,6-1,3) + 0.5 + f (3.4-3,5) Аф + 3 + f, где f - максимальная стрела провеса верхнего яруса гибкой ошиновки.

Опора по изобретению предназначена для ОРУ с горизонтальным расположением всех фаз ошиновки сборных шин и шинных перемычек. Длина Ш центральной траверсы 4 или 5 определяется в основном расстоянием по горизонтали между фазами ошиновки, а оно равно наименьшему расстоянию между разными фазами Аф-ф плюс отклонение одной из-фаз по горизонтали под действием ветра - а.

Для ОРУ 330-750 кВ Аф-ф составляет 1,1-1,3 Аф-з, а горизонтальное отклонение проводов при оптимальной стреле провеса f 1,1-1,5 Аф-з (приводя к кратностям от Аф-з) а 0,5-0,8; f 0,6-1,2 Аф-з.

Таким образом, длина центральной траверсы Ш (Аф-ф + а) (1,1-1,3) Аф-з+ 0,5+ + (0,6-1,2) Аф-з (2,1-2,9) Аф-з.

Высота крепления консоли для поддержки шлейфа 23 складывается из длины Ь, поддерживающей гирлянды 24, минимально допустимого расстояния от шлейфа до поверхности траверсы 5 - Аф-з и запаса на расщепленные провода А , принимаемого равным 0,5 м. Для ОРУ 330-750 кВ Ь обычно составляет 1,7-2,3 Аф-з.

Таким образом, высота крепления консоли h (1,7-2,3) Аф-з + Д (2,7-3,3) дф-з + + 0,5 (2,8-3,5) Аф-з.

Длина консоли 4 или 5-Ь - для поддержки шлейфа 23 складывается из минимально допустимого расстояния от шлейфа 23 до поверхности стойки 3 - Аф-з, отклонения шлейфа под действием ветра ашл, составляющий 0,2-0,3 Аф-з, и запаса.

Таким образом, длина консоли b «(1,3-1,5) Аф-з.

Предлагаемая опора выполняет различные функции;

4 и 5 - опора для сборных шин, с тросостойкой и молниеотводом;

6 - опора для шинных перемычек;

7- опора для шинных перемычек, на которой закреплена площадка со светильниками;

8- опора для шинных перемычек, на которой закреплен молниеотвод;

9- опора, используемая в качестве отдельно стоящего молниеотвода.

При применении в ОРУ трубчатых опор их монтаж производится из наибольшего числа элементов, что позволяет при сборке опор экономить время.

Основания трубчатых опор занимает в плане меньшую площадь, чем основания решетчатых, что позволяет улучшить условия проездов ремонтов механизмов по ОРУ.

Оптимальные с точки зрения экономичности ОРУ размеры трубчат гх опор и тяжения на них позволяют снизить затраты как на ОРУ, так и на сами опоры. Так, при

сравнении конкретного ОРУ 500 кВ, вы1полненного по схеме 1 -s- выключателя на

присоединение, имеющего 9 выключателей и 6 присоединений для 2 вариантов i конструкций опор, экономия металла на опоры составляет 76т.

Формула изобретения Опора высокого напряжения, включающая стойку, верхнюю и нижнюю траверсы и подкосы, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения использования опоры для открытого распределительного устройства и уменьшения трудоемкости ее изготовления, транспортировки и монтажа, она снабжена четырех- и трехстыковым переходниками и молниеотводом или площадкой под светильники, а стойка и нижняя траверсы выполнены составными, при этом элементы нижней траверсы закреплены в горизонтальных стыках четырехстыкового переходника, а верхняя траверса и молниеотвод или площадка под светильники - в стыках трехстыкового переходника, причем высоту стыка от уровня земли до нижних траверс определяют из соотношения: Н/Ш 2,7-2,1, где Н - высота стойки. Ш ширина элемента нижней траверсы, при этом Н (5,7-6,2) Аф-з, где Аф-з - наименьшее допустимое в открытых распределительных устройствах высокого напряжения расстояние от токоведущих до заземленных конструкций.

Фиг.З

Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструкции открытых рас- пределительных устройств высокого напряжения. Целью изобретения является обеспечение возможности использования опоры для открытого распределительногоустройства, уменьшение трудоемкости ее изготовления, транспортировки и монтажа. Опора включает в себя стойку, траверсы и подкосы трубчатого сечения. Стойка 1 выполнена по крайней мере из двух секций и снабжена двумя переходниками: центральным - четырехстыковым и верхним - трехстыковым. На вертикальных стыках центрального переходника закреплены две центральные траверсы, на вертикальном стыке верхнего переходника - верхняя траверса. Горизонтальные стыки переходников служат для соединения секций стойки между собой. На верхнем горизонтальном фланце стыка может быть закреплен молниеотвод или площадка под светильники. Высоту стойки от уровня земли до нижних траверс определяют из соотношения, приведенного в формуле. 8 ил,fe

Т

фиг 5

Фиг.6

f7

фиг.7

4h

фиг.В