Воздушная линия электропередачи Советский патент 1992 года по МПК H02G7/00 

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к конструкциям воздушных линий электропередачи, и может быть использовано при проектировании, сооружении и эксплуатации линий электропередачи всех классов напряжения.

Известны воздушные ЛЭП, в которых с целью стабилизации тяжения вдоль проводов (стрелы провеса проводов) провода ЛЭП механически объединены с узлами направленной нагрузки. Имеются в виде грузовые компенсаторы, располагаемые на опорах воздушных ЛЭП 1.

Значительным недостатком указанных решений является необходимость изменения конструкций опор, поскольку узел направленной нагрузки крепится к проводу через систему блоков.

Известна воздушная ЛЭП, в которой узел направленной нагрузки расположен непосредственно на проводах ЛЭП в пролете, В рассматриваемом случае узел направленной нагрузки компенсирует вертикальную составляющую тяжения вдоль провода и изменение тяжения вдоль провода (стрелы провеса) в широком диапазоне температур становится незначительным 2.

Во всех указанных вариантах ЛЭП с грузовыми компенсаторами последние имеют значительный вес из-за необходимости стабилизации значительного тяжения вдоль провода. Очевидна громоздкость и материалоемкость подобных конструкций.

Предельной простотой конструкции и малым весом характеризуется узел направленной нагрузки (термокомпенсатор), выполненный из материала с эффектом памяти формы (ЭПФ) в виде гибких нитей, прикрепленных параллельно проводу в пролете 3.

При повышении температуры окружающей среды термокомпенсатор сокращается, вспоминая форму, и подтягивает провод. Однако достичь стабилизации тяжения- вдоль провода здесь не удается. Это объясняется тем, что для реализации ЭПФ температуры начала и окончания срабатывания термокомпенсатора (температуры начала и окончания обратного мартенситного превращения) должны бы-ть выше минимальной температуры окружающей среды. Разность между указанными температурами не преСО

с

V4 СЛ

00 СЛ GJ

вышает 10-20° и устройство таким образом может реагировать только на изменения температуры окружающей среды в указанном диапазоне.

Целью изобретения является уменьше- ние материалоемкости линии путем стабилизации тяжения вдоль провода во всем диапазоне рабочих температур.

Указанная цель достигается тем, что в конструкциях ЛЭП, содержащих опоры, провода и механически прикрепленные к проводам узлы направленной нагрузки, выполненные в виде гибких нитей, каждый узел направленной нагрузки выполнен из материала с эффектом сверхупругости, с температурой окончания обратного мартен- ситного превращения не выше минимальной температуры окружающей среды.

В предлагаемой конструкции воздушной ЛЭП вес узла неизменной по величине направленной нагрузки, выполненного из элемента с эффектом сверхупругости (ЭСУ), вместе с устройствами крепления к проводу не превышает нескольких килограмм. Отпадает необходимость в изоляции подобного устройства, так как по габаритам оно составляет 0,5-1 м в длину и крепится непосредственно на проводе ЛЭП. Поскольку жесткость материала с ЭСУ близка к нулевой, будет обеспечена стабилизация тяже- ния вдоль провода (стрелы провеса провода) во всем диапазоне изменения тока ЛЭП, температуры окружающей среды и др.

На фиг.1 изображена содержащая узел неизменной по величине направленной на- грузки - материал с ЭСУ, общий вид; на фиг,2 - конструктивное выполнение ysrfa направленной нагрузки - элемента с ЭСУ; на фиг.З - диаграмма деформации элемента с ЭСУ, построенная в осях напряжение а- удлинение Б.

Конструктивно материал с ЭСУ 1 (фиг.2) прикреплен параллельно проводу 2 ЛЭП при помощи узлов 3 крепления (фиг 2).

Для уяснения работы подобной ЛЭП рассмотрим эффект сверхупругости. Рассмотрим диаграмму деформации элемента с ЭСУ (фиг.З). В начале деформации подобного элемента идет обычный участок ОА, соответствующий закону Гука. Затем диаг- рамма резко изгибается вправо, скорость роста напряжения а резко уменьшается. Когда накопилось общее удлинение, соответствующее относительной деформации Е « 10%, разгрузка материала идет не по линии А С, параллельно гуковскому участку ОА, а по линии А А. Причем линия разгрузки проходит весьма близко к линии нагруже- ния. Далее участок разгрузки совпадает с

первоначальным участком ОА и деформация полностью исчезает. На участке АА1 жесткость подобного материала будет близкой к нулевой. Деформация элемента с ЭСУ, при которой еще возможен 100% возврат формы, составляет 10%.

Эффектом сверхупругости обладают в первую очередь сплав Оландера, никелид титана (сплав никеля с титаном) и др. Следует отметить, что эффектом сверхупругости обладают не вообще указанные материалы, а только материалы, находящиеся в высокотемпературной модификации (т.е. материалы, температура которых в данный момент превышает температуру окончания обратного мартенситного превращения). Указанная температура окончания обратного мартенситного превращения зависит от процентного соотношения компонентов, входящих в материал. Таким образом можно подобрать состав материала, который будет обладать ЭСУ в требуемом диапазоне температур. Для деформации материала с ЭСУ необходимо приложить усилие на единицу сечения 600-800 МПа.

Рассмотрим работу подобного узла направленной нагрузки на ЛЭП. При низких температурах тяжение вдоль провода максимально и материал с ЭСУ деформирован и занимает положение, показанное на фиг,1 и фиг.2 (это соответствует точке А на фиг.З). При увеличении температуры окружающей среды тяжение вдоль провода падает и материал с ЭСУ сжимается, в результате тяжение вдоль провода ЛЭП остается без изменения (это соответствует участку А А на фиг.З). При увеличении температуры окружающей среды процесс повторяется, но в обратном порядке. Подобные циклы могут повторяться многократно.

Известно, что для стабилизации тяжения (стрелы провеса) вдоль провода ЛЭП необходимо изменение длины провода лишь на несколько сантиметров. Следовательно, длина подобного узла направленной нагрузки реально будет оставлять 0,5-1 м, а сечение - 30-50 мм.

Реагировать на токовую нагрузку ЛЭП подобное устройство непосредственно не будет, так как удельное электрическое сопротивление такого дешевого материала с ЭСУ как никелид титана в 30-40 раз выше удельного сопротивления материала провода ЛЭП.

Исходя из изложенного видно, что возможна полная стабилизация тяжения вдоль провода (стрелы провеса провода) на любом заданном уровне и в любом диапазоне изменения токов ЛЭП и температуры окружающей среды. Очевидна предельная простота предлагаемой конструкции воздушной ЛЭП. Подобная воздушная ЛЭП также в намного меньшей степени будет подвержена пляске проводов, так как материал с ЭСУ является хорошим демпфером механических колебаний проводов.

Данное изобретение позволит повысить до предела пропускную способность ЛЭП по нагреву проводов.

Использование предлагаемой конструкции обеспечит повышение надежности и безопасности обслуживания линий электро- передачи.

0

5

Формула изобретения Воздушная линия электропередачи, содержащая опоры, провода и механически прикрепленные к проводам узлы направленной нагрузки, выполненные в виде гибких нитей, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения материалоемкости линии путем стабилизации тяжения вдоль провода во всем диапазоне рабочих температур, каждый узел направленной нагрузки выполнен из материала с эффектом сверхупругости, с температурой окончания обратного мартенситного превращения не выше минимальной температуры окружающей среды.

Сущность изобретения: к проводам воздушной линии электропередачи прикреплены узлы направленной нагрузки, выполненные в виде гибких нитей из материала с эффектом сверхупругости с температурой окончания обратного мар- тенситного превращения не выше минимальной температуры окружающей среды. 3 ил.

№г/

/

б.МПа

е,%

Редактор М.Янкович

ю% Фиг.З

Составитель С.Вакуленко

Техред М.МоргенталКорректор М.Керецман

/ J /

/

Фиг.1

е,%