Воздушная линия электропередачи Советский патент 1984 года по МПК H02G7/00 

2.Линия электропередачи по п, 1, отличающаяся тем, что провода расщепленных фаз расположены по концентрическим поверхностям.

3.Линия электропередачи, по п. 2 отличающася тем, что она снабжена подвешенными на изоляторах

в опоре и соединенными между собой изрляторами кольцевыми конструкциями на которых закреплены провода фаз.

4.Линия электропередачи, по п.З, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными кольцевыми конструкциями, установленными в пролетах.

5.Линия электропередачи по п. 4, отличающаяся тем, что дополнительные кольцевые конструкции соединены между собой изоляторами.

6.Линия электропередачи по п. 1, или 5, о т л. ю ц а я с я тем, что опоры выполнены П-образными.

7.Линия электропередачи по п. 6, отличающ а я с я тем, что . верхняя часть опоры скруглена.

8.Линия электропередачи по п,1 или 5, отличающаяся тем, что опоры выполнены V-образными.

9.Линия электропередачи по п. 1 или 5, отличающаяся тем, что опоры выполнены из двух наклоненных во внешние стороны стоек-с оттяжками, закрепленных шарнирно на фунда ментах и соединенных вверху.

10.Линия электропередачи по п.9, отличающаяся тем,

что оттяжки расположены в два яруса, причем нижние концы внутренних оттяжек прикреплены к фундаментам противоположных стоек.

11.Линия электропередачи по п.1, отличающаяся тем, что все провода линии выполнены с одинаковым сечением.

12.Линия электроперед-ачи по п. 1 отличающаяся тем, что провода, по крайней мере, одной расщепленной фазы расположены по незамкнутой криволинейной поверхностц

с загнутыми краями

ВОЗДУШНАЯ ЛИНИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ, например, сверхвысокого напряжения, содержащая опоры, изолирующие подвески и провода расщепленных фаз, отличающаяся тем, что, с целью повышения пропускной способности и сокращения ширины трассы, провода расщепленных фаз расположены по поверхностям, расстояния между которыми по крайней мере на основной части выбраны одинаковыми и при которых обеспечивается слабонеоднородное поле в междуфазовом промежутке.

I /

Изобретение относится к электроэнергетике в частности к воздушным линиям электропередачи высокого, Ьверхвысокого и ультравысокого напржения.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является воз;цушна:я линия электропередачи высокого напряжения, содержащая опоры, изолирующие подвески и провода расщепленных фаз ij .

Однако эта возд;ушная линия электропередачи обладает недостаточно высокой пропускной способностью и имеет большую ширину трассы.

Целью изобретения является повышение пропускной способности линии и сокращение ширины трассы.

Эта цель достигнута тем, что в воздушной ЛИНИЙ электропередачи, .например, сверхвысокого напряжения, содержащей опоры, изолирующие подвески и провода расщепленных фаз, провода расщепленных фаз расположены по поверхностям, расстояния межд которыми по крайней мере на основной части выбраны одинаковыми. При этом обеспечивается слабонеоднородное поле в междуфазовом промежутке.

В воздушной линии электропередачи провода расщепленных фаз могут быть расположены по концентрическим поверхностям.

Предложеннаявоздушная линия электропередачи может быть снабжена

подвешенными на изоляторах к опоре И соединенными между собой изоляторами кольцевыми конструкциями, на которых закреплены провода фаз, а также может быть снабжена дополнитель;. ными кольцевыми конструкциями, уста- новленными в пролетах. Дополнительные кольцевые конструкции могут быть соединены между собой изоляторами.

В воздушной линии электропередачи опоры могут быть Выполнены П-образными (причем верхняя часть опор может быть скруглена),V -образными из двух наклоненных во внешние стороны стоек с оттяжками, закрепленных шарнирно

5 на фундаментах и соединенных вверху.

Оттяжки могут быть расположены в два яруса, а нижние концы внутренних оттяжек прикреплены ft фундаментам противоположных стоек.

0 Все провода воздушной линии

электропередачи могут быть выполнены с одинаковым сечением.

Провода, по крайней мере одной расщепленной фазы воздушной линии

5 электропередачи, могут быть расположены по незамкнутой криволинейной поверхности с загнутыми краями.

На фиг. 1 - схематически представлен вид вдоль линии электропередачи, провода расщепленных фаз которой

расположены по концентрическим по- ... верхностям, выполненной на опорах, из двух наклонных стоек; на фиг.2то же, на П-образных опорах; на

фиг. 3 - то же, на П-обраэных опора со скругленной верхней частью; на фиг. 4 - то же, на V -образных опорах; на фиг. 5 - схематически представлена дополнительная кольцевая конструкция с изоляционными распорками, устанавливаемая в пролетах линии электропередачи; на фиг. 6схематически представлен вид вдоль линии электропередачи, провода двух расщепленных фаз которой расположены по незамкнутым криволинейным поверхностям с загнутыми краями; на фиг. 7 - схематически представлен вид вдоль линии электропередачи, провода расщепленных фаз которой расположены по вертикальным поверхностям; на фиг. 8 - схематически представлен вид вдоль линии электропередачи, провода расщепленных фаз которой расположены по горизонтальным поверхностям; на фиг. 9 - представлен график зависимости рабочей емкости С и .волнового сопротивления линии Zj от отношения длины кривой L , по которой расположены провода средней фазы к расстоянию между фазамиS ; на фиг. 10 - график зависимости кратности превышения натуральной мощности р|, линии, выполненной согласно изобретению над натуральной мощностью обычной линии РН .

В воздушной линии электропередачи, провода расщепленных фаз 1,2,3 расположены по поверхностям, расстояния 5 между которыми по крайней мере на основной ча:сти выбраны одинаковыми. При этом обеспечивается слабонеоднородное поле в междуфазовом промежутке.

Как показано на фиг. 1-5 к опоре линии подвешены три фазы 1,2,3 каждая из которых состоит из расщепленных проводов 4 / связанных кольцевы,ми конструкциями 5, образующими три концентрические окружности.

Эти кольца связаны между собой изолято 1ами 6 и прикреплены к опоре изоляторами 7. Количество изоляторо 6 и 7 и их расположение могут быть различными.

Таким образом, провода расщепленных фаз воздушной линии электропередачи расположены по трем концентрическим окружностям, причем по каждой из окружностей размещены провода различных фаз линии.

Провода каждой фазы расположены |по вершинам правильных многоугольников, вершины которых лежат на концентрических окружностях.

Фазы 1,2,3 сближены между собой до минимально допустимого расстояния. При этомотношения радиусов внешних концентрических окружностей фаз 1,2 к радиусу внутренней окружности фазы 3 выбраны минимально допустимыми по условиям электрической

прочности межфазовой изоляции-при рабочем напряжении и перенапряжения Это существенно повысит , пропускную способность и экономичность линии.

Линия может быть выполнена на опорах нескольких типов.

На фиг. 1 показана опора, выполненная из двух наклоненных во внешние стороны от оси линии стоек 8, опирающихся на шарниры 9, укрепленн на фундаментах 10. Вверху стойки с.вязаны жесткой траверсой или гибко связью 11.

Опора снабжена оттяжками 12 - 15 которые расположены в два яруса. При этом внешние оттяжки 12,13 крепятся в анкеру 16, а внутренние оттяки 14,15 - к фундаментам 10.

Опора 17 может быть выполнена также П-образной (см. фиг. 2)/

В отличие от известных портальны опор у опоры 17 отсутствуют внешние траверсы. Опора 18 может иметьзакругленную верхнюю часть, ак это показано на фиг. 3, что облегчает вписывание необычной конфигурации проводов в контур опоры, или имеет V -образную форму 19 (см. фиг. 4) с оттяжками (на черт, не показаны).

Жесткое крепление проводов фаз изоляторами 7 к опорам позволяет уменьшить расстояния между проводами и частями опор и избежать увеличения габаритов опор из-за раскачивания проводов ветром.

Изоляторы 7 могут быть выполнены как из гирлянд тарелочных изоляторов, так и из стержневых фарфоровых или стеклопластиковых изоляторов , которые могут быть прикреплены не к ближним, а к удаленным частям опоры для обеспечения изоляционной способности как по воздуху, так и по пути утечки по изоляционному v стержню, если они не имеют ребристо поверхности.

С этой же целью расположены изолторы 7. могут быть аналогично спицам в велосипедном колесе.

Провода каждой фазы прикреплены к жесткой кольцевой конструкции 5, из легкого металла с помощью зажимов .

Три кольца связаны между собой изоляторами 6 с помощью зажимов в общую жесткую конструкцию.

Элементы 5,6,7 предотвращают сближение фаз, необходимое во избежение выбранных малых расстояний между фазами и сближение внешней фазы с замленной опорой.

Число концентрическихрокружностей может быть более -трех, (например, шесть, для двухцепной линии).

Для предотвращения.сближения проводов разных фаз в.пролетах, а также схлестывания проводов одной фазы в пролетах линии установлены изоляционные распорки (см.фиг.Е) Конструкция изоляционных распор аналогична конструкции для креплен проводов, изображенной на фиг. 1, значительно легче, так как не.несе весовых нагрузок. При расстоянии между фазами, бл ких к допустимым по рабочим напряж ниям, а также при тяжелых климатических условиях трассы линии (силь ный ветер, гололед, сильная грозовая деятельность) в пролетах подве шиваются изоляционные распорки показаные ria фиг. 5. Они состоят из трех жестких колец 20,21,22, к которым зажимами прикреплены провода 4 расщепленных фаз. Жесткие кольца могут аатьвыполнен из легкого металла, или из изоляци онного материала. Кольца связаны между собой жесткими изоляторами 23,24 в общую конструкцию так, что все провода трех фаз в пролете раскачиваются под действием ветра синхронно. Число и расположение изоляторов 23 и 24 может быть любым. При расстояниях между фазами, близких к расстояним выбранным по перенапряжениям, а также при легких климатических условиях .трассы линии /(слабый ветер,отсутстви гололеда, слабая грозовая деятельность) изоляционные распорки могут состоять только из трех жестких колец 20,21,22, без изоляторов 23, так как некоторая несинхронность раскачивания различных фаз в проле тах при этом не приводит к недопус тимому сближению фаз. , Изоляционные распорки по фиг.5 устанавливаются на линии на определенном расчетном расстоянии, так что отклонение проводов в малых пролетах между распорками от среднего положения незначительно и уменьшение расстояния между фазами удовлетворяет изоляционным требованиям. Вес изоляционных распорок по сра нению с весом токоведущих проводов незначителен, так что практически они почти не оказывают влияния на йтрелу провеса проводов, стоимость их также невелика в сравнении со стоимостью остальных элементов линии. Пропускная способность предлагаемой линии в четыре - семь и бол раз выше, чем у известных линий. Как известно, пропускная способ ность трехфазной линии электропере дачи характеризуется ее натуральной мощноетыб f, определяемой выражением (1) где Рц - натуральная мощность; фазное напряхсение линии; волновое сопротивление линии. Волновое сопротивление определяется по формуле -8 NC (2):где Ь - индуктивность линии; С - емкость линии. Таким образом, увеличение пропускной способности линии Р достигается уменьшением волнового сопротивления 2д , что в свою очередь, обеспечивается увеличением средней рабочей емкости трехфазной линии и уменьшением ее индуктивности JL гА ; РН za ( frtZV) п Рзметры предлагаемой линии, имеющей увеличенную пропускную способность по сравнению с обычной линией без штриха). Увеличение пропускной способности линии Рц путем увеличения средней рабочей емкости трех фаз и уменьше- . ния индуктивности.линии достигается в воздушной линии, представленной на фиг. 1г5, размещением проводов трех расщепленных фаз линий по концентрическим окружностям, вместо принятого в обычных линиях расположения фаз рядом, по горизонтали или по вершинам треугольника. Минимальное устройство для данного уровня напряжения допустимое изоляционное расстояние по воздуху между фазами и между фазами и заз.емленными частями опоры в воздушныхлиниях электропередач при обычном горизонтальном расположении фаз- зависит от величины атмосферных и внутренних коммутационных перенапряжений, возникающих в линии, а также от длины пролета, обуславливающего раскачивание проводов под действием ветра. Например, для обычных линий, напряжением 500 кВ, минимальное расстояние между фазами.составляет: по атмосферным перенапряжениям 4 м, по внутренним коммутационным перенапряжениям 4,2 м, в то время как по рабочему напряжению достаточно 2 м. В обычных линиях определяющими являются атмосферные или коммутационные перенапряжения. В линии электропередачи с концентрически расположенными фазами фиг.1-5 условия существенно изменятся, так как разность потенциалов ежду-фазами при атмосферных и внутренних перенапряжениях значительно меньше, чем в известных линиях из-за большой междуфазовой емкостной связи, существенно превышающей емкостнуЪ связь каждой фазы относительно земли. Опасность перекрытия при перенапряжениях существует только между проводами внешн;ёй фазы и землей или заземленными концентрациями опор, а между концентрически расположенньиии фазами невелика.Поэтому междуфазоБые изоляционные расстояния могут быть выбраны по величине напряжения, близкой к междуфазовым рабочим напряжением. В приведенном примере с учетом большей равномерности поля между кон центрически расположенными проводами для концентрической линии 500 кВ междуфазовые расстояния могут быть приняты не 4-4,2 м, а например, 2,5-3 м. В линии электропередачи /(фиг. 1-5) отношения радиусов внешних концентрических окружностей к радиусу внутренней окружности и расстояния между окружностями выбраны Минимально допус тимыми по условиям обеспечения электрической прочности междуфазовой изоляции, а число проводов в фазе выбрано большим. Это сделано потому, что пропускная способность предложенной линии с концентрическим расположением фаз определяется отношением радиусов концентрических окружностей и числом проводов Б фазе. При уменьшении отно шения радиусов и увеличении числа проводов в фазе пропускания способность увеличивается. Хотя абсолютные размеры изоляционных расстояний между концентричес Кими фазами почти не влияют на пропускную способность, но их уменьшение позволяет повысить экономичност линии путем уменьшения габаритов опор. При этом целесообразно исполь зуются свойства концентрической линии. Увеличенное число проводов в фазах органически необходимо из-за увеличенной пропускной способности предложенной линии, в которой сумма ное сечение проводов в фазах выбира ется как и в известных линиях по экономической плотности тока. Сечение всех единичных проводов линии может быть выбрано одинаковым, что благоприятно с точки зрения одинако вых стрел провеса проводов в пролетах. В линии электропередачи, предста ленной на- фиг. 6, фазы линии 1,2,3, состоящей из -расщепленных проводов 4, связаны конструкциями 25. В нахо дящейся внутри фазе 3 расщепленные провода 4 расположены по окружности а в фазах 1 и 2 - по незамкнутым криволинейным поверхностям с загнут ми краями. В фазе 3 расщепленные провода 4 могут быть расположены по овалу, а в фазах 1 и 2 - по полуокружностям. Расстояния между фазами S выбраны минимально допустимыми при равномерном электрическом поле между фазами.. В линиях электропередачи, представленных на фиг. 7 и 8| каждая из фаз 1-3 линии также расщеплена на некторое количество проводов 4, закрепленных на конструкциях 25, которые согласно фиг. 7 закреплены к опоре вертикгшьно рядом друг с другом, а согласно фиг. 8 горизонтально друг под другом. В рассматриваемых случаях, аналогично показанному выше, фазы линии сближены между собой на расстояние 5 , значительно меньшее, чем в известной линии этого же нэпряжения. Во всех рассмотренных случаях в междуфазовых пр эмежутках обеспечивается слабонеоднократное поле,что дает возможность сблизить фазы,обеспечивая электрическую прочность междуфазных воздушных промежутков. Если длина фаз не. одинакова (фиг. 8) то длину кривой L , по которой pacпoлokeны провода фазы, следует брать по средней фазе. По зависимости, представленной на фиг. 10, в зависимости от необ. ходимого отношения Р можно определить численное значение отношения с - Эта зависимость близка к прямоLлинейной. Отношение - или длины кривой U , по которой расположены провода средней фазы линии в сечении, перпендикулярном ось линии, к расстоянию между фазами 5 - пропорционально кратности натуральной мощности 1:-ц линии предложенной согласно изобретению, по сравнению с натуральной мощностью Рц известной линии с расщепленными фазами, находящимися на обычном расстоянии. Сравнительные величины междуфазовых расстояний для линий различного номинального напряжения приведены в таблице, Расстояние между соседними проводами в фазе принимается в среднем около 0,5-0,8 м.

17

4

фиг. 5

,7 /7/ //////////// 7// /7/ /// /// /y/ /// /fT

Фиг 6