Опора трехфазной линии электропередачи Советский патент 1982 года по МПК E04H12/00 

(5) ОПОРА ТРЕХФАЗНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

1 Изобретение относится к строител ству воздушных линий электропередач высокого, сверхвысокого и ультравысокого напряжения. Известна опора трехфазной многоцепной воздушной линии электроперед чи высокого напряжения, содержащая две стойки две гибкие траверсы, рас положенные по цепной линии, и оттяж ки С1 . Эта опора не предназначена для сверх- или ультравысокого напряжения с фазами из расщепленных проводов и является многоценной, она не предназначена для повышения электрической пропускной способности линии электропередачи. Известна также трехфазная воздушная линия электропередачи высокого, сверхвысокого или ультравысокого напряжения, содержащая одноцепные опоры, в которой провода средней фазы расположены ниже крайних и провода крайних фаз выполнены с эквивален ным радиусом, большим чем эквивалентный радиус проводов средней фазы. Эта линия, за счет расположения и конструкции фаз, позволяет повысить передаваемую по линии мощность 2ji Однако опора этой линии является одностоечной, свободностоящей, с очком для средней фазы и между фазами располагаются металлические детали опор, что не позволяет обеспечить оптимальное расстояние между фазами, вследствие чего передаваемая по линии мощность не является м Jкcимaльно возможной. Наиболее близким к изобретению техническим оешением является опора трехфазной линии электропередачи, преимущественно ультравысокого напряжения, включающая стойки, соединяющую их гибкую траверсу с подвешенными к ней проводами, канаты, поддерживающие гибкую траверсу, верхние концы которых прикреплены к верхним частям стоек, и гибкую связь, объединяющую стойки экономичная и надежная в эксплуатации одноцепная опора предназначена для горизонтальной подвески на ней трех фаз линии, что не позволяет повысить -передаваемую по линии мощность по сравнению с нормальной. Цель изобретения - увеличение передаваемой по линии мощности. Поставленная цель достигается тем, что в опоре трехфазной линии электропередачи, преимущественно ультравысокого напряжения, включающей стойки, соединяющую их гибкую траверсу, с подвешенными к ней проводами, кёнаты, поддерживающие гибкую траверсу, верхние концы которых прикреплены к верхним частям стоек, и гибкую связ объединяющую стойки, места подвески проводов крайних фаз размещены с превышением над средней фазой, а нижние концы канатов прикреплены к крайним фазам удаленной стойки, при этом стой ки опоры удлинены на величину равную h : sinot, где: h - превышение высоты подвески крайних фаз над средней; oL - угол между осью стойки и горизон том.. , , Предусмотрен вариант выполнения опоры трехфазной линии электропередачи, в которой места подвески крайних фаз определяют из соотношения f а- h расстояние по горизонтали от проводов крайних фаз до ближайшей стойки опоры; расстояние по горизонтали между средней фазой и крайними;h - превышение высоты подвесок крайних фаз над средней. Предусмотрен вариант выполнения опоры трехфазной линии электропередачи, согласно которого она снабжена дополнительной гибкой траверсой, к которой подвешены фазы дополнительных проводов, причем дополнительная гибкая траверса расположена параллельно основной, а стойки опоры удлинены. Стойки опоры могут быть выполнены свободностоящими. Кроме того, для прокладки рядом второй линии может быть добавлена третья стойка, установ ленная вертикально между крайними, например наклонными стойками. На фиг. 1 изображена опора с двумя стойками, вид вдоль линии электро передачи; на фиг. 2 - то же, в плане; на фиг. 3 вариант опоры со свободностоящей стойкой, вид вдоль линии электропередачи; на .фиг. схема подвески фаз к опоре; на фиг. 5 - вариант прокладки рядом второй цепи линии; на фиг. 6 - то же, в плане; на фиг. 7 двухцепная двухстоечная опора, вид вдоль линии электропередачи. Изобретение относится к строительной части опор воздушных линий электропередач высокого (330-500 кВ). сверхвысокого (750 кВ) и ультравысокого (1150 кВ и выше) напряжения и направлено на создание опоры, позволяющей реализовать электрическую схему 2. Эта электрическая схема состоит г расположении двух крайних фаз линии электропередачи выше, чем средняя фаза и выполнении крайних фаз, расщепленных на несколько составляющих проводов, с эквивалентным радиусом большим, чем эквивалентный радиус проводов пониженной средней фазы. Практически необходимый эквивалентный радиус проводов фаз выбирается путем выбора целесообразного шага расщепления, т. е, расстояния между проводами в фазе. В крайних фазах расстояние между проводами выбирается больше, чем в средней фазе. Одновременно выбирается превышение (h) высоты подвески крайних фаз над средней, а также горизонтальная проекция (Ь) расстояния между крайними и средними фазами. При этом число и марка проводов во всех фазах принимаются одинаковыми, что обеспечивает одинаковую стрелу провеса всех проводов в пролете и благоприятно по строительно-монтажным соображениям. Параметры h и tj и шаг расщепления взаимосвязаны и их оптимальные комбинации обеспечивают увеличение пропускной способности(Рцат) и передаваемой по линии электрической мощности по сравнению с линией с традиционным расположением всех фаз на одинаковом горизонтальном уровне и при одинаковом расщеплении проводов. В таблице приведено пять примеров выбора сочетания параметров Ъ и h при шаге расщепления крайних фаз d равном 0,6 м и при шаге расщепления средней фазы, равном 0,3 м для воздушной линии напряжением 750 кВ с проводами в фазе 6хАС-300/39. Рассмотрено два варианта габарита Н от нижнего провода линии до земли. Указана также обеспечиваемая данным вариантом передаваемая мощность в тысячах киловатт, и - превышение ее над мощностью, передаваемой по обычной известной линии 750 кВ и рав ной 2100 тыс.кВт. В графе 5 указана получающаяся в данном варианте напряженность элек трического поля на проводе Е„род.ощ причем напряженности порядка 30 кВ/с являются допустимыми и гарантируют допустимый уровень потерь энергии на корону и радиопомех от линии. В графе 6 указана получающаяся в варианте максимальная напряженность электрического поля под линией Величины менее 15 кВ/м не Л.ЛЛС1КС создают заметного дискомфорта под линией и допустимы по эконологическим соображениям. Электрическая схема обеспечивает повышение передаваемой по линии , 750 кВ мощности (по сравнению с обыч ной схемой) от 19 до 30% за счет сни жения ее волнового сопротивления, причем максимальная выгода получаетс при сближении фаз (допустимом по изо ляционным соображениям), в данном примере до 9 м. При этом обеспечиваю ся допустимые условия по короне, радиопомехам и экологии. Однако обеспечение расположения фаз по вариантам 1 и 2, т. е. b , наталкивается на трудности, так как при обычных типах опор (портальные, набла, чайка и т. д.) между соседними фазами располагаются электропроводящие (например, металлические или железобетонные) части стоек опор или траверс. Поэтому расстояния между фазами приходится увеличивать (по соображениям обеспечения необходимых изоляционных расстояний), что приводит к вариантам 3-5 с расстояниями между фазами 12 или м, что значительно (на 8,511%) снижает мощность, которая может быть передана по линии, а это неэкономично и нежелательно. i Для достижения оптимальных результатов и повьйиения передаваемой по линии максимальной мощности, возможной по электрическим соображениям, разработаны опоры линии, в которых пространство между фазами не занято никакими конструктивными элементами опор, что позволяет расположить фазы оптимально с электрической точки зрения. Опора (фиг. 1) содержит две стойки 1 и 2 в данном примере наклоненные к горизонту на угол (тЦ,, Стойки опираются на шарниры 3, смонтированные на фундаментах Ц. Стойки соединены гибкой связью 5 и расчалены оттяжками 6 и 7, закрепленными к анкерам 8. Стойки опоры, по сравнению с опорами с горизонтальной подвеской всех фаз, удлинены на величину h : cos (90-«О или h : sinoL, где h превышение высоты подвески крайних фаз над средней. К верхним концам стоек 1 и 2 прикреплены концы гибкой траверсы 9, к которой подвешены гирлянды изоляторов 10-12, к которым с помощью арматуры прикреплены расщепленные провода фаз 13 (А), U (В), 15 (С). В известной опоре такого типа три фазы расположены горизонтально, мто обеспечивается двумя натяжными канатами, присоединенными к месту креп- ( ления средней фазы и к верху стоек. В соответствии с решаемой задачей в опоре точки подвеса гирлянд изоляторов расположены по вершинам веревочного многоугольника, обеспечивающего необходимое превышение крайних фаз линии над средней. Канаты 16 и 17 присоединены к местам крепления гирлянд 10 и 12 крайних фаз 13 и 15, а их вторые концы прикреплены к верхним частям удаленных от фазы стоек опор, соответственно 1 и 2. Это обеспечивает фиксацию положения крайних фаз при боковом ветре и обеспечивает нор мальную работу линии и соблюдение заданных расстояний между фазами. т. е. расположение крайних фаз 13 (.А и 15 (С) выше средней фазы Т (В) на высоту h, а горизонтальное расстояние между крайними фазами 13 (А) и 15 (С) и средней фазой 1 (В) равное Ь(фиг. ), 6 сочетании с уменьшенны эквивалентным радиусом расщепления проводов средней фазы 11 (В) это обеспечивает значительное повышение пропускной способности линии электропередачи. От грозовых перенапряжений линия защищена тросами -на тросостойках 18. Точки подвеса гирлянд 10 и 12 могут быть соединены жесткой распоркой. Например, при напряжении линии 750 кВ, h м, t 9 м, шаге расщепления фаз А и С по 0,6 м, а фазы В - 0,3 м с шестью проводами в каждой фазе АС-300/39 конструкция опоры и крепления фаз обеспечивает повышение передаваемой по линии мощности на 312; или на 635 тыс. квт, что является серьезным преимуществом линии имея 8 виду небольшие затраты на повышение стоек опОр на величину h. Такая конструкция обеспечивает как высокую экономичность опоры, так и прежде всего большую экономичность воздушной пинии в целом. Кроме того, компактного расположения всех проводов фаз в середине пинии значительно уменьшается площадь трассы Под линией. Это дает два дополнитель ных преимуцества: уменьшается площадь еырубки леса под трассу линии при прохождении линии по заселенной местности и уменьшается площадь территории под проводами линии, распола гающаяся в середине пролетов (где проводз Наиболее приближены к земле) на которой может иметь место нежелательлое экологическое влияние на находящихся под линией людей и животных. Однако из-за наличия оттяжек и их анкеров площадь, занимаема т опорой, увеличена. Поэтому опоры (фиг. 1) наиболее выгодны при строительстве линий и малонаселенных и слабо освоенных районах, где ценность земли .невелика. При прохождении трассы линии в населенных районах может быть применена опора (фиг. 3), где стойки выполнены свободностоящими, без оттяжек. В этом варианте площадь, занимаемая опорой, существенно сокращается, но стоимость опоры несколько увеличивается. Точки подвеса гирлянд изоляторов фаз А, В, С к г,ибкой траверсе могут быть определены из соотношений где а - расстояние по горизонтали от проводов крайних фаз А, С до ближайшей стойки опоры, определяемое по допустимому приближению проводов к стойке при раскачивании проводов ветром, при выбранном уровне напряжения линии; расстояние по горизонтали между проводами средней фазы В и крайними фазами А, С; превышение высоты подвески крайних фаз А и С над средней фазой В (величины Ь и h определяют электрическим расчетом и обуславливают величину мощности, которая может быть передана по линии). Подвес гирлянд в этих точках обеспечивает максимальную эффективность линии электропередачи при достаточных изоляционных расстояниях. Например, при м, а 8 м вертикальные расстояния фаз А и С от верха опор составляют: фаз A и С по 5,7 м, средней фазы В 9,7 м. Предлагаемая линия с опорами обеспечивает передачу существенно большей мощности, чем линия с горизонтальным расположением фаз или с повышенной средней фазой, но конструкция ее опор несколько дороже из-за удлинения стоек. Предлагаемая опора может быть использована также, для прокладки рядом с первой линией второй одноцепной линии (фиг. 5). Для этого между наи 2, на необходи клонными стойками 1 мом расстоянии, .устанавливается допо нительно вертикальная свободностоящая стойка 19 к которой крепятся вторые концы гибких траверс 9 обеих линий, в остальном конструкция линий и опоры та же По двум одноцепным линиям 750 кВ проложенным на опоре (фиг. .5))может быть передана мощность 2735 х 2 3+70 МВт, т. е. такая же, как по л нии напряжением 1150 кВ. При этом экономичность опоры дополнительно повышается, так как для прокладки двух одноцепных линий используются не четыре, а три стойки. В линии (фиг. 1)г1ри напряжении 750 кВ и шагах расщепления 0,6 ми On 0,3м передаваемая по линии мощности увеличивается на 30 или на 635 мВт, что позволяет сэкономить строительство двух линий 330 кВ или одной дополнительной ли,НИИ 500 кВ стоимостью 50 тыс. р./км Шаг расщепления проводов фазы и расположение их на разной высоте и на оптимальных расстояниях, реали зуемых с помощью опоры, обеспечивают положительный эффект. При этом вклад каждого из двух мероприятий примерно одинаков , т. е. выбранная конфигурация опор дает экономию око ло 25 тыс.р./км. Стоимость обычной одноцепной линии 750 кВ на оттяжк,ах с горизонтальным расположением фаз составляет около 75 тыс. р./км, при этом капзатраты на стойки составляю около kQ% или 30 тыс. р./км. Удлине ние стоек на 121 приблизительно на столько же удорожает их, т. е. на 3,6 тыс. р./км. Экономия от примене ния предлагаемых опор в данном примере составляет, следовательно, око ;ЛО 25-3,6 21,i тыс. р./км. При длине линии 750 кВ, равной 600 км (например, как ВЛ 750 кВ Ленинград Москва), экономия от применения пред лагаемых опор только на одном объек те превышает 1 млн.р. При использовании предлагаемых опор (фиг. 5) экономия увеличивается больше, чем вдвое. В ближайшие годы намечено по строить около 10 тыс.км линий 750 к Экономичность линии может быть дополнительно повышена при выполнении предлагаемой опоры (фиг. 7). Здесь повышены стойки 1 и 2 опоры и к ним подвешена снизу, под первой цепью 9 линии, дополнительная гибкая траверса 19, к которой подвешена дополнительная вторая цепь линии с проводами фаз 20-22 на гирляндах изоляторов 23-25. Места крепления/нижней гибкой траверсы 19 к стойкам 1 и 2 связаны с грунтовыми анкерами 8 дополнительными парами оттяжек 26 и 27. В плане опора (фиг. 7) имеет вид, изображенный на фиг. 2. Если фазировка обеих цепей линии одинакова, т. е. под верхней фазой А расположена нижняя фаза также А и т. д., то электрическая пропускная способность (мощность линии будет такой же, как двухцепной линии по фиг. 5. т. е, в два раза больше пропускной способности линии (фиг. 1). Если при электрической фазировке верхней цепи линии 13-15 слева направо А, В, С к проводам нижней цепи линии 20-22 включить фазы, электрически сдвинутые, например на ., т. е. слева направо С, А, В, так, что под верхней фазой А находится нижняя фаза С, под верхней фазой В подвешена нижняя фаза А и под верхней фазой С подвешена нижняя фаза В, то электрическая пропускная способность линии дополнительно увеличивается. При напряжении линии 750 кВ, по сравнению с электрической мощностью обычной, общеизвестной двухцепной линии, равной я; 2100 х 2 4200 мВт, а также по сравнению с мощностью усовершенствованной двухцепной линии (фиг. 5), равной 2 х 2735 МВт, двухцепная линия (фиг. 7) с неодинаковой фазировкой верхних и нижних цепей, сдвинутой, например, на 120 эл. , имеет пропускную способность (мощность) от 7200 до 7600 мВт или около 7500 мВт, т. е. на 80 больше, чем две обычных линии или на. 37% больше, чем две усовершенствованные линии (фиг. 5). Фазы соответствующих верхних и нижних цепей могут быть сдвинуты и на 180 эл. (т. е. под фазой А верхней цепи и включена в обратном направлении А фаза нижней цепи) , что также повышает пропускную способность линии. Стойки 1 и 2 могут быть установлены вертикально. Провода нижней цепи, например в сильно гололедных районах, могут быть несколько смещены от вертикальной лиНИИ, что почти не отражается на пропускной способности линии. Двухцёпная опора 750 кВ (фиг. 7), например для проводов в фазе бхАС 00/51, для 2-го района климатически условий по гололеду и 3-го района по скорости ветра, на габаритный и ветровой пролет 580 м, имеет высоту 61,8 м, шиниру в плане между стойка ли ttk м и при расстоянии между верх ними и нижними проводами 12 м. ; Такая опора, вместе с оттяжками, весит т, что весьма экономично Формула изобретения 1. Опора трехфазной линии электро передачи, преимущественно ультравысокого напряжения, включающая стойки соединяющую их гибкую траверсу с под вешенными к ней проводами, канаты. поддерживающие гибкую траверсу, верх ние концы которых прикреплены к верх ним частям стоек, и гибкую связь, с ъединящую стойки, отличающаяся тем, что, с целью увеличения передаваемой по линии мощности места подвесок проводов крайних фаз размещены с превышением над средней фазой, а нижние концы канатов при,креплены к крайним фазам удаленной стойки, при этом стойки опоры удалены на величину, равную h : sinci,

/7 /

в

(Pu.i

ч/

iufL

. (PU9. t

pu.5

ug.f/ ФигЛ