Трехфазная воздушная линия электропередачи высокого напряжения Советский патент 1982 года по МПК H02G7/00 

(54) ТРЕХФАЗНАЯ ВОЗДУ1аНАЯ ЛИНИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электро. технике, в частности к трехфазным воздушным линиям электропередачи высокого, сверхвысокого и ультравысокого напряжения.

Наиболее близкой к изобретению является трехфазная воздушная линия электропередачи высокого напряжения, содержащая опоры, изоляторы и расщепленные фазы, провода каждой из которых расположены по окружности .

Однако эта трехфазная воздушная линия электропереда.и высокого напряжения обладает недостаточно высокой пропускной способностью.

Цель изобретения - повышение пропускной способности линии.

Цель достигается тем, что в трехфазной воздушной линии, электропередачи высокого напряжения, содержащей опоры, изоляторы и расщепленные фазы, провода каждой из которых расположены по окружности, провода одной из расщепленных фаз разделены поровну на две полуфазы, каждая из которых расположе.на концентрически по окружности внутри одной из других расщепленных фаз.

При этом трехфазная воздушная линия электропередачи высокого напряже ния может быть снабжена подвешенными на изоляторах к опоре и соединенными между собой изоляторами кольцевыми конструкциями, на которых закреплены провода фаз.

Кроме того, линия электропередачи может быть снабжена дополнитель10ными, кольцевыми конструкциями, установленными в пролетах.

Причем дополнительные кольцевые конструкции могут быть соединены между собой изоляторами.

15

В трехфазной воздушной линии электропередачи высокого напряжения опоры могут быть выполнены П-образными.

При этом верхняя часть опор может

20 быть округлена.

Кроме того,опоры могут быть выполнены Т-образными.

Опоры могут быть выполнены из двух наклоненных во внешние стороны стоек

25 с оттяжками, закрепленными шарнирно на фундаментах и соединенных вверху.

Оттяжки могут быть расположены в два яруса, а нижние концы внутренних оттяжек прикреплены к фундаментам

30 противоположных стоек. Борхняя , )асть П-о5разных, .П-обраэ пых со скругленным верхом и Т-образних опор может быть выполнена из изо ляционного материала. Все провода трехфазной воздушой линии электропередачи высокого напря жения могут быть выполнены с одинако вым сечением. На фиг. 1 схематическ-и представле вид вдолп линии электропередачи, выполненной на П-образных опорах на фиг. 2 - то же, на П-образных опорах ее скругленной верхней частью , на фиг. 3 - то же, на Т-образных опорах на фиг. 4 - то же, на опорах из двух наклонных стоек; на фиг. 5 - дополни тельная кольцевая конструкция с изоляционными распорками, устанавливаемая в пролетах линии электропередачи К опоре подвешены три фазы 1, 2 и 3, каждая из которых состоит из расщепленных проводов 4, связанных кольцевыми конструкциями 5 в две пары концентрических, окружностей, расположенных по двум осям линии (слева и справа). Кольцевые конструкции 5 связаны между собой изоляторами б и аодвешёны к опоре на изоляторах 7. Расположение и число изоляторов б и 7 может быть и иное, чем показано на чертежах. Причем провода каждой фазы распо:ложены по вершийам правильных многоугольников, вершину которых лежат на концентрических окружностях (в дальнейшем для кратности это называется расположением проводов на конЦентрических окружностях), Фазы 1, 2 и 3 сближены между собой до минимально допустимого расстояния, при этом отношение радиуса внешней концентрической окружности фаз 1 или 2 к радиусу внутренней ок ружности фазы 3 и расстояния между окружностями выбраны минимально допустимыми по условиям обеспечения электрической прочности между фазово изоляцией при рабочем напряжении и перенапряжениях. ; Указанное, а также расщепление фа на большое коли ество проводов, позволяет существенно повысить пропускНУЮ способность и экономичность ЛИ1 НИИ. Линия может быть выполнена на оп рах нескольких типов. .На фиг. 1 показана П-образная опо ра 8, которая в отличие от обычных портальных опор линий, электропередач выполнена без внешних боковых траверс.. . На фиг. 2 показана П-образная оло ра со скругленной, верхней частью 9. На фиг. 3 показана Т-образная опо ра 10.,-она Может иметь изолированную верхнюю часть 11, что.позволяет сбли зить левую и правую пары концентри- ческих оквужностей. На фиг.4. показана опора, выполненная из двух наклоненных во внешние стороны от оси линии стоек 12, опирающихся на шарниры 13, укрепленные на- фундаментах 14. Вверху стойки связаны жесткой траверсой 15. Опора снабжена оттяжками, которые расположены в два яруса. При этом внешние оттяжки 16 и 17 крепятся к анкеру, а внутренние оттяжки 18-19 к фундаментам 10. 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 Тип опоры выбирается в зависимости от напряжения линии, суммарного веса проврдов и климатических условий трассы. 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 удлиненнымчастям опоры для обеспечения изоляционной способности как по воздуху, так и по пути утечки по изоляционному стержню, если они не имеют гофрированной поверхности. Кроме того, изоляторы 7 с этой целью могут быть расположены аналогично спицам в велосипедном колесе. Провода каждой фазы прикреплены к жесткой кольцевой конструкции 5, например, из легкого металла, с помощью зажимов. Два кольца связаны между собой изоляторами 6 с помощью зажимов в общую жесткую конструкцию. Элементы 5, 6 и 7 предотвращают сближение фаз между собой, они необходимы ввиду выбранных малых расстояний между фазами и внешних фаз с заземленной опорой. Для предотвращения сближения про:-Водов разных фаз в пролетах, а также схлестывания проводов одной фазы, в пролетах линии установлены, изоляционные распорки, схематических изоб-. раженные на фиг.5.Изоляционный распорки по конструктивной схемё Шзалогичны конструкции для крепления проводов, изображенной на фиг. 1, но значительно легче и проще, так как не несут весовых нагрузок. Они также состоят из двух жестких колец 20 и 21, к которым зажимами прикреплены провода 4 расщепленных фаз. Жесткие кольца могут выполняться как из легкого металла, так и из изоляционного материала. , Распорки могут быть двух типов. При расстояниях между фазами, близких к расстояниям/ выбранным по перенапряжениям, а также при легких климатических условиях траосы линии (слабый ветер, отсутствие гололеда,елабая грозовая деятельность , небольша величина внутре 1них перенапряжений) распоркисостоят только из жестких колец 20 и 21. В распорках .второго типа, для тя желых условий, кольца связаны между собой жесткими изоляторами 22 в общую конструкцию, так что связанные ими фазы в пролете раскачиваются под действием ветра синхронно. Расположение изоляторов 22 может быть и иное, например два или один изоля тор, расположенные по горизонтали. Изоляторы устанавливаются на линии на определенном расчетном -расстоянии, так что отключение проводо в малых пролетах между распорками от среднего положения незначительно и уменьшение расстояния между фазами удовлетворяет изоляционным требо ваниям. Вес изоляторов по сравнению с весом токоведущих проводов незначителен, практически они почти не .оказывают влияния на стрелу провеса проводов, стоимость их также невелика в.сравнении-со стоимостью остальных элементов линии. Пропускная способность предлагае мой линии электропередачи, примерно в пять и более раз вьоше, чем извест ной линии того же напряжения. . Как известно, пропускная способность трехфазной лиЕ1ии электропередачи характеризуется ее натуральной мощностью Рц, определяемой выражением . где Р - натуральная мощность, иф - фазное напряжение линии) Lg - волновое сопротивление. Волновое сопротивление определяе ся по формуле z,vx:, : 2) где L - индуктивность линии, С - рабочая емкость трех фаз линии. Таким образом, увеличение пропуск ной способности линии Рд достигается уменьшением BOjriHOBoro сопротивления Lg , что в- свою очередь обеспечивается увеличением средней рабочей емкос ти трехфазной линии и уменьшением ее индуктивности Индексом штрих (Рц, L) отмечена линия, имеющая увеличенную пропус ную способность по сравнению с тра: диционной линией (без штриха). Согласно изобретению, увеличение пропускной способности, линии Рц путе увеличения средней рабочей емкости трех фаз и уменьшением индуктивности линии достигается в воздушной линии размещением проводов трех расщепленных фаз линий по двум парам концентрических окружностей, включением двух фаз линии к внешним концентрическим окружностям, а третьей фазы к двум внутренним, вместо принятого в традиционных линиях расположения всех трех фаз рядом, по горизонтали или по вершинам треугольника. Как известно минимальное для данного уровня напряжения допустимое изоляционное расстояние по воздуху между фазами и между фазами и заземленными частями Ьпоры в воздушных линиях электропередач, при известном горизонтальном расположении фаз, за- . висит от величины атмосферных и внутренних коммутационных перенапряжений, которые могут возникнуть в линии, а также от линии пролета, обуславливающего раскачивание проводов под действием ветра. Так, например, для известных линий, напряжением 500 кВ минимальное расстояние между фазами по атмосферным перенапряжениям -4м, по в нут-; ренним коммутационным перенапряжениям - 4,2 м, в то время как по рабочему напряжению оно достаточно всего 2 м. В известных линиях определяющими являются атмосферные или KONMyтационные перенапряжения. В линии электропередачи с концентрически расположенными фазами, в частности.когда три фазы включены к двум парам -концентрических окружностей, как по изобретению, условия существенно изменяются, так как разность потенциалов между фазами при атмосферных и внутренних перенапряжениях значительно меньше, чем в известных линиях, из-за большой междуфазной емкостной связи, существенно превышающую емкостную связь каждой фазы относительно земли, а также из-за большой равномерности поля , между концентрически расположенными проводами. При этом расположение внутренней фазы как внутри одной, так и другой наружных фаз существенно способствует усилению связи и равномерности поля. Волновое сопротивление, а следовательно, и пропускная способность линии мало зависят от расстояния между осями двух пар концентрических окружностей, поэтому оно может бытьвыбрано достаточной величины, по конструктивным соображениям.Из сказанного следует, что опасность перекрытия изоляции при перенапряжениях имеется только между проводами внешних фаз и землей или зазем.пенными конструкциями опор, G между

концентрически расположенными Фазами практически отсутствует. Поэтому мсждуфаэОвые изоляционные расстояния (между кольцами) могут быть выбраны по величине напряжения, близкой к междуфазМым рабочим напряжениям. Таким образом, в приведенном примере для концентрической линии 500 кВ междуфазовые расстояния внутри концентрически . колец могут быть приняты не 4-4,2 : , а, например, 2,5-3 м.

В предлагаемой линии электропередачи отношения радиуса внешней концентрической окружности к радиусу внутренней окружности и расстояния между окружностями выбраны минимально допустимыми по условиям обеспечения электрической прочности междуфазовой изоляции при данном уровне напряжения линии, а число проводов в фазе выбрано больщим. Это сделано потому, что пропускная способность предложенной линии определяется отношением радиусов концентрических окружностей и числом проводов в фазе, при уменьшении отношения -радиусов и увеличении числа проводов в фазе пропускная способность линии увеличивается.

В связи с тем, что абсолютные размеры изоляционных расстояний между концентрическими фазами практически мало влияют на пропускную спрсоб(юсть линии, их уменьшение позволяет повысить экономичность лини путем уменьшения габаритов опор, что полезно используют свойства предложенной линии.

Увеличенное число проводов в фазах органически необходимо для увеличения пропускной способности предлагаемой линии, в которой суммарное сечение проводов в фазах выбирается как и во всех линиях по экономической плотности тока. Сечение всех единичных проводов линии может быть выбрано одинаковым, что благоприятно с точки зрения одинаковых стрел провеса в пролетах линии.

Фврмула изобретения

тем,что она снабжена дополнительными кольцевыми конструкциями, установленными в пролетах.

тем, что дополнительные кольцевые конструкции соединены между собой изоляторами.

опоры выполнены П-образными.

что верхняя часть опоры округлена.

пп. 5, б и 9, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что верхняя часть опор выполнена из изоляционного материала.

провода линии выполнены с одинаковым сечением.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Дальние электропередачи 750 кВ. Сб. статей. Ч. 1. Воздушные линии, 1974, с, 160, 161.