Трехфазный токопровод высокого напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при передаче электроэнергии по токопроводам в металлической оболочке. Цель - упрощение конструкции и расширение области использования путем использования в токопроводах до класса WvVsV напряжения 110 кВ. Токопровод содержит три коаксиально расположенные токоведущие трубы 1, 2, 3, являющиеся шинами трех фаз. Наружная труба выполнена короче средней, а средняя - короче внутренней трубы. Средняя и внутренняя трубы удерживаются в наружной трубе с помощью распорок 4 и 5, Наружная труба установлена на опорных изоляторах 6. Изоляция между трубами обеспечивается газом с повышенной электрической прочностью и теплопередающей способностью. Проходные изоляторы 7 и 8 обеспечивают возможность подвода тока к средней и внутренней токоведущим трубам с помощью контактных вьтодов 12, 13, 14. Торцы изоляторов 7 и 8 герметично закрыты крышками 9 и 10. Изоляторы 7 и 8 прикреплены к торцам труб 1-2 герметично . Труба 3 герметизирована заглушкой 11. Токопровод может быть выполнен транспонированным. Цель достигается расположением труб, выбором их длины, установкой проходных изоляторов и контактных выводов. 5 ил. «7 (Л со ел о оо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 H 02 G 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю

С:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3919977/24-07 (22} 23.05.85 (46) 07. 11,87. Бюл. ¹ 41 (71) Северо-Западное отделение Всесоюзного государственного проектноизыскательского и научно-исследовательского института энергетических систем и электрических сетей Знергосетьпроект" (72} А.И.Полтев, А.Н.Филимонов и И.Ф.Кузнецов (53) 621.316.352(088.8) (56) Патент Франции № 2132646, кл. Н 02 С 5/00, 1972.

Патент США № 3569606, кл.174-16, 1971. (54) ТРЕХФАЗНЫЙ ТОКОПРОВОД ВЫСОКОГО

НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при передаче электроэнергии по токопроводам в металлической оболочке.

Цель — упрощение конструкции и расширение области использования путем использования в токопроводах до класса

„„SU„„1350730 A1 напряжения 110 кВ. Токопровод содержит три коаксиально расположенные токоведущие трубы 1, 2, 3, являющиеся шинами трех фаз. Наружная труба выполнена короче средней, а средняя короче внутренней трубы. Средняя и внутренняя трубы удерживаются в на-. ружной трубе с помощью распорок 4 и 5.

Наружная труба установлена на опорных изоляторах 6. Изоляция между трубами обеспечивается газом с повышенной электрической прочностью и теплопередающей способностью. Проходные изоляторы 7 и 8 обеспечивают возможность подвода тока к средней и внутренней токоведущим трубам с помощью контактных выводов 12, 13, .14. Торцы изоляторов 7 и 8 герметично закрыты крышками 9 и 10. Изоляторы 7 и 8 прикреплены к торцам труб 1 — 2 герметично. Труба 3 герметизирована sarлушкой 11. Токопровод может быть выполнен транспонированным. Цель достигается расположением труб, выбором их длины, установкой проходных изоляторов и контактных выводов ° 5 ил.

1350730

Изобретение относится к электротехнике, к передаче электрической энергии по токопроводам в металлической оболочке. ь

Целью изобретения является упроще ние конструкции и расширение области использования преимущественно на кла-"сы напряжения 110 кВ.

На фиг.1 изображена общая конст- 0 руктивная схема трехфазного коаксиального токопровода; на фиг.2 — осуществление поворота трехфазного коаксиального токопровода; на фиг.3 — то же, вариант; на фиг.4 — осуществление 1 транспозиции фаз трехфазного коаксиального токопровода; на фиг .5 — схема трехфазного коаксиального токопровода подвесного исполнения.

Трехфазный коаксиальный токопровод 20 (фиг.1) состоит из трех коаксиально расположенных токоведущих труб: наружной 1, средней 2 и внутренней 3 (соответственно, например, фаза А, фаза В и фаза С), причем наружная тру-25 ба токопровода выполнена короче средней, а средняя труба короче внутренней трубы.

Трубы являются токоведущими шинами 30 токопровода.

Средняя и внутренняя трубы подцерживаются в заданном положении с помощью распорок 4 и 5, выполненных из твердого изоляционного материала (фарфора, эпоксидной смолы и т.д.).

Для интенсификации конвективного теплоотвода от внутренней 3 и средней

2 труб они имеют продольные разрезы.

С целью уменьшения тепловыделения в 40 средней и внутренней токоведущих трубах при протекании по ним рабочего тока они выполняются с повышенным сечением и могут быть армированы с наp HbIx стОрон тОнким слОем меди Мед 4> ная армировка облегчает, кроме того, осуществление контактных узлов между секциями.

Наружная труба 1 (фаза А) изолирована от потенциала земли с помощью опорных изоляторов 6. Изоляция между фазами А,В,С (между трубами 1,2,3) обеспечивается газом с повышенной (по сравнению с воздухом) электрической прочностью и теплопередающей способностью (например„ элегазом), причем средняя и внутренняя трубы поддерживаются в заданном положении с помощью изоляционных распорок 4.и 5, выполненных из твердых изоляционных материалов.

Эти материалы (в особенности фарфор) и изоляционные распорки из них очень хорошо работают на сжатие и плохо противостоят усилиям на растяжение.

Растягивающие усилия обязательно появятся при креплении распорок с двух торцов, т.е. при креплении их одновременно к трубам 1 и 2 и соответственно 2 и 3. Эти усилия могут оказаться весьма большими при кратковременных аварийных режимах в системе (одно и двухфазные короткие замыкания) и могут разрушить распорки.

Возможность. разрушения полностью исключается, если обеспечить крепление распорок только с одного торца (либо к средней трубе, либо к трубам большего диаметра).

Такое крепление распорок повышает надежность токопровода и, следовательно, расширяет область его применения при повышенных токах короткого замыкания.

Наружная токоведущая труба 1 трехФазного коаксиального токопровода кроме основной функции проведения тока выполняет еще и другую важную функцию — она является герметизирующим элементом конструкции, отделяющим внутренний объем от внешней среды и предотвращающим вытекание заключенно-. го во внутреннем объемы газа, находящегося, как правило, под повышенным давлением, в окружающее пространство.

Использование такого газа позволя-. ет сократить промежуток между трубами — шинами и интенсифицировать передачу тепла от внутренних труб на наружную. Кроме того, указанный газ (как правило, обладающий электроотрицательными свойствами) затрудняет развитие заряда по поверхности изоляторов, что позволяет сократить расстояние между трубами не только по условию обеспечения электрической прочности чисто газовых промежутков, но и из условия разряда по поверхности изоляционных распорок 4 и 5, В трубчатом трехфазном коаксиальном токопроводе с уравновешенной системой трехфазного тока отсутствуют переменные магнитные поля за пределами наружной трубы. Поэтому в стальных элементах строительных и других конструкций, расположенных вблизи линии, 1350730 отсуТствуют потери иэ-за перемагничивания и поэтому средний коэффициент добавочных потерь не превышает 1,1. . В этом смысле тр ехфаз ный токопро в од с коаксиальным расположением труб можно рассматривать как экранированный. Все его параметры поддаются теоретическому анализу, В трехфазном коаксиальном токопроводе с расположением токоведущих труб кольцевого сечения обеспечивается достаточно равномерное распределение тока по сечению и равномерное распределение электродинамических сил по длине.

При использовании в качестве изоляции газа с высокой электрической прочностью (например, элегаза) расстояния между токоведущими трубами существенно уменьшаются. Поэтому индуктивность такой линии почти на порядок меньше индуктивности трехфазной трубчатой линии с расположением фаз в вершинах равностороннего треугольника.

При большой длине трехфазного коаксиального токопровода он комплектуется из стандартных секций, как правило, заводского изготовления. Секции сочленяются с помощью фланцев. Переход тока с одной секции на другую осуществляется с помощью фланцев и контактных узлов. Посредством герметизирующих элементов газовый объем одной секции может быть отделен от газового объема другой секции.

Помимо наружной трубы 1 герметизирующими элементами являются также проходные изоляторы 7 и 8 ° Проходной изолятор 7 герметично прикреплен к торцу наружной трубы 1 и установлен над поверхностью средней трубы 2.

Второй торец этого изолятора герме-тично закрыт крышкой 9, через которую проходит средняя токоведущая труба 2.

Крышка 9 и труба 2 между собой сочленены герметично. На некотором расстоянии от крышки 9 к торцу трубы 2 герметично црикреплен проходной изолятор

8 (меньшего диаметра, чем изолятор 7).

Через герметизирующую крышку 10 изолятора 8 проходит внутренняя труба 3, внутри которой установлена герметизирующая заглушка 11. Крьппка 10 и труба 3 между собой сочленены герметично.

Проходные изоляторы 7 и 8 обеспечивают возможность подвода тока к средней и внутренней токоведущим трубам.

Подвод тока к внутренней токове5 душей трубе 3 .осуществляется с помощью контактных выводов 12, расположенных за изоляторами 8. Подвод тока к средней трубе 2 осуществляется с помощью контактных выводов 13, расположенных между изоляторами 7 и 8.

Подвод тока к наружной токоведущей трубе осуществляется с помощью контактных выводов 14, расположенных вблизи от изоляторов 7.

На фиг.2 и 3 показаны два варианта осуществления поворота трассы токопровода. В варианте, показанном на фиг ° 2, средняя 2 и наружная 1 трубы разрезаны, между левыми и правыми частями этих труб образованы промежутки разной длины, концы труб 1 и 2 герметизированы проходными изоляторами 7 и 8 с крышками 9 и 10, участок внутренней не разрезанной трубы 3, нахо2б дящийся между крышками 10, изогнут на требуемый угол поворота, а к контактам 13 и 14 до и после поворота присоединяются перемычки 15 и 16 (в частности, двойные или многократные). дб В варианте, показанном на фиг.3,. поворот осуществляется с помощью угловой секции, вставляемой в рассечку линии токопровода, участки которого расположены под углом.

Применение угловых секций особенно целесообразно на коротких участках линии и в случае нескольких следующих один за другим поворотах °

Угловая секция состоит из наружной

4О токоведущей изогнутой трубы 17, средней изогнутой токоведущей трубы 18 и внутренней токоведущей изогнутой трубы 19. Диаметры труб 17 — 19 соответственно равны диаметрам труб 1 — 3.

45 Угловая секция сочленяется с участками токопровода с помощью фланцев 20 и 21. Переход тока с трубы 1 на трубу

17 происходит через фланцы 20 и 21, которые одновременно выполняют и гер-

50 метизирующую функцию. Переход тока с трубы 2 на трубу 18 и с трубы 3 на трубу 19 осуществляется с помощью контактных узлов 22 и 23.

Аналогичным образом, т.е. с помо55 щью фланцев 20 и 21 и контактных узлов 22 и 23, осуществляется сочленение секций линии, причем в каждой или в некоторых секциях токопровода устанавливаются герметизирующие рас1350730

20 порки, герметично отделяющие объеме линии слева от них от объемов справа.

В случае, если между фланцами 20 и 21потребуется установка сильфонных узлов, компенсирующих температурные колебания длин наружных труб 1, переход тока с одной секции на другую осуществляется с помощью перемычек, Компенсация температурных изменений длин внутренних труб осуществляется с помощью контактных узлов 22 и 23, Ввиду исключительно малой индуктивности коаксиального токопровода отпадает необходимость в установке синхронных двигателей или батарей конденсаторов, которые обычно применяют для компенсации падений напряжений в обычных токопроводах, что существенно улучшает технико-экономические показатели коаксиальных токопроводов.

Однако индуктивность фаз, хотя и черезвычайно малая, неодинакова. Поэтому в очень редких случаях при весьма большой длине токопровода потребуется транспозиция фаэ, Возможность осуществления транспозиции фаз А и С (именно между этими фазами будет наблюдаться наибольшее различие в индуктивности) показана .на фиг.4.

Для осуществления транспозиции все три токоведущие трубы 1 - 3 разрезаются, концы левых и правых частей труб герметизируются проходными изоляторами 7 и 8 с крьппками 9 и 10 и заглушками 11. Перемычки 24 с одной стороны присоединены к контактным выводам 14 на наружной к токоведущей трубе 1 (фаза А) левой части токопровода, а с другой — к контактным выводам 12 на внутренней трубе 3 правой части токопровода.

Перемычки 25 с одной стороны присоединены к контактным выводам 12 на внутренней трубе 3 левой части токопровода, а с другой — к контактным выводам 14 на наружной трубе 1 правой части токопровода. Перемычки

26 присоединены к контактным выводам

13 на средних трубах 2.

Из указанного следует, что после транспозиции фазы А и С поменялись местами. До транспозиции наружная труба 1 являлась фазой А, внутренняя труба 3 - фазой С. После транспозиции наружная труба 1 стала фазой С, а внутренняя труба 3 стала фазой A.

На фиг.5 изображен трехфазный коаксиальный токопровод подвесного исполнения. Наружная труба 1 (с элементами, находящимися внутри нее) под» вешена к несущему тросу 27 с помощью подвесок 28. Изоляция тока 1, а следовательно, и всей линии от потенциала земли осуществляется с помощью изоляторов или гирлянд изоляторов 29 натяжного или подвесного типа, которые закреплены на опорах 30 или на металлических конструкциях предприятий.

Ввиду того, что за пределами наружной трубы 1 магнитное поле отсутствует, трехфазный коаксиальный токопровод можно прокладывать в пределах производственных территории, насыщенных стальными конструкциями, т.е, там, где другие типы токопроводов прокладывать нельзя.

Фор мул аизобретения

Тр ехфа з ный токопр овод высокого напряжения, содержащий три коаксиально расположенные фазы, выполненные в виде труб, эаполненные изоляционным газом, контактные выводы для средней и наружной труб, проходной изолятор для средней трубы, при атом наружная труба выполнена с длиной, меньшей длины средней трубы, средняя труба выполнена с длиной, меньшей длины внутренней трубы с образованием по концам токопровода участков труб меньшего диаметра, не закрытых трубами большего диаметра, на конце внутренней трубы установлен проходной изолятор и контактный вывод, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции и расширения области использования преимущественно на классы напряжения 110 кВ, не закрытый наружной трубой участок средней трубы выполнен в виде цилиндрической поверхности, в основании которой лежит окружность, проходные изоляторы для внутренней и средней труб выполнены с герметизирующими крьппками с отверстиями для соответствующих шин, над укаэанной поверхностью средней трубы установлен упомянутый проходной изолятор, контактные выводы для шин установлены на боковых цилиндрических поверхностях шин, при этом контактный вывод для внутренней шины установлен у крьппки проходного

1350730 ие. изолятора внутренней шины, контактный вывод для средней шины установлен между проходным Изолятором для внутренней шины и крышкой проходного изолятора для средней шины, контактный вывод для наружной шины установлен у проходного изолятора для средней шины.

1350730

ЩгХ

Составитель Л. Январева

Техред М.Моргентал Корректор С.Шекмар

Редактор С.Пекарь

Заказ 5291/52 Тираж 618 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4