Электрический полимерный изолятор-гаситель колебаний проводов
Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам, предназначенным для крепления проводов линий электропередачи и гашения колебаний проводов при воздействии на них ветровых нагрузок. Техническим результатом является повышение надежности и экономичности линий электропередачи. В предложенном изоляторе размеры спирали, обеспечивающие допустимый уровень напряженности электрического поля вблизи ее витков, определены из соотношений:
Dв=4a,
где Dв - диаметр верхнего витка спирали, м; Dн - диаметр нижнего витка спирали, м; а - максимальный размер поперечного сечения в направлении, перпендикулярном оси вращения спирали, м; V - напряжение, кВ. Гашение колебаний проводов обеспечивается жесткостью спирали, определяемой соотношением:
где К - жесткость спирали, Н/см; Т - тяжение провода при среднегодовой температуре для расчетного пролета линии электропередачи, Н; m - линейная плотность материала провода линии электропередачи, кг/м; d - диаметр провода, мм; p - объемная плотность материала спирали, кг/м3; ℓ - длина оси спирали, м; s - площадь поперечного сечения спирали, см2. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам, предназначенным для крепления проводов линий электропередачи и гашения колебаний проводов при воздействии на них ветровых нагрузок.
Известен подвесной изолятор (авторское свидетельство SU №547843, по кл. Н01В 17/12, опубликованное 30.05.1977 г.), содержащий изолирующее тело из стеклопластика с гидрофобным покрытием, выполненное в виде спиральной пружины, к концам которой прикреплена арматура. Такой изолятор автор предлагает использовать в условиях оледенения. Однако подобный изолятор с произвольно взятыми размерами спирали не устраняет недостатки, характерные для широко используемых в настоящее время полимерных изоляторов (авторское свидетельство SU №1552899 А1, по кл. Н01В 17/20, опубликованное 10.09.1995 г.). К таким недостаткам относятся:
1. Ускоренное старение стеклопластикового стержня, расположенного в зоне максимальной напряженности электрического поля.
2. Перекрытие или пробой изолятора при сильном загрязнении и увлажнении поверхности защитной оболочки, находящейся в зоне максимальной напряженности электрического поля.
3. Необходимость применения в комплекте с изолятором специального устройства для гашения колебаний проводов, при воздействии интенсивных ветровых нагрузок.
Цель изобретения - повышение надежности и экономичности линий электропередачи путем:
- замедления процессов старения изолятора;
- обеспечения любой необходимой длины пути утечки тока при неизменной высоте изолятора;
- придания изолятору дополнительной функции механического гасителя колебаний проводов.
На чертеже изображен предлагаемый изолятор, состоящий из электроизолирующего элемента 1, выполненного в виде конической спирали вращения и оконцевателей 2. Геометрические параметры изолятора обеспечивают устранение указанных выше недостатков для рабочих напряжений 110 кВ и выше.
Наиболее распространенным изоляционным материалом, используемым в производстве полимерных изоляторов, является стеклопластик на основе различных связующих. Известно, что существенное влияние на процессы старения стеклопластика оказывает напряженность электрического поля, в котором он находится.
Согласно литературным данным уровень допустимой напряженности для стеклопластиковой изоляции лежит в диапазоне 1,3-6,2 кВ/см в зависимости от состава связующего, степени загрязнения поверхности и времени воздействия электрического поля (Г.Н.Александров, Вс.Л.Иванов «Стеклопластиковая изоляция линий электропередачи», 1983 г., стр.100).
Для того чтобы обеспечить минимальный уровень напряженности вблизи спирали в предлагаемом изоляторе, диаметры верхнего Dв и нижнего Dн витков спирали выбираются из соотношений:
Dв=4а,
где Dв - диаметр верхнего витка спирали, м;
Dн - диаметр нижнего витка спирали, м;
а - максимальный размер поперечного сечения в направлении, перпендикулярном оси вращения спирали, м;
V - напряжение, кВ.
Длина спирали выбирается равной длине пути утечки тока, которая обеспечивает невозможность перекрытия или пробоя изолятора при использовании его в любой зоне загрязнения, установленной ГОСТом. Высота изолятора Н выбирается в соответствии с «Правилами устройства электроустановок», при этом при заданной высоте H в предлагаемом изоляторе можно обеспечить такую длину пути утечки тока, которая позволяет использовать его в любой зоне загрязнения. Форма и размеры поперечного сечения, витка спирали выбираются исходя из условия допускаемых механических напряжений материала спирали и ее жесткости. Для того чтобы жесткость спирали обеспечивала гашение колебаний проводов, ее необходимо определять из соотношения:
где К - жесткость спирали, Н/см;
Т - тяжение провода при среднегодовой температуре для расчетного пролета линии электропередачи, Н;
m - линейная плотность материала провода линии электропередачи, кг/м;
d - диаметр провода, мм;
p - объемная плотность материала спирали, кг/м;
ℓ - длина оси спирали, м;
s - площадь поперечного сечения спирали, см2.
1. Подвесной линейный изолятор, содержащий электроизолирующий элемент, выполненный в виде конической спирали вращения, и закрепленные на его концах металлические оконцеватели, отличающийся тем, что диаметр верхнего витка спирали, прикрепленного к траверсе опоры, и диаметр нижнего витка спирали, прикрепленного к проводу, выбраны из соотношений:
Dв=4а,
где Dв - диаметр верхнего витка спирали, м;
Dн - диаметр нижнего витка спирали, м;
а - максимальный размер поперечного сечения в направлении, перпендикулярном оси вращения спирали, м;
V - напряжение, кВ.
2. Изолятор по п.1, отличающийся тем, что жесткость спирали выбрана из соотношения:
где К - жесткость спирали, Н/см;
Т - тяжение провода при среднегодовой температуре для расчетного пролета линии электропередачи, Н;
m - линейная плотность материала провода линии электропередачи, кг/м;
d - диаметр провода, мм;
p - объемная плотность материала спирали, кг/м;
ℓ - длина оси спирали, м;
s - площадь поперечного сечения спирали, см.
