Воздушная линия электропередачи

(прототи 88.8) стате 750 к ые ли 315, 1( борник редачи Воздуш )Дальн1974,ии, с. ГОСУДАРСТВЕНННЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Северо-Западное отделение ордена Октябрьской Революции Всесоюзного Государственного проектно- изыскательского и научно-исследовательского института энергетических систем и электрических сетей "Энерго сетьпроект" и Ленинградский политехнический институт им. М.И.Калинина0(54)(57) ВОЗДУШНАЯ ЛИНИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ, например, сверхвысокого напряжения, содержащая опоры; изолирующиеподвески и провода расщепленныхфаз, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью повышения пропускнойспособности и сокращения ширины трассы, провода расщепленных фаз расположены по поверхностям, расстояния между которыми по крайней мере на основной части выбраны одинаковыми и прикоторых обеспечивается слабонеоднородное поле в междуфазовом промежутке.772. Линия электропередачи по п. 1,о т л н ч а ю щ а я с я тем, что провода расщепленных Фаз расположены поконцентрическим поверхностям.3. Линия электропередачи, по и, 2,о т л и ч а ю щ а с я тем, что онаснабжена подвешенными на изоляторахв опоре и соединенными между собойизоляторами кольцевыми конструкциями,на которых закреплены провода Фаз.4. Линия электропередачи, по п.3,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что онаснабжена дополнительными кольцевымиконструкциями, установленными в пролетах,5. Линия электропередачи по и. 4,о т л и ч а ю щ а я с я тем, чтодополнительные кольцевые конструкциисоединены между собой изоляторами.6. Линия электропередачи по и. 1,или 5, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что ойоры выполнены П-образными.7. Линия электропередачи по п. 6,о т л и ч а ю щ а я с я тем, чтоверхняя часть опоры скруглена. 8637 8. Линия электропередачи по п.1 илн 5, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что опоры выполнены Ч -образными.9. Линия электропередачи по п, 1 нли 5, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что опоры выполнены из двух наклоненных во внешние стороны стоек с оттяжками, закрепленных шарнирно на фундаментах и соединенных вверху.10. Линия электропередачи по п.9, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что оттяжки расположены в два яруса, причем нижние концы внутренних оттяжек прикреплены к фундаментам противоположных стоек.11. Линия электропередачи по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что все провода линии выполнены с одинаковым сечением.12. Линия электропередачи по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что провода, по крайней мере, одной расщепленной фазы расположены по незамкнутой криволинейной поверхность с загнутыми краями.10 Изобретение относится к электроэнергетике в частности к воздушнымлиниям электропередачи высокого,сверхвысокого и ультравысокого напря-жения.5Наиболее близкой по техническойсущности к изобретению является воз"душная линия электропередачи высокого напряжения, содержащая опоры,изолирующие подвески и проводарасщепленных Фаз 1 .Однако эта воздушная линия электропередачи обладает недостаточновысокой пропускной способностью иимеет большую ширину трассы.Целью изобретения является повыщенке пропускной способности линиии сокращение ширины трассы.Эта цель достигнута тем, чтов воздушной линии электропередачи,.например, сверхвысокого напряжения, 20содержащей опоры, изолирующие подвески и провода расщепленных Фаз,провода расщепленных Фаз расположены по поверхностям, расстояния междукоторыми по крайней мере на основной части выбраны одинаковыми. Приэтом обеспечивается слабонеоднородное поле в междуфазовом промежутке.В воздушной линии электропередачи провода расщепленных Фаз могутбыть расположены по концентрическимповерхностям.Предложенная воздушная линияэлектропередачи 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),М -образными из двух наклоненных во внешние стороны стоек с оттяжками, закрепленных шарнирно на фундаментах и соединенных вверху.Оттяжки могут быть расположены в два яруса, а нижние концы внутренних оттяжек прикреплены к фундаментам противоположных стоек.Все провода воздушной линии электропередачи могут быть выполнены с одинаковым сечением.Провода, по крайней мере одной расщепленной Фазы воздушной линии 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 поверхностям, выполненной на опорах. из двух наклонных стоек; на Фиг,2- то же, на П-образных опорах; нафиг. 3 - то же, на П-образных опорах со скругленной верхней частью; на фиг. 4 - то же, на Ч -образных опорах; на фиг, 5 - схематически представлена дополнительная кольцевая конструкция с изоляционными распорками, устанавливаемая в пролетах линии электропередачи; на фиг. бсхематически 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 электро передачи, провода расцепленных фаз которой расположены по горизонтальным поверхностям; на фиг. 9 - представлен график зависимости рабочей емкости С и .волнового сопротивления линии 2 от отношения длины кривойпо которой расположены провода средней фазы к расстоянию между фазами 5; на фиг. 10 - график зависимости кратности превышения натуральной мощностилинии, 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 части 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 иэ которых состоит из расщепленных проводов 4, связанных кольцевы; ми конструкциями 5, образующими три концентрические окружности.Эти кольца связаны между собой изоляторами б и прикреплены к опоре изоляторами 7. Количество изоляторов б 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 окружностейфаз 1,2 к радиусу внутренней окружности фазы 3 выбраны минимально допустимыми по условиям электрической35 Изоляторы 7 могут быть выполнены как из гирлянд тарелочных изоляторов, так и из стержневых фарфоровых или стеклопластиковых изоляторов, которые могут быть прикреплены 40 не к ближним, а к удаленным частямопоры для обеспечения изоляционнойспособности как по воздуху, так ипо пути утечки по изоляционномустержню, если они не имеют ребристойповерхности.С этой же целью расположены изоля.торы 7. могут быть аналогично спицамв велосипедном колесе. 50 55 60 65 5 10 15 20 25 30 прочности межфазовой изоляции прирабочем напряжении и перенапряжениях,Это существенно повысит, пропускнуюспособность и экономичность линии.Линия может быть выполнена наопорах нескольких типов.На фиг. 1 показана опора, выполненная из двух наклоненных во внешние стороны от оси линии стоек 8,опирающихся на шарниры 9, укрепленныена фундаментах 10, Вверху стойкисвязаны жесткой траверсой или гибкойсвязью 11,Опора снабжена оттяжками 12 - 15,которые расположены в два яруса.При этом внешние оттяжки 12,13 крепятая в анкеру 16, а внутренние оттяжки 14,15 - к Фундаментам 10.Опора 17 может быть выполненатакже П-образной см, фиг. 2),В отличие от известных портальныхопор у опоры 17 отсутствуют внешниетраверсы. Опора 18 может иметьзакругленную верхнюю часть, Йак этопоказано на фиг. 3, что облегчаетвписывание необычной конфигурациипроводов в контур опоры, или имеет-образную форму 19 (см. Фиг, 4)с оттяжками ( на черт. не показаны).Жесткое крепление проводов фазизоляторами 7 к опорам позволяетуменьшить расстояния между проводами и частями опор и избежать увеличения габаритов опор из-эа раскачивания проводов ветром. Провода каждой фазы прикрепленык жесткой кольцевой конструкции 5,из легкого металла с помощью зажимов,Три кольца связаны между собойизоляторами б с помощью зажимов вобщую жесткую конструкцию. Элементы 5,6,7 предотвращают сближение фаз, необходимое во избе- жение выбранных малых расстояний между фазами и сближение внешней фазы с замленной опорой,Число концентрическихгокружностей может быть более трех, (например, шесть, для двухцепной линии) .Для предотвращения сближения проводов разных фаэ в,пролетах, аИзоляционные 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 сравнению с весом токоведущих проводов незначителен, так что практически они почти не оказывают влияния на Стрелу провеса проводов, стоимость их также невелика в сравнении со стоимостью остальных элементов линии. 50 ф 60Пропускная способность предлагаемой линии в четыре - семь и более раз выше, чем у известных линий.Как известно, пропускная способность трехфаэной линии электропередачи характеризуется ее натуральной 65также схлестывания проводов однойфазы в пролетах линии установлены изоляционные распорки (см.фиг.").Конструкция изоляционных распороканалогична конструкции для крепленияпроводов, изображенной на фиг. 1, нозначительно легче, так как не несетвесовых нагрузок.При расстоянии между фазами, близких к допустимым по рабочим напряжениям, а также нри тяжелых климатических условиях трассы линии (сильный ветер, гололед, сильная грозовая деятельность) в пролетах подвешиваются изоляционные распорки покаэаные на фиг. 5. 15Они состоят иэ трех жесткихколец 20,21,22, к которым зажимамиприкреплены провода 4 расщепленныхфаз.Жесткие кольца могут быть выполненыиз легкого металла, или из иэоляци 20онного материала. Кольца связанымежду собой жесткими изоляторами23,24 в общую конструкцию так,что все провода трех фаз в пролетераскачиваются под действиемветра синхронно. Число и расположение изоляторов 23 и 24 можетбыть любым.При расстояниях между фазами,близких к расстояним выбранным по 30перенапряжениям, а также прилегких климатических условиях,трассы линии .(слабый ьетер,отсутствиегололеда, слабая грозовая деятельность) изоляционные распорки могут 35состоять только из трех жесткихколец 20,21,22, без изоляторов 23,24так как некоторая несинхронностьраскачивания различных Фаз в пролетах при этом не приводит к недопустимому сближению Фаз.ф 2) Ъмощностью 1, определяемой выражениемЯР=З - р9Хв (1)где Р - натуральная мощность;Ор - фазное напряжение линии;Х - волновое сопротивление лиЬнии.Волновое сопротивление определяется по формулеФ )6где- индуктивность линии;С - емкость линии.Таким образом, увеличение пропускной способности линии Р достигаетсяуменьшением волнового сопротивлениячто в свою очередь, обеспечивается увеличением средней рабочейемкости трехфазной линии и уменьшением ее индуктивностиис (3)Рн в( Р,")параметры предлагаемой линии,имеющей увеличенную пропускнуюспособность по сравнению с обычнойлинией (без штриха),увеличение пропускной способностилинии Р путем увеличения среднейрабочей емкости трех Фаэ и уменьшения индуктивности линии достигаетсяв воздушной линии, представленнойна фиг, 1-, 5, размещением проводовтрех расщепленных фаэ линий поконцентрическим окружностям, вместопринятого в обычных линиях расположения фаэ рядом, по горизонталиили по вершинам треугольника.Минимальное устройство для данного уровня напряжения допустимое изоляционное расстояние по воздухумежду фазами и между фазами и заземленными частями опоры в воздушныхлиниях электропередач при обычномгоризонтальном расположении фаз зависит от величины атмосферных ивнутренних коммутационных перенапряжений, возникающих в линии, а такжеот длины пролета, обуславливающегораскачивание проводов под действиемветра.Например, для обычных линий,напряжением 500 кВ, минимальноерасстояние между фазами, составляет:по атмосферным перенапряжениям 4 м,по внутренним коммутационным перенапряжениям 4,2 м, в то время какпо рабочему напряжению достаточно2 м, В обычных линиях определяющимиявляются атмосферные или коммутационные перенапряжения.В линии электропередачи с концентрически расположенными ФазамиФиг.1-5 условия существенно изменяются, так как разность потенциаловмежду фазами при атмосферных ивнутренних перенапряжениях эначитель.но меньше, чем в известных линияхиз-за большой междуфазовой емкостной связи, существенно превышающей емкостную связь каждой Фазы относительно земли. Опасность перекрытия при перенапряжениях существует толькомежду проводами внешней Фазы и землей или заземленными концентрациями опор, а между концентрически расположенными фазами невелика.Поэтому междуфазовые изоляционные расстояния могут быть выбраны по величине напряжения, близкой к междуфазовым рабочим напряжением.В приведенном примере с учетом большей равномерности поля между концентрически 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 допустимыми 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 фаэ определяется отношением радиусов концентрических окружностей и числом проводов ь Фазе. При уменьшении отношения радиусов и увеличении числа проводов в фазе пропускания способность увеличивается.Хотя абсолютные размеры изоляционных расстояний между концентричесКими фазами почти не влияют на пропускную способность, но их уменьшение позволяет повысить экономичностьлинии путем уменьшения габаритовопор. При этом целесообразно используются свойства концентрическойлинии. Увеличенное число проводов вфазах органически необходимо из-заувеличенной пропускной :лособностипредложенной линии, в которой суммарное сечение проводов в фазах выбирается как и в известных линиях поэкономической плотности тока. Сечение всех единичных проводов линииможет быть выбрано одинаковым, чтоблагоприятно с точки зреНия одинаковых стрел провеса проводов в пролетах,В линии электропередачи, представленной на фиг. б, фазы линии 1,2,3,состоящей из расщепленных проводов4, связаны конструкциями 25, В находящейся внутри фазе 3 расщепленныепровода 4 расположены по.окружностиа в фазах 1 и 2 - по незамкнутымкриволинейным поверхностям с загнутьгми краями.В фазе 3 расщепленные провода 4могут быть расположены по овалу, ав фазах 1 и 2 - по полуокружностям.Расстояния между фазами 8 выбраныминимально допустимыми при равномерном электрическом поле между фазами.Влиниях электропередачи, представленных на фиг. 7 и 8, каждая иэфаз 1 - 3 линии также расщеплена нанекторое количество проводов 4,1 О закрепленных на конструкциях 25,которые согласно фиг. 7 закрепленык опоре вертикально рядом друг сдругом, а согласно фиг. 8горизонтально друг под другом.15 В рассматриваемых случаях, аналогично показанному выше, Фазы линиисближены между собой на расстояние8 , значительно меньшее, чем в известной линии этого же напряжения,Во всех рассмотренных случаяхв междуфазовых промежутках обеспечивается слабонеоднократное поле,чтодает возможность сблизить фазы,обеспечивая электрическую прочность междуфазных воздушных промежутков,Если длина Фаз не,одинаковафиг. 8) то длину кривой , по которой расположены провода Фазы,следует братЬ по средней Фазе.По зависимости, представленной30 на фиг, 10, в зависимости от необр 1/нходимого отношения Р можно определить численное значение отношения- Эта зависимость близка к прямоТлинейной. Отношение - или длины5кривой - Ь , по которой расположеныпровода средней Фазы линии в сечении,40 перпендикулярном оси линии,. к расстоянию между фазами б - пропорциональ-но кратности натуральной мощностилинии прецложенной согласно изобретению, по сравнению с натуральноймощностью РК известной линии с рас 4 з щепленными фазами, находящимися наобычном расстоянии,Сравнительные величины междуфазовых расстояний для линий различногономинального напряжения приведены50 в таблице.Иеждуфазо- Расстояние Расстояниевсе напря- между фаза- между фазамижение линии ми извест- гредложеннойкВ. ной линии,м линии,м55330 б - 6,5. 1,5 - 2 0 - 2,0-4,500 17 5,0 115 Расстояние между соседниМи проводами в фазе принимается в среднемоколо 0,5-0,8 м.Ф2 Я 8637 О ие. 10 ель Л.ЯнвареваТепер Корректс остав ехред игор . Утехина дак Заказ 5 иал ППП "Патент", г. Ужгород, Ул. Проектная Тираж 614 ВНИИПИ ГОсударственн по делам изобретени 13035, Москва, Ж, Х 5 О