Воздушная линия электропередачи

Воздушная линия электропередачи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ВОЗДУШНАЯ ЛИНИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ , например, сверхвысокого напряжения , содержащая опоры, изолирующие подвески и провода расщепленных фаз, отличающаяся тем, что, с целью повышения пропускной способности и сокращения ширины трассы , провода расщепленных фаз расположены по поверхностям, расстояния между которыми по крайней мере на основной части выбраны одинаковыми и при которых обеспечивается слабонеоднородное поле в междуфазовом промежутке.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЩ4АЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН. (}9) (И) $ (50

ГОСУДАРСТВЕНННЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2732456/24-07 (22) 11.03.79 (2.5) 2774325/07 и 2774326/07 (23) 25.06.79 по п. 12 (46) 15.07.84. Бюл. Р 26 (72) Г.Н.Александров, И.M.Hîñîâ, Г.В.Подпоркин, A.Í.Ôèëèìîíîâ и Л.Л.Петерсон (71) Северо-Западное отделение ордена Октябрьской Революции Всесоюзного Государственного проектноизыскательского и научно-исследовательского института энергетических систем и электрических сетей "Энергосетьпроект" и Ленинградский политехнический институт им. М.И.Калинина (53) 621. 315. 1(088.8) (56) 1. Сборник статей . Дальние электропередачи 750 кВ, 1974, часть 1, Воздушные линии, с. (прототип). (54)(57) ВОЗДУШНАЯ ЛИНИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ, например, сверхвысокого напряжения, содержащая опоры, изолирующие подвески и провода расщепленных фаз, отличающаяся тем, что, с целью повышения пропускной способности и сокращения ширины трассы, провода расщепленных фаз расположены по поверхностям, расстояния между которыми по крайней мере на основной части выбраны одинаковыми и при которых обеспечивается слабонеоднородное поле в междуфазовом промежутке.

77

2. Линия электропередачи по п. 1, о т л н ч а ю щ а я с я тем, что провода расщепленных фаз расположены по концентрическим поверхностям.

3. Линия электропередачи, по и. 2, о т л и ч а ю щ а с я тем, что она снабжена подвешенными на изоляторах в опоре и соединенными между собой изоляторами кольцевыми конструкциями, на которых закреплены провода фаз.

4. Линия электропередачи, по п.3, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными кольцевыми конструкциями, установленными в пролетах.

5. Линия электропередачи по и. 4, отличающаяся тем, что дополнительные кольцевые конструкции соединены 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, отличающаяся тем, что верхняя часть опоры скруглена.

8637

8. Линия электропередачи по п.1 илн 5, отличающаяся тем, что опоры выполнены Ч -образными.

9. Линия электропередачи по п. 1 нли 5, отличающаяся 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, отличающаяся тем, что оттяжки расположены в два яруса, причем нижние концы внутренних оттяжек прикреплены к фундаментам противоположных стоек.

11. Линия электропередачи по п.1, отличающаяся тем, что все провода линии выполнены с одинаковым сечением.

12. Линия электропередачи по п. 1, отличающаяся тем, что провода, по крайней мере, одной расщепленной фазы расположены по незамкнутой криволинейной поверхностц с загнутыми краями.

Изобретение относится к электроэнергетике в частности к воздушным линиям электропередачи высокого, сверхвысокого и ультравысокого напря- жения.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является воздушная линия электропередачи высокого напряжения, содержащая опоры, изолирующие подвески и провода расщепленных фаз (11 .

Однако эта воздушная линия электропередачи обладает недостаточно высокой пропускной способностью и имеет большую ширину трассы.

Целью изобретения является повы- 15 щенке пропускной способности линии и сокращение ширины трассы.

Эта цель достигнута тем, что в воздушной линии электропередачи, .например, сверхвысокого напряжения, 20 содержащей опоры, изолирующие подвески и провода расщепленных фаз, провода расщепленных фаз расположены по поверхностям, расстояния между которыми по крайней мере на основной части выбраны одинаковыми. При этом обеспечивается слабонеоднородное поле в междуфазовом промежутке.

В воздушной линии электропередачи провода расщепленных фаз могут быть расположены по концентрическим поверхностям.

Предложенная воздушная линия электропередачи может быть снабжена подвешенными на изоляторах к опоре соединенными между собой изоляторами кольцевыми конструкциями, на которых закреплены провода фаз, а также может быть снабжена дополнительными 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),V -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

I 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.2то же, на П-образных опорах; на

778637 фиг. 3 — то же, на П-образных опорах со скругленной верхней частью; на фиг. 4 — то же, íà V -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 кривой по которой расположены провода средней фазы к расстоянию между фазами 5; на фиг. 10 — график зависимости кратности превышения натуральной мощности „ линии, выполненной согласно изобретению над натуральной мощностью обычной линии Рн .

В воздушной линии электропередачи, провода расщепленных фаз 1,2,3 расположены по поверхностям, ðàñстояния 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

jno вершинам правильных многоугольников, вершины которых лежат на концентрических окружностях.

Фазы 1,2,3 сближены между собой до минимально допустимого расстояния. При этом отношения радиусов внешних концентрических окружностей „ фаз 1,2 к радиусу внутренней окружности фазы 3 выбраны минимально допустимыми по условиям электрической

35 Изоляторы 7 могут быть выполне ны как из гирлянд тарелочных изоляторов, так и из стержневых фарфоровых или стеклопластиковых изоляторов, которые могут быть прикреплены

40 не к ближним, а к удаленным частям опоры для обеспечения изоляционной способности как по воздуху, так и по пути утечки по изоляционному стержню, если они не имеют ребристой поверхности.

С этой же целью расположены изоляторы 7. могут быть аналогично спицам в велосипедном колесе.

5

30 прочности межфазовой изоляции.при рабочем напряжении и перенапряжениях, Это существенно повысит, пропускную способность и экономичность линии.

Линия может быть выполнена на опорах нескольких типов.

На фиг. 1 показана опора, выполненная из двух наклоненных во внешние стороны от оси линии стоек 8, опирающихся на шарниры 9, укрепленные на фундаментах 10. Вверху стойки связаны жесткой траверсой или гибкой связью 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 выполнена также П-образной (см. фиг. 2), В отличие от известных портальных опор у опоры 17 отсутствуют внешние траверсы. Опора 18 может иметь. закругленную верхнюю часть, Йак это показано на фиг. 3, что облегчает вписывание необычной конфигурации проводов в контур опоры, или имеет

-образную форму 19 (см. фиг. 4) с оттяжками (на черт. не показаны).

Жесткое крепление проводов фаз изоляторами 7 к опорам позволяет уменьшить расстояния между проводами и частями опор и избежать увеличения габаритов опор из-эа раскачивания проводов ветром.

Провода каждой фазы прикреплены к жесткой кольцевой конструкции 5, из легкого металла с помощью зажимов.

Три кольца связаны между собой изоляторами б с помощью зажимов в общую жесткую конструкцию.

Элементы 5,6,7 предотвращают сближение фаз, необходимое во избежение выбранных малых расстояний между фазами и сближение внешней фазы с замленной опорой.

Число концентрических окружностей может быть более .трех, (например, шесть, для двухцепной линии) .

Для предотвращения сближения проводов разных фаэ в,пролетах, а

7786 37

Изоляционные 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 60

Пропускная способность предлагаемой линии в четыре — семь и более раз выше, чем у известных линий.

Kaid известно, пропускная способность трехфаэной линии электропередачи характеризуется ее натуральной 65

I также схлестывания проводов одной фазы в пролетах линии установлены изоляционные распорки (см.фиг. ).

Конструкция изоляционных распорок аналогична конструкции для крепления проводов, изображенной на фиг. 1, но значительно легче, так как не несет весовых нагрузок.

При расстоянии между фазами, близких к допустимым по рабочим напряжениям, а также при тяжелых климати- 10 ческих условиях трассы линии (сильный ветер, гололед, сильная грозовая деятельность) в пролетах подвешиваются изоляционные распорки покаэаные на фиг. 5. 15

Они состоят иэ трех жестких колец 20,21,22, к которым зажимами прикреплены провода 4 расщепленных фаз.

Жесткие кольца могут быть выполнены из легкого металла, или из иэоляци20 онного материала. Кольца связаны между собой жесткими изоляторами

23,24 в общую конструкцию так, что все провода трех фаз в пролете раскачиваются под действием ветра синхронно. Число и расположение изоляторов 23 и 24 может быть любым.

При расстояниях между фазами, близких к расстояним выбранным по 30 перенапряжениям, а также при легких климатических условиях .трассы линии. (слабый ьетер,отсутствие гололеда, слабая грозовая деятельность) изоляционные распорки могут 35 состоять только из трех жестких колец 20,21,22, без изоляторов 23,24 так как некоторая несинхронность раскачивания различных фаз в пролетах при этом не приводит к недопус- 40 тимому сближению фаз. ((2) Ъ мощностью, определяемой выражением Я

Р„=З вЂ”, 9

Х в (1) где Р„ — натуральная мощность;

0(p — фазное напряжение линии;

l — волновое сопротивление лиЬ нии.

Волновое сопротивление определяется по формуле

1 L

) в с где Ь вЂ” индуктивность линии;

С вЂ” емкость линии.

Таким образом, увеличение пропускной способности линии Р достигается уменьшением волнового сопротивления что в свою очередь, обеспечивается увеличением средней рабочей емкости трехфазной линии и уменьшением ее индуктивности

Ри ! с (3)

Рн в (P„,l" ) параметры предлагаемой линии, имеющей увеличенную пропускную способность по сравнению с обычной линией (без штриха). увеличение пропускной способности линии Р> путем увеличения средней рабочей емкости трех фаэ и уменьшения индуктивности линии достигается в воздушной линии, представленной на фиг. 1-, 5, размещением проводов трех расщепленных фаэ линий по концентрическим окружностям, вместо принятого в обычных линиях расположения фаэ рядом, по горизонтали или по вершинам треугольника.

Минимальное устройство для данного уровня напряжения допустимое изоляционное расстояние по воздуху между фазами и между фазами и заземленными частями опоры в воздушных. линиях электропередач при обычном горизонтальном расположении фаз зависит от величины атмосферных и внутренних коммутационных перенапряжений, возникающих в линии, а также от длины пролета, обуславливающего раскачивание проводов под действием ветра.

Например, для обычных линий, напряжением 500 кВ, минимальное расстояние между фазами, составляет: по атмосферным перенапряжениям 4 м, по внутренним коммутационным перенапряжениям 4,2 м, в то время как по рабочему напряжению достаточно

2 м. В обычных линиях определяющими являются атмосферные или коммутационные перенапряжения.

В линии электропередачи с концентрически расположенными фазами фиг.1-5 условия существенно изменяются, -.ак как разность потенциалов между фазами при атмосферных и внутренних перенапряжениях значительно меньше, чем в известных линиях

778637 из-за большой междуфазовой емкостной связи, существенно превышающей емкостную связь каждой фазы относительно земли. Опасность перекрытия при перенапряжениях существует только между 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 15 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 35 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 экономичность линии путем уменьшения габаритов опор. При этом целесообразно используются свойства концентрической 45 линии. Увеличенное число проводов в фазах органически необходимо из-за увеличенной пропускной :лособности предложенной линии, в которой суммарное сечение проводов в фазах выбира- 5О ется как и в известных линиях по экономической плотности тока. Сечение всех единичных проводов линии может быть выбрано одинаковым, что благоприятно с точки зреНия одинаковых стрел провеса проводов в пролетах.

В линии электропередачи, представленнои на фиг. 6, фазы линии 1,2,3, состоящей из расщепленных проводов

4, связаны конструкциями 25. В находящейся внутри фазе 3 расщепленные провода 4 расположены по окружности а в фазах 1 и 2 — по незамкнутым криволинейным поверхностям с загнутыми краями. 65

В фазе 3 расщепленные провода 4 могут быть расположены по овалу, а в фазах 1 и 2 — по полуокружностям.

Расстояния между фазами 8 выбраны минимально допустимыми при равномерном электрическом поле между фазами.

B ëèíèÿõ электропередачи, представленных на фиг. 7 и 8, каждая иэ фаз 1 — 3 линии также расщеплена на некторое количество проводов 4, закрепленных на конструкциях 25, которые согласно фиг. 7 закреплены к опоре вертикально рядом друг с другом, а согласно фиг. 8 горизонтально друг под другом.

В рассматриваемых случаях, аналогично показанному выше, фазы линии сближены между собой на расстояние

5, значительно меньшее, чем в известной линии этого же напряжения.

Во всех рассмотренных случаях в междуфазовых промежутках обеспечивается слабонеоднократное поле,что дает возможность сблизить фазы,обеспечивая электрическую прочность междуфазных воздушных промежутков.

Если длина фаз не,одинакова (фиг. 8) то длину кривой L, по которой расположены провода фазы, следует братЬ по средней фазе.

По зависимости, представленной на фиг. 10, в зависимости от необpl

/ м ходимого отношения Р„ можно определить численное значение отношения

L — Эта зависимость близка к прямоТ линейной. Отношение — или длины

5 кривой - L, по которой расположены провода средней фазы линии в сечении, перпендикулярном оси линии,. к расстоянию между фазами 5 — пропорциональ- но кратности натуральной мощности линии предложенной согласно изобретению, по сравнению с натуральной мощностью Р известной линии с расщепленными фазами, находящимися на обычном расстоянии.

Сра гнительные величины междуфазовых расстояний для линий различного номинального напряжения приведены в таблице.

Иеждуфазо- Расстояние Расстояние все напря- между фаза- между фазами жение линии ми извест- гредложенной

КВ. ной линии,v линии,м

1,5 — 2

2,0 — 2,5

3,0 — 4,0

5,0 — 6,0

330

6 — 6,5

750

17 — 20

23 — 25

1150

Расстояние между соседними проводами в фазе принимается в среднем около 0,5-0,8 м.

Ф

2Я8637

Фиг. 7

Рн

А

49ие. 10

Составитель Л.Январева

Редактор Л.Утехина Техред M.Tenep Корректор 0. Ти гор .

Заказ 5490 Тираж 614 Подписное

BHHHIlH ГОсударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4