Трехфазная воздушная линия электропередачи высокого напряжения

Трехфазная воздушная линия электропередачи высокого напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик в >964829 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 110379 (21) 2732457/24-07

Р1 М К с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Н 02 G 7/00

Государствен ны и коми тет

СССР по делам изобретений и открытий (33) УДК 621 315.

1.(088.8) Опубликовано 07.1Q82.Бюллетень ¹ 37

Дата опубликования описания 071082 н и фцЯ ()ф щ рно е на ФЖЙФИЧЕГ.КАЯ

Ленинградский (72) Авторы изобретения

Г.Н. АлександРов, И.М.Носов, Г.В. Подпорк

Северо-Западное отделение Ордена Октябрьс всесоюзного государственного проектно-изы исследовательского института энергетическ и электрических се"гей "Энергосетьпроект" политехнический институт им. M.È. Калин (71) Заявители (54) ТРЕХФАЗНАЯ ВОЗДУШНАЯ 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 трехфаэная воздушная линия электропередачи высокого напряжения, содержащая опоры, изоляторы и расщепленные фазы, провода каждой из которых расположены по окружности $1).

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 споры, изоляторы и .расщепленные фазы, провода каждой из которых расположены по окружности, провода одной из расщепленных фаз разделены поровну на две полуфазч, каждая иэ которых расположена концентрически по окружности внутри одной из других расщепленных фаз.

При этом трехфазная воздушная ли.ния электропередачи вы"окого напряже ния может быть снабжена подвешенными

5 на изоляторах к опоре и соединенными между собой изоляторами кольцевыми конструкциями, на которых закреплены провода фаз.

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

Причем дополнительные кольцевые конструкции могут быть соединены меж ду собой изоляторами.

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

При этом верхняя часть опор мажет быть округлена.

Кроме того, опоры могут быть выполнены Т-образными.

Опоры могут быть выполнены из двух наклоненных во внешние стороны стоек с оттяжками, закрепленными шарнирно на фундаментах и соединенных вверху.

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

964829

Верхняя гасть П-образных, П-образных со скругленным верхом и Т-образных опор может быть выполнена из изоляционного материала.

Все провода трехфазной воздушой линии электропередачи высокого напря- 5 жения могут быть выполнены с одинаковым сечением.

На фиг. 1 схематически представлен вид вдол линии электропередачи, выполненной на П вЂ” ; íà 10 фиг. 2 — то же, на П-образных опорах

cq скругленной верхней частью, на фйг. 3 — то же, на Т-образных опорах", на фиг. 4 — то же, на опорах из двух наклонных стоек; на фиг. 5 — дополни- 5 тельная кольцевая конструкция с изо ляционными распорками, устанавливае" мая 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, рас положенных по двум осям линии.(слева и справа). Кольцевые конструкции 5 связаны между собой изоляторами 6 и подвешены к опоре на изоляторах 7. Расположение и число изоляторов 6 и 7 может быть и иное, чем показано на чертежах.

Причем провода каждой фазы распо;— ложены по вершинам правильных многоугольников, вершины 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 40 фаз 1 или 2 к радиусу внутренней ок. ружности фазы 3 и расстояния между окружностями выбраны минимально допустимыми по условиям обеспечения электрической прочности между фазовой45 изоляцией при рабочем напряжении и перенапряжениях.

Указанное, а также расщепление фаз на большое колиЧество проводов, позволяет существенно повысить пропускную способность и экономичность ли нии.

Линия может быть выполнена на опорах нескольких типов. .На фиг. 1 показана П-образная опора 8, которая в отличие от обычных портальных опор линий. электропередач, выполнена без внешних боковых траверс.

На фиг. 2 показана П-образная опо.—

-ра со скругленной. верхней частью 9.

На фйг. 3 показана Т-образная опора 10, она может иметь изолированную верхнюю часть 11, что позволяет сбли зить левую и правую пары концентри- . ческих окружностей. 65

На фиг.4. показана опора, выполненная из двух наклоненных во внешние стороны от осн 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 проводов и климатических условий трассы.

Изоляторы 7 могут быть выполнены как из гирлянд тарелочных изоляторов, 1 так и из стержневых фарфоровых или стеклопластиковых изоляторов, которые могут быть прикреплены не к ближним, а к удлиненным частям 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 проводов разных фаз в пролетах, а также схлестывания проводов одной фазы, в пролетах линии установлены изоляционные распорки, схематических изображенные на фиг.5.Изоляционный распорки по конструктивной схеме аналогичны 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 трассы линки (слабый ветер, отсутствие гололеда, сла964829 бая грозовая деятельность, небольшая величина внутренних перенапряжений), распорки состоят только из жестких колец 20 и 21.

В распорках .второго типа, для тяжелых 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 изолятор, расположенные по горизонтали.

Изоляторы устанавливаются на линии на определенном расчетном расстоянии; так что отключение проводов 15 в малых пролетах между распорками от среднего положения незначительно и уменьшение расстояния между фазами удовлетворяет изоляционным требованиям. Вес изоляторов по сравнению ;д 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 предлагаемой линии электропередачи, примерно в пять и более раз выше, чем известной линии того же напряжения.

Как известно, пропускная способность трехфаэной линии электропередачи характеризуется ее натуральной мощностью Р>, определяемой выражением где P — натуральная мощность, 0ф - фазное напряжение линии, волновое сопротивление.

46

Волновое сопротивление определяется по формуле (2)

Д5 где — индуктивность линии, С вЂ” рабочая емкость трех фаэ ли.— нии.

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

Индексом "штрих" (Р ., ) отмече- о на линия, имеющая увеличенйую пропускную способность по сравнению с "тра.диционной" линией (беэ штриха).

Согласно изобретению, увеличение .пропускной способйости.линии РИ путем 65 увеличения средней рабочей емкости трех фаэ и уменьшением индуктивности линии достигается в воздушной линии размещением проводов трех расщепленных фаз линий по двум парам концентрических окружностей, включением двух фаэ 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 опоры в воздушных линиях электропередач, при известном горизонтальном расположении фаз, зависит 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, папряжением 500 кВ минимальное расстояние между фазами по атмосферным перенапряжениям — 4 м, по внут-. ренним коммутационным перенапряжениям — 4,2 м, в то время как по рабочему напряжению оно достаточно всего 2 и. В известных линиях определяющими являются атмосферные или коммутационные 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 междуфаэной емкостной связи, существенно превышающую емкостную связь каждой фазы относительно земли, а также иэ-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 быть выбрано достаточной величины, по конструктивным соображениям.Из сказанного следует, что опасность перекрытия изоляции при перенапряжениях имеется только между проводами внешних фаз и землей или заземленными конструкциями опор, а между

964829

Формула изобретения

1. Трехфазная воздушная линия электропередачи высокого напряжения, содержащая опоры, изоляторы и расщепленные фазы, провода каждой из которых расположены по окружности, о т

50 концентрически расположенными фазами практически отсутствует. Поэтому междуфазовые изоляционные расстояния (между кольцами) могут быть выбраны по величине напряжения, близкой к междуфазным 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. 10

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 раз-, меры изоляционных расстояний между концентрическими фазами практически мало влияют на пропускную способЙость линии, их уменьшение позволяет повысить экономичность лини путем уменьшения габаритов опор, что полезно используют свойства предло- 35 женной линии.

Увеличенное число проводов в фазах органически необходимо для увеличения пропускной способности предлагаемой линии, в которой сум- 40 марное сечение проводов в фазах выбирается как и во всех линиях по экономической плотности тока. Сечение всех единичных проводов линии может быть выбрано одинаковым, что 45 благоприятно с точки зрения одинаковых стрел провеса в пролетах линии. л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения пропускной способности, провода одной из расщепленных фаз разделены поровну на две полуфазы, каждая из которых расположена концентрически по окружности внутри одной из других расщепленных фаз.

2. Линия электропередачи по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена подвешенными на изоляторах к опоре и соединенными между собой изоляторами кольцевыми конструкциями, на которых закреплены провода фаз.

3. ЛИния электропередачи по пп.1 и 2, отличающаяся тем,что она снабжена дополнительными кольцевыми конструкциями, установленными в пролетах.

4. Линия электропередачи по пп. 1-3, отличающаяся тем, что дополнительные кольцевые конструкции соединены между собой изоляторами.

5. Линия электропередачи по п. 1, отличающаяся тем, что опоры выполнены П-образными. б. Линия электропередачи по п. 5, отличающаяся тем, что верхняя часть опоры округлена.

7. Линия электропередачи по п. 1, отличающаяся тем, что опоры выполнены из двух наклоненных во внешние стороны стоек с оттяжками, закрепленных шарнирно на фундаментах и соединенных вверху.

8. Линия электропередачи по п. 7, отличающаяся тем, что оттяжки расположены в два яРуса, причем нижние концы внутренних оттяжек прикреплены к фундаментам противоположных стоек.

9. Линия электропередачи.по п. 1, отличающаяся тем, что опоры выполнены Т-образными.

10. Линия электропередачи по пп. 5, б и 9, отличающаяся тем, что верхняя часть опор выполнена иэ изоляционного материала.

11. Линия электропередачи по п.1, отличающаяся тем, что 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.