Поддерживающий зажим

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для подвески проводов на промежуточных опорах больших переходов воздушных линий электропередачи. Зажим состоит из лодочки, зажимного приспособления, подвески и механизма, обеспечивающего редуцирование тяжения при обрыве провода линии. В качестве этого механизма используется стопорный болт, который крепится в резьбовом отверстии цапфы, имеющей продольный вырез, точно повторяющий форму внешней поверхности дна лодочки. Диаметр, материал и конструкция стопорного болта выбираются с таким расчетом, что при обрыве провода болт срезается от действия аварийной нагрузки и лодочка вместе с проводом свободно проскальзывает, не падая на металлические элементы промежуточной опоры. Изобретение позволяет заменить сложные дорогостоящие многороликовые подвесы на больших переходах воздушных линий электропередачи через естественные препятствия. 2 ил.

 

Изобретение относится к области электроэнергетики, а более конкретно к поддерживающим зажимам, предназначенным для подвески проводов на промежуточных опорах больших переходов через естественные препятствия воздушных линий электропередачи.

Конструкции промежуточных опор больших переходов через естественные препятствия (реки, водохранилища, заливы и т.п.) воздушных линий электропередачи рассчитываются на редуцированное тяжение, направленное вдоль линии по аварийному режиму (например, обрыв провода линии). Величина этого тяжения регламентируется, в частности, по ПУЭ 6-го издания и составляет для одного провода в фазе - 20 кН, двух проводов в фазе - 35 кH и трех проводов в фазе - 50 кН. Для обеспечения такой нагрузки (согласно указаниям ПУЭ) на опоры переходов линий при обрыве провода применяются так называемые многороликовые подвесы, которые редуцируют возникающие в критических ситуациях нагрузки на опоры до допустимых по нормам пределов. Однако такие подвесы чрезвычайно сложны по конструкции, имеют большую массу (до 250 кг и более) и, кроме того, не обеспечивают надежную защиту проводов от вибрации и износа провода при его перемещениях по роликам. Поэтому для реализации указанной цели целесообразно использовать более простые устройства, например поддерживающие зажимы.

Известен поддерживающий зажим для подвески проводов воздушных линий электропередачи, содержащий подвеску, выполненную в виде промежуточного звена, шарнирно соединенного с хомутом, охватывающим провод, и резиновый амортизатор, расположенный внутри хомута, при этом промежуточное звено выполнено в виде удлиненной упругой скобы со скругленной частью на одном конце и загнутыми вовнутрь заплечиками на других концах, входящими в отверстия, выполненные на концах хомута [1].

Данный зажим при аварийной ситуации, например обрыве провода, за счет расцепления хомута и скобы обеспечивает падение провода на землю без каких-либо значительных повреждений; тем не менее, для достижения этого эффекта требуется очень точно рассчитать и выбрать его конструктивные параметры, а именно: угол между каждым заплечиком и вертикальной осью симметрии скобы, угол между прямыми участками скобы и ее вертикальной осью симметрии, а также расстояние между прямыми участками скобы. Это обстоятельство сильно усложняет конструктивно зажим, который по своему конструктивному исполнению более подходит для подвески оптических самонесущих кабелей воздушных линий связи, а не проводов воздушных линий электропередачи, где нагрузки значительно более высокие. Кроме того, применение этого зажима на промежуточных опорах больших переходов очевидно также проблематично, поскольку в этом случае требуется редуцирование тяжения путем проскальзывания провода в зажиме с тем, чтобы избежать падения промежуточной опоры, так как на больших переходах это приведет к значительным затратам на восстановительные работы.

Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному является поддерживающий зажим для подвески проводов воздушных линий электропередачи, содержащий лодочку, зажимное приспособление, прижимающее провод ко дну лодочки, подвеску, выполненную в виде промежуточных звеньев со скобой, и механизм, обеспечивающий ограничение прочности заделки провода в зажиме, выполненный в виде стопорного болта [2].

Этот зажим также имеет существенные недостатки:

- во время аварийной нагрузки, например, при обрыве провода и возникновении в проводе одностороннего тяжения рассчитанный на определенную нагрузку болт, служащий предохранительным элементом, срезается и освобожденная от подвески лодочка с проводом падает (в рассматриваемом варианте подвеска крепится через этот болт) сразу же на землю, при этом она задевает за металлические элементы опоры, что может вызвать их повреждение и пережоги провода от возможных коротких замыканий; все это нежелательно с точки зрения удорожания восстановительных и ремонтных работ, проводимых в таких случаях на воздушных линиях электропередачи;

- под большим сомнением находится работа зажима в нормальных неаварийных условиях, поскольку дополнительное шарнирное соединение лодочки с подвеской через промежуточный элемент будет способствовать нежелательным отклонениям гирлянды изоляторов при изменениях тяжений в смежных полупролетах;

- элемент (болт) зажима, обеспечивающий редуцирование тяжения в аварийном режиме, в процессе эксплуатации постоянно находится в режиме перемещений, что увеличивает вероятность его быстрого истирания и, как следствие, нечеткого или даже неправильного срабатывания данного механизма редуцирования тяжения;

- в известном зажиме нет возможности обеспечить требуемую по условиям эксплуатации защиту провода от износа в результате действия вибрационных колебаний.

Авторы и заявитель ставят перед собой техническую задачу разработки поддерживающего зажима для подвески проводов на промежуточных опорах больших переходов воздушных линий электропередачи, обладающего существенными преимуществами перед известными зажимами аналогичного назначения.

Заявляемое изобретение позволяет достичь положительного технического результата, выражающегося, в частности, в возможности достаточно простым устройством достичь редуцированного тяжения проводов по аварийному режиму на больших переходах воздушных линий электропередачи.

Отмечаемый технический результат достигается посредством совокупности существенных конструктивных признаков нового зажима, а именно: поддерживающий зажим для подвески проводов воздушных линий электропередачи, содержащий лодочку, зажимное приспособление, прижимающее провод ко дну лодочки, подвеску, выполненную в виде промежуточных звеньев со скобой, и механизм, обеспечивающий ограничение прочности заделки провода в зажиме, выполненный в виде стопорного болта, при этом стопорный болт выполнен из мягкого алюминия марки АДО и закреплен с внешней стороны дна лодочки по вертикальной оси зажима в резьбовом отверстии цапфы, выполненной в виде цилиндра с фигурным продольным вырезом, повторяющим форму внешней поверхности дна лодочки, которым она опирается на указанный вырез цапфы, причем диаметр стопорного болта d определяется по площади его поперечного сечения F_H без учета резьбовой части болта из соотношения и F_H рассчитывается по величине аварийной нагрузки из отношения где Т_среза - аварийная нагрузка, определяемая величинами 1700-2000 кН, а σ_пр - предел прочности алюминия, величина которого выбирается из значений 1600-1800 кг/см².

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 - общий вид поддерживающего зажима, выполненного согласно настоящему изобретению, вид по направлению поперек к проводу линии; на фиг.2 - то же, что на фиг.1, вид сбоку, вдоль провода линии.

Поддерживающий зажим заявляемой конструкции типа ПОН изготавливается в трех модификациях: для проводов и тросов диаметром 12-27 мм на разрушающую нагрузку не менее 150 кН и массой 12 кг; для проводов диаметром 25-37,5 мм на разрушающую нагрузку не менее 300 кН и массой 21 кг; для проводов диаметром 25-46,5 мм на разрушающую нагрузку не менее 450 кН и массой 27 кг.

Конструктивно зажим выполнен следующим образом: он состоит из лодочки 1, изготавливаемой из алюминиевого сплава, зажимного приспособления, которым провод 2 прижимается ко дну 3 лодочки 1, подвески, посредством которой зажим крепится к гирлянде изоляторов (не показана) линии, и механизма, с помощью которого достигается снижение нагрузки на опору в случае, например, обрыва провода 2. Зажимное приспособление выполняется в виде двух Г-образных плашек 4 из ковкого чугуна, своими опорными поверхностями через прокладки 5 из алюминия, опирающимися на провод 2, лежащий на дне 3 лодочки 1; концевые части плашек 4 стягиваются горизонтально расположенным стяжным болтом 6 из стали марки Ст. 20. Подвеска зажима выполняется в виде двух промежуточных звеньев 7 и скобы 8, соединенных между собой болтом 9 (все детали подвески изготавливаются из стали марки Ст. 20). Промежуточные звенья 7 своими нижними концами крепятся в цапфе 10, на которой устанавливается и закрепляется стопорным болтом 11 (в резьбовом отверстии 12 цапфы 10) лодочка 1. Цапфа 10 представляет собой цилиндр с продольным фигурным вырезом 13, точно повторяющим форму внешней поверхности дна 3 лодочки 1, которым она ложится на этот вырез 13 цапфы 10. Стопорный болт 11, изготовленный из мягкого алюминия марки АДО, играет роль механизма, с помощью которого достигается редуцирование тяжения на опору во время аварийной ситуации; параметры стопорного болта 11 рассчитаны так, что при обрыве, например, провода 2, когда возникают аварийные нагрузки, он, работая на срез, разрушается, лодочка освобождается от закрепления и провод 2 свободно проскальзывает по ней, а нагрузка на опору снижается до установленной величины редуцированного тяжения по аварийному режиму. Для того чтобы этот механизм сработал таким образом, выбирается оптимальный диаметр стопорного болта 11, в частности диаметр d болта 11 рассчитывается исходя из площади его нерезьбовой части поперечного сечения F_H по математической формуле: где F_H величина, определяемая по аварийной нагрузке T_среза, равная , где T_среза - аварийная нагрузка (1700-2000) кН, и σ_пр - предел прочности алюминия (1600-1800) кг/см².

Предлагаемый поддерживающий зажим работает следующим образом.

В случае возникновения аварийных ситуаций, наиболее распространенной из которых является обрыв провода 2, стопорный болт 11, именно рассчитанный на величину аварийной нагрузки, работает на срез и по достижению ее величины разрушается, освобождая лодочку 1 зажима от закрепления в цапфе 10, в результате чего лодочка 1 с проводом 2 имеет возможность свободного проскальзывания в сторону одностороннего тяжения, разгружая опору от действия ненормированной нагрузки; при этом не происходит падения лодочки 1 с проводом 2 в районе подвески на опоре, что существенно облегчает работы по восстановлению линии после аварии.

Использование заявляемых поддерживающих зажимов для подвески проводов на промежуточных опорах больших переходов воздушных линий электропередачи позволит отказаться от применения в этих случаях дорогостоящих, сложных по конструкции многороликовых подвесов, а также обеспечить надежную защиту от аварийных перегрузок промежуточных опор и защиту проводов от износа в результате воздействия на них вибрационных колебаний.

В настоящее время предложенный поддерживающий зажим прошел всесторонние испытания на опытном стенде ОРГРЭС и рекомендован к серийному выпуску.

Источники информации

[1] Патент Российской Федерации №2088009, кл. Н 02 G 7/05, 20.08.97. Бюл. №23.

[2] Авторское свидетельство СССР №66586, кл. 21 с, 21₀₂, опубликовано 30 июня 1946 г.

Поддерживающий зажим для подвески проводов воздушных линий электропередачи, содержащий лодочку, зажимное приспособление, прижимающее провод ко дну лодочки, подвеску, выполненную в виде промежуточных звеньев со скобой, и механизм, обеспечивающий ограничение прочности заделки провода в зажиме, выполненный в виде стопорного болта, отличающийся тем, что стопорный болт выполнен из мягкого алюминия марки АДО и закреплен с внешней стороны дна лодочки по вертикальной оси зажима в резьбовом отверстии цапфы, выполненной в виде цилиндра с фигурным продольным вырезом, повторяющим форму внешней поверхности дна лодочки, которым она опирается на указанный вырез цапфы, при этом диаметр стопорного болта d определяется по площади его поперечного сечения F_H без учета резьбовой части болта из соотношения , причем F_H рассчитывается по величине аварийной нагрузки из отношения

где Т_среза - аварийная нагрузка, определяемая величинами 1700÷2000 кН, а σ_пр. - предел прочности алюминия, величина которого выбирается из значений 1600÷1800 кг/см².