RU2400896C1

RU2400896C1 - Lightning guard device for overhead power transmission line (versions)

Info

Publication number: RU2400896C1
Application number: RU2009140163/07A
Authority: RU
Inventors: Юрий Робертович Гунгер (RU); Юрий Робертович Гунгер; Геннадий Александрович Данилов (RU); Геннадий Александрович Данилов; Юрий Анатольевич Лавров (RU); Юрий Анатольевич Лавров; Василий Михайлович Сухар (RU); Василий Михайлович Сухар; Виталий Васильевич Власов (RU); Виталий Васильевич Власов; Александр Сергеевич Зубков (RU); Александр Сергеевич Зубков
Original assignee: Юрий Робертович Гунгер; Геннадий Александрович Данилов
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2010-09-27

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: lightning guard device of overhead power transmission line comprises support with insulating cross-beam, to which wire is fixed, and lightning protection element, at the same time insulating cross beam is made of single supporting insulator, which perceives stretching loads, and single support insulator, which perceives compressing loads, and wire is fixed to the point of their connection, besides with its other end supporting insulator is fixed to support over point where another end of supporting insulator is fixed to this support, and supporting insulator is arranged in the form of serially connected overvoltage limiter with air spark gap formed through application of electrode pulled towards wire and insulator. At the same time the second electrode of spark gap is screen, or wire or elements of wire fixation on insulating cross beam.

EFFECT: simplified design with insulating cross beams and improved lighting protection of overhead transmission line.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства опорных конструкций линий электропередачи высокого напряжения. В частности, изобретение касается конструкции грозозащиты воздушных линий электропередачи с изолирующими траверсами без грозозащитных тросов.The invention relates to the field of construction of supporting structures of high voltage power lines. In particular, the invention relates to a lightning protection structure of overhead power lines with insulating traverses without lightning protection cables.

Известна конструкция изолирующей опорно-подвесной трехфазной подвески ВЛ, описанная в US №3316342, Н01В 17/00, Н01В 17/08, H02G 7/20, Н01В 17/00, Н01В 17/02, H02G 7/20, опубл. 25.04.1967. Известная трехфазная подвеска содержит одну стальную траверсу, к которой на подвесной изолирующей подвеске подвешены провода ЛЭП, при этом фиксация проводов в горизонтальной плоскости осуществляется опорным изолятором, расположенным наклонно к горизонтальному направлению.A known design of an insulating supporting three-phase suspension of overhead lines described in US No. 3316342, H01B 17/00, H01B 17/08, H02G 7/20, H01B 17/00, H01B 17/02, H02G 7/20, publ. 04/25/1967. The well-known three-phase suspension contains one steel traverse, to which power transmission wires are suspended on a suspension insulating suspension, while fixing the wires in the horizontal plane is carried out by a support insulator located obliquely to the horizontal direction.

Данное решение принято в качестве прототипа для заявленных объектов.This decision was made as a prototype for the declared objects.

Такие подвески эффективны при компактизации канала передачи электроэнергии, например, в следующих случаях:Such suspensions are effective in compacting the power transmission channel, for example, in the following cases:

- в компактных ВЛ;- in compact overhead lines;

- в ВЛ с самонесущими изолированными проводами;- in overhead lines with self-supporting insulated wires;

- в условиях, когда по различным причинам ВЛ выполняется с небольшими пролетами, и в связи с этим появляется необходимость уменьшить междуфазные расстояния, например, в городских условиях;- in conditions when, for various reasons, the overhead line is carried out with small spans, and in connection with this there is a need to reduce the interfacial distances, for example, in urban conditions;

- в условиях, когда по различным причинам необходимо понизить высоту опор, например, для повышения грозоупорности ВЛ или для уменьшения ширины охранной зоны ВЛ.- in conditions when, for various reasons, it is necessary to lower the height of the supports, for example, to increase the lightning resistance of the overhead line or to reduce the width of the protection zone of the overhead line.

Недостатком данного решения является сложность конструкции в части как опорных элементов, так и в части установки изолирующих элементов, а также невысокая грозозащищенность ВЛ из-за отсутствия специальных средств грозозащиты (например, грозозащитного троса) и повышенных горизонтальных габаритов, при которых возможен прорыв молнии к любой из трех фаз ВЛ.The disadvantage of this solution is the design complexity in terms of both supporting elements and the installation of insulating elements, as well as low lightning protection of overhead lines due to the lack of special lightning protection devices (for example, lightning protection cable) and increased horizontal dimensions, in which lightning can break through to any from three phases of overhead lines.

В большинстве случаев ВЛ защищаются от грозовых отключений подвеской грозозащитного троса. Однако в ряде случаев грозозащитный трос не выполняет своих функций, а иногда приводит к возникновению дополнительных аварийных ситуаций (например, при обрыве грозотроса).In most cases, overhead lines are protected from lightning outages by the suspension of a lightning protection cable. However, in some cases, a lightning protection cable does not perform its functions, and sometimes leads to the emergence of additional emergency situations (for example, when a lightning cable breaks).

Для повышения эффективности грозозащиты ВЛ необходимо обеспечить сопротивление заземления опор на уровне нормативных значений, определенных в правилах устройства электроустановок (ПУЭ-7). В случае когда трасса ВЛ проходит в районах с высоким удельным сопротивлением грунта, выполнение этого требования ПУЭ на практике обеспечить практически невозможно. В таких условиях наличие грозозащитного троса приводит не к повышению, а к снижению грозоупорности ВЛ, поскольку при высоких значениях сопротивления заземления опор каждый удар молнии в грозозащитный трос приводит к обратному перекрытию с тела опоры на провода ВЛ. В этом случае наличие грозотроса только увеличивает число грозовых отключений ВЛ.To increase the efficiency of lightning protection of overhead lines, it is necessary to provide grounding resistance of the supports at the level of standard values defined in the rules for the installation of electrical installations (PUE-7). In the case when the overhead line runs in areas with high resistivity, it is practically impossible to practically fulfill this PUE requirement. Under such conditions, the presence of a lightning protection cable does not lead to an increase, but to a decrease in the lightning resistance of the overhead line, since at high values of the grounding resistance of the poles, each lightning strike into a lightning protection cable leads to the back overlap of the support body on the overhead line wires. In this case, the presence of a lightning cable only increases the number of lightning shutdowns of the overhead line.

В районах с высокой коррозионной агрессивностью атмосферы грозозащитные тросы корродируют значительно быстрее проводов, т.к. они выполнены из стали. При достижении коррозией критических значений происходит обрыв грозотросов. При падении грозотрос часто "ложится" на провода, приводя к коротким замыканиям и аварийному отключению ВЛ.In areas with high atmospheric corrosiveness, lightning protection cables corrode much faster than wires, because they are made of steel. When corrosion reaches critical values, ground wire breakage occurs. In the event of a fall, the ground wire often "lies" on the wires, leading to short circuits and emergency shutdown of the overhead line.

Снятие грозотроса приводит к тому, что молния поражает верхние провода ВЛ и каждое такое поражение приводит к перекрытию воздушного промежутка между проводом и телом опоры и, как следствие, к аварийному отключению ВЛ. Однако следует отметить, что количество ударов молнии в ВЛ без грозозащитных тросов снижается, так как провода подвешиваются ниже тросов.Removing the ground wire leads to the fact that lightning strikes the upper wires of the overhead line and each such defeat leads to the overlap of the air gap between the wire and the support body and, as a result, to the emergency shutdown of the overhead line. However, it should be noted that the number of lightning strikes in overhead lines without lightning protection cables is reduced, since the wires are suspended below the cables.

Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, который заключается в упрощении конструкции с изолирующими траверсами и повышении грозозащищенности ВЛ.The present invention is aimed at achieving a technical result, which consists in simplifying the design with insulating traverses and increasing the lightning protection of overhead lines.

Указанный технический результат для первого варианта исполнения достигается тем, что в устройстве грозозащиты воздушной линии электропередачи, содержащем опору с изолирующей траверсой, к которой прикреплен провод, и элемент грозозащиты, изолирующая траверса выполнена из одного поддерживающего изолятора, воспринимающего растягивающие нагрузки, и одного опорного изолятора, воспринимающего сжимающие нагрузки, к точке связи которых между собой прикреплен провод, при этом другим концом поддерживающий изолятор прикреплен к опоре выше места прикрепления к этой опоре другого конца опорного изолятора, а опорный изолятор состоит из последовательно соединенных между собой ограничителя перенапряжений с воздушным искровым промежутком, образованным за счет применения электрода, протянутого в сторону провода, вторым электродом искрового промежутка является экран, или провод, или элементы крепления провода на изолирующей траверсе.The specified technical result for the first embodiment is achieved by the fact that in the lightning protection device of an overhead power transmission line containing a support with an insulating traverse to which a wire is attached, and a lightning protection element, an insulating traverse is made of one supporting insulator that accepts tensile loads, and one supporting insulator, receiving compressive loads, to the connection point of which a wire is attached to each other, while the other end of the supporting insulator is attached to the support above that the other end of the support insulator is attached to this support, and the support insulator consists of a surge suppressor connected in series with the air spark gap formed by the use of an electrode stretched towards the wire, the second electrode of the spark gap is a screen, or wire, or fastening elements wires on an insulating traverse.

Указанный технический результат для второго варианта исполнения достигается тем, что в устройстве грозозащиты воздушной линии электропередачи, содержащем опору с изолирующей траверсой, к которой прикреплен провод, и элемент грозозащиты, а изолирующая траверса выполнена из одного поддерживающего изолятора, воспринимающего растягивающие нагрузки, и одного опорного изолятора, воспринимающего сжимающие нагрузки, к точке связи которых между собой прикреплен провод, при этом другим концом поддерживающий изолятор прикреплен к опоре выше места прикрепления к этой опоре другого конца опорного изолятора, а поддерживающий изолятор состоит из последовательно соединенных между собой ограничителя перенапряжений с воздушным искровым промежутком, образованным за счет применения электрода, протянутого в сторону провода, вторым электродом искрового промежутка является экран, или провод, или элементы крепления провода на изолирующей траверсе.The specified technical result for the second embodiment is achieved by the fact that in the lightning protection device of an overhead power line containing a support with an insulating traverse to which a wire is attached, and a lightning protection element, and the insulating traverse is made of one supporting insulator that accepts tensile loads, and one supporting insulator , perceiving compressive loads, to the connection point of which a wire is attached to each other, while the other end of the supporting insulator is attached to the support above m There is the attachment of the other end of the support insulator to this support, and the supporting insulator consists of a surge suppressor connected in series with the air spark gap formed by the use of an electrode stretched towards the wire, the second electrode of the spark gap is a screen, or wire, or fastening elements wires on an insulating traverse.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.These features are significant and interconnected with the formation of a stable set of essential features sufficient to obtain the desired technical result.

Изобретение поясняется конкретными примерами, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата.The invention is illustrated by specific examples, which, however, are not the only possible, but clearly demonstrate the ability to achieve the above set of features of the required technical result.

фиг.1 - первый вариант исполнения грозозащиты;figure 1 - the first embodiment of lightning protection;

фиг.2 - второй исполнения грозозащиты;figure 2 - the second execution of lightning protection;

Одним из путей повышения грозоупорности ВЛ без грозотросов является использование подвесных защитных аппаратов - нелинейных ограничителей перенапряжений (ОПН), которые на опорах с подвесной изоляцией подвешиваются на стальных траверсах параллельно линейному изолятору. При этом ОПН, как правило, не имеет электрического контакта с проводом, а отделен от него искровым воздушным промежутком, который перекрывается при возникновении грозовых перенапряжений и подключает ОПН к проводу только при появлении опасных грозовых перенапряжений. В случае когда на ВЛ применяются изолирующие траверсы, подобное решение реализовано быть не может, т.к. изолирующая подвеска верхнего провода крепится непосредственно к верхней части стойки опоры, и никаких металлических (заземленных) траверс, к которым возможна подвеска ОПН, конструкция опоры не предусматривает.One of the ways to increase the lightning resistance of overhead lines without lightning ropes is to use suspended protective devices - non-linear surge arresters (ARFs), which are suspended on supports with suspended insulation on steel traverses parallel to a linear insulator. In this case, the arrester, as a rule, does not have electrical contact with the wire, but is separated from it by a spark gap, which is blocked when lightning surges occur and connects the arrester to the wire only when dangerous lightning surges occur. In the case when isolating traverses are used on overhead lines, such a solution cannot be implemented, because the insulating suspension of the upper wire is attached directly to the upper part of the support strut, and the support structure does not provide any metal (grounded) traverse to which the arrester suspension is possible.

ОПН - аппараты защиты от перенапряжений современного поколения, пришедшие на смену вентильным разрядникам. Ограничители перенапряжений нелинейного типа, ОПН предназначены для защиты электрооборудования распределительных электрических сетей переменного тока с изолированной или компенсированной нейтралью от грозовых и коммутационных перенапряжений в соответствии с их вольт-амперными характеристиками и пропускной способностью. ОПН относятся к категории изделий, хорошо освоенных промышленностью. Эти аппараты выпускаются рядом российских предприятий, таких как ЗАО «Феникс-88» (информация об ОПН представлена на официальном сайте этой компании в Интернет в режиме он-лайн по адресу: http://www.fenix88.nsk.su/prod_opn.php), Группа компаний «Промгруппа Планета» (информация об ОПН представлена на официальном сайте этой компании в Интернет в режиме он-лайн по адресу: http://pplaneta.ru/opn.html), как «АВК-Энерго» (информация об ОПН представлена на официальном сайте этой компании в Интернет в режиме онлайн по адресу: http://www.avk.su/avkcatalog/opn/), как ЗАО «Высоковольтные Электрические Защитные Аппараты» («ВЭЗА») и ООО «Электрозащита» (информация об ОПН представлена на официальном сайте этой компании в Интернет в режиме он-лайн по адресу: http://www.elz.ru/opn.htm).OPN - surge protection devices of the modern generation, which replaced the valve arresters. Non-linear type surge arresters, surge arresters are designed to protect electrical equipment of distribution electric AC networks with isolated or compensated neutral from lightning and switching surges in accordance with their current-voltage characteristics and throughput. Arresters are categorized as products well developed by industry. These devices are manufactured by a number of Russian enterprises, such as CJSC Phoenix-88 (information on arresters is available on the company's official website on-line at: http://www.fenix88.nsk.su/prod_opn.php ), Group of companies “Promgruppa Planeta” (information on arresters is presented on the official website of this company on the Internet at the address: http://pplaneta.ru/opn.html), as “AVK-Energy” (information on The arrester is presented on the official website of this company on the Internet online at: http://www.avk.su/avkcatalog/opn/), as CJSC High-Voltage Electrics s Protective Devices "(" VEZA ") and LLC" Electrical protection "(information about OPN is presented on the official website of the company on the Internet in a mode on-line at: http://www.elz.ru/opn.htm).

В рамках настоящего изобретения предлагается выполнить грозозащиту ВЛ без грозозащитных тросов при помощи ОПН. При этом предлагается изменить пространственное положение ОПН. Для этого предлагается для грозозащиты воздушной линии электропередачи (ВЛ) с изолирующими траверсами, каждая из которых выполнена из одного поддерживающего изолятора 1, воспринимающего растягивающие нагрузки, и одного опорного изолятора 2, воспринимающего сжимающие нагрузки, к точке связи которых между собой прикреплен провод 3 и каждый из которых прикреплен другим концом к стойке опоры 4 ВЛ, установить на стойке опоры 4 в изолирующую траверсу опорный изолятор, который состоит из двух последовательно соединенных элементов: ОПН 5 с воздушным искровым промежутком, образованным за счет применения электрода 6, протянутого в сторону провода 3 для образования заданного по размеру воздушного искрового промежутка (по отношению к проводу) и изолятора (выполненного в виде укороченной части 7 опорного изолятора 2). При этом для отвода электрической дуги от внешней изоляции укороченного опорного изолятора могут применяться электрические/кий экраны 8, закрепленные на элементе крепления провода 9 (фиг.1).In the framework of the present invention, it is proposed to perform lightning protection of overhead lines without lightning protection cables using an arrester. It is proposed to change the spatial position of the arrester. To do this, it is proposed for lightning protection of an overhead power transmission line (VL) with insulating traverses, each of which is made of one supporting insulator 1, perceiving tensile loads, and one supporting insulator 2, perceiving compressive loads, to the connection point of which a wire 3 is attached to each other of which the other end is attached to the support pole of the 4 VL line, install a support insulator on the support pole 4 in the traverse insulator, which consists of two series-connected elements: arrester 5 with air th spark gap formed by the use of the electrode 6, stretched in the direction of wire 3 to form a predetermined size of the air spark gap (relative to the wire) and an insulator (configured as a truncated portion 7 of the support insulator 2). In this case, to remove the electric arc from the external insulation of the shortened supporting insulator, electric screens 8 mounted on the fastening element of the wire 9 can be used (Fig. 1).

Таким образом, поддерживающий изолятор 1 и опорный изолятор предлагаемой конструкции за счет прикрепления их к опоре 4 на разной высоте (поддерживающий изолятор прикреплен к стойке опоры выше места прикрепления к этой стойке другого конца ОПН) образуют силовой треугольник в вертикальной плоскости, образующий изолирующую траверсу. ОПН представляет собой близкую к трубчатой форме вытянутую конструкцию, состоящую из корпуса, являющегося силовым элементом, что обеспечивает возможность его использования в качестве опорной (силовой) конструкции, в том числе и в составе такой же силовой конструкции опорного изолятора. Опорный изолятор как силовой элемент так же имеет вытянутую, близкую к трубчатой форму.Thus, the supporting insulator 1 and the supporting insulator of the proposed design, by attaching them to the support 4 at different heights (the supporting insulator is attached to the support post above the attachment point of the other end of the arrester to this post) form a power triangle in the vertical plane, forming an insulating crosshead. The arrester is an elongated structure close to a tubular shape, consisting of a body that is a power element, which makes it possible to use it as a support (power) structure, including as part of the same power structure of the support insulator. The supporting insulator as a power element also has an elongated, close to tubular shape.

Возможен вариант исполнения, согласно которому для конструкции по фиг.2 на опоре в изолирующей траверсе поддерживающий изолятор состоит из двух последовательно соединенных элементов: ОПН 10 с воздушным искровым промежутком, образованным за счет применения электрода 6, протянутого в сторону провода 3 для образования заданного по размеру воздушного искрового промежутка, и изолятора (выполненного в виде укороченной части 11 поддерживающего изолятора 1), при этом для отвода электрической дуги от внешней изоляции поддерживающего изолятора могут применяться электрические/кий экраны 8, как это предусмотрено для первого варианта исполнения.An embodiment is possible, according to which, for the structure of FIG. 2, on a support in an insulating traverse, the supporting insulator consists of two series-connected elements: arrester 10 with an air spark gap formed by the use of an electrode 6 stretched towards the wire 3 to form a predetermined size air spark gap, and the insulator (made in the form of a shortened part 11 of the supporting insulator 1), while for the removal of the electric arc from the external insulation of the supporting insulator Utilize the electric screens 8 as provided for the first embodiment.

Новое размещение ОПН на опоре относительно элементов изолирующей траверсы позволяет обеспечить высокий уровень защиты от перенапряжений и грозозащиты ВЛ при отсутствии необходимости изменения конструкции самой опоры.The new placement of the arrester on the support relative to the elements of the insulating beam allows providing a high level of protection against overvoltage and lightning protection of overhead lines in the absence of the need to change the design of the support itself.

Использование ОПН позволяет обеспечить значительный экономический эффект за счет резкого уменьшения количества аварийных отключений в грозовой сезон.The use of arrester can provide a significant economic effect due to a sharp decrease in the number of emergency outages in the thunder season.

Настоящее изобретение промышленно применимо, так как основано на рациональном расположении элементов опоры, обеспечивающем повышение эксплуатационных характеристик опоры в части защиты от грозовых отключений.The present invention is industrially applicable, as it is based on a rational arrangement of the support elements, which provides increased operational characteristics of the support in terms of protection against lightning outages.

Claims

1. Lightning protection device of an overhead power transmission line, containing a support with an insulating traverse, to which a wire is attached, and a lightning protection element, characterized in that the insulating traverse is made of one supporting insulator that accepts tensile loads, and one supporting insulator that accepts compressive loads, to a point the connection of which a wire is attached to each other, while the other end of the supporting insulator is attached to the support above the point of attachment of the other end of the support insulator to this support, and the supporting insulator consists of a surge suppressor connected in series with the air spark gap formed by the use of an electrode stretched towards the wire and an insulator, while the second electrode of the spark gap is a shield, or wire, or wire fastening elements on an insulating cross-beam.

2. Lightning protection device of an overhead power transmission line, containing a support with an insulating traverse, to which a wire is attached, and a lightning protection element, characterized in that the insulating traverse is made of one supporting insulator that accepts tensile loads, and one supporting insulator that accepts compressive loads, to a point the connection of which a wire is connected to each other, while the other end of the supporting insulator is attached to the support above the point of attachment of the other end of the support insulator to this support, and The supporting insulator consists of a surge arrester connected in series with an air spark gap formed by the use of an electrode stretched towards the wire and an insulator, while the second electrode of the spark gap is a screen, or a wire, or wire fastening elements on an insulating traverse.