PL184151B1 - Końcówka słupa do przewodów średnio i wysokonapięciowej napowietrznej trakcji elektrycznej - Google Patents

Abstract

1. Koncówka slupa do przewodów srednio i wy- sokonapieciowej napowietrznej trakcji elektrycznej, znamienna tym, ze zawiera co najmniej jedna rurowa czesc (2) z izolujacego elektrycznie kompozytowego materialu, która jest zamocowana do konstrukcji nosnej, a do co najmniej jednej rurowej czesci (2) sa zamocowane wsporniki (10) do mocowania ele- ktrycznych przewodów (11), przy czym wsporniki (10) sa rozmieszczone wzgledem siebie z odstepami wzdluz osi co najmniej jednej rurowej czesci (2). Fig.3 F i g . 5 PL PL PL

Description

Przedmiotem wyowlazkurest końcówka słupa do przewodów średnio i wysokonapięciowej napowietrznej trakcji elektrycznej.

Zoaoe są stalowe słupy kratowe zwykle stosowane do podpierania na ustalonej wysokości przewodów elektrycznych średnio i wysokonapięciowych linii energetycznych. Słupy te zwykle mają stalową konstrukcję kratową, która musi mieć różną budowę zależnie od poszczególnych wymagań.

Jedoą z właściwości takiej konstrukcji kratowej, nawet w najbardziej zwartym układzie, który jest używany, jest to, że wymaga ona izolatorów do łączenia przewodów z konstrukcją.

W praktyce, konieczne jest zapewnienie długich ramion w celu zawieszenia izolatorów tak, aby odpowiednie przewody były utrzymywane w dostatecznej odległości od głównej podpory.

W niektórych przypadkach, ale tylko dla niskonapięciowych lioii, stosuj e się słupy betonowe, jednak są one bardzo ciężkie i ponadto, ponieważ absorbująwodę na ich powierzchniach, oie pozwalają osiągnąć dostatecznej wytrzymałości dielektrycznej i dlatego wymagają dodatkowych konstrukcji, takto^ak poprzeczne ramiona lub tym podobne, do podpierania przewodów.

Są już stosowane konstrukcje z włókien szklanych dla małych słupów, jednak mają ooe małą wytrzymałość mechaniczną w przypadku dużych obciążeń. Te wady majątakże prasowane rury, ponieważ te rozwiązania, w których stosuje się ukierunkowane jednakowo włókna szklane mogą łatwo wytrzymać obciążenia zgioające, ale mają małą wytrzymałość oa obciążenia skręcające i dlatego oie mogą być używane do wytwarzania słupów do średnio i wysokonapięciowych lioii napowietrznych.

Celem niniejszego wynalazkujest wyeliminowanie powyżej wskazanych wad poprzez zapewnienie końcówki słupa, która umożliwia wyeliminowanie konwencjonalnie stosowanej porcelany lub złożonych izolatorów, które są duże i ciężkie i ponadto wymagają podporowych konstrukcji, które są bardzo duże i znacznie wpływają oa środowisko.

Szczególnym celem wynalazku jest zapewnienie końcówki słupa, która umożliwia znaczne zmniejszenie poprzecznego wymiaru słupa i pooad to jest prostsza w konstrukcji i montażu.

Jeszcze iooym celem wynalazku jest zapewnienie końcówki, która może być wcześniej wytwarzana i przewożona łatwo do miejsca montażu.

Kolejnym celem wynalazku jest zapewnienie końcówki, która wskutek jej specyficznej konstrukcji zapewnia większe bezpieczeństwo i niezawodność w zastosowaniu i jest pooad to konkurencyjna pod względem ekonomicznym.

Końcówka słupa do przewodów średnio i wysokonapięciowej napowietrznej trakcji elektrycznej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera co najmniej jednąrurowaczęść z izolującego elektrycznie kompozytowego materiału, która jest zamocowana do konstrukcji nośnej, a do co najmniej jednej rurowej części są zamocowane wsporniki do mocowania elektrycznych przewodów, przy czym wsporniki są rozmieszczone względem siebie z odstępami wzdłuż osi co najmniej jednej rurowej części.

Korzystnie końcówka słupa zawiera wiele rurowych części usytuowanych jedna przy drugiej współosiowo ze sobą. Rurowa część ma kształt cylindryczny lub stożkowy. Rurowe części mają różne średnice dobrane zgodnie z miejscowymi naprężeniami, które mają występować w tych rurowych częściach.

Co najmniej jedna rurowa część zawiera pierwsze warstwy z długimi włóknami ułożonymi wzdłużnie, przy czym pomiędzy pierwszymi warstwami są ułożone drugie warstwy mające włókna ułożone wzdłużnie i włókna ułożone spiralnie. Procentowy udział Pa pierwszych warstw z wzdłużnymi włóknami w rurowej warstwie oie jest większy niż 80%. Włókna spiralne drugich warstw są ułożone pod kątem wynoszącym od 10° do 50° względem osi rurowej części.

184 151

Końcówka słupa zawiera wiele wsporników, które sąpołączone z co najmniej j ednąrurową częścią i są dostosowane do podpierania przewodów.

Na co najmniej jednej rurowej części jest umieszczona okładzina składająca się z wielu pierścieniowych kołnierzy, które są nachylone i umieszczone jeden obok drugiego. Nachylone pierścieniowe kołnierze mają różne średnice i są ułożone przemiennie, przy czym pomiędzy dwoma pierścieniowymi pierwszymi kołnierzami o większej średnicy jest ułożony pierścieniowy drugi kołnierz o mniejszej średnicy. Okładzina jest z gumy silikonowej.

Konstrukcja nośna ma dwa stojące ramiona, do których jest zamocowana co najmniej jedna rurowa część. Konstrukcja nośna korzystnie ma kształt łukowy i zawiera dwie podpory o różnych długościach, przy czym co najmniej jedna rurowa część stanowi fragment krótszej podpory.

Konstrukcja nośna zawiera dwie metalowe podpory o jednakowych długościach, które są połączone ze sobą, a fragment każdej z nich stanowi co najmniej jedna rurowa część.

Co najmniej jedna rurowa część zawiera w swoim wnętrzu wypełnienie z materiału polimerowego.

Z powyższego opisujest oczywiste, że wynalazek realizuje zamierzone cele, a w szczególności zastosowanie końcówki słupa z kompozytu włókien szklanych ma w porównaniu z materiałem ceramicznym tę zaletę, że właściwa wytrzymałość materiału kompozytowego, to jest stosunek wytrzymałości do względnej gęstości, i większa jest właściwa sztywność tego materiału, to jest stosunek sztywności do względnej gęstości są znacznie większe niż dla porcelany. Zatem dla równych obciążeń porcelanowe końcówki są o wiele większe i cięższe niż końcówki z kompozytu.

Porcelana jest ponad to bardziej krucha z powodujej ograniczonej wytrzymałości, i odpowiednio porcelanowe końcówki są bardziej delikatne przy postępowaniu z nimi podczas instalacji, są mniej odporne na akty wandalizmu lub na wyjątkowe wydarzenia przy ich eksploatacji, takie jak trzęsienia ziemi.

Ponad to wybór kompozytowego materiału o długich włóknach zapewnia optymalizację mechanicznej wytrzymałości i sztywności jednocześnie z obecnością otoczonych włókien, które nadają wysoką odporność na skręcanie.

Jest więc możliwe zapewnienie końcówki słupa umożliwiającej wyeliminowanie konwencjonalnych izolatorów i zapewniającej, nawet dla średnio i wysokonapięciowych linii, podparcie przewodów na bardzo krótkich poziomych ramionach, które są oddalone od siebie wzdłuż osi. Umożliwia to znaczne zmniejszenie wielkości konstrukcji słupa i odpowiednio pozwala na większe ograniczenie wpływu na środowisko.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wynalazku na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia pierwszy przykład wykonania słupa o kształcie strzały z końcówką według wynalazku, fig. 2 - drugi przykład wykonania słupa o kształcie łuku z jedną końcówką według wynalazku, fig. 3 - przykład wykonania słupa o kształcie łuku z podwójną końcówką, fig. 4 - schematyczny widok końcówki, fig. 5 - powiększony fragment końcówki słupa do łączenia kołnierzy przewodów, częściowo w przekroju wzdłużnym, fig. 6 - końcówka słupa z fig. 6 w przekroju poprzecznym wzdłuż linii VI-VI z fig 5, fig. 7 - fragment rurowego elementu wykonanego z kompozytu.

Na załączonych figurach, końcówka 1 słupa do podpierania przewodów do średnio i wysokonapięciowych napowietrznych linii energetycznych składa się z rurowej części 2 wykonanej z izolującego elektrycznie kompozytowego materiału.

Część rurowa, która może być ukształtowana monolitycznie lub z wielu segmentów rurowych, które sąustawione względem siebie współosiowo, odznacza się ważnymi właściwościami zapewniając jednocześnie elektrycznie izolowany element do podpierania przewodów i element, który konstrukcyjnie podpiera te przewody.

W celu uzyskania takiej mechanicznej wytrzymałości, część rurowa 2, która ma kształt cylindryczny lub stożkowy i może mieć, w przypadku wielu połączonych ze sobą segmentów rurowych o różnych średnicach zgodnie z lokalnymi naprężeniami, które muszą one przenosić, zawiera przemiennie ułożone warstwy pierwsza 2a i druga 2b z długimi włóknami, które ko184 151 rzystnie tworzą włókna szklane E lub włókna szklane S lub włókna szklane R lub włókna kewlarowe osadzone w sieci z żywicy epoksydowej.

Pierwsze warstwy 2a są wykonane z włókien, które są ułożone osiowo i są przedzielone drugimi warstwami 2b, które korzystnie mająosiowo ułożone włókna oplecione włóknami, które są skręcone spiralnie pod stałym kątem względem odpowiedniej powierzchni cylindrycznej, jedne w jednym kierunku, a inne w przeciwnym kierunku.

Osiowe pierwsze warstwy 2a i drugie warstwy 2b są ułożone przemiennie tak, że zapewniają uwarstwienie, które jest możliwie jednorodne pod względem wartości procentowego udziału Pa osiowych pierwszych warstw 2a. Osiowe pierwsze warstwy 2a w szczególności wytrzymują momenty zginające, zaś drugie warstwy 2a lepiej wytrzymują skręcanie.

Zauważono, że najlepsze wyniki w uzyskaniu odporności na maksymalne obciążenia, które powodują średnio i wysokonapięciowe linie, przy utrzymaniu niezbyt dużej średnicy i grubości części rurowej 1, uzyskuje się przy udziale procentowym Pa pierwszych warstw 2a, który wynosi od 0 do 80%, przy drugich warstwach 2b o kącie a linii spiralnej względem osi wynoszącym od 10° do 50°.

Jak wspomniano wcześniej, obciążenia, które działająna końcówkę 1 słupa, wywołująmoment zginający i znaczne skręcanie. Moment zginający generuje składowe naprężeń, które są prostopadłe do kierunku osiowego tak, że osiowe pierwsze warstwy 2a sprzyjają głównie zapewnieniu wytrzymałości na zginanie, zaś skręcanie generuje składowe naprężeń, które są prostopadłe do kierunku ułożonego pod katem 45° względem osi tak, że oplecione drugie warstwy 2b, w których włókna są pod kątem względem osi, głównie sprzyjają wytrzymałości na skręcanie.

Oplecione drugie warstwy 2b ponadto pomagają nadaniu stabilności ściśniętych włókien osiowych. Im niższe sąte warstwy i im bardziej jednorodnejest przemienne ułożenie tych dwóch typów warstw, tym większa jest stabilność.

Intensywność obciążeń zginających w przypadku wysokich napięć jest taka, że wymagany jest duży udział procentowy Pa osiowych pierwszych warstw 2a, zaś obciążenia skręcające i stabilność włókien w każdym przypadku wymaga oplecionych drugich warstw 2b, które mają niezbyt małe kąty owinięcia.

Bezpośrednio z końcówką 1 słupa są połączone wsporniki 10, które mogą być wykonane z metalu lub materiału izolacyjnego i sąrozmieszczone wzdłuż długości końcówki 1 z odstępami zapewniającymi wymaganą odległość pomiędzy różnymi drutami w celu zapobieżenia wyładowaniom elektrycznym.

Każdy przewód 11 jest podparty na ramieniu, które jest możliwie jak najkrótsze w celu zminimalizowania działania dźwigniowego i odpowiednio zmniejszenia wytwarzanych naprężeń.

Na słupie jest korzystnie umieszczona okładzina 20 z gumy silikonowej lub tym podobnej i korzystnie składa się ona z dwóch typów nachylonych pierścieniowych kołnierzy 21, 22 o różniących się między sobą średnicach, które są ułożone przemiennie tak, że każdy kołnierz 22 o mniejszej średnicy jest umieszczony pomiędzy parą kołnierzy 21 o większej średnicy i odwrotnie.

Nachylone kołnierze 21,22 zapewniają najlepszą ochronę przeciwko osadzaniu się zanieczyszczeń na ich powierzchni. Ponad to przemienne ułożenie kołnierzy 21,22 o różnych średnicach zapewnia dłuższy odstęp na skraplanąwodę pomiędzy ułożonymi w stos kołnierzami 21,22 dla takiej samej liczby szczelin w stosunku do rozwiązania mającego kołnierze o takich samych średnicach.

Jak pokazano na fig. 1, część rurowa 2 korzystnie jest zamocowana do konstrukcji nośnej 30 mającej kształt strzały, przy czym końcówka 1, razem z odpowiednimi wspornikami 10, jest zamocowana pionowo na jednym z jej końców.

Na fig. 2 przedstawiono konstrukcję nośną31 w kształcie łuku. Końcówka 1 z elektrycznie izolującego materiału kompozytowego jest usytuowana pionowo i stanowi część łuku ukształtowanego na dwóch podporach 31 a i 31 b maj ących różne długości, przy czym dłuższa podpora 31 b w tym szczególnym przykładzie korzystnie jest nachylona.

184 151

Figura 3 przedstawia słup mający kształt łuku i dwie końcówki 1 ukształtowane z rurowych części 2. Są one usytuowane pionowo i stanowią część łuku utworzonego przez metalowe podpory 32a o równej długości, które są połączone na górze.

Dla niektórych zastosowań, część rurowa 2 korzystnie zawiera wypełnienie 40, korzystnie z materiału polimerowego, mającego właściwości izolujące, co zapobiega kondensacji wody na wewnętrznej ścianie części rurowej 2.

Materiał polimerowy ma właściwości, które zapewniają elektryczną izolację, niska gęstość, możliwość przywierania do wewnętrznych ścian z odpowiednią podatnością tak, że poddaje się odkształceniom bez pękania, kruszenia lub oddzielania się od ścian.

Materiał polimerowy korzystnie ma postać pianki o zamkniętych komórkach, takiej jak na przykład poliuretan lub pianki silikonowe.

Alternatywnie, materiał wypełnienia 40 może mieć postać żelu lub uplastycznionej żywicy, korzystnie typu silikonowego lub poliuretanowego.

Materiał wypełnienia 40 korzystnie zawiera dodatki odpowiednich substancji nadające mu właściwości samogaszące.

Z powyższego opisu jest oczywiste, że wynalazek realizuje zamierzone cele, a w szczególności zastosowanie końcówki słupa z kompozytu włókien szklanych ma w porównaniu z materiałem ceramicznym tę zaletę, że właściwa wytrzymałość materiału kompozytowego, to jest stosunek wytrzymałości do względnej gęstości, i większa jest właściwa sztywność tego materiału, to jest stosunek sztywności do względnej gęstości są znacznie większe niż dla porcelany. Zatem dla równych obciążeń porcelanowe końcówki są o wiele większe i cięższe niż końcówki z kompozytu.

Porcelana jest ponad to bardziej krucha z powodu jej ograniczonej wytrzymałości, i odpowiednio porcelanowe końcówki są bardziej delikatne przy postępowaniu z nimi podczas instalacji, są mniej odporne na akty wandalizmu lub na wyjątkowe wydarzenia przy ich eksploatacji, takie jak trzęsienia ziemi.

Ponad to wybór kompozytowego materiału o długich włóknach zapewnia optymalizację mechanicznej wytrzymałości i sztywności jednocześnie z obecnościąotoczonych włókien, które nadają wysoką odporność na skręcanie.

Jest więc możliwe zapewnienie końcówki słupa umożliwiającej wyeliminowanie konwencjonalnych izolatorów i zapewniającej, nawet dla średnio i wysokonapięciowych linii, podparcie przewodów na bardzo krótkich poziomych ramionach, które są oddalone od siebie wzdłuż osi. Umożliwia to znaczne zmniejszenie wielkości konstrukcji słupa i odpowiednio pozwala na większe ograniczenie wpływu na środowisko.

Wynalazek podlega licznym modyfikacjom i zmianom, z których wszystkie zawierają się w zakresie tej samej idei wynalazczej.

Wszystkie szczegóły mogą być zastąpione innymi technicznymi ekwiwalentnymi elementami.

W praktyce zastosowane mogąbyć dowolne materiały, o ile są one odpowiednie dla danego zastosowania, a także mogąbyć różne wymiary i kształty o ile są zgodne z wymaganiami.

Claims (16)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Końcówka słupa do przewodów średnio i wysokonapięciowej napowietrznej trakcji elektrycznej, znamienna tym, że zawiera co najmniej jedną rurową część (2) z izolującego elektrycznie kompozytowego materiału, która jest zamocowana do konstrukcji nośnej, a do co najmniej jednej rurowej części (2) są zamocowane wsporniki (10) do mocowania elektrycznych przewodów (11), przy czym wsporniki (10) są rozmieszczone względem siebie z odstępami wzdłuż osi co najmniej jednej rurowej części (2).
2. 2. Końcówka słupa według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera wiele rurowych części (2) usytuowanych jedna przy drugiej współosiowo ze sobą.
3. 3. Końcówka słupa według zastrz. 1, znamienna tym, że rurowa część (2) ma kształt cylindryczny.
4. 4. Końcówka słupa według zastrz. 1, znamienna tym, że rurowa część (2) ma kształt stożkowy.
5. 5. Końcówka słupa według zastrz. 2, znamienna tym, że rurowe części (2) mają różne średnice dobrane zgodnie z miejscowymi naprężeniami, które mają występować w tych rurowych częściach (2).
6. 6. Końcówka słupa według zastrz. 1, znamienna tym, że co najmniej jedna rurowa część (2) zawiera pierwsze warstwy (2a) z długimi włóknami ułożonymi wzdłużnie, przy czym pomiędzy pierwszymi warstwami (2a) sąułożone drugie warstwy (2b) mające włókna ułożone wzdłużnie i włókna ułożone spiralnie.
7. 7. Końcówka słupa według zastrz. 6, znamienna tym, że procentowy udział Pa pierwszych warstw (2a) z wzdłużnymi włóknami w rurowej warstwie (2) nie jest większy niż 80%.
8. 8. Końcówka słupa według zastrz. 6, znamienna tym, że włókna spiralne drugich warstw (2b) sąułożone pod kątem wynoszącym od 10° do 50° względem osi rurowej części (2).
9. 9. Końcówka słupa według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera wiele wsporników (10), które sąpołączone z co najmniej jedną rurowączęścią (2) i są dostosowane do podpierania przewodów (11).
10. 10. Końcówka słupa według zastrz. 1, znamienna tym, że na co najmniej jednej rurowej części (2) jest umieszczona okładzina (20) składająca się z wielu pierścieniowych kołnierzy (21,22), które są nachylone i umieszczone jeden obok drugiego.
11. 11. Końcówka słupa według zastrz. 10, znamienna tym, że nachylone pierścieniowe kołnierze (21, 22) mają różne średnice i sąułożone przemiennie, przy czym pomiędzy dwoma pierścieniowymi pierwszymi kołnierzami (21) o większej średnicy jest ułożony pierścieniowy drugi kołnierz (22) o mniejszej średnicy.
12. 12. Końcówka słupa według zastrz. 10, znamienna tym, że okładzina (20) jest z gumy silikonowej.
13. 13. Końcówka słupa według zastrz. 1, znamienna tym, że konstrukcja nośna ma dwa stojące ramiona (30, 31a, 31b, 32a), do których jest zamocowana co najmniej jedna rurowa część (2).
14. 14. Końcówka słupa według zastrz. 1, znamienna tym, że konstrukcja nośna ma kształt łukowy i zawiera dwie podpory (31a, 31b) o różnych długościach, przy czym co najmniej jedna rurowa część (2) stanowi fragment krótszej podpory (31a).
15. 15. Końcówka słupa według zastrz. 1, znamienna tym, że konstrukcja nośna zawiera dwie metalowe podpory (32a) o jednakowych długościach, które sąpołączone ze sobą, a fragment każdej z nich stanowi co najmniej jedna rurowa część (2).

    184 151
16. 16. Końcówka słupa wedhig zasńz . 1, zna m icnno co najnmiejjedna refowa część (2) zwwieaw w swoim woętazu wypełnienie (40) z materiału polimerowego.