RU2472265C1

RU2472265C1 - Spacer for wires of overhead power transmission lines

Info

Publication number: RU2472265C1
Application number: RU2011151640/07A
Authority: RU
Inventors: Давид Михайлович Белый
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2013-01-10

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: device comprises a rigid traction rod and an accessory for fixation of the traction rod to wires, at the same time the accessory is a convex spring with two stable working conditions, which is installed between each wire and the end of the traction rod and is connected to the latter by its central part with the help of a cylindrical joint. At the same time ends of the spring are freely inserted into disc slots arranged along chords, which are freely placed onto wires, besides, springs may not fall out of slots due to pins fixed on the protruding ends of the springs.

EFFECT: increased efficiency of icing deposits discharge off wires and scattering of energy of their oscillations, simplified design and its increased reliability.

1 dwg

Description

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для механического удаления гололедных отложений с проводов и ограничения амплитуд их колебаний в опасных режимах.The invention relates to the electric power industry and can be used to mechanically remove ice deposits from wires and limit the amplitudes of their vibrations in hazardous conditions.

Известны устройства для механического удаления гололедных отложений с проводов воздушных линий электропередачи, содержащие установленную с зазором на проводе пружину, соединенную либо с шарнирно закрепленной на том же проводе и реагирующей на ветровые нагрузки пластиной /см. а.с. СССР №902129, кл. H02G 7/16, 1980 [1]/, либо при помощи специального кинематического механизма с грузом, реагирующим на ветровые колебания проводов /см. а.с. СССР №936149, кл. H02G 7/16, H02G 7/14, 1980 [2]/.Known devices for the mechanical removal of ice deposits from wires of overhead power lines containing a spring installed with a clearance on the wire, connected either to a plate / cm articulated to the same wire and responsive to wind loads. A.S. USSR No. 902129, class H02G 7/16, 1980 [1] /, or using a special kinematic mechanism with a load responding to wind vibrations of wires / cm. A.S. USSR No. 936149, cl. H02G 7/16, H02G 7/14, 1980 [2] /.

Недостатками данных устройств являются низкая эффективность удаления гололедных отложений вследствие малых перемещений витков пружин, сложность конструкции, зависимость возможности работы устройства от наличия и характера ветровых возмущений /порывов ветра/, а также невозможность ограничения амплитуд колебаний проводов при опасных режимах, вызванных гололедно-ветровыми нагрузками.The disadvantages of these devices are the low efficiency of removing ice deposits due to small movements of the coil of springs, the complexity of the design, the dependence of the device’s operation on the presence and nature of wind disturbances / gusts of wind /, as well as the impossibility of limiting the amplitudes of vibrations of wires under dangerous conditions caused by ice-wind loads.

Известны также устройства для механического сброса гололедных отложений с проводов воздушных линий электропередачи с помощью размещенных в пролете элементов для импульсного встряхивания провода и ударных элементов /см., например, а.с. СССР №811382, кл. H02G 7/16, 1978 [3]; а.с. СССР №1415309, кл. H02G 7/16, 1986 [4]/.Also known devices for the mechanical discharge of ice deposits from the wires of overhead power lines using placed in the span of the elements for pulse shaking of the wire and shock elements / see, for example, A. with. USSR No. 811382, cl. H02G 7/16, 1978 [3]; A.S. USSR No. 1415309, class H02G 7/16, 1986 [4] /.

Недостатками известных устройств являются значительная сложность конструкции вследствие необходимости использования элементов со специальными физическими эффектами, короткозамыкателя, грозозащитных тросов и т.п., дополнительные затраты электроэнергии, неспособность автоматического включения защиты при образовании гололедных отложений, а также невозможность ограничения амплитуд колебаний проводов при опасных режимах их эксплуатации.The disadvantages of the known devices are the significant design complexity due to the need to use elements with special physical effects, a short circuit, lightning protection cables, etc., additional energy costs, the inability to automatically turn on protection when ice is formed, and the impossibility of limiting the amplitudes of the vibrations of the wires in hazardous conditions operation.

Кроме того, известны конструкции распорок для проводов воздушных линий электропередачи, содержащие тягу, выполненную из двух элементов, а также узлы соединения элементов тяги между собой и проводами, обеспечивающие возможность их относительного перемещения /см., например, а.с. СССР №886127, кл. H02G 7/12, 1979 [5]; а.с. СССР №1495889, кл. H02G 7/12, 7/14, 1987 [6]/.In addition, there are known constructions of spacers for wires of overhead power lines containing thrust made of two elements, as well as nodes connecting the thrust elements between themselves and the wires, providing the possibility of their relative movement / see, for example, a.s. USSR No. 886127, cl. H02G 7/12, 1979 [5]; A.S. USSR No. 1495889, class H02G 7/12, 7/14, 1987 [6] /.

Недостатками известных конструкций распорок при обеспечении ими возможности уменьшения передачи энергии колебаний между проводами является предельно низкая эффективность сброса гололедных отложений с проводов.The disadvantages of the known structures of the spacers while providing them with the ability to reduce the transfer of vibrational energy between the wires is the extremely low efficiency of dumping ice deposits from the wires.

Наиболее близким устройством того же назначения к предлагаемому устройству по совокупности существенных признаков является распорка для проводов воздушных линий электропередачи, содержащая тягу с приспособлениями для закрепления тяги к проводам, выполненную в виде двух элементов, установленных с возможностью продольного перемещения друг относительно друга, при этом одно из приспособлений установлено на одном из элементов тяги, выполненном в виде трубы, а другое - на другом элементе, выполненном в виде стержня, телескопически установленного в трубе /см. а.с. СССР №687515, кл. H02G 7/14, 1977 [7]/, и принятая за прототип.The closest device of the same purpose to the proposed device for the combination of essential features is a spacer for the wires of overhead power lines, containing a rod with devices for securing the rod to the wires, made in the form of two elements installed with the possibility of longitudinal movement relative to each other, while one of fixtures mounted on one of the elements of the thrust, made in the form of a pipe, and the other on another element, made in the form of a rod, telescopically mounted ennogo in the pipe / cm. A.S. USSR No. 687515, class H02G 7/14, 1977 [7] /, and adopted as a prototype.

Недостатками устройства-прототипа являются предельно низкая эффективность как сброса гололедных отложений с проводов, так и рассеяния энергии при колебаниях проводов, сложность конструкции и ее низкая надежность.The disadvantages of the prototype device are the extremely low efficiency of both discharging ice deposits from the wires, and energy dissipation during vibrations of the wires, the complexity of the design and its low reliability.

Сущность изобретения заключается в создании предельно простой и надежной конструкции распорки для проводов воздушных линий электропередачи, обеспечивающей автоматический эффективный сброс гололедных отложений с проводов даже при минимальных ветровых возмущениях, а также эффективное рассеяние энергии при колебаниях проводов за счет использования ударно взаимодействующих с проводами релейных хлопающих элементов, срабатывающих при малых критических внешних нагрузках.The essence of the invention is to create an extremely simple and reliable design of the spacer for the wires of overhead power lines, which provides automatic efficient discharge of ice deposits from the wires even with minimal wind disturbances, as well as efficient energy dissipation when the wires vibrate due to the use of shock-interacting relay popping elements, triggered at low critical external loads.

Технический результат - повышение эффективности сброса гололедных отложений с проводов и рассеяния энергии их колебаний, упрощение конструкции и увеличение ее надежности.The technical result is an increase in the efficiency of discharge of ice deposits from wires and the dispersion of the energy of their vibrations, simplifying the design and increasing its reliability.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной распорке для проводов воздушных линий электропередачи, содержащей тягу и приспособление для закрепления тяги к проводам с возможностью продольного перемещения элементов друг относительно друга, особенность заключается в том, что приспособление для закрепления тяги к проводам представляет собой установленную между каждым проводом и концом тяги и шарнирно соединенную с последним центральной своей частью выпуклую пружину, выполненную в виде тонкостенной однородной пластины из пружинной стали, являющейся частью полого цилиндра и имеющей два устойчивых рабочих состояния, характеризующихся обратной выпуклостью и релейным переходом из одного состояния в другое при действии критической внешней нагрузки, при этом концы пружины свободно с фиксацией от выпадания вставлены в прорези также свободно надетых на провод дисков с обеспечением возможности продольных и поперечных с ударными взаимодействиями смещений пружины относительно провода.The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known spacer for wires of overhead power lines containing thrust and a device for securing traction to the wires with the possibility of longitudinal movement of elements relative to each other, the feature is that the device for securing traction to the wires represents a convex spring mounted between each wire and the end of the rod and pivotally connected to its last central part, made in the form a thin-walled homogeneous spring steel plate, which is part of a hollow cylinder and has two stable operating states, characterized by a reverse convexity and a relay transition from one state to another under the action of a critical external load, while the ends of the spring are freely loosely inserted into the slots on a wire of disks with the possibility of longitudinal and transverse with impact interactions displacements of the spring relative to the wire.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где предлагаемая распорка, введенная между двумя проводами линии электропередачи, показана схематично на общем виде.The invention is illustrated by the drawing, where the proposed spacer, inserted between the two wires of the power line, is shown schematically in a General view.

Распорка для проводов воздушных линий электропередачи содержит жесткую тягу 1 и приспособление для упругого закрепления тяги 1 к проводам 2 с возможностью продольного перемещения элементов тяги 1 и приспособления друг относительно друга, при этом приспособление представляет собой установленную между каждым проводом 2 и концом тяги 1 и соединенную с последним центральной своей частью с помощью цилиндрического шарнира 3 выпуклую пружину 4, выполненную в виде тонкостенной однородной пластины из пружинной стали, являющейся частью полого цилиндра и имеющей два устойчивых рабочих состояния, характеризующихся обратной выпуклостью и релейным переходом из одного состояния в другое при действии критической внешней нагрузки /на рисунке сплошной и пунктирной линиями показаны соответственно два устойчивых состояния каждой пружины 4/. При этом концы пружины 4 свободно вставлены в выполненные по хордам прорези 5 дисков 6, причем у пружин 4 предотвращена возможность выпадания из прорезей 5 с помощью закрепленных на выступающих концах пружин 4 штифтов 7. Диски 6 также свободно своими осевыми отверстиями надеты на провода 2 с ориентацией прорезей 5 с пружинами 4 между проводами 2 напротив друг друга и, соответственно, с обеспечением возможности продольных и поперечных с ударными взаимодействиями смещений пружин 4 относительно проводов 2.The spacer for the wires of overhead power lines contains a rigid rod 1 and a device for elasticly securing the rod 1 to the wires 2 with the possibility of longitudinal movement of the elements of the rod 1 and the device relative to each other, while the device is installed between each wire 2 and the end of the rod 1 and connected to With its last central part, using a cylindrical hinge 3, a convex spring 4, made in the form of a thin-walled uniform spring steel plate, which is part of a hollow cylinder Indra and having two stable operating states, characterized by a reverse convexity and a relay transition from one state to another under the action of a critical external load / in the figure, solid and dashed lines show two stable states of each spring 4 /. In this case, the ends of the spring 4 are freely inserted into the slots 5 of the disks 6 made according to the chords, and the springs 4 are prevented from falling out of the slots 5 using the 4 pins 7 mounted on the protruding ends of the springs. The disks 6 are also freely mounted on the wires 2 with orientation slots 5 with springs 4 between the wires 2 opposite each other and, accordingly, with the possibility of longitudinal and transverse with shock interactions displacements of the springs 4 relative to the wires 2.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.The work of the proposed device is as follows.

Как известно /см., например, [5], [6]/ возникновение на проводах гололедных отложений неизбежно приводит при малейших ветровых нагрузках к интенсивным взаимным колебаниям проводов воздушных линий на опасных режимах со значительными амплитудами /провода расходятся, сходятся, возможен эффект скручивания проводов от интенсивной нагрузки гололеда, большая вероятность возникновения схлестывания проводов, эффекта их "пляски" и т.п./. Во времена года, для которых характерно возникновение гололедных отложений на проводах, слабые ветровые нагрузки происходят практически всегда, в любое время суток, то есть практически постоянно возникают вышеуказанные опасные динамические режимы. В предложенной конструкции поперечная жесткость выпуклых пружин 4, их геометрические и технологические параметры, свободный продольный ход в прорезях 5 и т.п. подобраны так, что даже при малых относительных смещениях двух соседних проводов 2 при их колебаниях со стороны тяги 1 на пружины 4 действует поперечная сила, превышающая по величине критическое значение этой силы для пружин 4. При этом пружины 4 скачком срабатывают и релейно переходят из одного устойчивого состояния в другое. Например, провода 2 под действием ветровой нагрузки максимально далеко, насколько позволяет распорка, расположены друг от друга, при этом пружины 4 находятся в устойчивом положении, показанном на рисунке пунктиром, то есть с выпуклостью друг к другу. Далее, провода 2 под действием ветровой нагрузки несколько сближаются, и через диски 6 пытаются сблизить пружины 4 друг с другом. При этом последние своей центральной выпуклой внутрь частью упираются в тягу 1 с разных сторон, со стороны тяги 1 к ним прикладывается поперечная сила. При превышении этой силой критического значения пружины 4 "хлопают" наружу в положение, показанное сплошной линией на рисунке, и ударяют одновременно своей выпуклой частью по проводам 2. При расхождении проводов 2 друг от друга при действии ветровых нагрузок пружины 4 "хлопают" в обратные стороны и опять переходят в положения, показанные на рисунке пунктиром. Таким образом, при действии ветровых нагрузок и, соответственно, при периодическом удалении-сближении проводов 2 происходят такие же периодические "хлопки" пружин 4 в два устойчивых состояния, сопровождающиеся их ударами по проводам 2. В процессе "хлопка" каждая пружина 4 проходит свое плоское состояние, когда ее края расходятся в прорезях 5 параллельно проводам 2 наружу, а потом опять сходятся внутрь до упора штифтов 7 снаружи в диски 6. Естественно, что при ударах пружины 4 сразу сбивают с проводов 2 возникающие на них гололедные отложения, не давая им практически нарастать до опасных толщин. Кинетическая энергия колебаний проводов 2 при ударных режимах полностью поглощается пружинами 4, переходя в потенциальную энергию упругих деформаций и рассеиваясь за счет диссипации энергии в материале пружин. Вследствие этого осуществляется активное ударное гашение колебаний проводов. Кроме того, за счет активных продольных относительных смещений пружин 4 в прорезях 5, а также дисков 6 вдоль проводов 2 происходит рассеяние энергии колебаний за счет сил сухого трения. Конструкция распорки предельно проста, полностью исключает опасность заклинивания, перекосов и т.п., что резко повышает надежность устройства. Очевидно, что постоянные продольные смещения пружин 4 относительно прорезей 5 приводят /закон сохранения положения центра масс, а также вышеуказанные силы трения пружин 4 в прорезях 5/ к смещениям дисков 6 вдоль проводов 2 в периодическом режиме. Во-первых, такие смещения дополнительно к ударным взаимодействиям способствуют снятию гололедных отложений, а во-вторых, - вследствие ассиметрии сил сухого трения, различных слоев гололедных отложений в местах расположения дисков 6, минимального /в любом случае/ отклонения проводов 2 от горизонта и т.п. - приводят к возникновению постоянной составляющей в продольных колебаниях дисков 6. В результате этого диски 6 будут самопроизвольно и постоянно "плавать" вдоль провода, естественно, в пределах пролета, и, соответственно, обеспечивать приложение ударной нагрузки к проводам 2 в разных местах пролета. Это увеличивает эффективность и равномерность удаления гололедных отложений по всей длине провода, позволит более активно совмещать ударное стряхивание гололеда с его снятием путем сдвига при смещении вдоль провода дисков 6.As is known / see, for example, [5], [6] / the occurrence of icy deposits on wires inevitably leads to intense mutual vibrations of overhead wires in dangerous modes with significant amplitudes at the slightest wind loads / the wires diverge, converge, a twisting effect is possible from the intense load of ice, a high probability of occurrence of a lashing of wires, the effect of their "dancing", etc. /. During the seasons, which are characterized by the occurrence of icy deposits on wires, weak wind loads occur almost always, at any time of the day, that is, the above dangerous dynamic modes occur almost constantly. In the proposed design, the transverse stiffness of convex springs 4, their geometric and technological parameters, free longitudinal stroke in slots 5, etc. selected so that even with small relative displacements of the two adjacent wires 2 when they oscillate from the side of the rod 1, the springs 4 act on a transverse force exceeding the critical value of this force for the springs 4. In this case, the springs 4 jump abruptly and switch from one stable state to another. For example, wires 2 under the influence of wind load as far as possible, as far as the spacer allows, are located from each other, while the springs 4 are in a stable position, shown in dotted line in the figure, that is, with a bulge to each other. Further, the wires 2 under the influence of the wind load are somewhat closer, and through the disks 6 they try to bring the springs 4 together. At the same time, the latter, with their central convex inward part, abut the rod 1 from different sides, from the side of the rod 1 a transverse force is applied to them. When this force exceeds the critical value, the springs 4 "clap" outward to the position shown by the solid line in the figure, and simultaneously strike their convex part along the wires 2. When the wires 2 diverge from each other under the influence of wind loads, the 4 springs "clap" in the opposite direction and again go to the positions shown in dotted lines in the figure. Thus, under the action of wind loads and, accordingly, with the periodic removal-drawing together of wires 2, the same periodic pops of the springs 4 occur in two stable states, accompanied by their impacts on the wires 2. In the process of “popping”, each spring 4 passes its flat a condition when its edges diverge in the slots 5 parallel to the wires 2 to the outside, and then again converge inward until the pins 7 stop on the outside into the disks 6. Naturally, upon impacts of the spring 4, ice deposits arising on them are immediately knocked off wires 2, not Avaya them almost grow to dangerous thicknesses. The kinetic energy of vibration of the wires 2 under shock conditions is completely absorbed by the springs 4, turning into the potential energy of elastic deformations and dissipated due to energy dissipation in the material of the springs. As a result of this, active shock absorption of the vibrations of the wires is carried out. In addition, due to the active longitudinal relative displacements of the springs 4 in the slots 5, as well as the disks 6 along the wires 2, the vibrational energy is dissipated due to the forces of dry friction. The strut design is extremely simple, completely eliminates the risk of jamming, distortions, etc., which dramatically increases the reliability of the device. Obviously, the constant longitudinal displacements of the springs 4 relative to the slots 5 lead / the law of conservation of the position of the center of mass, as well as the above friction forces of the springs 4 in the slots 5 / to the displacements of the disks 6 along the wires 2 in a periodic mode. Firstly, such displacements in addition to shock interactions contribute to the removal of ice deposits, and secondly, due to the asymmetry of the forces of dry friction, different layers of ice deposits at the locations of the disks 6, the minimum / in any case / deviation of wires 2 from the horizon and t .P. - lead to the appearance of a constant component in the longitudinal vibrations of the disks 6. As a result, the disks 6 will spontaneously and constantly “float” along the wire, naturally, within the span, and, accordingly, ensure the application of the shock load to the wires 2 in different places of the span. This increases the efficiency and uniformity of removal of ice deposits along the entire length of the wire, will allow more actively combine impact shaking of ice with its removal by shearing when displacing disks 6 along the wire.

Claims

A spacer for wires of overhead power lines containing a rod and a device for securing the rod to the wires with the possibility of longitudinal movement of elements relative to each other, characterized in that the device for fixing the rod to the wires is installed between each wire and the end of the rod and pivotally connected to the last central part of a convex spring, made in the form of a thin-walled homogeneous plate of spring steel, which is part of a hollow cylinder and has two stable new operating states, characterized by reverse convexity and a relay transition from one state to another under the action of a critical external load, while the ends of the spring are freely fixed to prevent loss from being inserted into the slots of the disks of the spring that are also freely worn on the wire, providing spring and cross displacements with shock interactions relative to the wire.