SK6589Y1 - Carrier system for overhead high voltage power lines with a triangular arrangement of wires - Google Patents

Abstract

Carrier system (1) for overhead high voltage electric power lines with a triangular arrangement of wires (2, 3, 4) comprises a support system which is mounted on the top of the column (5) which consist of the lower arm (6, 6 ') carrying the two marginal wire (2 , 4). Also consists of a central arm (9, 9 ') carrying a central wire (3). Spirit of solution is based in the fact that above the lower arm (6, 6 ') is horizontally arranged isolated abutting bracket (10, 10') for the birds (11). Its upper landing surface is located at high H => 300 mm above the marginal wires (2, 4).

Description

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka nosného systému pre nadzemné elektrické vedenie vysokého napätia, kde sú na stĺpoch elektrického vedenia vodiče usporiadané v trojuholníkovom profile na nosnom systéme.

Doterajší stav techniky

Tzv. ekologické elektrické vedenia, charakterizované trojuholníkovým usporiadaním vodičov, sú preferované pre nadzemné rozvody sietí vysokého napätia z dôvodov súvisiacich s ochranou prírody a krajiny. Tieto vedenia majú menší šírkový profil a zároveň zabraňujú medzifázovému skratu pri dosadaní najmä väčších vtákov, a chránia ich tak pred zranením alebo usmrtením omnoho lepšie než skôr používané vonkajšie elektrické vedenia s usporiadaním vodičov v jednej rovine.

Nosných systémov pre trojuholníkové vedenia je celý rad. Napr. z úžitkového vzoru č. 860 je známe riešenie nosného systému vybaveného stredovým zvislým nosným ramenom nesúcim jeden vodič a vodorovným širším ramenom nesúcim dva vodiče. Táto konštrukcia umožňuje zníženie celkovej šírky elektrického vedenia, ale nezabraňuje účinne zraneniu vtákov pri dosadaní na vodorovné širšie rameno, ktoré je nutné dostatočne chrániť málo účinnými plastovými krytmi.

Podľa úžitkového vzoru Č. 6978 je známe zlepšené riešenie nosného systému, kde stredové nosné rameno je vo svojej spodnej časti vybavené pätkami, v ktorých sú vsadené dve bočné ramená zvierajúce so stredovým nosným ramenom ostrý uhol (výhodne 45°), spojené so stredovým ramenom pomocou svorníka. Toto šikmé riešenie nazývané „pazúr“ sa v praxi výrazne rozšírilo a malo rad modifikácií, napr. podľa úžitkového vzoru č. 15405, kde stredový nosič je tvorený dvomi ramenami, smerom nahor sa zbiehajúcimi do špičky, kde sú spojené. Spojenie ramien stredového nosiča je vytvorené s možnosťou ich uhlovej výchylky, v časti nad hlavou stožiara sú ramená spojené sťahovacím svorníkom, a v oblasti pod hlavou stožiara sú na stožiar upevnené zvieracou objímkou. Toto riešenie odstraňuje nevýhody spojené s bočným prichytením a umožňuje inštaláciu jedného univerzálneho systému na stĺpy a stožiare rôznych priemerov. Šikmé bočné nosiče sú privarené.

Taktiež riešenie podľa úžitkového vzoru č. 10910 a č. 12920 je obdobné, pokiaľ sa týka stredového nosiča (bez uhlového nastavenia), ale šikmé bočné nosiče sú nahradené vodorovným nosníkom s príložkami, kde opäť vzniká riziko úrazu vtákov pri dosadnutí na tento vodorovný nosník. Ďalší variant obdobného riešenia opisuje úžitkový vzor č. 16221, kde šikmé bočné nosiče smerujú šikmo dohora, a riziko úrazu vtákov sa tak znižuje.

V ďalšom známom zlepšení nosného systému „pazúr“ sú šikmé bočné nosiče okrem toho prepojené so stredovým nosičom šikmými zábranami, ktoré uzavierajú úzke priestory medzi stredovým nosičom a šikmými bočnými nosičmi, a zabraňujú dosadnutiu vtákov do týchto priestorov.

Iná známa alternatíva riešenia vedenia s trojuholníkovým usporiadaním vodičov je založená na vodorovnom širšom ramene nesúcom dva vodiče, ktoré je pomocou upínacieho systému upevnené nad vrcholom stĺpa alebo stožiara. Nosný systém je vytvorený ako integrálny zvarenec tohto vodorovného ramena a dvoch šikmých nosníkov, ktoré vybiehajú dohora od vodorovného ramena a tvoria s ním tvar v podstate rovnoramenného trojuholníka. Šikmé nosníky sú vo svojom vrchole spojené vodorovným mostíkom na upevnenie stredového izolátora, vodorovné širšie rameno je na koncoch osadené dvoma bočnými izolátormi. Taktiež v tomto riešení šikmé ramená bránia prístupu vtákov do trojuholníkového profilu vedenia.

Nevýhoda opísaných nosných systémov spočíva v tom, že sa pomocou šikmých ramien snaží zabrániť vtákom v prístupe do trojuholníkového priestoru medzi vodičmi, pričom toto riešenie vychádza z predpokladu, že na šikmej časti vtáky ťažko dosadajú. Toto riešenie ale nie je v praxi celkom účinné, pretože časť vtákov sa napriek tomu pokúša na tieto prirodzené vyvýšené body v krajine dosadnúť, ale na šikmých ramenách zábranách nosného systému v niektorých prípadoch môžu skíznuť až k izolátoru resp. k vodiču a spôsobiť tak medzifázový skrat resp. preskok elektrického prúdu, pri ktorom dôjde k úrazu či k usmrteniu vtáka.

K ďalším úrazom dochádza pri vylučovaní vtákov, kedy vtáky zasiahnu trusom pri vylučovaní časti, ktoré sú pod fázovým napätím, a pokiaľ sedia na uzemnenej konštrukcii, dôjde k preskoku.

Boli vytvorené aj riešenia nosných systémov, kde pod vlastným nosným systémom s rovinným usporiadaním vodičov bola na stĺpe či stožiari upevnená špeciálna dosadacia vodorovná konzola pre vtáky, ale toto riešenie sa neosvedčilo s ohľadom na to, že vtáky prirodzene volia na dosadnutie najvyšší možný bod, nie najnižší, a preto opätovne dosadali do priestoru medzi vodiče.

Úlohou technického riešenia je vytvorenie nosného systému pre elektrické vedenia vysokého napätia s trojuholníkovým usporiadaním vodičov, ktorý by odstraňoval uvedené nedostatky známych riešení, a zvyšoval by podstatne bezpečnosť nosného a spínacieho systému pre vtáky, pričom by im umožňoval pohodlné a bezpečné dosadnutie bez rizika úrazu.

SK 6589 Υ1

Podstata technického riešenia

Táto úloha je vyriešená vytvorením nosného systému podľa technického riešenia. Nosný systém určený pre nadzemné elektrické vedenie vysokého napätia s trojuholníkovým usporiadaním vodičov je tvorený spodným ramenom nesúcim dva krajné vodiče a stredovým ramenom nesúcim stredový vodič.

Podstata technického riešenia spočíva v konštrukcii špeciálnej dosadacej konzoly pre vtáky a v zmenách nosného systému uskutočnených na zvýšenie bezpečnosti celého systému pre dosadnutie vtákov, kde nad spodným ramenom je horizontálne usporiadaná izolovaná dosadacia konzola pre vtáky, ktorej horná dosadacia plocha sa nachádza vo výške H > 300 mm, výhodne H > 450 mm nad krajnými vodičmi.

Výhoda zariadenia podľa technického riešenia spočíva v tom, že vtáky môžu pohodlne dosadnúť na horizontálnu konzolu a pohybovať sa po nej bezpečne v akomkoľvek mieste, pričom riziko úrazu im nehrozí ani pri vzlete a pristátí, a ani pri vylučovaní, vzhľadom na izolované vyhotovenie dosadacej konzoly. Vzdialenosť H > 450 mm je optimálna pre ochranu všetkých vtákov vrátane veľkých dravcov pri akomkoľvek ich pohybe na konzole.

Dosadacia konzola môže byť izolovaná celým radom spôsobov, napr. môže byť vybavená povrchovou izolačnou vrstvou. Z praktického hľadiska, ako aj z hľadiska bezpečnosti, výroby a montáže sa ukázalo ako najvýhodnejšie riešenie, kde celá dosadacia konzola je vyrobená z elektricky nevodivého materiálu. Výhodne je týmto materiálom vhodný dielektrický kompozitný materiál na báze uhlíkových vláken, ktorý je nevodivý, ľahký a pritom pevný. Je výhodné, keď horná strana dosadacej konzoly je vybavená zdrsneným povrchom, aby paprče vtákov na hladkom povrchu nekízali, najmä v daždi a pod. Ako výhodné sa ukázalo aj použitie dosadacej konzoly, ktorej profil má tvar „I“, s dostatočnou pevnosťou a s hornou plochou, ktorá je svojím tvarom vhodná na dosadnutie.

Aby dosadacia konzola bola skutočne dominantným bodom upútavajúcim pozornosť vtákov pri výbere miesta na dosadnutie, je výhodné, keď celková šírka dosadacej konzoly je väčšia než celková šírka spodného ramena. Konce dosadacej konzoly, kde sedávajú väčšie dravce, tak majú najvyššiu mieru bezpečnosti. Zároveň veľká šírka dosadacej konzoly umožňuje i hradovanie väčšieho počtu sťahovavých vtákov.

Nosný systém vrátane dosadacej konzoly je symetrický na obe strany stĺpa, t. j. že aj dosadacia konzola je vytvorená z dvoch častí, kde pravá časť dosadacej konzoly je upevnená k jednej strane stredového ramena, a ľavá časť dosadacej konzoly je upevnená k druhej strane stredového ramena, pričom šírka pravej časti dosadacej konzoly i ľavej časti dosadacej konzoly je výhodne väčšia než 1000 mm. Pri šírke jednej časti, napr. 1300 mm, tak celá dosadacia konzola disponuje dosadacou šírkou 2600 mm.

Delené riešenie dosadacej konzoly je výhodné najmä pre tú konštrukciu nosného systému, kde stredové rameno je tvorené pravou časťou stredového ramena a ľavou časťou stredového ramena, pričom pravá časť a ľavá časť sa smerom nahor zbiehajú do špičky a sú spojené s možnosťou ich uhlovej výchylky nad hlavou stĺpa. Obe časti stredového ramena sú zároveň navzájom spojené sťahovacím svorníkom a dolné konce pravej časti a ľavej časti stredového ramena sú k stĺpu upevnené pomocou zvieracej objímky.

Spodné rameno nosného systému usporiadané pod dosadacou konzolou môže mať rôzne tvary, ale na elimináciu rizika dosadnutia vtákov na túto časť nosného systému a zároveň na prekonanie preskokovej vzdialenosti dosadacej konzoly od vodičov je výhodné jeho vyhotovenie v zalomenom tvare. V tomto výhodnom uskutočnení je spodné rameno tvorené pravou časťou stredového ramena a ľavou časťou stredového ramena, kde pravá časť i ľavá časť stredového ramena je tvorená prvým úsekom vybiehajúcim šikmo hore od stĺpa alebo stožiara, a druhým úsekom klesajúcim šikmo dole od konca prvého úseku, a na konci druhého úseku sú upevnené kotevné izolátorové reťazce pre krajné vodiče vedenia vysokého napätia.

Z konštrukčného hľadiska je výhodné, keď prvý úsek je dlhší než druhý úsek, zviera so stĺpom uhol a = = 45 °, a s druhým úsekom uhol β = 90°. Na zvýšenie kompaktnosti konštrukcie nosného systému a elimináciu možného kmitania dosadacej konzoly pri silnom vetre môže byť v niektorých prípadoch výhodné, keď vo vrcholoch tvorených prvým úsekom a druhým úsekom je pravá časť spodného ramena i ľavá časť spodného ramena spojená s dosadacou konzolou pomocou držiakov navarených na vrcholy oboch častí spodného ramena.

Výhody nosného systému podľa technického riešenia spočívajú v podstatnom zvýšení bezpečnosti pre vtáky, najmä pre veľké dravce. Nosný systém na rozdiel od známych riešení neobsahuje žiadne dlhé šikmé časti, na ktoré vtáky chcú dosadnúť, a po ktorých môžu následne skíznuť k častiam pod napätím a poraniť sa pri mávaní krídlami, keď chcú pri skĺznutí udržať stabilitu. Nosný systém podľa technického riešenia naopak poskytuje na dosadnutie vtákov izolovanú, širokú a horizontálne dominantnú plochu, ktorá je celkom bezpečná a umožňuje vtákom bežný pohyb pri pristátí, hradovaní i vzlete, ako je to vo voľnej prírode. Ostatné časti nosného systému rešpektujú usporiadanie častí pod napätím vo väčších než preskokových vzdialenostiach vo väzbe na umiestnenie, tvar a materiál dosadacej konzoly. Okrem toho dielektrické vyhotovenie dosadacej konzoly chráni vtákov pred úrazom elektrickým prúdom i v prípade dotyku častí pod napätím alebo v prípade, kedy vták pri vylučovaní zasiahne trusom fázový vodič pod napätím.

SK 6589 Υ1

Prehľad obrázkov na výkresoch

Technické riešenie bude bližšie objasnené pomocou výkresov, na ktorých znázorňujú obr. 1 predný pohľad na betónový stĺp nadzemného vedenia vysokého napätia s nosným systémom, obr. 2 bočný pohľad na betónový stĺp nadzemného vedenia vysokého napätia s nosným systémom, obr. 3 perspektívny pohľad na betónový stĺp nadzemného vedenia vysokého napätia s nosným systémom.

Príklady uskutočnenia

Opísané a zobrazené konkrétne príklady uskutočnenia technického riešenia sú predstavované na ilustráciu, nie ako obmedzenie príkladov uskutočnenia technického riešenia na uvedené prípady. Odborníci znalí stavu techniky nájdu alebo budú schopní zistiť pri použití rutinného experimentovania väčší či menší počet ekvivalentov ku špecifickým uskutočneniam technického riešenia, ktoré sú tu špeciálne opísané. Aj tieto ekvivalenty budú zahrnuté v rozsahu nasledujúcich nárokov na ochranu.

V príklade uskutočnenia znázornenom na obr. 1 až obr. 3 je nosný systém 1 určený pre montáž na betónové stĺpy 5. Vodiče 2, 3, 4 elektrického vedenia sú spravidla AlFe vodiče s prierezom do 110/22 mm², usporiadané do profilu trojuholníka. Nosný systém na upevnenie dvoch krajných vodičov 2, 4 a jedného stredového vodiča 3 je zvarenec z oceľových pozinkovaných profilov, ktorý sa na stĺp 5 upevní pomocou zvieracej objímky 13· Zvieracia objímka 13 sa skladá z dvoch kotevných segmentov a dvoch svorníkov tvaru otvoreného písmena U. Nosný systém tvorí spodné rameno 6, & nesúce dva krajné vodiče 2,4 a stredové rameno 9, 9' nesúce stredný vodič 3. Stredové rameno 9, 9] z uzavretého oceľového profiluje tvorené pravou časťou 9 stredového ramena a ľavou časťou 9] stredového ramena z oceľových profilov, ktoré sú spojené so zvieracou objímkou 13 a vybiehajú pozdĺž stĺpa 5 nad jeho hlavu, kde sa zbiehajú do špičky. Nad hlavou stĺpa 5 je pravá časť 9 stredového ramena a ľavá časť 9] stredového ramena spojená sťahovacím svorníkom 12, takže nosný systém je možné prispôsobiť rôznym priemerom stĺpa 5. Spodné rameno 6, & z uzavretého oceľového profilu je rovnako tvorené pravou časťou 6 spodného ramena a ľavou časťou & spodného ramena, ktoré sú privarené v oblasti spodného konca pravej časti 9 stredového ramena a ľavej časti 9] stredového ramena.

Spodné rameno 9, 9] nie je priame. Každá z jeho symetrických častí, t. j. pravá časť 9 spodného ramena i ľavá časť 9] spodného ramena, je vytvorená ako zalomený nosník, kde najprv od stĺpa 5 vybieha šikmo nahor stúpajúci dlhší prvý úsek 14, na ktorý nadväzuje šikmo dole klesajúci kratší druhý úsek 15. Medzi prvým úsekom 14 a druhým úsekom 15 je uhol β = 90°, medzi prvým úsekom 14 a stĺpom 5 je uhol a = 45°.

V inom nezobrazenom príklade uskutočnenia ale môže byť spodné rameno 6, & vytvorené z jedného kusa, môže byť priame, v tvare obráteného U, prípadne i v inom tvare. Na koncoch druhých úsekov 15 pravej časti 6 a ľavej časti & spodného ramena sú upevnené kotevné príložky 18 na obojstranné upevnenie kotevných izolátorových reťazcov 2. ku ktorým sú upevnené krajné vodiče 2,4.

Upevnenie stredového vodiča 3 ku stredovému ramenu 9, 9] je uskutočnené obdobným spôsobom t. j.: pomocou kotevných izolátorových reťazcov 8 upevnených z oboch strán pomocou kotevných príložiek 18 na vrchole stredového ramena 9, 9\

K vodičom 2, 3, 4 sú pred kotevnými izolátorovými reťazcami 7, 8 pomocou strmeňových kotevných svoriek 19 upevnené prepojovacie vodiče 17. Prepojovací vodič 17 pri stredovom vodiči 3 je okrem toho upevnený na podpornom izolátore 19 usporiadanom na vrchole stredového ramena 9, 9].

Pre bezpečné dosadnutie vtákov 11 je v nosnom systéme 1 usporiadaná špeciálna izolovaná dosadacia konzola 10, 10' z dielektrického materiálu, ktorá je usporiadaná nad spodným ramenom 6, &. Je tvorená pravou časťou 10 a ľavou časťou 10', kde každú časť 10, 10' tvorí kompozitný uhlíkový 1 profil s výškou 100 mm, ktorý je na jednom konci priskrutkovaný ku stredovému ramenu 9, 9[ a prechádza nad spodným ramenom 6, &. Dĺžka pravej časti 10 a ľavej časti 10' dosadacej konzoly je 1300 mm, zatiaľ čo pravá časť 6 a ľavá časť ď spodného ramena sú v pôdorysnom priemere dlhé cca 900 mm, t. j. že dosadacia konzola 10, 10' na oboch stranách podstatne presahuje obrys spodného ramena 6, & a tvorí tak najširšie a najvyššie miesto, na ktoré môžu vtáky 11 dosadnúť. Horná dosadacia plocha dosadacej konzoly 10, 10' je vo výške H = 450 mm nad krajnými vodičmi 2, 4 resp. nad ich kotevnými izolátorovými reťazcami 7, čo je dostatočná vzdialenosť na zabránenie preskoku i na ochranu vtákov 11 pred zranením pri vypúšťaní vodivého trusu. Horná dosadacia plocha je široká 50 mm a je zdrsnená, aby sa na nej vtáky 11 lepšie udržali. Na zvýšenie kompaktnosti konštrukcie je dosadacia konzola 10, 10' spojená so spodným ramenom 6, & pomocou držiakov 20.

V nezobrazenom príklade uskutočnenia je možné nosný systém doplniť tzv. podkošovým spínacím systémom, kde pod nosným systémom sú na pomocnom priečniku alebo na ráme usporiadané spínacie prvky na odpínanie jednotlivých fáz (vodičov). V tomto prípade sú namiesto prepojovacích vodičov 17 použité zvodové vodiče, ktoré sú pripojené na kontakty spínacích prístrojov usporiadaných na pomocnom priečniku alebo na ráme.

SK 6589 Υ1

Priemyselná využiteľnosť

Nosný systém podľa technického riešenia je možné využiť pri nadzemnom elektrickom vedení vysokého napätia s trojuholníkovým usporiadaním vodičov, najmä pri podperných bodoch úsekových odpínačov, odbočkách a káblových zvodoch.

Claims (13)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Nosný systém (1) pre nadzemné elektrické vedenie vysokého napätia s trojuholníkovým usporiadaním vodičov (2, 3, 4), zahŕňajúci nosný systém upevnený na vrchole stĺpa (5), tvorený spodným ramenom (6, 6') nesúcim dva krajné vodiče (2, 4), a stredovým ramenom (9, 9') nesúcim stredový vodič (3), vyznačujúci sa tým, že nad spodným ramenom (6, 6') je horizontálne usporiadaná izolovaná dosadacia konzola (10, 10') pre vtáky (11), ktorej horná dosadacia plocha sa nachádza vo výške H > 300 mm nad krajnými vodiči (2,4).
2. 2. Nosný systém podľa nároku 1 , vyznačujúci sa tým, že dosadacia konzola (10, 10') je vyrobená z elektricky nevodivého materiálu.
3. 3. Nosný systém podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že elektricky nevodivým materiálom je kompozitný materiál na báze uhlíkových vláken.
4. 4. Nosný systém podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že dosadacia konzola (10, 10') má v priereze tvar profilu písmena „I“.
5. 5. Nosný systém podľa aspoň jedného z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že horná strana dosadacej konzoly (10, 10') je vybavená zdrsneným povrchom.
6. 6. Nosný systém podľa aspoň jedného z nárokov 1 až 5, vyznačujúci sa tým, že celková šírka dosadacej konzoly (10, 10') je väčšia než celková šírka spodného ramena (6, 6').
7. 7. Nosný systém podľa aspoň jedného z nárokov 1 až 6, vyznačujúci sa tým, že dosadacia konzola (10, 10') je vytvorená z dvoch častí, kde pravá časť (10) dosadacej konzoly je upevnená k jednej strane stredového ramena (9), a ľavá časť (10') dosadacej konzoly je upevnená k druhej strane stredového ramena (9').
8. 8. Nosný systém podľa nárokov 6 a 7, v y z n a č u j ú c i sa tým, že šírka pravej časti (10) dosadacej konzoly i ľavej časti (10') dosadacej konzoly je väčšia ako 1000 mm.
9. 9. Nosný systém podľa aspoň jedného z nárokov laž 8, vyznačujúci sa tým, že stredové rameno (9, 9') je tvorené pravou časťou (9) stredového ramena a ľavou časťou (9') stredového ramena, pričom pravá časť (9) a ľavá časť (9') sa smerom nahor zbiehajú do špičky a sú spojené s možnosťou ich uhlovej výchylky, pričom nad hlavou stĺpa (5) sú obe časti (9, 9') stredového ramena navzájom spojené sťahovacím svorníkom (12), dolné konce pravej časti (9) a ľavej časti (9') stredového ramena sú ku stĺpu (5) upevnené pomocou zvieracej objímky (13), a v špičke stredového ramena (9, 9') sú ukotvené kotevné izolátorové reťazce (8) pre stredový vodič (3).
10. 10. Nosný systém podľa aspoň jedného z nárokov 1 až 9, vyznačujúci sa tým, že spodné rameno (6, 6') je tvorené pravou časťou (6) spodného ramena a ľavou časťou (6') spodného ramena, pričom pravá časť (6) i ľavá časť (6') spodného ramena je tvorená prvým úsekom (14) vybiehajúcim šikmo nahor od stĺpa (5) alebo stožiara, a druhým úsekom (15) klesajúcim šikmo dole od konca prvého úseku (14), kde na konci druhého úseku (15) sú upevnené kotevné izolátorové reťazce (7) pre krajné vodiče (2,4).
11. 11. Nosný systém podľa nároku 10, vyznačujúci sa tým, že prvý úsek (14) je dlhší než druhý úsek (15), prvý úsek (14) zviera so stĺpom (5) uhol a = 45°, a prvý úsek (14) zviera s druhým úsekom (15) uhol β = 90°.
12. 12. Nosný systém podľa nároku 10 alebo 11, vyznačujúci sa tým, že vo vrcholoch tvorených prvým úsekom (14) a druhým úsekom (15) je pravá časť (6) spodného ramena i ľavá časť (6') spodného ramena spojená s dosadacou konzolou (10, 10') pomocou držiakov (20).
13. 13. Nosný systém podľa aspoň jedného z nárokov 1 až 12, vyznačujúci sa tým, že horná dosadacia plocha izolovanej dosadacej konzoly (10, 10') pre vtáky (11) sa nachádza vo výške H > 450 mm nad krajnými vodičmi (2,4).