ПРОВОД НЕИЗОЛИРОВАННЫЙ СО СКОЛЬЗЯЩИМ СЕРДЕЧНИКОМ ДЛЯ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Заявляемое в качестве полезной модели техническое решение относится к кабельной промышленности, а именно к изделиям для высоковольтных воздушных линий электропередачи с неизолированными проводниками, предназначенным для передачи электрической энергии напряжением 64/110 кВ.
В настоящее время для высоковольтных линий электропередачи наиболее широко применяются неизолированные провода различных сечений (См. Н.И.Белоруссов, А.Е.Саакян, А.И.Яковлева «Электрические кабели, провода и шнуры. Справочник» Энергоатомиздат, 1987, стр. с.38), в состав которых кроме повивов из алюминия или его сплавов входит стальной сердечник.
Известен провод типа GTACSR («Новости электротехники», №5(35), 2005), в котором проволоки из алюминиевого сплава Al-Zr внутреннего повива, примыкающего к сердечнику, имеют трапецеидальную форму. При этом между сердечником и внутренним повивом имеется зазор, заполненный тугоплавкой смазкой, что позволяет перемещаться повивам из алюминиевого сплава относительно сердечника, за счет чего провод GTACSR можно натянуть, только зафиксировав стальной сердечник, и исключить механическое натяжение алюминиевого слоя. Это техническое решение определяет малое удлинение и провисание провода при повышении температуры вследствие небольшого линейного коэффициента расширения стали, что соответственно ведет к увеличению передаваемой мощности. Максимальная рабочая температура провода составляет 150°С.
Недостатком указанного провода является повышенное удельное электросопротивление алюминиевого сплава, из которого он изготовлен - 0,0337 Ом/м, это на 19% больше электросопротивления проводников из чистого алюминия (0,0283 Ом/м), что влечет за собой увеличение потерь в линии, особенно при повышении температуры провода до 150°С.
Кроме того, к недостаткам данного исполнения провода относятся сложная процедура крепления провода на анкерных опорах, необходимость дополнительной выдержки и выравнивания (скольжения) повивов из алюминиевого сплава относительно натянутого стального сердечника в течение 24 часов, стоимость провода типа GTACSR по сравнению с обычным сталеалюминиевым проводом выше примерно в 2,5 раза.
Известен также провод ZTACIR («Новости электротехники», №5(35), 2005) с повивами из алюминиевых сплавов и усиленным сердечником из сталеникелевого сплава INVAR, который допускает температуру эксплуатации до 210°С и более высокую передаваемую мощность, выше в 2,5-3 раза по сравнению с обычными сталеалюминевыми проводами.
Недостатком данного провода является высокий уровень потерь при передаче электроэнергии, а также высокая его стоимость, которая превышает стоимость обычного сталеалюминиевого провода примерно в 5 раз.
Аналогичные недостатки присущи и проводам TAGSR, GAP, ACSS, TAI («Новости электротехники», №5(47), 2007).
Кроме перечисленных недостатков необходимо отметить следующее:
- по окончании монтажа вышеуказанных проводов нарушается центричность сердечника вследствие одностороннего воздействия веса и перемещения вниз алюминиевого повива относительно сердечника. За счет внутреннего разогрева провода, а также воздействия на него изменяющихся сезонных и суточных температур смазка, заполняющая объем между внутренним повивом провода и сердечником, переместится вниз. Сердечник при этом сместится вверх до соприкосновения с внутренним повивом проводящей части. Поскольку удельное давление от веса повивов из алюминиевых сплавов и снеговой, гололедной, ветровой нагрузки достаточно велико, возникают условия для сухого трения между поверхностью сердечника и внутренним повивом проводящей части провода. Предусматриваемая длительная эксплуатация провода, таким образом, влечет за собой значительное число циклов перемещений повива из алюминиевого сплава относительно сердечника, что в условиях воздействия повышенных температур и возрастающего коэффициента трения пары «алюминиевый сплав - сталь» вызывает серьезные повреждения внутренней поверхности повива из алюминиевого сплава, примыкающего к верхней части сердечника. Происходит налипание алюминиевого сплава на стальной сердечник. Все вышеуказанное ведет к полному прекращению перемещений повивов проводящей части относительно сердечника при температурных изменениях в проводе и во внешней среде.
Относительная эффективность работы данных проводов может быть сохранена только на начальном этапе эксплуатации линии электропередачи.
Технические результаты заявляемого технического решения:
1) повышение срока службы провода за счет:
- центровки сердечника, обеспечивающей исключение возникновения сухого трения между сердечником и внутренней поверхностью повива из токопроводящих проволок;
- гарантированного присутствия смазки внутри пространства, образованного между поверхностью сердечника с намотанным на него по всей длине центрирующим элементом и внутренней поверхностью повива токопроводящих проволок. Равномерный шаг намотки центрирующего элемента, примерно равный двойной ширине центрирующего элемента, которая предотвращает «сползание» смазки и смещение витков центрирующего элемента друг к другу при провисании провода;
2) увеличение проводимости провода за счет:
- введения в состав смазки графита или других компонентов;
- выполнения повивов провода из технически чистого алюминия;
- применения электропроводящих центрирующих элементов, включая перфорированные;
3) уменьшение электросопротивления и габаритов провода за счет выполнения проволок трансформированными, плотно заполняющими все пространство вокруг сердечника
Как следствие, использование данного провода ведет повышению надежности и безопасности линии при возникновении экстремальных условий, к уменьшению сопутствующего нагрева провода и безвозвратных потерь при передаче электроэнергии, т.е. к снижению себестоимости передаваемой энергии.
Описание заявляемого технического решения
2
Провод неизолированный для воздушных линий электропередачи на напряжение 64/110 кВ содержит сердечник, выполненный из стальных проволок с пределом разрушающей нагрузки более 1850 Н/мм. На сердечник равномерно с пошаговым зазором намотан центрирующий элемент. Шаг обмотки центрирующих элементов зависит от диаметра сердечника - чем больше диаметр сердечника, тем больше шаг обмотки центрирующих элементов. На сердечник нанесена высокотемпературная смазка, поверх которой - токопроводящая часть, выполненная из алюминиевых трансформированных проволок.
Центрирующие элементы могут быть выполнены электропроводящими, а также могут быть перфорированными. Все пошаговые зазоры между витками центрирующих элементов на сердечнике заполнены смазкой. В смазку может быть добавлен графит, или другие проводящие ток компоненты.
Радиальный зазор между центрирующими элементами и внутренним повивом алюминиевых проволок может составлять 0,4-0,5 мм.
Сущность полезной модели поясняется изображением провода на Фиг.1, Фиг.2 и Фиг.3,где:
1 - стальной сердечник;
2 - центрирующие элементы;
3 - высокотемпературная смазка;
4 - повивы трансформированных алюминиевых проволок.
Пример выполнения провода:
2
2
2
1 Провод неизолированный для воздушных линий электропередачи сечением 300/48 мм, где 300 мм - сечение алюминиевой части, 48 мм - сечение стального сердечника. Центрирующий элемент - стальная лента толщиной 0,3 мм и шириной 10 мм. Шаг обмотки ленты с зазором - 20 мм. Радиальный зазор между центрирующим элементом и внутренним повивом трансформированных алюминиевых проволок составляет 0,4 мм. Пошаговые промежутки между витками центрирующих элементов на сердечнике заполнены высокотемпературной смазкой.