МОЛНИЕЗАЩИТНЫЙ ТРОС (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к конструкциям молниезащитных тросов, изготавливаемых свивкой стальных оцинкованных проволок, и может быть использовано для подвески на воздушных линиях электропередач (ВЛ) для защиты ВЛ от прямых ударов молнии.
Известны канаты применяемые на воздушных линиях электропередачи (ЛЭП) в качестве молниезащитных тросов - стальные канаты по ГОСТ 3062, ГОСТ 3063 и ГОСТ 3064, канаты точечного касания (ТК). Помимо линий электропередач, эти канаты применяются для устройств оттяжки мачт, судового подъема, на подвесных канатных дорогах, т.е. там, где при эксплуатации знакопеременные изгибы и пульсирующие нагрузки незначительны или полностью отсутствуют. Это связано с низкой конструктивной плотностью, а также высокими контактными напряжениями внутри каната при эксплуатации канатов типа ТК. В нагруженном канате при точечном касании возникают большие контактные напряжения смятия, которые способствуют износу проволок с последующим их обрывом. Поэтому канаты типа ТК находят в настоящее время ограниченное применение. К тому же с точки зрения технологии изготовления они не экономичны из-за большого количества свивочных операций.
Известен грозозащитнй трос, (см. описание полезной модели к патенту РФ 93178, МПК H01B 5/08; МПК H01B 7/00).
Выполненный в двух вариантах:
по первому варианту, содержащем центральную проволоку и скрученные вокруг нее один и более повивов из проволок, центральная проволока и повивы вокруг нее выполнены из стальной плакированной алюминием проволок, а толщина слоя алюминия на стальной плакированной алюминием проволоки составляет 7-35% от диаметра проволоки;
по второму варианту, содержащем центральную проволоку и скрученные вокруг нее один и более повивов из проволок, центральная проволока выполнена из стальной плакированной алюминием проволоки, а повивы вокруг нее выполнены из стальной плакированной алюминием проволоки и проволоки из алюминиевого сплава на основе Al-Mg-Si, при этом толщина слоя алюминия на стальной плакированной алюминием проволоки составляет 7-35% от диаметра проволоки
К основному недостатку данной полезной модели следует отнести ее низкую стойкость к ударам молнии, при которых происходит разрушение и местное проплавление используемых покрытий в реальных условиях нестационарного мгновенного теплого и электрического воздействия заряда громадной мощности и отвод тепловой энергии от зоны воздействия происходит в основном за счет площади контакта стальных проволок между собой по рядам. Эффективность отвода тепла от зоны воздействия молнии и стойкость конструкции грозотроса к ее ударам в условиях данной тепловой задачи зависят только от величины площади контакта стальных проволок между собой и плотности этого контакта. Необходимо также отметить пониженную прочность конструкции, повышенную стоимость (при применении толстых покрытий из Al и Al-Mg-Si) и технологическую сложность изготовления указанных выше известных грозозащитных тросов.
Известен грозозащитный трос для воздушных линий электропередач (см. описание к патенту на полезную модель RU 113061 U1, опубликован 27.01.2012)
Конструкция предлагаемого грозотроса, аналог конструкциям канатов с точечным касаниям, уменьшено количество проволок (на одну) в верхнем повиве, по отношению к ГОСТ 3063-80, соответственно все недостатки прописанные ранее канатам с точечным касанием в предлагаемом решении не устраняются Дополнительная технологическая операция - пластическое деформирование второго повива способствует образованию концентраторов напряжений между повивами, что крайне отрицательно скажется на стойкость к ударам молнии, токов короткого замыкания и разрывной нагрузки троса в целом
Задачей заявляемой полезной модели является - увеличение стойкости молниезащитного троса к удару молнии, при выполнении всех технических требований, влияющих на надежность воздушной линии электропередачи. Сущность заявляемой полезной модели заключается в следующем:
снижение контактных напряжений до минимальных значений, возможно лишь при линейном касании (ЛК) или поверхностном касании (ПК) между проволоками соседних слоев. Линейное касание обеспечивается при одинаковом шаге свивки, соответствующем подборе диаметров, свивкой всех проволок одновременно за одну технологическую операцию независимо от количества слоев. Молниезащитный трос содержит стальные оцинкованные проволоки по ГОСТ 7372-79 с цинковым покрытием по группе ОЖ, при номинальных их диаметрах 0,40÷4,50 мм, с покрытием толщиной 0,12÷0,35 мм и пластической деформацией изделия со степенью обжатия площади поперечного сечения изделия 2,0÷13%.
Отличается молниезащитный трос от ранее известных тем, что используются следующие разновидности канатов с линейным касанием проволок между соседними слоями для молниезащитного троса:
однослойный канат типа ЛК-О свивают из проволок одинакового диаметра, которые свивают вокруг центральной проволоки, (фиг. 1).
ЛК-Р, свивают с разным, но кратным числом проволок по слоям вокруг центральной проволоки, второй слой состоит из четного числа проволок двух различных диаметров, чередующихся между собой, а на построение первого слоя идут проволоки одинакового диаметра, (фиг. 2).
ЛК-О, свивают с одинаковым числом проволок в каждом слое и отличными диаметрами проволок по слоям, вокруг центральной проволоки, (фиг. 3).
ЛК-3, свивают вокруг центральной проволоки, для обеспечения линейного касания между проволоками первого и второго слоев, используют проволоки заполнения, меньшего диаметра, чем основные, (фиг. 4).
ЛК-РО, свивают вокруг центральной проволоки, первый слой из проволок одинакового диаметра, второй слой состоит из проволок разного диаметра, чередующихся между собой, третий слой из проволок одинакового диаметра, (фиг. 5)
В канатах с ЛК проволок между слоями, шаги свивки проволок по слоям одинаковые, а углы свивок различные, увеличиваются от первого слоя к внешнему.
В целях повышения технического ресурса грозозащитных стальных тросов, тросы при их изготовлении в технологическом потоке подвергают силовому обжатию. В результате пластической деформации круглые проволоки приобретают фасонное сечение. Между проволоками в тросах ЛК создается уже не линейный контакт, а поверхностный контакт, что уменьшает износ проволок при взаимном их скольжении при изгибе троса.
Изготовление молниезащитного троса сводится к следующему, канат с одинаковым шагом свивки и с линейным касанием проволок свивается на традиционном канатном оборудовании, с последующей пластической деформацией по наружным поверхностям проволок, за одну технологическую операцию,, со степенью обжатия площади поперечного сечения изделия 2,0÷13%, в результате чего наружные, и проволоки внутренних слоев пластически деформированные. Увеличена площадь контакта между проволоками в повивах, и трос в целом уплотнен.
Заявленная полезная модель в которой используются отличные от ранее известных разновидности канатов типа ЛК, с увеличенной площадью контакта между проволоками в повивах, позволяет повысить стойкость молниезащитного троса к удару молнии, без снижения натяжения троса и обрыва проволок при разряде, при соблюдении всех технических требований, влияющих на надежность воздушных линий электропередачи.