ГРОЗОЗАЩИТНЫЙ ТРОС (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к конструкциям грозозащитных тросов, и может быть использовано для подвески на воздушных линиях электропередач (ЛЭП) для защиты их от ударов молнии.
Известен провод для воздушных линий электропередач, содержащий центральный сталеалюминиевый сердечник и скрученные вокруг него, по крайней мере, один повив из чередующих контактирующих между собой алюминиевых и сталеалюминиевых проволок, при этом алюминиевые проволоки, по крайней мере, в наружном повиве выполнены фасонными (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1456997, МПК Н01В 5/08).
Недостатками известного провода является технологическая сложность изготовления фасонного профиля алюминиевой проволоки и обеспечения геометрических размеров фасонной проволоки по ее длине.
Известен грозозащитный трос, содержащий центральный стальной сердечник и скрученные вокруг него два повива из стальных проволок, слоя деблокирующего материала, полимерную оболочку из композиции сшитого полиэтилена, оптическое волокно, гидрофобный заполнитель и полимерную трубку (см. описание полезной модели к патенту РФ №45046, МПК Н01B 7/10).
Недостатком полезной модели является наличие покрытия полимерной оболочки на стальных проволоках, которое приводит к потере основного назначения троса - защиты от ударов молнии.
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
Известен грозозащитный трос, содержащий центральную стальную проволоку с диаметром D, первый повив семи проволок с диаметром D, второй повив с чередованием семи стальных проволок с диаметром D и семи стальных проволок с диаметром D и третий повив четырнадцати стальных проволок с диаметром D, при этом первый, второй и третий повивы выполнены с одинаковым шагом свивки, в одном направлении и с линейным касанием проволок первого, второго и третьего повивов, соотношение диаметров D:D:D:D:D=(1,81-1,9):(1,3-1,36):(1,3-1,36):1:(1,6-1,67), наружные поверхности проволок третьего повива укладываются с зазорами 3-5% от номинального диаметра проволок, пластически деформированы, увеличена площадь контакта между проволоками третьего повива, а также между проволоками второго и первого повивов и трос в целом уплотнен, (см. описание к патенту РФ №2361304, МПК Н01В 5/08)
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
6
7
7
Известен грозозащитный трос, содержащий сердечник в виде центральной пряди, в которой вокруг центральной стальной проволоки с диаметром D выполнен первый, повив шести стальных проволок с диаметром D, и шести прядей одинаковой с центральной прядью конструкции, которые свиты с центральной прядью с одинаковым шагом, в одном направлении и с линейным касанием проволок, вокруг сердечника расположены еще шесть прядей другой конструкции с тридцатью шестью стальными проволоками в каждой, которые свиты с одинаковым шагом, в одном направлении и с линейным касанием проволок, при этом в каждой пряди вокруг центральной стальной проволоки с диаметром D выполнен второй повив семи стальных проволок с диаметром D, третий, повив с чередованием семи стальных проволок с диаметром D и семи стальных проволок с диаметром D и четвертый, повив четырнадцати стальных проволок с диаметром D, второй, третий и четвертый повивы выполнены с одинаковым шагом, в одном направлении и с линейным касанием проволок второго, третьего и четвертого повивов, соотношение диаметров D:D:D:D::D:D:D=(1,2-1,3):(1,13:1,18):(1,81-1J9):(1,3-1,36):(1,3-,36):1:(1,6-1,67), проволоки четвертого повива уложены с зазорами 3-5% от диаметра D этих проволок, наружные поверхности проволок четвертого повива пластически деформированы и увеличена площадь контакта между проволоками четвертого повива, а также между проволоками третьего и второго повивов и прядь в целом уплотнена, (см. описание к патенту РФ №78362 Н01В 7/00)
Основными недостатками известных грозозащитных тросов, снижающих надежность электрических сетей, являются низкая проводимость электрического тока, вследствие которой разряд молнии нагревает провод до 300-400°С и разрушает цинковое покрытие, в результате коррозируют стальные проволоки, не защищенные цинком, и разрушаются. Низкая коррозийная стойкость способствует частым обрывам троса и, соответственно, вытекающим из-за этого последствиям, приводящим к аварийным и чрезвычайным ситуациям. Необходимо также отметить и технологическую сложность изготовления указанных выше известных грозозащитных тросов.
Технической задачей полезной модели является создание конструкции грозозащитного троса, который по геометрическим и физико-механическим параметрам был аналогичен стальному тросу, но обладал повышенной стойкостью к коррозии и обеспечивал повышенную его проводимость и эксплуатационную надежность.
Технический результат заключается в повышение эксплуатационной надежности и стойкости к ударам молнии, увеличение срока службы за счет повышения коррозионной стойкости и проводимости предлагаемых конструкции грозозащитных тросов.
Технический результат по первому варианту достигается тем, что в грозозащитном тросе, 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.
Технический результат по второму варианту достигается тем, что в грозозащитном тросе, 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, причем диаметр и количество стальных плакированных алюминием проволоки выполнено в зависимости от механических параметров, предъявляемых к тросу, а количество проволок из алюминиевого сплава на основе Al-Mg-Si, входящих в состав повивов, выполнено с учетом теплового нагрева и суммарной проводимости троса при ударе молнии, при этом толщина слоя алюминия на стальной плакированной алюминием проволоки составляет 7-35% от диаметра проволоки.
К отличительным признакам предлагаемых вариантов грозозащитного троса относится конструктивное их исполнение, и совокупность применяемых материалов для центральной проволоки, внутренних и внешних повивов и оптимальная выбранная толщина слоя алюминия на стальной плакированной алюминием проволоки.
Преимущество предлагаемых вариантов конструкций грозозащитного троса по сравнению с аналогами заключается в применении в повивах грозозащитного троса стальной плакированной алюминием проволоки и проволоки из алюминиевого сплава на основе Al-Mg-Si, и выборе оптимальных диаметров и количества стальных плакированных алюминием проволок, определяемых с учетом механических параметров, теплового нагрева и суммарной проводимости троса при ударе молнии, а также и в выборе толщины слоя алюминия на стальной плакированной алюминием проволоки, зависящей от диаметра проволоки.
Отличительные признаки предлагаемого грозозащитного троса позволяют повысить стойкость грозозащитного троса к удару молнии, без снижения натяжения троса и обрыва проволок при разряде, при соблюдении всех технических требований, влияющих на надежность воздушных линий электропередачи.
Заявителю не известны конструкции грозозащитных тросов, представляющих совокупность всех признаков, характеризующих указанные варианты полезной модели, что говорит о новизне заявляемого объекта.
Предложенная конструкция полезной модели иллюстрируется чертежи, на которых представлены предлагаемые варианты грозозащитного троса в поперечном сечении:
Фиг.1 - грозозащитный трос с повивами из стальной плакированной алюминием проволоки;
Фиг.2 - грозозащитный трос с повивами из стальной плакированной алюминием проволоки и проволоки из алюминиевого сплава на основе Al-Mg-Si;
Первый вариант грозозащитного троса (фиг.1) содержит центральную проволоку 1 и скрученные вокруг нее повивы 2 из стальной плакированной алюминием проволоки, центральная проволока также выполнена их стальной плакированной алюминием проволоки. Толщина слоя алюминия на стальной плакированной алюминием проволоки составляет 7-35% от диаметра проволоки.
Второй вариант грозозащитного троса (фиг.2) выполнен из центральной проволоки 1 и скрученных вокруг нее повивов из проволок. Центральная проволока 1 выполнена из стальной плакированной алюминием проволоки. Повивы вокруг центральной проволоки 1 выполнены из стальной плакированной алюминием проволоки 2 и проволоки 3 из алюминиевого сплава на основе Al-Mg-Si
Диаметр и количество стальных плакированных алюминием проволоки 2 выполнено в зависимости от механических параметров, предъявляемых к тросу, а количество проволок 3 из алюминиевого сплава на основе Al-Mg-Si выполнено с учетом теплового нагрева и суммарной проводимости троса при ударе молнии.
При этом толщина слоя алюминия на стальной плакированной алюминием проволоки, как и для первого варианта грозозащитного троса, определена расчетным и экспериментальным путем, и составляет 7-35% от диаметра проволоки и является оптимальной с точки зрения ее коррозийной стойкости.
Механическая прочность обеспечивается тем, что нагрузка на разрыв стальной плакированной алюминием проволоки на 50% выше, чем обычной стальной проволоки. Высокая механическая прочность плакированной проволоки достигается тем, высокоуглеродистую проволоку волочат с суммарным обжатием до 90%, в результате чего и происходит упрочнение металла.
В приведенных известных грозозащитный тросах используется стальная оцинкованная проволока, увеличение механической прочности в которой достигается за счет ее волочения, однако после ее отжигания (патентирования) проволока теряет приобретенную при волочении механическую прочность и возвращается к своим исходным механическим параметрам, после отжига на проволоку наносится цинковое покрытие.
В предлагаемых конструкциях грозозащитных тросов используется проволока из высокоуглеродистой стали, которую волочат суммарным обжатием до 90%, а затем на нее наносят алюминий посредством конформ-процесса, который не требует предварительного отжига (патентирования) проволоки.
Необходимо отметить, что при такой технологии сохраняется приобретенная при суммарном обжатии механическая прочность стальной плакированной алюминием проволоки.
Предлагаемые конструкции грозозащитного троса работают следующим образом.
При использовании предлагаемых вариантов грозозащитного троса энергия разряда молнии отводится от места попадания в трос по алюминиевым покровам, что исключает перегрев троса за счет высокой электропроводности алюминия и обеспечивают надежное прохождение разряда молнии.
Предлагаемые варианты грозозащитного троса соответствуют критерию патентоспособности «промышленная применимость», поскольку, их реализация возможна на базе известного оборудования, материалов и технологий, существующих в кабельной промышленности.
Сборку грозозащитного троса провода предлагаемых вариантов осуществляют с помощью традиционного оборудования.
Таким образом, вся совокупность конструкторских решений и соответствующие подобранные материалы, использованные в конструкции предлагаемых вариантов полезной модели, дает возможность повысить стойкость грозозащитных тросов к ударам молний, обеспечить механическую прочность и коррозийную стойкость, улучшить технические характеристики, а в целом позволяет повысить срок службы и эксплуатационную надежность грозозащитных тросов.