ПРОВОД ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть использовано при строительстве и реконструкции воздушных линий электропередачи для защиты от опасных режимов гололедообразований, «пляски» и вибрации проводов в районах, подверженных гололедно-ветровым нагрузкам.
Известны провода линий электропередачи, применяемые на воздушных линиях электропередачи всех классов напряжений и выполняемые в виде одного или нескольких повивов проволок (Бошнякович А.Д. «Механический расчет проводов и тросов линий электропередачи», М. - Л., 1962 г.)
Известен провод линии электропередачи, состоящий из стального сердечника и нескольких повивов из алюминиевых проволок. Сердечник выполнен из немагнитной азотосодержащей аустенитной стали, обладающей низкой магнитной проницаемостью и повышенной прочностью. Алюминиевые повивы выполнены из проволок различного диаметра, при этом наибольшим является диаметр наружного повива проволок (Патент РФ №2063080 Н01В 5/08, 1996.06.27).
Известен провод линии электропередачи, содержащий центральную проволоку, поверх которой расположен наружный повив проволок, в котором диаметр одной из проволок больше диаметра остальных (Петент Р.Ф. №714509 Н01В 5/08, 1980.02.05).
Недостатком аналогов является их подверженность к гололедообразованию, «пляске» и вибрации проводов. Эти опасные режимы приводят к повреждению опор, проводов, отдельных конструктивных элементов, схлестыванию и перегоранию проводов и существенно снижает эксплуатационную надежность линий электропередачи.
Известны также провода линий электропередачи, содержащие устройства для плавки гололедных отложений, гасители «пляски» и вибрации проводов, выполняемые в виде конструктивных элементов, навешиваемых на проводах (Бургсдорф В.В., Дьяков А.Ф., Никонец Л.А., и др. «Руководящие указания по плавке гололеда»: Минэнерго P.Ф., 1993 г.; «Пляска проводов на воздушных линиях электропередачи 500 кВ», БТИ, М., 1965 г., с.60-65)
Недостатком таких устройств является их сложность, дороговизна, значительные затраты на их установку, эксплуатацию, что вызывает существенное удорожание линий электропередач.
Наиболее близким прототипом к заявленному является сталеалюминиевый провод «Воздушной линии электропередач», в котором «наружный повив провода содержит по меньшей мере две диаметрально расположенные стальные проволоки, при этом указанные проволоки в зажиме расположены строго в вертикальной плоскости» (А.С. СССР №1793481 А1, 5 Н01В 15/00, 1993.02.07)
Недостатком ближайшего прототипа является подверженность провода к гололедообразованию, «пляске» и вибрации проводов и, как следствие, невысокая эксплуатационная надежность линий электропередач в этих режимах.
Задачей полезной модели является повышение эксплуатационной надежности проводов линий электропередачи путем предотвращения изначально гололедных отложений и исключения опасных режимов гололедообразований, «пляски» и вибрации проводов.
Поставленная задача достигается тем, что в проводе линии электропередачи, содержащем один или несколько повивов проволок, стальные проволоки провода термозакаленнные отдельными участками и с увеличенным диаметром расположены в наружном повиве в количестве не более половины проволок полного повива с равномерным их распределением по окружности внешнего повива.
Существо модели поясняется чертежом. На фигуре изображено сечение провода и отрезок термозакаленной стальной проволоки. Провод линии электропередачи содержит алюминиевые 1, стальные 2 проволоки и термозакаленные участки 3 стальной проволоки с повышенной жесткостью.
Принцип работы заявляемого гололедоаэростабильного провода (ГАСП) заключается в том, что в таком проводе реализовано 3 эффекта.
Во-первых, эффект нагрева поверхности провода нагрузочными токами, которые равны или близки токам, препятствующим изначально образованию гололеда на их поверхности.
o
Электрическое сопротивление стальных проволок, равномерно располагаемых по винтовой линии во внешнем повиве в количестве не более половины проволок внешнего повива, в несколько раз больше сопротивление алюминиевых проволок. Так, например, соотношения n удельных активных сопротивлений  стальных проволок С-50 и алюминиевых проволок проводов «А» и «АС» для нескольких сечений (R приняты по: - Бургсдорф В.В., Никитина Л.Г., Никонец Л.А. и др. «Методические указания по плавке гололеда переменным током» Ч.1, М.: Союзтехэнерго, 1983 г.; - Левченко И.И., Засыпкин А.С., Аллилуев А.А. и др. «Диагностика, реконструкция и эксплуатацуия воздушных линий электропередачи в гололедных районах», М.: Изд. дом МЭИ, 2007 г., стр.131) составляет:
нп
Нагрузочные точки I, нагревающие поверхность провода ГАСП для указанных сечений до +1°С и препятствующие изначально образованию гололеда рассчитаны для скоростей ветра 1 м/сек и 2 м/сек и температуры -1°с и -5°с по формулам, приведенным в п.2.4 «Методические указания…» и равны:
Сечение провода ГАСП
<img file="00000006.tif" he="10" wi="13" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000007.tif" he="10" wi="17" img-content="undefined" img-format="tif" />
Haгp. токи I<sub>мп</sub> препят. образ. гол при скоростях ветра м/сек
1,0 м/сек
2,0 м/сек
При темпер-е возд-а
При темпер-е возд-а
-1°С
-5°С
-1°С
-5°С
70
0,45
0,452
63,0
105
84
126
150
0,208
0,209
101
176,4
126
210
300
0,113
0,114
168
294
201,6
336
нп
Из расчетов следует, что токи I, препятствующие образованию гололеда равны или близки нагрузочным токам и эффективно нагревают поверхность провода до +1°С, в результате на проводе изначально не образуется гололед и «пляска» провода.
Если токи нагрузки несколько меньше токов, препятствующих образованию гололеда, то нагрузка параллельной линии электропередачи переводится на короткое время поочередно на каждую обогреваемую линию электропередачи.
Во-вторых, возникающие под действием ветра бегущие или отраженные волны, обуславливающие устойчивую «пляску» и вибрацию проводов, в местах перехода на участках большей жесткости (термозакаленные участки стальных проволок) с соседними участками меньшей жесткости (не закаленные участки стальных проволок) изначально в «зародыше» гасятся и провод не подвергается «пляске» и вибрации.
Термическая закалка стальных проводов выполняется общеизвестным способом закалки токами высокой частоты с помощью индуктора.
В-третьих, используется эффект создания ассиметрии воздушного потока вокруг провода. Стальные проволоки с увеличенным диаметром во внешнем повиве образуют ребра, которые, воздействуя на пограничный слой, создают ассиметрию в обтекании провода потоком воздуха. Проведенные испытания провода в аэродинамических трубах показали, что срывы вихревых потоков воздуха происходят с увеличенных диаметров стальных проволок на расстоянии 1,8d (d-диаметр провода), а со стандартных проволок на расстоянии 1,2d. В результате происходит расстройка, «разлад» механизма образования подъемных аэродинамических сил и «пляска» и вибрация проводов изначально не возникает.
Применение во внешнем повиве стальных проволок с повышенным электрическим сопротивлением, обеспечивающих нагрев поверхности провода термозакаленнных, создающих разную жесткость по длине и с большим диаметром, обеспечивающих ассиметрию обтекания провода воздушным потоком, позволяет исключить изначально отложения гололеда, «пляску» и вибрацию проводов и повысить тем самым надежность работы воздушных линий электропередачи всех классов напряжений в гололедно-ветровых районах.
Применение гололедоаэростабильных проводов позволяет отказаться от дорогостоящих установок и систем плавок гололеда, организации их проведения, от систем телесигнализации о гололедно-ветровых нагрузках, от гасителей «пляски» и вибрации проводов.
Кроме того, значительно повышается механическая прочность проводов за счет увеличенного временного механического сопротивления стальных проволок.
Как показали опытные испытания, изготовление указанного провода технологически просто, заводская технология не меняется, электрические потери такие же, как и в стандартных сталеалюминиевых проводах, а его применение не требует дополнительных эксплуатационных затрат.
Список
Использованной технической литературы при оформлении заявки на полезную модель «Провод линии электропередачи»
1. Бошнякович А.Д. «Механический расчет проводов и тросов линий электропередачи», М. - Л., 1962 г.
2. Патенты Р.Ф. №2063080, 1996.06.27; №714509, 1980.02.05;
3. Бургсдорф В.В., Дьяков А.Д., Никонец Л.А. и др. «Руководящие указания по плавке гололеда»: Минэнерго Р.Ф, 1993 г.
4. Пляска проводов на воздушных линиях электропередачи 500 кв, БТИ, М., 1965 г.
5. Авторское свидетельство СССР №1793481, 1993.02.07
6. Бургсдорф В.В., Никитина Л.Г., Никонец Л.А. и др. «Методические указания по плавке гололеда переменным током» ч.1, М.: Союзтехэнерго, 1983 г.
7. Левченко И.И., Засыпкин А.С., Аллилуев А.А. и др. «Диагностика, реконструкция и эксплуатация воздушных линий электропередачи в гололедных районах», М.: Изд. дом МЭИ, 2007 г.