СТАЛЕАЛЮМИНИЕВЫЙ ПРОВОД ДЛЯ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Изобретение относится к области электротехники, а именно к технологии изготовления сталеалюминиевого провода предназначенного для передачи электрической энергии по воздушной линии электропередачи (ВЛ) 35 кВ и выше.
Известен сталеалюминиевый провод, включающий изготовление стального сердечника из одной центральной и шести скрученных вокруг ее стальных оцинкованных проволок диаметром 2,2÷3,6 мм каждая, наложение на стальной сердечник на прессе кольцевого слоя выпрессованного алюминия, охлаждение водой на расстоянии не менее 1,5 м от зоны прессования алюминия и намотку на приемный барабан готового провода. При этом получают готовый провод меньшего диаметра на 23% по сравнению с проводом полученным по ГОСТ 839-80 аналогичного поперечного сечения (см. описание изобретения к патенту РФ №2351486; МПК В60М 1/13 опубликовано 10.04.2009). Недостатками данного провода являются:
- использование в сталеалюминевом проводе стального сердечника в виде стальной круглой проволоки низкоуглеродистой термически не обработанной, второго класса, повышенной точности по ГОСТ 3282 (настоящий стандарт распространяется на круглую низкоуглеродистую стальную проволоку, предназначенную для изготовления гвоздей, увязки. ограждений и других целей) не способствует поддержанию заданных эксплуатационных свойств провода, в связи с низким временным сопротивлением разрыву проволоки, и стального сердечника в целом;
- для улучшения качества наложения алюминия на стальную проволоку необходимо проводить специальную подготовку поверхности; для устранения неровностей на поверхности стальной круглой проволоки правильное устройство необходимо дополнительно оснастить калибрующей фильерой, что ведет к усложнению конструкции.
Известна конструкция провода стального многопроволочного для воздушных электрических линий передач, изготавливается по ТУ 14-4-661-91 (взамен ТУ 14-4-661-75). Провода, в зависимости от номинального сечения, свиваются различной конструкции из стальной оцинкованной проволоки.
Недостатками данного провода является:
2
- низкая механическая прочность провода, временное сопротивление разрыву 637-1080 н/мм. В процессе длительной эксплуатации на провод действует целый ряд характерных рабочих нагрузок, таких как, ветровая, которая вызывает вибрацию и галопирование провода, что способствует появлению усталостных изменений в структуре стали. Кроме того, отложение гололеда на проводе, увеличивает суммарную механическую растягивающую нагрузку;
- высокое удельное электрическое сопротивление проволоки постоянному току, т.к. технические требования ГОСТ3282-74 не оговаривают в марках стали, применяемых для изготовления проволоки в проводах, величину посторонних примесей, влияющих на электрическое сопротивление;
- низкая поверхностная плотность цинкового покрытия проволоки, что снижает коррозионную стойкость и электрическое сопротивление провода в целом, под воздействием коррозионно-эрозионного воздействия окружающей среды на материал защитных покрытий.
- неоптимальное рабочее сечение проводника из-за больших воздушных зазоров между круглыми проволоками в конструкции, (уменьшает усилие на разрыв и снижает суммарное электрическое сопротивления провода в целом).
Известен трехповивный провод для воздушных линий электропередачи, содержит сердечник, поверх которого расположены повивы с алюминиевыми проволоками, как минимум один повив содержит стальные проволоки (см. описание изобретения к патенту SU №1791854, МПК H01B 5/04, 5/08, опубликовано 30.01.93. Бюл. №4).
Недостатками известного трехповивного провода являются:
- технологическая сложность изготовления провода из набора проволок с большим отличием в механических свойствах проволок;
- использование трехповивных проводов на воздушных линиях электропередач с соотношением стальных проволок к алюминиевым 1:5, не способствует увеличению механической прочности до параметров стальных проводов;
- применение алюминиевых проволок в конструкции повышает стоимость провода;
- низкий технический ресурс из-за применения в конструкции точечного касания круглых проволок в проводе типа ТК (скрутка повивов в противоположные стороны);
- неоптимальное рабочее сечение проводника из-за больших воздушных зазоров между круглыми проволоками в конструкции, (уменьшает усилие на разрыв и снижает суммарное электрическое сопротивления провода в целом).
Известен способ изготовления провода, заключающийся в последовательном наложении на сердечник повивов из проволок и пластической деформации изделия, проволоки внешнего повива укладываются с зазорами, величина которых составляет 15-70% от номинального диаметра проволок (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №669415, МПК H01B 13/02, публикация 28.06.1979).
Недостатком известного способа является низкая электропроводность провода, а также необходимо отметить, что при столь большом диапазоне 15-70%, зазора проволок внешнего повива, потребуется для каждого отдельного значения данного зазора корректировка диаметров проволок при свивке новых диаметров провода.
Известен способ изготовления сталеалюминиевого провода, который включает изготовление стального сердечника из одной центральной и шести скрученных вокруг нее стальных оцинкованных проволок диаметром 2,2÷3,6 мм каждая, покрытие сердечника слоем защитной термостойкой смазкой и изготовление двух повивов проволок из алюминия (см. Технические условия ГОСТ 839-80 «Провода неизолированные для воздушных линий электропередачи).
К недостатками этого известного способа можно отнести следующее:
- сталеалюминиевые провода имеют - неоптимальное рабочее сечение проводника из-за больших воздушных зазоров между круглыми проволоками в конструкции, (уменьшает усилие на разрыв, увеличивает стрелу прогиба и снижает суммарное электрическое сопротивления провода в целом), что уменьшает эксплуатационный срок службы высоковольтных линий.
Известен провод для воздушных линий электропередачи, содержащий повивы стальных плакированных алюминием проволок, отличающийся тем, что толщина слоя плакированного алюминия на поверхности стальной проволоки находится в пределах (0,02÷0.5) мм таким образом, что обеспечивается пропускная способность провода по электрическому току в пределах (0,8÷8) ампер на квадратный миллиметр его поперечного сечения при максимально допустимой температуре поверхности провода, равной 250°C. (см. описание изобретения к патенту РФ №2396617, МПК H01B 5/04, опубликовано 10.08.2010).
Недостатком известного провода является:
- при обозначенной толщине слоя плакированного алюминия на поверхности стальной проволоки, для получения требуемого размера поперечного сечения алюминиевого провода, необходимо значительное увеличение количества проволок в данной конструкции провода, что ведет к увеличению его диаметра, массы по отношению к известным применяющимся в настоящее время проводам для ВЛ. При заданных стрелах провеса, ветровых и гололедных нагрузках создаются повышенные нагрузки на элементы опор, на которые существующие опоры могут быть не рассчитаны. Поэтому может возникнуть необходимость в их усилении, в установке дополнительных промежуточных опор в пролетах воздушной линии или установке новых (замене существующих) опор.
Задачей заявляемой полезной модели является создание сталеалюминиевого провода и применение полученной конструкции провода для передачи и распределения электрической энергии на номинальное напряжение 35 кВ и выше номинальной частотой 50 Гц.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в следующем.
По первому варианту.
Сталеалюминиевый провод для воздушной линии электропередачи, в котором изготавливают стальной сердечник из стальных высокопрочных проволок диаметром 1,50÷4,50 мм каждая, оцинкованных, с одновременной деформацией со степенью обжатия площади поперечного сечения сердечника 7÷8,6%, покрывают стальной сердечник слоем толщиной 0,2÷0,5 мм смазкой, стойкой к воздействию высокой температуры, далее выполняют, повив проволок из алюминия, диаметром 1,15÷4,05 мм каждая, повивы выполняют с одинаковым шагом свивки, в одном направлении и с линейным касанием проволок, пластически деформируют наружные поверхности проволок верхнего повива со степенью обжатия площади поперечного сечения провода 8÷9%.
По второму варианту.
Сталеалюминиевый провод для воздушной линии электропередачи, в котором изготавливают стальной сердечник из стальных высокопрочных проволок диаметром 1,50÷4,50 мм каждая, оцинкованных, с одновременной деформацией со степенью обжатия площади поперечного сечения сердечника 7÷8,6%, покрывают стальной сердечник слоем толщиной 0,2÷0,5 мм смазкой, стойкой к воздействию высокой температуры, далее выполняют, повив проволок из алюминия, диаметром 1,15÷4,05 мм каждая, каждый повив производят в противоположную сторону от предыдущего, причем наружный повив должен иметь правое направление свивки, каждый повив алюминиевых проволок пластически деформируют по наружным поверхностям проволок со степенью обжатия площади поперечного сечения провода 8÷9%.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 показан провод, выполненный по первому варианту,
на фиг.2 показан провод, выполненный по второму варианту.
На фигурах приняты следующие обозначения:
1
1 - центральная проволока диаметром d;
2
2 - проволока диаметром d первого повива;
3
3 - проволока диаметром d второго повива;
4
4 - проволока диаметром d второго повива;
5
5 - проволока диаметром d третьего повива.
По первому варианту.
1
2
3
4
5
Провод сталеалюминиевый содержит: одну центральную проволоку диаметром d; семь проволок диаметром d в первом повиве; семь проволок диаметром d второго повива; семь проволок диаметром d второго повива; четырнадцать проволок диаметром d третьего повива.
По второму варианту.
1
2
3
4
5
Провод сталеалюминиевый содержит: одну центральную проволоку диаметром d; семь проволок диаметром d в первом повиве; семь проволок диаметром d второго повива; семь проволок диаметром d второго повива; четырнадцать проволок диаметром d в третьем повиве.
Это позволяет применить вновь разработанный сталеалюминиевый провод для передачи и распределения электрической энергии на номинальное напряжение 35 кВ и выше, номинальной частотой 50 Гц, увеличить эффективность ВЛ за счет увеличения количества передаваемой в единицу времени электроэнергии и увеличения механической прочности провода или при том же передаваемом количестве электроэнергии уменьшить диаметр провода в целом, тем самым сократить материальные и финансовые затраты при выполнении проектов воздушной линии в районах со сложными географическими и метеорологическими условиями, выполнять проекты реконструкции линий электропередачи с повышенным уровнем экологической безопасности.
Пластическое деформирование алюминиевых проволок способствует, за счет увеличения коэффициента заполнения рабочего сечения, увеличению полезного токопроводящего сечения провода, а полученная внешняя поверхность более гладкая и ровная, чем у проводов, выполненных из круглых проволок, позволяет уменьшить нагрузку от климатических воздействий, значительно снизить аэродинамическое сопротивление и пляску проводов.