ПРОВОД НЕИЗОЛИРОВАННЫЙ ДЛЯ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к конструкции проводов неизолированных для воздушных линий электропередачи (ЛЭП).
Известен провод, содержащий несущий сердечник круглой формы, выполненный и из одной или скрученный из нескольких стальных оцинкованных проволок. Поверх сердечника наложена токоведущая часть провода, состоящая из одного или нескольких концентрических повивов круглых алюминиевых проволок (провод марки АС по ГОСТ 839-80 «Провода неизолированные для воздушных линий электропередачи»).
Основным недостатком известного провода является большая масса из-за наличия тяжелого стального сердечника. Это приводит к необходимости уменьшать длины пролетов и увеличивать число опор при проектировании ЛЭП, и, соответственно, удорожает стоимость их строительства.
Этого недостатка лишены провода, в которых вместо стального сердечника применяется сердечник из композитных элементов. Так, в изобретении RU 2386183 C1 «Композиционный несущий сердечник для внешних токоведущих жил проводов воздушных высоковольтных линий электропередачи и способ его производства» (опубл. 10.04.2010 г.) предложен сердечник в виде длинномерного стержня или скрученных длинномерных стержней из высокопрочного теплостойкого непрерывно армированного композиционного материала. Так как композитные элементы (стержни) плохо выдерживают радиальные нагрузки, и для того, чтобы избежать повреждения такого сердечника от технологических воздействий при наложении токоведущих повивов при скрутке провода, его помещают в наружную металлическую или лакотканевую оболочку. Это приводит к усложнению и к удорожанию процесса производства неизолированных проводов. Кроме того, при монтаже проводов, имеющих такой сердечник, возникает необходимость использования сложной и дорогостоящей специальной линейной арматуры, что приводит к удорожанию монтажа и к увеличению его трудоемкости. Применение же широко используемых натяжных и поддерживающих прессуемых зажимов приводит к разрушению композитных элементов сердечника.
Технический результат заключается в разработке конструкции неизолированного провода, имеющего меньшую массу по сравнению со сталеалюминевыми проводами такого же токопроводящего сечения, увеличенную разрывную прочность, а также меньшую трудоемкость изготовления неизолированного провода и с принципиальной возможностью монтажа с помощью традиционной арматуры.
Технический результат достигается тем, что в проводе неизолированном для воздушных линий электропередачи, содержащем, по крайней мере, два повива токопроводящих проволок из алюминия или его сплавов и композитные усиливающие элементы, композитные усиливающие элементы размещены, по крайней мере, в одном внутреннем повиве, равномерно чередуясь с токопроводящими проволоками, и выполнены с диаметром меньшим диаметра токопроводящих проволок, при этом, по крайней мере, наружный повив подвергнут уплотнению и состоит только из токопроводящих проволок.
Композитные элементы могут быть выполнены с диаметром 0,7-0,9 от диаметра токопроводящих проволок, а суммарная площадь поперечного сечения композитных элементов составляет 10-33% от суммарной площади поперечного сечения токопроводящих проволок, а степень обжатия площади поперечного сечения составляет 10,5-18,5%.
Токопроводящие проволоки могут быть изготовлены из алюминиевого сплава системы алюминий-кремний-магний или из высокотемпературного алюминий-циркониевого сплава, а токопроводящие проволоки наружного повива - из отожженного алюминия. В конкретных случаях токопроводящие проволоки могут быть выполнены из электротехнического алюминия, а также из сплава системы алюминий-кремний-магний, в частности марок АВЕ, 6101, 6201.
Композитные усиливающие элементы могут быть изготовлены на основе базальтовых, стеклянных, борных, полиимидных, керамических или углеродных волокон или их комбинаций. При этом временное сопротивление разрыву композитных усиливающих элементов должно быть не ниже 1400 МПа. В случае применения композитных элементов на основе углеродных волокон, на их поверхность необходимо наносить химически инертное к алюминию защитное наружное покрытие для исключения непосредственного контакта с алюминиевыми проволоками.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором показан провод в разрезе.
Провод содержит токопроводящие проволоки 1. Во внутренних повивах находятся равномерно чередующиеся с токопроводящими проволоками композитные усиливающие элементы 2, имеющие диаметр меньший, чем диаметр токопроводящих проволок. Внутренние повивы провода могут быть выполнены уплотненными. Наружный повив провода композитных элементов не содержит и подвергнут уплотнению.
Токопроводящую проволоку изготовляют из алюминия или его сплавов, традиционных для неизолированных проводов.
Композитные элементы изготавливают на основе базальтовых, углеродных, стеклянных, борных, полиимидных, керамических или углеродных волокон или их комбинаций методом пултрузии.
Скрутку повивов токопроводящих проволок с равномерно чередующимися композитными элементами, а также наружного повива, осуществляют на крутильных машинах с откруткой, например, сигарообразного типа. Уплотнение повивов осуществляют уплотняющими вальцами или уплотняющими фильерами.
В связи с тем, что диаметр композитных элементов меньше, чем диаметр соседних токопроводящих проволок и составляет 0,7-0,9 от диаметра последних, при технологических операциях скрутки и уплотнения они не испытывают разрушающих радиальных нагрузоксо стороны токопроводящих проволок. Также предлагаемая конструкция провода позволяет применять при его монтаже широко распространенные зажимы прессуемого и спирального типов.
Характеристики предлагаемого провода в сравнении с характеристиками известных проводов приведены в таблице.
№ п.п.
Наименование характеристики
Показатели
Провод АС 300/67
Провод с сердечником по патенту RU 2386183 C1
Предлагаемый провод
1.
Площадь токопроводящего сечения, мм<sup>2</sup>
288,5
288,5
288,5
2.
Диаметр токопроводящих проволок, мм
3,50
3,50
3,50
3.
Диаметр проволок/стержней сердечника, мм
3,50
3,50
-
4.
Диаметр композитных элементов, мм
-
-
3,10
5.
Количество стальных проволок//композитных элементов, шт.
7
7
7
6
Сечение сердечника, мм<sup>2</sup>
67,3
67,3
-
7.
Площадь композитных элементов, мм<sup>2</sup>
-
-
52,8
8.
Основа композитных элементов
-
Стекловолокно
Стекловолокно
9.
Отношение площади несущих элементов к токопроводящему сечению, %
23,3
23,3
18,3
10.
Масса провода, кг/км
1323
937,5
907
11.
Разрывное усилие провода, кН
126,3
162,0
137,4
12.
Применяемые монтажные зажимы
Спирального, прессуемого типов
Сложной конструкции
Спирального, прессуемого типов
Основываясь на сравнении характеристик, представленных в таблице, можно сделать следующие выводы:
1. Предлагаемый провод по своей массе значительно легче провода АС с таким же сечением токопроводящей части, а по прочностным характеристикам превосходит его. Это позволяет уменьшить число опор при проектировании и строительстве ЛЭП, или увеличить пропускную способность существующих ЛЭП при таких же нагрузках на опоры.
2. По сравнению с проводом, имеющим отдельно выделенный композитный сердечник, предлагаемый провод может монтироваться с применением традиционной арматуры, например, обычных зажимов прессуемого и спирального типов. Это позволяет отказаться от применения при монтаже и ремонтных работах сложной арматуры, например натяжных зажимов марки Dead-end и соединительных муфт марки Splice фирмы Lamifil. Такое преимущество делает монтаж предлагаемого провода более простым, без предъявления специальных требований к обслуживающему персоналу. Предлагаемый провод получается более ремонтопригодным, снижаются эксплуатационные издержки.
Предлагаемая конструкция провода неизолированного для воздушных линий электропередачи работает следующим образом.
Токопроводящие проволоки 1 обеспечивают прохождение электрического тока, и имея больший диаметр по сравнению с композитными усиливающими элементами 2, не создают разрушающих радиальных нагрузок на композитные элементы при уплотнении, по крайней мере, по внешнему повиву, в процессе скрутки и монтажа с использованием традиционной арматуры и при эксплуатации провода. Композитные усиливающие элементы 2 и токопроводящие проволоки 1 воспринимают действующие на провод механические нагрузки различного характера и обеспечивают надежное прохождение электрического тока.
Таким образом, вся совокупность технических решений и соответствующих материалов, использованных в конструкции предлагаемого провода, дает возможность улучшить его технические характеристики за счет применения встроенных в токопроводящие повивы композитных усиливающих элементов, не испытывающих при скрутке, уплотнении, монтаже и эксплуатации разрушающих воздействий, повысить удобство монтажа и ремонтных работ. Это позволит увеличить срок службы и повысить эксплуатационную надежность провода.