Самонесущий изолированный провод
SELF-SUPPORTING INSULATED STRAND

Изобретение относится к области электротехники, а именно к самонесущим изолированным проводам, предназначенным для передачи электрической энергии по воздушной линии электропередачи ВЛ 35 кВ и выше.
Известен Кабель силовой (см. описание полезной модели к патенту RU 170477 U1, Н01В 9/02, опубликовано 26.04.2017 Бюл. №12).
Кабель содержит токопроводящую жилу, полимерный электропроводящий экран по жиле, изоляцию из полиэтиленовой композиции, полимерный электропроводящий экран по изоляции, обмотку из водоблокирующих лент, металлический экран, обмотку из водоблокирующих лент, герметизирующую алюмополимерную ленту, плотно сваренную с оболочкой из полиэтилена высокой плотности или полиэтилена средней плотности, или линейного полиэтилена низкой плотности. Снаружи методом экструзии наложена наружная оболочка, выполненная из полиолефиновой композиции.
Данное техническое решение довольно сложное в плане изготовления, трудоемкое, относительно низкая эксплуатационная надежность, обусловленная относительно низкой гибкостью и стойкостью на растяжение.
Известен Кабель силовой на напряжение 6-35 кВ (см. описание полезной модели к патенту RU 149965 U1, Н01В 9/02, опубликовано 22.08.2014 Бюл. №3).
Кабель силовой, содержащий три токопроводящие алюминиевые или медные жилы секторной формы, поверх каждой из которых последовательно наложены методом экструзии первый экран из электропроводящей полимерной композиции с радиусом закругления (r) в диапазоне от 2,5 до 3,6 мм, изоляция, второй экран из электропроводящей полимерной композиции, при этом изолированные жилы скручены в сердечник, поверх которого последовательно расположены скрепляющий слой, металлический экран из медных проволок, соединенных спирально наложенной медной лентой, разделительный слой и экструдированная наружная оболочка, отличающийся тем, что изоляция выполнена из этиленпропиленовой резины.
При выполнении данного технического решения возникают довольно большие технологические сложности, из-за специальной оснастки для скрутки трех токопроводящих алюминиевых или медных жил секторной формы, наложения методом экструзии последовательно двух экранов из электропроводящей полимерной композиции, металлический экран, разделительный слой и экструдированная наружная оболочка из этиленпропиленовой резины.
Известен Самонесущий изолированный провод с несущим элементом из углеволокна (см. описание полезной модели к патенту RU 85736 U1, Н01В 7/00, опубликовано 10.08.2009 Бюл. №22).
Провод содержит основные алюминиевые токопроводящие жилы провода которые изолированы светостабилизированным сшитым полиэтиленом, основные изолированные жилы скручены вокруг нулевой несущей токопроводящей жилы, выполненной из алюминия, упрочненного несущим элементом из углеволокна, изолированной светостабилизированным сшитым полиэтиленом.
Техническим результатом полезной модели является повышение технических и эксплуатационных характеристик изделия таких как, пониженный погонный вес провода, большая прочность провода при растяжении, неподверженность несущего элемента коррозии.
Пониженный погонный вес провода достигается тем, что часть жилы выполнена из углеволоконных элементов, если принять во внимание данную конструкцию провода, состоящую из 28 проволок, то применение четырех центральных проволок выполненных из углеволоконных элементов не окажет значительного влияния на снижение веса провода. В сравнении со стальной проволокой в центре жилы, прочность проволоки выполненной из углеволоконного элемента ниже как минимум в два раза и приведет к существенному удорожанию изделия.
Данная конструкция самонесущего изолированного провода с несущим элементом из углеволокна, подвержена в довольной мере ветровым нагрузкам, что негативно скажется на сопротивлению к изгибу при вибрации, пляски провода.
Известен Кабель силовой на напряжение 6-35 кВ (см. описание полезной модели к патенту RU 128773 U1, Н01В 9/02, опубликовано 27.05.2013 Бюл. №15), содержащий три токопроводящие алюминиевые или медные жилы секторной формы, поверх каждой из которых последовательно наложены методом экструзии первый экран из электропроводящей полимерной композиции, изоляция из сшитой полиэтиленовой композиции, второй экран из электропроводящей полимерной композиции, при этом изолированные жилы скручены в сердечник, поверх которого последовательно расположены скрепляющий слой, металлический экран из медных проволок, соединенных спирально наложенной медной лентой, разделительный слой и экструдированная наружная оболочка, отличающийся тем, что радиус закругления (r) первого экрана имеет величину в диапазоне от 2,5 до 3,6 мм.
К недостаткам данной полезной модели можно отнести низкий температурный диапазон работоспособности кабеля, эксплуатируется при температуре окружающей среды от -40°С до +50°С. Довольно большие технологические сложности, из-за специальной оснастки для скрутки трех токопроводящих алюминиевых или медных жил секторной формы.
Задачей заявляемого изобретения является создание самонесущего изолированного провода, с повышенными техническими характеристиками, таких как увеличение номинального сечения провода, увеличение разрывного усилия, снижение электрического сопротивления провода, что позволит существенно увеличить эффективность ВЛ, от результата применения полученной конструкции самонесущего изолированного провода, для передачи и распределения электрической энергии на номинальное напряжение 35 кВ и выше номинальной частотой 50 Гц.
Сущность заявляемого изобретения заключается в следующем.
Самонесущий изолированный провод, состоящий из одной центральной проволоки. Вокруг центральной проволоки расположены слои проволок выполненных с линейным касанием проволок между собой, с одинаковым шагом свивки слоев, наружные поверхности проволок пластически деформированы со степенью обжатия 10-21% площади поперечного сечения провода. Количество слоев проволоки изменяется от одного до трех, при этом количество проволок в проводе может изменяться от 6 до 46. Количество слоев и количество проволок в проводе определяется номинальным сечением провода. Все проволоки провода выполнены из алюминия, или сплава на основе алюминия, или меди.
Наружная поверхность проволок провода покрыта термостойким полимерным покрытием.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показано поперечное сечение трехслойного самонесущего изолированного провода.
Самонесущий изолированный провод содержит центральную проволоку 1, первый слой 2 из семи проволок одного диаметра, второй слой с чередованием семи проволок одного меньшего диаметра 3 и семи проволок одного большего диаметра 4, третий слой 5 из четырнадцати проволок одного диаметра, термостойкое полимерное покрытие 6.
Первая технологическая операция. Свивка проволок всех трех слоев провода осуществляют за одну технологическую операцию с линейным касанием проволок. При этом шаг свивки для всех трех слоев проволок сохраняется постоянным, что позволяет исключить деформации, внутреннего износа и дополнительного изгибающего напряжения, которые возникают в результате наличия точек контакта между проволоками в проводах с точечным касанием проволок.
Вторая технологическая операция, пластическая деформация провода по площади поперечного сечения провода со степенью обжатия 10-21%, по наружной поверхности проволок, осуществляется одновременно в процессе свивки всех проволок провода.
Третья технологическая операция, покрытие на экструзионном оборудовании наружной поверхности проволок провода, термостойким полимерным покрытием.
Пластическое деформирование по площади поперечного сечения провода, способствует уплотнению провода, увеличению заполнения расчетного сечения провода за счет увеличения исходных диаметров проволоки, устранить возможную неравномерность натяжения проволок при свивке провода, нейтрализовать свивочные напряжения. Полученная внешняя поверхность с герметичным полимерным покрытием более гладкая, чем у провода, выполненного из круглых проволок, позволяет значительно снизить аэродинамическое сопротивление и пляску провода, полностью исключить внешнее коррозионное воздействие факторов окружающей среды на конструкцию провода в процессе эксплуатации.
Это позволяет самонесущему изолированному проводу, предназначенному для передачи электрической энергии по воздушной линии электропередачи 35 кВ и выше, выполненным из алюминиевых или из сплава на основе алюминия, или медных проволок, увеличить разрывное усилие, как минимум на 55%, увеличить расчетное сечение провода на 15-18%, снизить электрическое сопротивление самонесущего изолированного провода на 10-25%, увеличить сок эксплуатации на 15-20% по отношению к применяемым изолированным проводам.