ПРОВОД ДЛЯ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
WIRE FOR OVERHEAD TRANSMISSION LINES

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано в качестве проводов для воздушных линий электропередачи различных классов напряжения.
Известен провод для линии электропередачи, содержащий стальной сердечник и повивы алюминиевых проволок, при этом сердечник выполнен из азотосодержащей маломагнитной аустенитной стали [1].
Главными недостатками этого технического решения являются низкая непрерывно поддерживаемая рабочая температура (ниже 150°С) на проводах линий электропередачи, что не обеспечивает увеличения пропускной способности линий и в конечном счете снижение затрат на сооружение воздушных линий электропередачи. Тем не менее при все возрастающей стоимости топлива, затрат на генерирование и передачу энергии становится очень важным снижать потери электрической мощности, вызванные меньшей проводимостью в условиях передачи большой мощности при высокой температуре эксплуатации проводов на воздушных линиях электропередачи.
Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному является провод для воздушных линий электропередачи, содержащий повивы металлических проволок [2].
Этот провод состоит из многопроволочных стальных проволок и алюминиевых проволок; стальные проволоки (стальной сердечник) обеспечивают заданную прочность или максимально допустимое тяжение, а алюминиевые проволоки - проводимость по электрическому току. Однако при больших токах на воздушных линиях электропередачи, когда требуется обеспечить высокую пропускную способность линии с целью снижения затрат на электропередачу, алюминиевые проволоки разогреваются, в них происходит реструктуризация материала и провод теряет свои проводящие свойства, при этом возрастают омические потери в линии, а коэффициент полезного действия и срок службы линий с таким проводами резко падают.
Заявитель ставил перед собой техническую задачу реального внедрения в практику электросетевого строительства новых высокотемпературных проводов, допускающих максимальные температуры нагрева их поверхности при максимальных плотностях пропускаемого электрического тока, или, другими словами, обеспечивающих высокую пропускную способность воздушных линий электропередачи, что позволяет существенно сократить финансовые и материальные затраты на их сооружение, реконструкцию и эксплуатацию. Этот положительный технический результат был достигнут за счет новой совокупности существенных конструктивных признаков провода для воздушных линий электропередачи, приведенной в нижеследующей формуле изобретения: «провод для воздушных линий электропередачи, содержащий повивы металлических проволок, при этом все повивы металлических проволок выполнены из стальной проволоки, плакированной алюминием таким образом, что пропускная способность провода по электрическому току обеспечивается в пределах (0,8÷8) ампер на квадратный миллиметр его поперечного сечения при максимально допустимой температуре поверхности провода, равной 250°С, и максимальному электрическому току не менее 1500 ампер; толщина слоя плакированного алюминия находится в пределах (0,02÷0,5) мм».
Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлен поперечный разрез провода для воздушных линий электропередачи, выполненный согласно настоящему изобретению.
Заявляемый провод для воздушных линий выполнен в виде витых металлических проволок 1, из которых набирается поперечное сечение необходимого расчетного размера по допустимому пропускаемому через провод электрическому току. Все металлические проволоки 1 провода выполняются из стальной проволоки, поверхность которой плакируется слоем алюминия, при этом толщина слоя плакированного алюминия обеспечивается в пределах (0,02÷0,5) мм. Нанесение алюминиевого слоя на стальную проволоку осуществляется различными опробованными способами, в частности гальваническим способом, плакированием алюминия на сталь, путем газоплазменного разбрызгивания расплавленной алюминиевой проволоки на поверхность стальной подложки (термическое газовое напыление) и другими известными способами.
Такая конструкция, как показали механические и электрические испытания, позволяет обеспечить при сохранении прочностных характеристик пропускную 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°С, и максимальному электрическому току не менее 1500 ампер.
Необходимо отметить, что проводимость проводов при использовании алюминия очень высокой чистоты возрастает, однако прочность их при этом заметно падает. Поэтому необходимо принимать в расчет, что при упрочнении используемого материала следует повышать стойкость проводов к воздействию температуры. В предложенном варианте найдено удачное сочетание используемых материалов - стали и алюминия. Сечение провода набирается из стальных проволок, на поверхности которых нанесен тонкий слой алюминия, что позволяет сохранить достаточную механическую прочность и высокую проводимость провода. При пропускании по проводу больших электрических токов (до 1000÷1500 ампер) сталь работает практически как стандартный сталеалюминиевый провод, воспринимая нагрев до высоких температур порядка 200÷250°С, а тонкий слой плакированного алюминия обеспечивает высокую проводимость провода, так как в процессе плакирования большая часть алюминиевого слоя на молекулярном уровне входит в структуру стали и не подвергается негативному воздействию высокой температуры.
Применение проводов заявленной конструкции со стальными проволоками, плакированными алюминием, позволяет пропускать по ним двойной-тройной электрический ток по сравнению с обычными сталеалюминиевыми проводами того же самого размера, при этом провода выдерживают температуру нагрева до 250°С при сохранении тех же самых прочностных характеристик, что обеспечивает экономическую выгоду при строительстве и эксплуатации воздушных линий электропередачи за счет повышения их пропускной способности и снижения материальных затрат на ремонт.
Источники информации
[1]. Описание изобретения к патенту Российской Федерации «Провод для линии передачи» №2063080, Н01В 5/08, заявлен 08.02.94 г., опубликован 27.06.96 г. Бюллетень №18.
[2]. Описание изобретения к авторскому свидетельству Российской Федерации «Провод для воздушных линий электропередачи» №1791854, Н01В 5/04, 5/08, заявлен 29.05.90 г., опубликован 30.01.93 г. Бюллетень №4.