ПРОВОД ДЛЯ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Полезная модель относится к проводам линий электропередачи, предназначенным для передачи электрической энергии на промышленной частоте, и может быть использована как провод, на котором не образуется гололед.
Известен сталеалюминевый провод, содержащий сердечник, скрученный из стальных проволок, и повивы из алюминиевых проволок (см. Н.И.Белоруссов и др. Электрические кабели, провода и шнуры. Справочник. - Энергоатомиздат. - 1987, 536 с).
Недостатками известного провода являются то, что для сбрасывания гололеда, путем пропускания тока короткого замыкания происходит нагрев алюминиевых и стальных проволок, при этом продольная механическая нагрузка приводит к вытягиванию алюминиевых проволок, что вызывает их обвисание.
Известен провод неизолированный для воздушных линий электропередачи, состоящий из сердечника, внутренних и внешнего повивов. При этом сердечник выполнен из одной или нескольких стальных плакированных алюминием или оцинкованных проволок, а внутренние и внешний повивы выполнены из проволок термостабилизированного алюминий-циркониевого сплава с содержанием циркония не более 2%. (см. Патент на полезную модель №87556 от 10.10.2009 г.)
Недостатком известного провода является его высокая стоимость.
Наиболее близкой конструкцией того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является провод GTACSR компании «J-Power», Япония, содержащий стальной сердечник (Gap), зазор со смазкой (Est) и повивы (TAI) из прямоугольных проволок, выполненные из высокотемпературного сплава алюминия с цирконием.
Признаки прототипа, являющиеся общими с заявленной полезной моделью: сердечник, скрученный из стальных проволок; повивы из алюминиевых проволок.
Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является его высокая стоимость. Кроме того, смазка имеет низкую электрическую прочность, что не позволяет изолировать стальной сердечник от токопроводящих элементов провода.
Задачей предложенного технического решения является создание провода для линий электропередачи с такими свойствами, которые позволяют исключить потери на перемагничивание в проволоках стального сердечника и вытягивание алюминиевых проволок при протекании тока короткого замыкания; предотвратить образование гололеда на проводе и иметь низкую стоимость.
Поставленную задачу решают за счет того, что в известном проводе, содержащем сердечник, скрученный из стальных проволок, и повивы из алюминиевых проволок, сердечник и повивы изолированы друг от друга полимерной оболочкой, которая является тепловым барьером при токах короткого замыкания, при этом сердечник и повивы соединены между собой только на одном конце линии для предотвращения протекания рабочего тока по сердечнику, а повивы выполнены из отожженных алюминиевых проволок, скрученных нормальной правильной скруткой с коэффициентом укрутки больше критического путем исключения одной или нескольких проволок в каждом повиве и шаг скрутки алюминиевых проволок больше шага скрутки стальных проволок.
Признаки предлагаемого провода, отличительные от прототипа - стальной сердечник и повивы из алюминиевых проволок изолированы друг от друга полимерной оболочкой, которая является тепловым барьером при токах короткого замыкания; сердечник и повивы соединены между собой только на одном конце линии для предотвращения протекания рабочего тока по сердечнику; повивы выполнены из отожженных алюминиевых проволок, скрученных нормальной правильной скруткой с коэффициентом укрутки больше критического путем исключения одной или нескольких проволок в каждом повиве; шаг скрутки алюминиевых проволок больше шага скрутки стальных проволок.
Провод имеет полимерную оболочку (например, сшитый полиэтилен) между стальным сердечником и повивами из отожженных алюминиевых проволок. Оболочка является тепловым и электрическим барьерами. Тепловой и электрический барьеры не позволяют нагреться стальному сердечнику при протекании тока короткого замыкания, так как ток протекает только по алюминиевым проволокам и, кроме того, полимерная оболочка препятствует нагреву стального сердечника от алюминиевых проволок.
Соединение стального сердечника с повивами из алюминиевых проволок на одном конце линии предотвращает протекание рабочего тока по сердечнику и, тем самым, устраняет потери на перемагничивание.
Применение отожженных алюминиевых проволок позволяет нагревать провод до температуры более 100°C и, тем самым, исключать образование гололеда.
Благодаря тому, что шаг скрутки алюминиевых проволок больше шага скрутки стальных проволок продольные механические напряжения воспринимает только стальной сердечник.
На фиг.1 изображен предлагаемый провод, где показаны: 1 - сердечник, скрученный из стальных проволок, 2 - полимерная оболочка, 3 - повивы из алюминиевых проволок.
На фиг.2 показаны расчетные кривые зависимости температуры провода от времени при коротком замыкании: где 1 - температура поверхности провода, 2 - температура сердечника.
Провод выполнен следующим образом.
Провод состоит (фиг.1) из сердечника 1, скрученного из стальных проволок, полимерной выпрессованной оболочки 2, одного или нескольких повивов 3, выполненных из отожженной алюминиевой проволоки. Сердечник 1 из стальных проволок и повивы 3 из алюминиевых проволок изолированы друг от друга полимерной оболочкой 2 и соединены между собой только на одном конце линии, поэтому по стальному сердечнику 1 рабочий ток и ток короткого замыкания не протекают. В качестве полимерной оболочки 2 может быть использован сшитый полиэтилен.
Алюминиевые проволоки скручены нормальной правильной скруткой с коэффициентом укрутки больше критического (1,047) путем исключения одной или нескольких проволок в каждом повиве. Это уменьшает продольные механические напряжения в алюминиевых проволоках и их удлинение по отношению к стальным проволокам сердечника, которые скручены с большим шагом.
Кроме того, полимерная оболочка изолирует алюминиевые проволоки от стальных, поэтому при коротком замыкании ток не протекает по стальным проволокам. Вследствие этого они мало нагреваются и не удлиняются, тем самым не происходит растяжение алюминиевых проволок. На фиг.2 показаны расчетные кривые для провода 450/56 при нагреве во время короткого замыкания до 240°C. Из фиг.2 видно, что стальные проволоки не нагреваются выше 155°C.
Преимущество предлагаемого провода для линий электропередачи состоит в том, что он обладает такими свойствами, которые позволяют исключить потери на перемагничивание в проволоках стального сердечника и вытягивание алюминиевых проволок при протекании тока короткого замыкания; предотвратить образование гололеда на проводе и иметь низкую стоимость.