ПРОВОД ДЛЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Полезная модель относится к области конструкций устройств молниезащитных и фазовых проводов высоковольтных воздушных линий электропередач с использованием их в качестве телекоммуникационной сети на основе оптоволоконной технологии.
Прототипом является провод для высоковольтных линий электропередачи, содержащий центральную алюминиевую основу с пазами, в которых расположены трубки, выполненные из термопластичного материала, с заключенными в них оптическими волокнами, внутренний слой, образованный из скрученных Z-образных алюминиевых проволок и расположенный концентрично поверх центральной алюминиевой основы, наружный слой, образованный из скрученных Z-образных алюминиевых проволок и расположенный концентрично поверх внутреннего слоя, причем формы Z-образных алюминиевых проволок и направления их повива в слоях взаимно противоположны друг другу, а по контактным, между слоями, поверхностям внутренний и наружный слои имеют зубчатые выступы с плоской контактной поверхностью, образующие по всей длине провода непрерывные линии, причем зубчатые выступы выполнены с возможностью упора друг в друга по плоской контактной поверхности при возникновении крутящих моментов на наружном слое (см описание патента на изобретение РФ №2516700 от 20.05.2014 г.). Недостатки известного провода:
1. При возникновении больших критических крутящих моментов наружного и внутреннего слоев из Z-образных алюминиевых проволок вследствие провисания провода из-за неблагоприятных внешних и внутренних факторов, таких как повышенная температура воздуха, штормовая ветровая нагрузка, возможно выскальзывание зубчатых выступов из упора в друг друга с упором в следующие зубчатые выступы и сохранением этого состояний на продолжительное время, что приводит к увеличению зазоров между проволоками и вызывает удлинение оптических волокон, которое сопровождается появлением микротрещин и снижением оптической проводимости материала оптоволокна.
2. При налипании больших количеств снега и льда возможным является предаварийное провисание провода, которое из-за больших критических крутящих моментов наружного и внутреннего слоев из Z-образных алюминиевых проволок вызывает выскальзывание зубчатых выступов из упора друг в друга с упором в следующие зубчатые выступы и сохранением этого механически напряженного состояния на продолжительное время, что приводит к дальнейшему налипанию снега и льда и обрыву провода.
Задачей полезной модели является разработка провода для высоковольтных линий электропередачи, в котором устранены недостатки прототипа.
Техническим результатом является повышение эксплуатационной надежности провода при критических крутящих моментах, возникающих при налипании снега, льда или при других неблагоприятных внешних факторах, вызывающих увеличение механической нагрузки на провода.
Технический результат достигается путем применения в конструкции заявляемого провода дополнительных элементов, находящихся в зацеплении друг с другом, выполненных в виде круглых выпуклостей на тыльных сторонах зубчатых выступов наружного слоя и круглых впадин на тыльных сторонах зубчатых выступов внутреннего слоя.
В заявляемой полезной модели при повышенной нагрузке зубчатые выступы соприкасаются по плоской поверхности, а при возникновении критической нагрузки кратковременно точечно соприкасаются по круглой поверхности и вследствие этого, из-за малой силы трения точечного контакта, провод при снижении критической нагрузки быстро возвращается в исходное состояние.
Поскольку в заявляемой полезной модели, по сравнению с известным проводом, площадь точечного контакта круглых выпуклостей меньше, то после снижения критической нагрузки величина сил трения не может длительное время удерживать в таком положении наружный и внутренний слои и зубчатые выступы возвращаются в исходное состояние контакта по плоской поверхности, предотвращая обрыв провода и механическое повреждение оптического волокна.
При критическом налипании снега и льда круглые выступы способствуют разрушению корки льда, так как при действии силы тяжести льда в проводе возникают критические крутящие моменты, при которых зубчатые выступы кратковременно, преодолевая сопротивление сил трения, выходят из нормального рабочего упора друг в друга. Круглые выпуклости тыльной стороны при этом кратковременно дополнительно увеличивают наружный диаметр провода и происходит разрушение корки льда.
Заявляемая конструкция предотвращает длительное пребывание провода в раскрученном состоянии с увеличенным наружным диаметром провода после разрушения корки льда, то есть после действия больших критических нагрузок, что позволяет достигнуть положительного технического результата по увеличению эксплуатационной надежности провода.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено поперечное сечение провода, на фиг. 2 вид места сопряжения внутреннего и наружного слоев из Z-образных алюминиевых проволок.
На фиг. 2 для удобства изображения зазор между зубчатыми выступами показан увеличенным.
Позициями на фиг. 1 и 2 обозначены следующие элементы:
1- центральная алюминиевая основа с пазами,
2- трубки из термопластика,
3- оптические волокна,
4- внутренний слой из Z-образных алюминиевых проволок,
5- наружный слой из Z-образных алюминиевых проволок,
6 - направление внутреннего повива,
7- направление наружного повива,
8- зубчатые выступы внутреннего слоя,
9- зубчатые выступы наружного слоя,
10- круглые выпуклости тыльных сторон зубчатых выступов наружного слоя,
11- круглые впадины тыльных сторон зубчатых выступов внутреннего слоя.
Под тыльными сторонами зубчатых выступов 8 и 9 подразумеваются стороны, не находящиеся в упоре друг с другом (на фиг. 2 тыльные стороны являются наклонными и для простоты изображения условно не обозначены)
Назначение и взаимодействие элементов следующее.
Центральная алюминиевая основа 1 с пазами служит для укладывания в нее трубок 2 из синтетического материала - термопластика, внутри которых находятся жгуты из оптических волокон 3.
Трубки 2 предназначены для устранения механических повреждений оптических волокон 3, которые служат для передачи информации в виде инфракрасных волн в диапазоне в ближней инфракрасной области спектра излучения.
Внутренний слой 4 и наружный слой 5 из Z-образных алюминиевых проволок при использовании провода в качестве молниезащитного служат для защиты от удара молнии. При использовании провода в качестве фазового внутренний 4 и наружный 5 слои служат для передачи электроэнергии.
Z-образные алюминиевые проволоки в каждом внутреннем слое 4 и наружном слое 5 раздельно для каждого из слоев скручены между собой с определенным шагом для обеспечения плотного контакта.
Направления повивов 6 и 7 для внутренних 4 и наружных 5 слоев проволок взаимно противоположны.
Зубчатые выступы 8 внутреннего слоя и зубчатые выступы 9 наружного слоя входят в соответствующие впадины наружного и внутреннего слоев и служат для устранения проворачивания и скольжения наружного слоя 5 и внутреннего слоев из Z-образных алюминиевых проволок относительно друг друга под действием силы тяжести, а также под действием ветровых нагрузок.
Количество зубчатых выступов 8 и 9 зависит от геометрических размеров и формы Z-образного профиля внутренних и наружных проволок, их числа в слоях 4 и 5 и наружного диаметра провода.
В заявляемой полезной модели на тыльных сторонах зубчатых выступов 9 наружного слоя выполнены круглые выпуклости 10, а на тыльных сторонах зубчатых выступов 8 внутреннего слоя выполнены круглые впадины 11 по всей длине провода, причем круглые выпуклости 10 входят в зацепление с круглыми впадинами 11.
По длине провода зубчатые выступы 8, 9, выпуклости 10 и впадины 11 на тыльных сторонах зубчатых выступов образуют непрерывные линии, которые относительно длины наружного и внутреннего слоев могут быть прямолинейными или иметь направления по спиралевидной крутке, шаг которой зависит от геометрических размеров и формы Z-образного профиля внутренних и наружных проволок, их числа в слоях 4 и 5 и наружного диаметра провода.
Наличие выпуклостей и впадин обеспечивает положительный эффект по сравнению с известным проводом.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
При налипании снега и образовании льда или от ветровой и термической нагрузки на наружном слое 5 возникающий в противоположном направлению 7 крутящий момент останавливается за счет выступов 8 и 9 (см. фиг. 2), которые упираются друг в друга. При возникновении вследствие налипания снега и образовании льда или от ветровой и термической нагрузки на наружном слое 5 крутящего момента в попутном направлению 7 выступы 8 и 9 также упираются друг в друга по тыльной наклонной поверхности.
При возможной критической нагрузке происходит выскальзывание зубчатых выступов 8 и 9 из контакта между ними по плоской поверхности при упоре друг в друга и происходит также выскальзывание выпуклостей 10 из впадин 11 с последующим осуществлением точечного контакта выпуклостей 10 по внутреннему плоскому слою 4 с некоторым увеличением диаметра провода, следствие чего происходит разрушение налипшей кромки льда и его удаление с поверхности провода.
Так как силы трения при точечном контакте круглых выпуклостей 10 и любой точкой выступов внутреннего слоя 4 гораздо меньше сил трения по плоской поверхности между выступами 8 и 9 при упоре друг в друга, то после мгновенного пребывания в напряженном скрученном состоянии провод возвращается в исходное положение с заходом выпуклостей 10 во впадины 11.