ПРОВОД НЕИЗОЛИРОВАННЫЙ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к конструкциям неизолированных проводов для воздушных линий электропередачи.
2
Известен провод (провод марки АС, ГОСТ 839-80 «Провода неизолированные для воздушных линий электропередачи»), содержащий несущий сердечник, скрученный из круглых стальных оцинкованных проволок, и токопроводящую часть, состоящую из круглых алюминиевых проволок, скрученных вокруг сердечника концентрическими повивами. Сердечник известного провода изготовлен из стальной оцинкованной проволоки по ГОСТ 9850-72, прочность проволоки при 1% удлинении равна 1100-1310 Н/мм. Токопроводящая часть провода выполнена из твердой алюминиевой проволоки. Проволоки несущего сердечника известного провода выполнены из углеродистой стали и обеспечивают стойкость провода к вибрации.
Недостатком известного сталеалюминевого провода являются его низкие прочностные характеристики, не обеспечивающие надежной работы линий электропередачи при обледенении проводов или при повышенных ветровых нагрузках, это может приводить к обрывности проводов и возникновению аварийных ситуаций.
Рабочая температура известного провода не превышает 90°C, что ограничивает его пропускную способность. При увеличении передаваемой электрической мощности и токовой нагрузки температура провода растет и при превышении 90°C твердые алюминиевые проволоки отжигаются и разупрочняются. Разрывная прочность провода снижается.
Известен провод неизолированный для воздушных линий электропередачи - патент РФ на полезную модель №87556, кл. H01B 5/08, 2009. Провод состоит из сердечника, внутренних и внешнего повивов, при этом сердечник выполнен из одной или нескольких стальных плакированных алюминием проволок или стальных оцинкованных проволок, а внутренние и внешний повивы выполнены из проволок термостабилизированного алюминиево-циркониевого сплава с содержанием циркония не более 2%. В известном проводе повивы проволок из алюминиево-циркониевого сплава имеют рабочую температуру до 250°C и высокую пропускную способность.
Недостатком известного технического решения являются низкие прочностные характеристики провода с сердечником из плакированных алюминием стальных проволок и оцинкованных стальных проволок.
2
2
Известен провод неизолированный усиленный для воздушных линий электропередачи с токопроводящей частью - патент РФ на полезную модель №119514, кл. H01B 5/10, 2012. Провод состоит из одного или нескольких повивов круглой или трансформированной проволоки из электротехнического чистого алюминия. В известном проводе для изготовления сердечника использованы титановая проволока прочностью не ниже 1800 Н/мм или проволока из азотосодержащей аустенитной стали с прочностью при растяжении не менее 1900 Н/мм.
Недостатком известного технического решения является высокая стоимость титановой проволоки. Стоимость проволоки из азотосодержащей стали также очень высока, что объясняется высокой трудоемкостью ее изготовления и использованием специальных технологических процессов при производстве. Стоимость применяемых в известном техническом решении материалов сердечника превышает стоимость стальной оцинкованной проволоки более чем на порядок.
2
Наиболее близким аналогом является провод неизолированный для воздушных линий электропередачи - патент РФ на полезную модель №106023, кл. H01B 5/08, 2011. Известный провод содержит стальной сердечник выполненный из одной или нескольких стальных канатных оцинкованных или не оцинкованных проволок с временным сопротивлением разрыву каждой проволоки не менее 1570 Н/мм. Внутренние и внешние токопроводящие проволочные повивы провода выполнены из круглых или профилированных проволок из сплава алюминия с цирконием и железом с содержанием железа в сплаве от 0,05 до 0,5% и содержанием циркония от 0,08 до 0,28%.
Недостатком известного технического решения является то, что несущий сердечник выполнен из канатной проволоки, например, по стандарту ГОСТ 7372-79. Канатная проволока изготовлена из высокоуглеродистой стали и имеет комплекс механических свойств (прочность, пластичность), которые соответствуют ее назначению - использование в канатах и тросах для грузоподъемных устройств и механизмов. Однако, применение канатной проволоки в несущем сердечнике неизолированных проводов не обеспечит надежной и безаварийной работы линий электропередачи в условиях ветровых и различного вида вибрационных нагрузок. Также возникают сложности монтажа провода с сердечником из канатной проволоки с арматурой из-за хрупкого разрушения проволоки в месте опрессовки арматуры.
2
Недостатком известного технического решения является также то, что повышение стойкости провода к воздействию нагрузок достигается за счет повышения механической прочности стального сердечника, который выполнен из стальных проволок с временным сопротивлением разрыву не менее 1570 Н/мм.
2
В известном техническом решении не учтено, что стойкость неизолированного провода к воздействию нагрузок определяется не только сердечником и его прочностью, но и наружными повивами, которые при воздействии растягивающих нагрузок деформируются совместно с сердечником. Поэтому, прочность при растяжении неизолированного провода определяется не разрывной прочностью проволок сердечника, а в зависимости от напряжения в стальной проволоке при 1% удлинении. Этот параметр соответствует условиям совместного деформирования стальных проволок сердечника и проволок из алюминия или алюминиевого сплава наружных повивов. При этом разрушение провода фиксируется при обрыве хотя бы одной алюминиевой проволоки в наружном повиве. Указанная прочность проволок сердечника на разрыв не менее 1570 Н/мм не обеспечивает повышения прочности провода в целом.
Целью настоящей полезной модели является создание провода неизолированного с повышенной разрывной прочностью, стойкостью к обледенению, ветровым и вибрационным нагрузкам, а также повышенной пропускной способностью провода передавать электрическую мощность.
2
2
Указанный технический результат достигается тем, что провод неизолированный состоит из стального сердечника, выполненного из одной или нескольких оцинкованных проволок, внутреннего проволочного и внешнего проволочного повивов, выполненных из круглых или профилированных проволок, при этом проволоки сердечника выполнены с прочностью не менее 1400 Н/мм при 1% удлинении, а проволоки повивов выполнены из термостойкого алюминиево-циркониевого сплава с термостойкостью 210°C с прочностью при разрыве равной не менее 165 Н/мм и относительным удлинением при разрыве не менее 2%. Кроме того профилированные проволоки имеют в поперечном сечении форму трапеции, углы которой выполнены закругленными с радиусом закругления 10-20% высоты трапеции.
2
2
Такие усовершенствования конструкции провода позволяют обеспечить согласованное совместное деформирование всех элементов провода и его высокую прочность при растяжении за счет выполнения неизолированного провода с сердечником из стальной оцинкованной проволоки с прочностью при 1% растяжении не менее 1400 Н/мм и с разрывной прочностью проволоки токопроводящих повивов из алюминиево-циркониевого сплава не менее 165 Н/мм и удлинением не менее 2%. Благодаря оптимально выбранному диапазону радиусов закругления профилированных проводов заявленное техническое решение позволяет получить высокий коэффициент заполнения провода в поперечном сечении, что обеспечивает уменьшить наружный диаметр провода и, как следствие, снижает ветровые и гололедные нагрузки на провод. Так как проволока с радиусами закругления углов профилированной проволоки менее 10% высоты проволоки в сечении нетехнологична из-за возможных надрывов при волочении, при радиусах больше 20% снижается коэффициент заполнения провода в поперечном сечении. Причем химический состав стальной проволоки и проволоки из алюминиево-циркониевого сплава с необходимыми механическими параметрами соответствует химическому составу и технологии получения традиционной проволоки для сердечников неизолированных проводов по ГОСТ 9850-72 и проволоки из термостойкого алюминиево-циркониевого сплава по стандарту МЭК 62004 с использованием специально подобранных режимов термомеханической обработки.
На фиг. 1 показан провод неизолированный в поперечном сечении, изготовленный из круглых проволок; на фиг. 2 - провод неизолированный в поперечном сечении, изготовленный из профилированных проволок; на фиг. 3 - сечение профилированной проволоки, где a - длина основания трапеции, h - высота трапеции, r - радиус закругления.
2
2
Провод неизолированный состоит из стального сердечника 1 (фиг. 1), выполненного из одной или нескольких оцинкованных проволок, внутреннего 2 проволочного и внешнего 3 проволочного повивов, выполненных из круглых 4 или профилированных 5 (фиг. 2, 3) проволок. Изготовленный в соответствии с настоящей полезной моделью, неизолированный термостойкий провод с рабочей температурой 210°C с номинальным сечением алюминиево-циркониевой части 300 мм и номинальным сечением стального сердечника 39 мм с повивами из круглых проволок имеет прочность при растяжении равную 104878 Н, наружный диаметр провода равен 24 мм. Прочность при растяжении провода аналогичного сечения с повивами из профилированных проволок равна 104220 Н, наружный диаметр провода равен 21,5 мм.
Прочность же на разрыв сталеалюминиевого провода марки АС 300/39 по ГОСТ 839-80 равна 90574 Н, наружный диаметр равен 24 мм.
При этом допустимая токовая нагрузка предложенного провода выше в 1,5-2,0 раза в зависимости от условий эксплуатации.
Полезная модель может быть изготовлена из современных материалов, металлов и их сплавов на базе существующей технологии с применением волочильного оборудования и оснастки для изготовления круглой и профильной проволоки и крутильного оборудования, содержащего узлы для скрутки профилированных проволок, и наиболее эффективно может быть использована для передачи электрической энергии по цепям воздушных линий электропередачи.