СТАЛЕАЛЮМИНИЕВЫЙ ФАЗНЫЙ ПРОВОД ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ СО ВСТРОЕННЫМИ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИМИ СЕНСОРАМИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И ДЕФОРМАЦИИ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к конструкциям неизолированных сталеалюминиевых проводов для воздушных линий электропередачи.
Известен провод, содержащий несущий сердечник, состоящий из одной или нескольких скрученных круглых стальных оцинкованных проволок. Поверх сердечника наложена токоведущая часть провода из круглых алюминиевых проволок, состоящая из одного или нескольких концентрических повивов (провод марки АС по ГОСТ 839-80 «Провода неизолированные для воздушных линий электропередачи).
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является самонесущий изолированный провод, содержащий, по меньшей мере, одну многопроволочную токопроводящую жилу из алюминия с полимерной изоляцией, скрученную вокруг нулевой несущей многопроволочной жилы из сплава алюминия или сталеалюминевой неизолированной или содержащей полимерную изоляцию, отличающийся тем, что он дополнительно содержит, по меньшей мере, одно оптическое волокно, заключенное в металлическую, стеклопластиковую или полимерную трубку (патент на полезную модель RU 80279 U1 «комбинированный электрооптический самонесущий изолированный провод с нулевой несущей жилой»).
К недостаткам известного решения относится невозможность одновременного контроля распределения температуры и деформаций, поскольку для контроля температуры необходима свободная укладка оптического волокна внутри стальной трубки, а для контроля деформации необходимо обеспечить максимальную механическую связь оптического волокна со стальной трубкой. Невозможность контролировать рабочую температуру провода по всей его длине, что не позволяет знать, насколько перегружена или недогружена линия электропередачи, и, следовательно, насколько эффективно она используется, не позволяет прогнозировать возможность образования гололеда и налипания снега на проводах. Невозможность определения удлинения провода по всей его длине не позволяет определять стрелы провеса в каждом пролете линии электропередачи и своевременно принимать меры для предотвращения аварийных ситуаций.
Поставленная задача состояла в разработке неизолированного провода, конструкция которого позволяет контролировать его параметры, а именно температуру и деформацию в процессе эксплуатации путем осуществления непрерывного мониторинга.
Технический результат достигается тем, что провод, содержащий сердечник, скрученный из нескольких стальных проволок, поверх которого наложена в один или несколько концентрических повивов токопроводящая проволока из алюминия или его сплава, дополнительно содержит расположенный в повиве токопроводящих проволок сенсор распределения температуры, состоящий из стальной трубки с наружным диаметром, равным диаметру токопроводящей проволоки, с размещенным внутри нее, по меньшей мере, одним свободно уложенным оптическим волокном, а сердечник содержит сенсор деформации с наружным диаметром, равным диаметру проволоки сердечника с размещенным внутри нее оптическим волокном в полимерном покрытии.
Сенсор распределения температуры, состоящий из стальной трубки со свободно уложенным оптическим волокном. Свободное пространство в указанной трубке сенсора температуры может быть заполнено тиксотропным гидрофобным гелем. В сенсоре распределения температуры оптические волокна, соответствующие рекомендации ITU-T G.652.D уложены с избыточной длиной не менее 0,8%, что определяется требуемым предельным значением продольного растяжения провода, с учетом реального диаметра модуля, и минимально допустимого значения радиуса изгиба волокна (данные спецификации на оптическое волокно, соответствующего рекомендации ITU-T G.652.D).
В сенсоре деформации пространство между плотным полимерным покрытием оптического волокна и внутренней стенкой стальной трубки может дополнительно содержать уплотнитель, (нити, полимер, клей) для обеспечения механической связи оптического волокна со стальной трубкой и исключения его проскальзывания. При этом предпочтительно использовать термоклей.
Полезная модель поясняется чертежом, представленным на Фиг.1, на котором показан провод в разрезе. Провод содержит несущий сердечник, выполненный из нескольких скрученных круглых стальных оцинкованных проволок 1. Поверх сердечника наложен повив из токопроводящей алюминиевой проволоки 2. В наружном повиве несущего сердечника размещена стальная трубка 3 сенсора деформации, с оптическим волокном 4, в плотном полимерном покрытии, и дополнительным уплотняющим покрытием 5. В токопроводящем наружном повиве из алюминиевых проволок, содержится сенсор распределения температуры, в виде стальной трубки 6, со свободно уложенным оптическим волокном 7, с избыточной длиной не менее 0,8%, Пространство внутри стальной трубки сенсора температуры заполнено тиксотропным гидрофобным гелем 8.
Далее приводятся сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели. Сердечник провода изготавливают из стальной оцинкованной проволоки (ГОСТ 9850-72), традиционной для неизолированных проводов воздушных линий электропередачи. Вместо одной стальной проволоки помещается сенсор деформации с наружным диаметром, равным диаметру стальных проволок. Скрутку стального сердечника вместе с сенсором деформации осуществляют на традиционных крутильных машинах «с откруткой» или на крутильных машинах сигарного типа. Технология изготовления оптического модуля сенсора распределения температуры, с требуемым значением избыточной длины оптического волокна, хорошо отработана в производстве различных типов телекоммуникационных оптических кабелей.
Токопроводящую проволоку изготавливают из алюминия или его сплава, традиционных для неизолированных проводов. Скрутку повива из токопроводящих проволок вместе с сенсором распределения температуры осуществляют на традиционных крутильных машинах, оборудованных распределительной розеткой. В сенсорах распределения температуры и деформации применяются стандартные одномодовые оптические волокна, соответствующие рекомендации ITU-T G.652D.
Мониторинг температуры и деформации проводов в процессе их эксплуатации осуществляется на основе регистрации параметров тонкой структуры рассеянного излучения при помощи известной системы DITEST AIM.
Предлагаемый провод позволяет определять реальную температуру по каждому из пролетов между опорами линий электропередачи. Это делает возможным регулировать пропускаемую мощность через провод, не доводя токи до критических значений. Также информация о температуре провода по пролетам позволит предсказывать образование гололеда, налипание снега и принимать своевременные меры по предотвращению этих нежелательных отложений на проводах, не доводить до их обрыва.
Предлагаемый провод позволяет получать информацию по его удлинению по каждому пролету линии электропередачи, и, как следствие, узнавать величину стрел провеса. Знание этой характеристики позволит принимать соответствующие меры по предотвращению аварийных ситуаций.
Таким образом, технический результат заключается в принципиальной возможности получения информации о температуре провода и его деформации конкретно по каждому пролету линии электропередачи, что снижает риски аварий и повышает оперативность в принятии решений при эксплуатации линий электропередачи.