ПРОВОД ДЛЯ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Область техники
Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть использовано в многожильных проводах для воздушных линий электропередачи.
Уровень техники
2
Известна электротехническая проволока из алюминиевого сплава (патент RU №2422223, МПК B21C 1/00, 2010 г.), которая содержит сердечник и расположенный вокруг него поверхностный слой, полученный волочением проволочной заготовки с сопротивлением на ее разрыв в пределах 16…18 кгс/мм (160-180 МПа). Использование изобретения позволяет повысить микросплошность поверхностного слоя проволоки, его прочность и электропроводность.
Недостатком является использование в алюминиевом сплаве специальных материалов (дорогостоящие редкоземельные элементы) для сердечника, а также сохранение пониженной прочности сердечника.
Известен выбранный в качестве прототипа «Провод для линии электропередачи» по патенту RU №2063080. Провод содержит стальной сердечник и нескольких токопроводящих повивов из алюминиевых проволок. Сердечник выполнен из немагнитной азотсодержащей аустенитной стали, обладающей низкой магнитной проницаемостью и повышенной прочностью. Алюминиевые повивы выполнены из проволок различного диаметра, при этом наибольшим является диаметр наружного повива проволок.
Недостатком данного решения является то, что в конструкции провода используются повивы из алюминиевой проволоки, обладающей относительно низкой механической прочностью, дополнительно снижающейся при долговременном воздействии механической нагрузки. Результатом является восприятие механической нагрузки только стальной центральной жилой многопроволочного кабеля, вследствие чего снижаются эксплуатационные качества провода, снижается его стойкость к провисанию.
Задачей заявляемой полезной модели является создание провода с высокой пропускной способностью по току, обладающего меньшей массой, большей механической прочностью и устойчивостью к провисанию.
Раскрытие полезной модели
Предметом полезной модели является провод для линии электропередачи, содержащий сердечник из стальной проволоки и намотанные на него токопроводящие повивы из проволок, отличающийся тем, что, по меньшей мере, часть токопроводящих повивов выполнена из нанокомпозитной проволоки на основе алюминия, упрочненного многослойными углеродными нанотрубками.
Это позволяет повысить пропускную способность, механическую прочность и устойчивость к провисанию провода без увеличения его массы.
Полезная модель имеет развития, которые состоят в том, что:
- повивы из нанокомпозитной проволоки чередуются с повивами из алюминиевой проволоки;
- нанокомпозитная проволока получена многократным холодным волочением до заданного диаметра.
Развития позволяют дополнительно повысить пропускную способность провода, сохранив его высокую механическую прочность и устойчивость к провисанию.
Осуществление полезной модели
Фиг. 1 иллюстрирует заявляемую конструкцию провода с сердечником 1 из стальной проволоки, на который намотаны токопроводящие повивы из проволок 2. В качестве проволок 2, из которых выполнены все повивы, используется нанокомпозитная проволока, сформированная многократным холодным волочением проволочной заготовки, полученной из алюминия, упрочненного многослойными углеродными нанотрубками.
Фиг. 2 иллюстрирует заявляемую конструкцию провода с сердечником 1 из стальной проволоки, на который намотаны повивы из двух типов токопроводящих проволок - нанокомпозитной проволоки 2 и алюминиевой проволоки 3. При этом повивы проволоки 2 послойно чередуются с повивами проволоки 3.
Повышенная механическая прочность провода заявляемой конструкции достигается благодаря тому, что механическая нагрузка на провод воспринимается не только его стальным сердечником 1, но и повивами токопроводящей нанокомпозитной проволоки 2.
Проволока 2 сформирована из проволочной заготовки (катанки), полученной из нанокомпозитного порошка на основе алюминия, обеспечивающего проволоке 2 высокую токопроводность, и упрочняющих наночастиц - многослойных углеродных нанотрубок.
В процессе многократного холодного волочения проволочной заготовки (т.е. последовательного холодного волочения через ряд фильер с уменьшающимся диаметром отверстия) нанокомпозитная проволока подвергается интенсивной пластической деформации, которая повышает степень взаимодействия между материалом основы (алюминием) и наполнителем (многослойными углеродными нанотрубками).
Послойное чередование повивов нанокомпозитной проволоки 2 с повивами из алюминиевой проволоки 3 увеличивает проводимость провода при сохранении его высоких механических свойств.
Примеры конкретной реализации заявляемого провода.
Провод, конструкция которого показана на фиг. 1, имеет сердечник 1 из стальной проволоки с показателем временной прочности на разрыв 1400 Мпа, и повивы из 18 проволок 2, расположенных в два слоя вокруг сердечника 1. Содержание многослойных углеродных нанотрубок в материале нанокомпозитных проволок 0,5 вес.%, их показатель временной прочности на разрыв 300 Мпа. Масса 1 км провода - 400 кг.
Усилие разрыва для такого провода составляет 48066 Н, что на 66% превышает соответствующий показатель для сталеалюминиевого провода аналогичной конструкции. Электрическое сопротивление 1 км провода постоянному току при 20°C - 0,2373 Ом.
Провод, конструкция которого показана на фиг. 2, имеет сердечник 1 из стальной проволоки с показателем временной прочности на разрыв 1400 Мпа и повивы из токопроводящих проволок 2 и 3, расположенных чередующимися слоями вокруг сердечника 1.
Первый слой (ближайший к сердечнику 1) образуют 6 нанокомпозитных проволок 2, второй слой - 12 алюминиевых проволок 3, третий слой - 18 нанокомпозитных проволок 2. Для проволок 3 показатель временной прочности на разрыв составляет 150 Мпа. Масса 1 км провода - 756 кг
Усилие разрыва для такого провода составляет 73513 Н, что на 53% превышает соответствующий показатель для сталеалюминиевого провода аналогичной конструкции. Электрическое сопротивление 1 км провода постоянному току при 20°C - 0,1179 Ом.