Провод неизолированный сталеалюминиевый высокопрочный, высокотемпературный для воздушных линий электропередачи
NON-INSULATED STEEL-ALUMINUM HIGH-STRENGTH, HIGH-TEMPERATURE WIRE FOR OVERHEAD TRANSMISSION LINES

Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкциям неизолированных сталеалюминиевых проводов, высокопрочных, высокотемпературных предназначенных для передачи электрической энергии по воздушной линии электропередачи (ВЛ) 35 кВ и выше.
Известен сталеалюминиевый провод, включающий изготовление стального сердечника из одной центральной и шести скрученных вокруг ее стальных оцинкованных проволок диаметром 2,2÷3,6 мм каждая, наложение на стальной сердечник на прессе кольцевого слоя выпрессованного алюминия, охлаждение водой на расстоянии не менее 1,5 м от зоны прессования алюминия и намотку на приемный барабан готового провода (см. описание изобретения к патенту РФ №2351486; МПК В60М 1/13 опубликовано 10.04.2009).
Недостатками данного провода являются:
- использование в сталеалюминевом проводе стального сердечника в виде стальной круглой проволоки низкоуглеродистой термически не обработанной, второго класса по ГОСТ 3282 (настоящий стандарт распространяется на круглую низкоуглеродистую стальную проволоку, предназначенную для изготовления гвоздей, увязки, ограждений и других целей) не способствует поддержанию заданных эксплуатационных свойств провода, в связи с низким временным сопротивлением разрыву проволоки, и стального сердечника в целом;
- требуется проведение специальной операции по подготовке поверхности стальной проволоки для наложения алюминия;
- довольно сложная конструкция для устранения неровностей на поверхности стальной круглой проволоки
Известен трехповивный провод для воздушных линий электропередачи, содержит сердечник, поверх которого расположены повивы с круглыми алюминиевыми проволоками, как минимум один повив содержит стальные проволоки (см. описание изобретения к патенту SU №1791854, МПК Н01В 5/04, 5/08, опубликовано 30.01.93. Бюл. №4).
Недостатками известного трехповивного провода являются:
- технологическая сложность изготовления провода из набора проволок с большим отличием в механических свойствах проволок;
- использование трехповивных проводов на воздушных линиях электропередач с соотношением стальных проволок к алюминиевым 1:5, не способствует увеличению механической прочности до параметров стальных проводов;
применение алюминиевых проволок в конструкции повышает стоимость провода;
низкий технический ресурс из-за применения в конструкции точечного касания круглых проволок в проводе типа ТК (скрутка повивов в противоположные стороны);
неоптимальное рабочее сечение проводника из-за больших воздушных зазоров между круглыми проволоками в конструкции, (уменьшает усилие на разрыв и снижает суммарное электрическое сопротивления провода в целом).
Известен провод для воздушных линий электропередачи, содержащий повивы стальных плакированных алюминием проволок, отличающийся тем, что толщина слоя плакированного алюминия на поверхности стальной проволоки находится в пределах (0,02÷0.5) мм таким образом, что обеспечивается пропускная способность провода по электрическому току в пределах (0,8÷8) ампер на квадратный миллиметр его поперечного сечения при максимально допустимой температуре поверхности провода, равной 250°С. (см. описание изобретения к патенту РФ №2396617, МПК Н01В 5/04, опубликовано 10.08.2010).
Недостатком известного провода является:
- при обозначенной толщине слоя плакированного алюминия на поверхности стальной проволоки, для получения требуемого размера поперечного сечения алюминиевого провода, необходимо значительное увеличение количества проволок в данной конструкции провода, что ведет к увеличению его диаметра, массы по отношению к известным применяющимся в настоящее время проводам для ВЛ. При заданных стрелах провеса, ветровых и гололедных нагрузках создаются повышенные нагрузки на элементы опор, на которые существующие опоры могут быть не рассчитаны. Поэтому может возникнуть необходимость в их усилении, в установке дополнительных промежуточных опор в пролетах воздушной линии или установке новых (замене существующих) опор.
Известен провод компактный неизолированный для воздушных линий электропередачи (см. описание к патенту на полезную модель RU №96442, МПК Н01В 5/00, опубликовано 27.07.2010).
Технический результат достигается тем, что в качестве стального сердечника провод содержит пластически обжатый сердечник из круглых стальных оцинкованных проволок по ГОСТ 9850-72. Изготовление пластически обжатого сердечника, по мнению авторов, способствует повышенной жесткости и прочности сердечника и провода, но стальная оцинкованная проволока по ГОСТ 9850-72, применяемая для изготовления сердечника, не соответствует этим требованиям. Пластическое обжатие, как вид обработки, увеличивает плотность пряди и увеличивает прочность сердечника, но с применением вышеуказанной проволоки, изготовленной по ГОСТ 9850 72, достичь увеличения заявляемой прочности не представляется возможным.
Алюминиевые проволоки фасонного профиля Z-образного профиля, применяемые в данной конструкции увеличивают сложность при изготовлении, стоимость конструкции.
Вариант изготовления разнонаправленных алюминиевых слоев из круглой проволоки с последующей пластической деформацией верхнего слоя, снижает стойкость конструкции к вибрации и уменьшает технический ресурс за счет продавливания наружных слоев проволок во внутренние и утонения последних
Известен способ изготовления сталеалюминиевого провода, который включает изготовление стального сердечника обеспечивающего механическую прочность провода, из стальных оцинкованных проволок диаметром 1,50÷4,61 мм каждая, покрытие сердечника слоем защитной термостойкой смазкой и изготовление одного или несколько повивов проволок из алюминия (см. Технические условия ГОСТ 839-80 «Провода неизолированные для воздушных линий электропередачи).
К недостатками этого известного способа можно отнести следующее:
- пониженная механическая прочность;
- пониженная пропускная способность, повышенный нагрев;
- повышенные вибрации провода под действием ветра, повышенная парусность;
- повышенное налипание снега и льда, повышенное образование гололедных отложений;
- температурный предел нагрева проходящим током при длительной эксплуатации равный не более 90°С, при температуре 100-110°С токоведущий повив провода теряет прочность, что ограничивает возможности передачи проводом и по количеству передаваемой электроэнергии (величине тока), так как начинается его разрушение и (или) величина стрелы прогиба становится больше допустимой величины, определяемой правилами безопасной эксплуатации высоковольтных линий.
Целью изобретения является создание неизолированного сталеалюминиевого провода двух типов: высокопрочного, и высокопрочного высокотемпературного, применение полученной конструкции провода для передачи и распределения электрической энергии на номинальное напряжение 35 кВ и выше, номинальной частотой 50 Гц.
Сущность изобретения заключается в следующем.
По первому типу.
2
2
Высокопрочный неизолированный сталеалюминиевый провод содержит стальной сердечник пластически деформированный по наружной поверхности проволок, степень обжатия по площади поперечного сечения сердечника 6-12%, изготовленный из оцинкованных проволок, плотность цинкового покрытия по группе ОЖ, с временным сопротивлением разрыву, не менее 1770 (180) Н/мм (кгс/мм) по ГОСТ 7372-79 «Проволока стальная канатная. Технические условия». Токопроводящие повивы, один из алюминиевых проволок трапециевидного сечения и один наружный повив из круглых алюминиевых проволок пластически деформированных по наружной поверхности провода. Токопроводящие повивы выполнены противоположно направленно. Стальной сердечник покрыт слоем смазки толщиной 0,3:0,7 мм, стойкой к воздействию высокой температуры.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на (фиг. 1), вокруг стального оцинкованного сердечника 1, выполненного с линейным касанием проволок по слоям, наружные поверхности проволок пластически деформированы по наружной поверхности проволок, степень обжатия площади поперечного сечения сердечника 6-12%.
Вокруг сердечника расположены разнонаправленные последовательно повивы, один повив из алюминиевых проволок трапециевидной формы 2 и один повив из алюминиевых проволок круглой формы 3, наружные поверхности алюминиевых проволок пластически деформированы, степень обжатия площади поперечного сечения провода 12-14%.
2
2
Это позволяет, используя новую конструкцию высокопрочного металлического сердечника для неизолированных проводов, оцинкованную проволоку по группе ОЖ с временным сопротивлением, не менее 1770 (180) Н/мм(кгс/мм), способ изготовления сердечника, увеличить его прочность по отношению к стальному сердечнику сталеалюминиевого провода по ГОСТ 839-80, в котором стальной сердечник изготавливается из круглых оцинкованных проволок, выполненных в соответствии с требованиями ГОСТ 9850, прочностные характеристики которых, примерно на 35-40%, ниже прочностных характеристик проволоки оцинкованной изготовленной в соответствии с требованиями ГОСТ 7372-79.
Токопроводящие разнонаправленные повивы выполненные из одного повива алюминиевых проволок трапециевидной формы и одного повива из круглых алюминиевых проволок, пластически деформированных по наружной поверхности провода, способствуют снижению электрического сопротивления постоянному току, увеличению пропускной способности провода.
2
2
По второму типу, неизолированный сталеалюминиевый провод высокопрочный, высокотемпературный содержит стальной сердечник выполненный с линейным касанием проволок по слоям, пластически деформированный по наружной поверхности проволок, степень обжатия площади поперечного сечения сердечника 6-12%. Сердечник изготовленный из оцинкованных проволок, плотность цинкового покрытия по группе ОЖ, с временным сопротивлением разрыву, не менее 1770 (180) Н/мм (кгс/мм) по ГОСТ 7372-79 «Проволока стальная канатная. Технические условия». Токопроводящие разнонаправленные повивы, выполненные из сплава на основе алюминия, включающий цирконий 0,20÷0,40 вес. %, в котором проволока выполнена трапециевидного сечения и один повив из круглых проволок, пластически деформированных по наружной поверхности провода, степень обжатия площади поперечного сечения 12-14%.
Для высокопрочного, высокотемпературного неизолированного сталеалюминиевого провода конструкция металлического оцинкованного сердечника 1 и технология его изготовления, аналогична конструкции стального металлического сердечника для высокопрочного неизолированного сталеалюминиевого провода.
Стальной сердечник покрыт слоем смазки толщиной 0,3÷0,7 мм, стойкой к воздействию высокой температуры.
Поверх слоя смазки последовательно расположены токопроводящие разнонаправленные повивы, из сплава на основе алюминия, включающий цирконий 0,20÷0,40 вес. %. проволок трапециевидной формы 2 и один повив из круглых проволок на основе сплава алюминия 3, включающий цирконий 0,20÷0,40 вес. %, пластически деформированных по наружной поверхности провода, степень обжатия площади поперечного сечения 12-14%.
Это позволяет применить вновь разработанный высокопрочный, высокотемпературный провод для передачи и распределения электрической энергии на номинальное переменное напряжение 35 кВ и выше, номинальной частотой 50 Гц, допускающих рабочую температуру провода - 210°С при максимальных значениях пропускаемого тока, что позволит существенно поднять эффективность ВЛ за счет увеличения количества передаваемой в единицу времени электроэнергии, сократить материальные и финансовые затраты при выполнении проектов воздушной линии в районах со сложными географическими и метеорологическими условиями, выполнять проекты реконструкции линий электропередачи с повышенным уровнем экологической безопасности.
На вновь строящихся ВЛ применение предлагаемых высокопрочных, высокотемпературных проводов существенно снизит аварийность за счет повышенной стойкости к климатическим воздействиям (гололеду и ветру), а также уменьшит стоимость ВЛ за счет увеличения длин пролетов и уменьшения количества промежуточных опор.