Неизолированный провод с функцией мониторинга технических параметров в режиме текущего времени (варианты) Российский патент 2019 года по МПК H01B5/10 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к неизолированным проводам предназначенным для передачи электрической энергии по воздушной линии электропередачи ВЛ 35 кВ и выше, с постоянным мониторингом требований, предъявляемыми к техническим параметрам неизолированных проводов, при одновременном сохранении мониторинга в течение длительного срока эксплуатации ВЛ.

Известен оптический кабель (Патент на полезную модель RU №168350, Н01В 11/22, опуб. 30.01.2017). Полезная модель относится к области электротехнике и может быть использована в системах связи и передачи информации.

Предлагаемое устройство не решает вопросов связанных с передачей электрической энергии по воздушной линии электропередачи 35 кВ и выше. Сложно увязать диаметр оптического волокна с защитным полимерным покрытием, с данным количеством и диаметром проволоки для одного повива, с целью повышения стойкости к многократным перегибам.

Известен провод для воздушных линий электропередачи. Провод содержит токопроводящую жилу, размещенную на несущем сердечнике, выполненном в виде длинномерного стержня из композиционного материала. В несущем сердечнике по всей длине размещен как минимум один оптоволоконный кабель, а между сердечником и токопроводящей жилой проложен электроизоляционный материал (Патент на полезную модель RU №119927, Н01В 5/08, опуб. 27.08.2012).

Недостатками данного провода являются низкая электропроводность, вследствие низкой электропроводности композитного сердечника, довольно высокая сложность, связанная с изготовлением несущего сердечника, выполненного в виде длинномерного стержня из композиционного материала, в котором по всей длине размещен оптоволоконный кабель, и как следствие, высокие затраты на его изготовление.

Известен электрооптический кабель для воздушных линий электропередач. (Патент на полезную модель RU №159553, Н01В 11/22, опуб. 10.02.2016). Полезная модель относится к кабельной промышленности и может быть использована, преимущественно, для кабелей, используемых для подвески на опорах линий электропередачи.

К недостаткам данной конструкции необходимо отнести сложность, практически невозможно изготовить волоконно-оптическую жилу, выполненную в виде скрученных преформированных стальных проволок, образующих канал, в котором в качестве центральной проволоки выбраны оптические волокна.

Известен провод самонесущий изолированный и защищенный для воздушных линий электропередачи. (Патент на полезную модель RU №136913, Н01В 7/02, опуб. 20.01.2013). Полезная модель относится к электротехнике, а именно к конструкции комбинированных самонесущих изолированных проводов на номинальное напряжение 0,6/1 кВ и комбинированных самонесущих защищенных проводов на номинальное напряжение 20 и 35 кВ. Провод содержит токопроводящую жилу с центральным силовым элементом, кабель или модуль с оптическими волокнами вынесен за пределы наружной полимерной оболочки провода, соединен с ним скруткой вокруг изолированной токопроводящей жилы.

Недостатками устройства являются сложность конструкции, невозможность достичь максимальной прочности провода применяя для изготовления пластически обжатого сердечника стальную оцинкованную проволоку, изготовленную по ГОСТ 9850-72. Данная конструкция, так же как и предыдущие не предназначены для передачи и считывания параметров провода, и мониторинга механических и электрических параметров, в режиме текущего времени по модулю с оптическими волокнами.

Целью заявляемого изобретения является, создание неизолированного провода в различном исполнении, с постоянным мониторингом в режиме текущего времени технических характеристик неизолированного провода, таких как разрывная прочность, эоловая вибрация, галопирование (пляска) в режиме пульсирующей нагрузки, прочность заделки в натяжных и соединительных зажимах, температуру нагрева по длине проводника, сопротивление и ток. Результаты, измеряемых параметров с электронных датчиков, настроенных на контроль технических параметров, передаются на считывающее измерительное устройство, что позволит существенно увеличить эффективность в течение длительного срока эксплуатации ВЛ.

Предлагается четыре варианта неизолированного провода, с мониторингом технических параметров в режиме текущего времени, по модулю с встроенными оптическими волокнами в неизолированный провод, провод пластически деформирован по площади поперечного сечения.

Сущность заявляемого изобретения заключается в использовании неизолированного провода для одновременной передачи электрической энергии по воздушной линии электропередачи (ВЛ) 35 кВ и выше и мониторинга технических параметров, результаты измеряемых параметров от электронных датчиков передаются на считывающее измерительное устройство от электронных датчиков слежения ВЛ, в режиме текущего времени по модулю с оптическими волокнами, встроенному в неизолированный провод, в четырех вариантах.

Вариант 1.

Неизолированный высокопрочный провод,

осуществляющий мониторинг технических параметров провода по модулю с оптическими волокнами в режиме текущего времени. Провод состоит из стального оцинкованного сердечника, выполненного из стальных оцинкованных высокопрочных проволок, вокруг сердечника расположены токопроводящие слои провода из алюминиевых проволок. Стальной оцинкованный сердечник, содержит модуль 1 с оптическими волокнами 2, модуль выполнен из нержавеющей марки стали с гидрофобным наполнителем для защиты ОВ от влаги. Модуль покрыт слоями 3 стальной оцинкованной проволоки. Количество слоев стальной оцинкованной проволоки изменяется от одного до трех. Токопроводящая часть провода может содержать от одного до двух слоев 4 алюминиевых проволок, или из сплава на основе алюминия. Конструкция стального оцинкованного сердечника, количество токопроводящих слоев неизолированного сталеалюминиевого провода выбирается в зависимости от диапазона номинального сечения алюминий/сталь неизолированного провода. Номинальное сечение алюминий/сталь изменяется в диапазоне 49/6-1250/101,8 мм². Сердечник пластически деформирован со степенью обжатия по площади поперечного сечения со степенью 2÷4,5%. Слои сердечника и провода выполнены с одинаковым шагом свивки, в одном направлении и с линейным касанием проволок. Наружные поверхности проволок верхнего слоя, пластически деформированы со степенью обжатия площади поперечного сечения провода 3÷5%.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на Фиг. 1 изображено поперечное сечение неизолированного провода.

Модуль 1 с оптическими волокнами 2, вокруг модуля расположены слои стальной высокопрочной проволоки 3 и токопроводящие слои 4.

Вариант 2

Неизолированный высокотемпературный провод повышенной прочности, осуществляющий мониторинг технических параметров провода по модулю с оптическими волокнами в режиме текущего времени. Провод состоит из стального оцинкованного сердечника, выполненного из стальных оцинкованных высокопрочных проволок. Стальной оцинкованный сердечник, содержит модуль 1 с оптическими волокнами 2, модуль выполнен из нержавеющей марки стали с гидрофобным наполнителем для защиты ОВ от влаги. Модуль покрыт слоями 4 стальной оцинкованной проволоки. Количество слоев стальной оцинкованной проволоки изменяется от одного до трех. Сердечник покрывают слоем смазки 3 толщиной до 1 мм, стойкой к воздействию высокой температуры. Поверх сердечника расположены токопроводящие слои провода, выполненные из сплава на основе алюминия, включающий цирконий 0,20÷0,40 вес.%. Токопроводящая часть провода 5 может содержать от одного до двух слоев проволок. Конструкция стального оцинкованного сердечника, количество токопроводящих слоев неизолированного сталеалюминиевого провода выбирается в зависимости от диапазона номинального сечения алюминий/сталь неизолированного провода. Номинальное сечение алюминий/сталь изменяется в диапазоне 49/6 - 1250/101,8 мм². Сердечник пластически деформирован со степенью обжатия по площади поперечного сечения со степенью 2÷4,5%. Слои сердечника и провода выполнены с одинаковым шагом свивки, в одном направлении с линейным касанием проволок. Наружные поверхности проволок верхнего слоя, пластически деформированы со степенью обжатия площади поперечного сечения провода 3÷5%.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на Фиг. 2 изображено поперечное сечение неизолированного провода. Модуль 1 с оптическими волокнами 2, вокруг модуля расположены слои стальной высокопрочной проволоки 4, слой смазки 3 и токопроводящие слои 5.

Вариант 3

Неизолированный провод, осуществляющий мониторинг технических параметров провода по модулю с оптическими волокнами в режиме текущего времени, содержит в центре модуль 1 с оптическими волокнами 2, модуль выполнен из теплозащитного и высокопрочного композиционного материала с гидрофобным наполнителем для защиты ОВ от влаги. Вокруг модуля расположены слои токопроводящих проволок выполненных из алюминия, или из сплава на основе алюминия, с линейным касанием проволок между собой, с одинаковым шагом свивки слоев, наружные поверхности проволок 3 пластически деформированы со степенью обжатия 3-5% площади поперечного сечения провода. Количество слоев в проводе изменяется от одного до трех. Количество слоев и количество проволок в проводе определяется номинальным сечением провода. Номинальное сечение провода изменяется в диапазоне 10 700 мм². Все токопроводящие проволоки провода выполнены из алюминия, или из сплава на основе алюминия

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на Фиг. 3 изображено поперечное сечение неизолированного провода. Модуль 1 с оптическими волокнами 2, вокруг модуля расположены токопроводящие алюминиевые слои провода 3.

Вариант 4

Неизолированный провод, осуществляющий мониторинг технических параметров провода по модулю с оптическими волокнами в режиме текущего времени, отличающийся от неизолированного провода, выполненного по варианту 3 химическим составом проволоки для

токопроводящей части провода. Проволоки токопроводящей части провода выполнены из сплава на основе алюминия, массовая доля остальных химических элементов, %: алюминий - основа, кремний 0,38-0,42, железо 0,33-0,37, медь ≤0,10, магний 0,43-0,46, цинк ≤0,10, титана, ванадия, хрома марганца, ≤0,015, бора ≤0,06, прочие ≤0,03.

Это позволяет неизолированному проводу, выполненному по всем четырем вариантам, осуществлять постоянный мониторинг, в режиме текущего времени, технических характеристик неизолированного провода выполненного в различном исполнении, таких как напряжения в проводе при воздействии нагрузок от эоловой вибрации, галопирования (пляски) в режиме пульсирующей нагрузки, напряжения в натяжных и соединительных зажимах, температуру нагрева по длине проводника, сопротивление и ток, что позволит существенно увеличить эффективность и безопасность работы предлагаемого провода, полностью исключить возможность его выхода из строя в течение длительного срока эксплуатации ВЛ.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к неизолированным проводам предназначенным для передачи электрической энергии по воздушной линии электропередачи ВЛ 35 кВ и выше, с постоянным мониторингом требований, предъявляемыми к техническим параметрам неизолированных проводов, при одновременном сохранении мониторинга в течение длительного срока эксплуатации ВЛ. Изобретение направлено на создание неизолированного провода в различном исполнении, с постоянным мониторингом в режиме текущего времени технических характеристик неизолированного провода, таких как разрывная прочность, эоловая вибрация, галопирование (пляска) в режиме пульсирующей нагрузки, прочность заделки в натяжных и соединительных зажимах температуру нагрева по длине проводника, сопротивление и ток. Результаты измеряемых параметров с электронных датчиков, настроенных на контроль технических параметров, передаются на считывающее измерительное устройство, что позволит существенно увеличить эффективность в течение длительного срока эксплуатации ВЛ. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Неизолированный высокопрочный провод, осуществляющий мониторинг технических параметров провода по модулю с оптическими волокнами в режиме текущего времени, провод состоит из стального оцинкованного сердечника, выполненного из стальных оцинкованных высокопрочных проволок, с встроенным в центре сердечника модулем из нержавеющей марки стали с гидрофобным наполнителем и оптическими волокнами в нем, токопроводящих слоев провода выполненных из алюминиевых проволок, или из сплава на основе алюминия, количество слоев стальной оцинкованной проволоки изменяется от одного до трех, токопроводящая часть провода может содержать от одного до двух слоев алюминиевых проволок, или из сплава на основе алюминия, сердечник пластически деформирован со степенью обжатия по площади поперечного сечения со степенью 2÷4,5%, слои сердечника и провода выполнены с одинаковым шагом свивки, в одном направлении и с линейным касанием проволок, наружные поверхности проволок верхнего слоя пластически деформированы со степенью обжатия площади поперечного сечения провода 3÷5%.

2. Неизолированный высокотемпературный провод повышенной прочности, осуществляющий мониторинг технических параметров провода по п. 1, отличающийся тем, что сердечник покрыт слоем смазки толщиной до 1 мм, стойкой к воздействию высокой температуры, токопроводящие слои провода выполнены из сплава на основе алюминия, включающий цирконий 0,20÷0,40 вес. %.

3. Неизолированный провод, осуществляющий мониторинг технических параметров провода по модулю с оптическими волокнами в режиме текущего времени, содержащий в центре модуль с оптическими волокнами, модуль выполнен из теплозащитного и высокопрочного композиционного материала с гидрофобным наполнителем, вокруг модуля расположены слои токопроводящих проволок из алюминия, или из сплава на основе алюминия, выполненных с линейным касанием проволок между собой, с одинаковым шагом свивки слоев, наружные поверхности проволок пластически деформированы со степенью обжатия 3-5% площади поперечного сечения провода, количество слоев провода изменяется от одного до трех.

4. Неизолированный провод, осуществляющий мониторинг технических параметров провода по п. 3, отличающийся тем, что слои токопроводящий проволок выполнены из сплава на основе алюминия, массовая доля остальных химических элементов, %: алюминий - основа, кремний 0,38-0,42, железо 0,33-0,37, медь ≤0,10, магний 0,43-0,46, цинк ≤0,10, титана, ванадия, хрома марганца, ≤0,015, бора ≤0,06, прочие ≤0,03.