Провод неизолированный сталеалюминиевый высокопрочный, высокотемпературный для воздушных линий электропередачи Российский патент 2019 года по МПК H01B5/10 

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.

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/мм² (кгс/мм²) 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%.

Это позволяет, используя новую конструкцию высокопрочного металлического сердечника для неизолированных проводов, оцинкованную проволоку по группе ОЖ с временным сопротивлением, не менее 1770 (180) Н/мм² (кгс/мм²), 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.

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/мм² (кгс/мм²) 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.

Изобретение относится к области электротехники. Высокопрочный, высокотемпературный 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/мм² (кгс/мм²). Изобретение позволяет поднять эффективность воздушной линии электропередачи (ВЛ) за счет увеличения количества передаваемой в единицу времени электроэнергии, сократить материальные и финансовые затраты при выполнении проектов воздушной линии. 1 ил.

Провод неизолированный сталеалюминиевый высокопрочный, высокотемпературный для воздушных линий электропередачи, содержащий стальной сердечник с линейным касанием стальных оцинкованных проволок, наружные поверхности проволок сердечника пластически деформированы, степень обжатия площади поперечного сечения сердечника - 6-12%, стальной сердечник покрыт слоем смазки толщиной 0,3÷0,7 мм, стойкой к воздействию высокой температуры, вокруг сердечника расположены последовательно разнонаправленные повивы из алюминиевых или сплава на основе алюминия проволок трапециевидной формы и круглого сечения, наружные поверхности круглых проволок пластически деформированы, степень обжатия площади поперечного сечения - 12-14%.