Грозозащитный трос (варианты) Российский патент 2020 года по МПК H01B5/08 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкциям грозозащитного троса, изготавливаемых свивкой стальных оцинкованных проволок, с временным сопротивлением разрыву, не менее 1670 н/мм², и может быть использовано для подвески на воздушных линиях электропередач (ВЛ) для защиты ВЛ от прямых ударов молнии с мощностью переносимого заряда до 150 Кл.

Известны канаты, применяемые на воздушных линиях электропередачи (ЛЭП) в качестве грозозащитных тросов - стальные канаты по ГОСТ 3062, ГОСТ 3063 и ГОСТ 3064, канаты точечного касания (ТК). Помимо линий электропередач, эти канаты применяются для устройств оттяжки мачт, судового подъема, на подвесных канатных дорогах, т.е. там, где при эксплуатации знакопеременные изгибы и пульсирующие нагрузки незначительны или полностью отсутствуют. Это связано с низкой конструктивной плотностью, а также высокими контактными напряжениями внутри каната при эксплуатации канатов типа ТК. В нагруженном канате при точечном касании возникают большие контактные напряжения смятия, которые способствуют износу проволок с последующим их обрывом. Поэтому канаты типа ТК находят в настоящее время ограниченное применение. К тому же с точки зрения технологии изготовления они не экономичны из-за большого количества свивочных операций.

Известен Грозозащитный трос для воздушных линий электропередач, (см. описание полезной модели к патенту РФ 114553, МПК Н01В 5/08. Опубл. 27.03.2012. Бюл. №9).

Грозозащитный трос изготавливается из проволоки по ГОСТ 7372-79 с цинковым покрытием по группе «ОЖ» (ОЖ - цинковое покрытие для особо жестких условий эксплуатации). Грозозащитный трос изготавливается из пластически обжатых прядей, Конструкция грозозащитного троса 3×7(1+6). Грозозащитный трос изготавливается на канатной машине за две технологические операции. Первая операция изготовление пластически обжатых прядей конструкции 1+6. Вторая операция - изготовление грозотроса конструкции 3×7(1+6).

Данная трехпрядная конструкция грозозащитного троса, не приводит к существенному эффекту по увеличению стойкости к воздействиям удара молнии, тока короткого замыкания, эоловой вибрации, пляске троса. Увеличенная внешняя поверхность троса, по отношению к однопрядным грозозащитным тросам, способствует повышенному гололедообразованию на поверхности троса. Необходимо отметить, использование трехпрядного каната в качестве грозозащитного троса, приведет к снижению модуля нормальной упругости на 15-20%, что приведет к неизбежному увеличенному провисанию троса в процессе его эксплуатации.

Известен Грозозащитнй трос, (см. описание полезной модели к патенту РФ 93178, МПК Н01В 5/08; МПК Н01В 7/00. Опубл. 20.04.2010. Бюл. №11).

Выполненный в двух вариантах:

по первому варианту, содержащем центральную проволоку и скрученные вокруг нее один и более повивов из проволок, центральная проволока и повивы вокруг нее выполнены из стальной плакированной алюминием проволок, а толщина слоя алюминия на стальной плакированной алюминием проволоки составляет 7-35% от диаметра проволоки;

по второму варианту, содержащем центральную проволоку и скрученные вокруг нее один и более повивов из проволок, центральная проволока выполнена из стальной плакированной алюминием проволоки, а повивы вокруг нее выполнены из стальной плакированной алюминием проволоки и проволоки из алюминиевого сплава на основе Al-Mg-Si, при этом толщина слоя алюминия на стальной плакированной алюминием проволоки составляет 7-35% от диаметра проволоки.

К основному недостатку данной полезной модели следует отнести ее низкую стойкость к ударам молнии, при которых происходит разрушение и местное проплавление используемых покрытий в реальных условиях нестационарного мгновенного теплого и электрического воздействия заряда громадной мощности и отвод тепловой энергии от зоны воздействия происходит в основном за счет площади контакта стальных проволок между собой по слоям. Эффективность отвода тепла от зоны воздействия молнии и стойкость конструкции грозотроса к ее ударам в условиях данной тепловой задачи зависят только от величины площади контакта стальных проволок между собой и плотности этого контакта. Необходимо также отметить пониженную прочность конструкции, повышенную стоимость (при применении толстых покрытий из Al и Al-Mg-Si) и технологическую сложность изготовления указанных выше известных грозозащитных тросов.

Известен грозозащитный трос для воздушных линий электропередач (см. описание к патенту на полезную модель RU 113061 U1. Опубл. 27.01.2012. Бюл. №3)

Конструкция предлагаемого грозотроса, аналог конструкциям канатов с точечным касаниям, уменьшено количество проволок (на одну) в верхнем повиве, по отношению к ГОСТ 3063-80, соответственно все недостатки прописанные ранее канатам с точечным касанием в предлагаемом решении не устраняются Дополнительная технологическая операция - пластическое деформирование отдельно каждого повива, не способствует удалению в полной мере концентраторов напряжений между повивами, что крайне отрицательно скажется на стойкости к ударам молнии, токам короткого замыкания и разрывной нагрузке троса в целом.

Целью заявляемого изобретения является, создание грозозащитного троса (варианты) в различном исполнении, стойким к воздействию тока молнии с переносимым зарядом до 150 Кл, при котором не происходит разрыв, и разъединение отдельных проволок относительно друг друга, при выполнении всех технических требований, влияющих на надежность воздушной линии электропередачи.

Достижение технического результата заявляемого изобретения, обеспечение высокой стойкости грозозащитного троса к последовательному воздействию ударов молнии с зарядом до 150 Кл, эоловой вибрации и пляски, достигается путем повышения их конструктивной плотности и уменьшения контактных напряжений, за счет кругового пластического обжатия троса с линейным касанием проволок в каждом слое и между слоями троса. Между проволоками в тросе при круговом пластическом обжатии линейное касание проволок заменяется касанием по плоскости, что уменьшает контактные напряжения, износ проволок при взаимном их скольжении при изгибе троса.

Снижение контактных напряжений, по отношению к тросу с точечным касанием проволок, до минимальных значений, возможно лишь при касании по плоскости между проволоками и между слоями грозозащитного троса. Касание по плоскости проволок осуществляется при одинаковом шаге свивки, различных углах свивки для каждого слоя, при соответствующем подборе диаметров проволок, свивкой всех проволок одновременно за одну технологическую операцию независимо от количества слоев троса. Грозозащитный трос содержит высокопрочные стальные оцинкованные проволоки с временным сопротивлением разрыву, не менее 1670 н/мм², при номинальных диаметрах 0,85÷4,60 мм, и круговой пластической деформацией троса со степенью обжатия площади поперечного сечения изделия до 5,0÷14%.

Отличается грозозащитный трос от ранее известных канатов применяемых в качестве защиты воздушной линии электропередачи от удара молнии тем, что используются различные конструкции троса, как с касанием по плоскости проволок в слоях, так и между соседними слоями, а также технологией изготовления грозозащитного троса, отличающейся от технологии изготовления троса с точечным касанием проволок в тросе.

Грозозащитный двухслойный трос с касанием по плоскости проволок, свивают с одинаковым числом проволок в каждом слое и отличными диаметрами проволок по слоям, вокруг центральной проволоки. Круговая пластическая деформация троса по наружной поверхности проволок, выполнена со степенью обжатия площади поперечного сечения троса 5,0-5-14%. Число проволок в тросе может изменяться от 11 до 21.

Грозозащитный двухслойный трос с касанием по плоскости проволок, свивают с разным, но кратным числом проволок по слоям вокруг центральной проволоки. Первый слой выполнен из проволок одинакового диаметра, второй слой состоит из четного числа проволок двух различных диаметров, чередующихся между собой. Круговая пластическая деформация троса по наружной поверхности проволок, выполнена со степенью обжатия площади поперечного сечения троса 5,0÷14%. Число проволок в тросе может изменяться от 16 до 31.

Грозозащитный двухслойный трос с касанием по плоскости проволок, свивают вокруг центральной проволоки, между проволоками первого и второго слоев, используют проволоки заполнения меньшего диаметра, чем близкие по диаметру проволоки в первом и втором слоях. Круговая пластическая деформация троса по наружной поверхности проволок, выполнена со степенью обжатия площади поперечного сечения троса 5,0÷14%. Число проволок в тросе может изменяться от 21 до 41.

Грозозащитный трехслойный трос с касанием по плоскости проволок, свивают вокруг центральной проволоки, первый слой выполнен из проволок одинакового диаметра, второй слой состоит из проволок разного диаметра, при этом во втором слое проволоки большего и меньшего диаметра чередуются через одну из них, третий слой выполнен из проволок одинакового диаметра. Круговая пластическая деформация троса по наружной поверхности проволок, выполнена со степенью обжатия площади поперечного сечения троса 5,0÷14%. Число проволок в тросе может изменяться от 26 до 51.

Технология изготовления грозозащитного троса сводится к следующему, трос с одинаковым шагом свивки и с касанием по плоскости проволок свивается на канатном оборудовании, с последующей круговой пластической деформацией по наружным поверхностям проволок троса за одну технологическую операцию. Степень обжатия площади поперечного сечения троса 5÷14%, в результате чего наружные, и проволоки внутренних слоев пластически деформированные. Увеличена площадь контакта между проволоками в слоях и между слоями, и соответственно увеличена конструктивная плотность троса в целом.

Заявленное изобретение, в котором используются отличные от ранее известных разновидностей канатов, применяемых в качестве грозозащитного троса для защиты воздушной линии электропередачи, разработанные варианты грозозащитного троса с касанием по плоскости проволок, с увеличенной площадью контакта между проволоками в слоях и между слоями троса, позволяет повысить стойкость грозозащитного троса к последовательному воздействию ударов молнии с зарядом до 150 Кл и эоловой вибрации, без снижения натяжения троса, обрыва проволок при разряде и разъединения отдельных проволок относительно друг друга, при соблюдении всех технических требований, влияющих на надежность воздушных линий электропередачи.

Грозозащитный трос содержит высокопрочные стальные оцинкованные проволоки с временным сопротивлением разрыву, не менее 1670 н/мм², при номинальных диаметрах 0,85÷4,60 мм, и круговой пластической деформацией троса со степенью обжатия площади поперечного сечения изделия до 5,0÷14%. Обеспечение высокой стойкости грозозащитного троса к последовательному воздействию ударов молнии с зарядом до 150 Кл, эоловой вибрации и пляски, достигается путем повышения их конструктивной плотности и уменьшения контактных напряжений. В грозозащитном тросе используются различные конструкции троса, как с касанием по плоскости проволок в слоях, так и между соседними слоями, а также технологией изготовления грозозащитного троса, отличающейся от технологии изготовления троса с точечным касанием проволок в тросе. Изобретение обеспечивает создание грозозащитного троса (варианты) в различном исполнении, стойким к воздействию тока молнии с переносимым зарядом до 150 Кл, при котором не происходит разрыв, и разъединение отдельных проволок относительно друг друга, при выполнении всех технических требований, влияющих на надежность воздушной линии электропередачи. 4 н.п. ф-лы.

1. Грозозащитный двухслойный трос, содержащий стальные оцинкованные проволоки, с касанием по плоскости проволок в каждом слое и между слоями троса, при номинальных их диаметрах 0,85÷4,60 мм, отличающийся тем, что грозозащитный двухслойный трос свивают с разными диаметрами проволок по слоям, одинаковым числом проволок в каждом слое, вокруг центральной проволоки, число проволок в тросе в зависимости от номинального диаметра от 11 до 21, со степенью обжатия площади поперечного сечения троса 5,0÷14%.

2. Грозозащитный двухслойный трос, содержащий стальные оцинкованные проволоки, с касанием по плоскости проволок в каждом слое и между слоями троса, при номинальных их диаметрах 0,85÷4,60 мм, отличающийся тем, что грозозащитный двухслойный трос свивают с разным, но кратным числом проволок по слоям вокруг центральной проволоки, первый слой выполнен из проволок одинакового диаметра, второй слой состоит из четного числа проволок двух различных диаметров, чередующихся между собой, число проволок в тросе от 16 до 31, со степенью обжатия площади поперечного сечения троса 5,0÷14%.

3. Грозозащитный двухслойный трос, содержащий стальные оцинкованные проволоки, с касанием по плоскости проволок в каждом слое и между слоями троса, при номинальных их диаметрах 0,85÷4,60 мм, отличающийся тем, что грозозащитный двухслойный трос свивают вокруг центральной проволоки, для обеспечения линейного касания между проволоками первого и второго слоев, дополнительно используют проволоки заполнения меньшего диаметра, чем основные проволоки близких по диаметру в слоях, число проволок в тросе от 21 до 41, со степенью обжатия площади поперечного сечения троса 5,0÷14%.

4. Грозозащитный трехслойный трос, содержащий стальные оцинкованные проволоки, с касанием по плоскости проволок в каждом слое и между слоями троса, при номинальных их диаметрах 0,85÷4,60 мм, отличающийся тем, что грозозащитный трехслойный трос, в котором вокруг центральной проволоки расположен первый слой из проволок одинакового диаметра, второй слой из проволок разного диаметра, чередующихся между собой, третий слой из проволок одинакового диаметра, число проволок в тросе от 26 до 51, со степенью обжатия площади поперечного сечения троса 5,0÷14%.