Провод защищенный для воздушных линий электропередачи Российский патент 2025 года по МПК H01B9/00 H01B7/28 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкциям защищенных проводов для воздушных линий электропередачи среднего и высокого напряжения.

Уровень техники

В качестве наиболее близкого аналога выбран известный защищенный провод марки СИП-3, содержащий токопроводящую жилу, поверх которой наложена экструдированная полимерная защитная изоляция из светостабилизированного сшитого полиэтилена с содержанием сажи не менее 2,5% (ГОСТ 31946-2012).

Данный известный защищенный провод для воздушных линий электропередачи на номинальное напряжение 20 кВ предназначен для передачи и распределения электрической энергии в сетях на номинальное напряжение 10, 15 и 20 кВ номинальной частотой 50 Гц, защищенный провод для воздушных линий электропередачи на номинальное напряжение 35 кВ – для сетей на напряжение 35 кВ номинальной частотой 50 Гц. При этом токопроводящая жила должна быть скручена из круглых проволок из алюминиевого сплава, иметь круглую форму. Номинальная толщина защитной изоляции защищенных проводов на номинальное напряжение 20 кВ должна быть 2,3 мм, на номинальное напряжение 35 кВ - 3,5 мм.

Сущность изобретения

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в разработке защищенного провода воздушных линий электропередачи, обладающего повышенными эксплуатационными свойствами.

Настоящее изобретение обеспечивает достижение следующего технического результата: повышение стойкости к деградации и старению, вызванными воздействием скользящих поверхностных разрядов, повышенной температуры и атмосферных факторов.

Технический результат достигается тем, что провод, защищенный для воздушных линий электропередачи, содержит одну токопроводящую жилу, поверх которой наложены электропроводящий слой и защитная изоляция, упомянутая изоляция выполнена двухслойной и содержит внутренний и наружный слои, упомянутый внутренний слой выполнен из сшитой композиции на основе полиэтилена, не содержащей сажи, упомянутый наружный слой выполнен из полимерной основы, включающей сажу, замещённый гидроксибензофенон, гидроксид магния или гидроксид алюминия в количестве не более 15% по массе.

Токопроводящую жилу целесообразно выполнить из проволок из алюминиевого сплава, а в качестве полимерной основы наружного слоя изоляции использовать полиэтилен.

Токопроводящую жилу целесообразно выполнить с герметизацией межпроволочного пространства.

Электропроводящий слой целесообразно выполнить в виде обмотки с перекрытием из электропроводящих лент или экструзией из сшитой электропроводящей полимерной композиции.

Отличительной особенностью настоящего изобретения является то, что повышение стойкости к деградации обеспечивается за счет применения двухслойной защитной изоляции и повышенной устойчивостью наружного изоляционного слоя к комплексу разрушающих эксплуатационных воздействий.

Перечень фигур чертежей

На фиг. 1 показан поперечный разрез провода защищенного для воздушных линий электропередачи.

Осуществление изобретения

Развитие распределительных сетей на среднее и высокое напряжение, выполненных воздушными линиями электропередачи (ВЛЭ) с применением защищенных проводов, имеет ряд неоспоримых преимуществ по сравнению с традиционными ВЛЭ с применением неизолированных проводов.

Одновременно растут и требования эксплуатирующих организаций и потребителей, предъявляемые к сроку службы линий электропередач, надежности и бесперебойности электроснабжения.

Защитная изоляция применяемых в настоящее время защищенных проводов обеспечивает снижение вероятности короткого замыкания при случайном соприкосновении провода с заземленным элементом или при соприкосновении проводов различных фаз воздушных линий электропередачи. Такие соприкосновения или схлестывания носят в большинстве случаев кратковременный характер.

Однако при длительных схлестываниях или касаниях провода с заземленными элементами в процессе эксплуатации, с учётом того, что провода нагреты до температуры, превышающей температуру окружающей среды, вследствие протекания длительно допустимого тока нагрузки или работы в режиме перегрузки или аварийном режиме, существующие конструкции защищенных проводов не обеспечивают надежную безопасную эксплуатацию.

Провода для воздушных линий электропередач среднего и высокого напряжения в процессе эксплуатации подвергаются комплексному воздействию совокупности атмосферных, механических, электрических факторов, вызванных, в частности схлёстыванием (соприкосновением) фаз, соприкосновением с заземлёнными объектами (стволами и ветвями деревьев), воздействием скользящих поверхностных разрядов, нагревом током нагрузки и солнечным излучением, в том числе в ультрафиолетовой части спектра, воздействием окисляющих веществ, влаги и т.д.

Постоянно растущие требования к сроку эксплуатации проводов заставляют разработчиков искать новые решения в повышении их стойкости к разрушающим факторам.

Настоящее изобретение основано на применении конструкции провода защищенного, обеспечивающей повышенную стойкость к старению и деградации под воздействием всех основных эксплуатационных факторов за счет применения двухслойной изоляции с наружным слоем повышенной стойкости.

Выполнение изоляции двухслойной создаёт барьер для распространения деградации изолирующего материала. В частности, внешний слой изоляции препятствует росту проводящих треков (дорожек), вызванных воздействием скользящих поверхностных разрядов.

Провод защищенный содержит одну токопроводящую жилу 1, поверх которой наложен электропроводящий слой 2 и двухслойная защитная изоляция, включающая внутренний 3 и наружный 4 слои. Токопроводящую жилу 1 целесообразно выполнить из скрученной из проволок из алюминиевого сплава,

Внутренний изоляционный слой 3 целесообразно выполнить из сшитой композиции на основе полиэтилена, не содержащей сажи.

Наружный изоляционный слой 4 выполнен из полимерной основы, включающей сажу, замещённый гидроксибензофенон, например, 2-гидрокси-4-метоксибензофенеон или 2-гидрокси-4 октилоксибензофенон, гидроксид магния или гидроксид алюминия в количестве не более 15% по массе. В качестве полимерной основы наружного слоя 4 целесообразно использовать композицию на основе полиэтилена высокой плотности.

Количество сажи целесообразно обеспечить в пределах 2,0% по массе.

Наличие гидроксида магния или гидроксида алюминия повышает стойкость к разрушению материала вследствие распространения скользящих поверхностных разрядов.

Вещества из класса замещённых гидроксибензофенонов одновременно проявляют свойства УФ-абсорбера и антиоксиданта и их количество целесообразно обеспечить в количестве до 2,5 % по массе. Может использоваться также смесь из нескольких замещённых гидроксибензофенонов.

Учитывая, что разрушающие факторы воздействуют на провод во время всей эксплуатации, конструкция провода должна обеспечивать достаточную стойкость, т.е. способность противодействовать разрушающим факторам на протяжении десятилетий. В настоящее время к проводам предъявляются требования сохранять эксплуатационные свойства на протяжении 40 лет и более.

Раскрытая выше конструкция провода обеспечивает повышенную стойкость к старению. Исполнение изоляции в виде двух слоёв создает барьер для распространения в материале деградации. Придание наружному слою 4 изоляции повышенной стойкости к факторам атмосферного воздействия надежно защищает внутренний слой 3.

В данном изобретении основным изолирующим элементом является наружный изоляционный слой 4, предотвращающий преждевременное разрушение провода вследствие воздействия атмосферных, электрических и электрохимических факторов.

Внутренний слой изоляции 3 позволяет обеспечить высокий уровень электрической прочности за счет применения сшитой композиции на основе полиэтилена, не содержащей сажи.

Для выравнивания электрического поля вокруг токопроводящей жилы электропроводящий слой 2 может быть выполнен как в виде обмотки с перекрытием из электропроводящих лент, так и наложен экструзией из сшиваемой электропроводящей полимерной композиции.

Для обеспечения продольной герметизации внутреннего пространства и предотвращения распространения воды по длине провода герметизация внутреннего пространства 5 токопроводящей жилы может быть выполнена как электропроводящим герметиком, так и электропроводящими лентами или нитями.

Далее приводятся сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Многопроволочная токопроводящая жила 1 изготавливается из скрученных проволок из катанки, предпочтительно, из алюминиевого сплава.

Наложение лент для электропроводящего слоя 2, выполненного обмоткой, производят на стандартном крутильном оборудовании.

Герметизация межпроволочного пространства 5 может быть осуществлена одновременно с операцией скрутки проволок традиционным способом.

Примененные для изготовления провода полимерные материалы для электропроводящего слоя 2, выполненного экструзией, изоляционных слоев 3 и 4 выпускаются промышленно.

Пример осуществления изобретения

Провод защищенный для воздушных линий электропередачи содержит одну токопроводящую жилу, скрученную из проволок из алюминиевого сплава марки АВЕ по ГОСТ 20967. Поверх токопроводящей жилы наложены электропроводящий слой и защитная двуслойная изоляция. Внутренний изоляционный слой 3 выполнен из сшитой композиции на основе полиэтилена, не содержащей сажи. Наружный изоляционный слой 4 выполнен из композиции на основе полиэтилена высокой плотности с содержанием сажи в количестве 1,8% по массе, замещённый гидроксибензофенон в количестве 2,3% по массе, гидроксид магния в количестве 12% по массе.

Было проведено определение стойкости к старению провода согласно примеру 1 путём испытаний согласно стандарту МЭК 60587. Перед испытаниями на образцы провода накладывались электроды, с расстоянием между ними 50 мм. В процессе испытаний к образцу провода в течение 6 часов прикладывали напряжение 3,5 кВ промышленной частоты и поверхность образца непрерывно смачивали «загрязняющим» раствором хлорида аммония в дистиллированной воде, с добавкой изооктилфеноксиполиэтоксиэтанола. Согласно применяемой методике в процессе испытаний ток утечки через поверхность образца не должен превышать 60 мА.

Были получены следующие результаты испытаний:

- образцы провода, изготовленного согласно предполагаемому изобретению, успешно выдержали испытания, причём ток утечки за весь период испытаний не превышал 12 мА;

- образцы проводов, наружный изоляционный слой которых не содержал замещённого гидроксибензофенона, а также гидроксида магния или гидроксида алюминия, в ходе испытаний отказали.

Изобретение относится к защищенным проводам для воздушных линий электропередачи. Технический результат заключается в повышении стойкости к старению. Технический результат достигается тем, что провод содержит одну токопроводящую жилу 1, скрученную из проволок из алюминиевого сплава, поверх которой наложены электропроводящий слой 2 и двухслойная защитная изоляция. Внутренний слой 3 выполнен из сшитой композиции на основе полиэтилена, не содержащей сажи. Наружный слой 4 выполнен из полимерной основы, включающей сажу, замещённый гидроксибензофенон, гидроксид магния или гидроксид алюминия в количестве не более 15% по массе. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Провод защищенный для воздушных линий электропередачи, содержащий одну токопроводящую жилу, поверх которой наложены электропроводящий слой и защитная изоляция, которая выполнена двухслойной и содержит внутренний и наружный слои, внутренний слой выполнен из сшитой композиции на основе полиэтилена, не содержащей сажи, наружный слой выполнен из полимерной основы, включающей сажу, замещённый гидроксибензофенон, гидроксид магния или гидроксид алюминия в количестве не более 15% по массе.

2. Провод по п. 1, отличающийся тем, что токопроводящая жила выполнена из проволок из алюминиевого сплава, а в качестве полимерной основы наружного слоя изоляции использован полиэтилен.

3. Провод по п. 1, отличающийся тем, что токопроводящая жила выполнена с герметизацией межпроволочного пространства.

4. Провод по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что электропроводящий слой выполнен в виде обмотки с перекрытием из электропроводящих лент или экструзией из сшитой электропроводящей полимерной композиции.