Провод защищенный для воздушных линий электропередачи Российский патент 2025 года по МПК H01B7/02 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 и иметь круглую форму.

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 термическому старению.

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 или этиленпропиленовой резины, включающей, по крайней мере, один антиоксидант фенольного типа, по крайней мере, один антиоксидант аминного типа и, по крайней мере, один серосодержащий антиоксидант, общим количеством от 0,15 до 1,5% масс и упомянутый электропроводящий слой выполнен из сшитой полимерной композиции, включающей, по крайней мере, один антиоксидант фенольного типа, по крайней мере, один антиоксидант аминного типа и, по крайней мере, один серосодержащий антиоксидант общим количеством от 0,10 до 1,0% масс.

Токопроводящая жила может быть выполнена из проволок из алюминиевого сплава, а в качестве полимерной основы наружного слоя изоляции использован полиэтилен, или этиленпропиленовая резина, или кремнийорганическая резина.

Токопроводящая жила может быть выполнена с герметизацией межпроволочного пространства.

Электропроводящий слой может быть выполнен 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 термическому старению обеспечивается за счет применения двухслойной защитной изоляции и повышенной устойчивостью внутреннего изоляционного слоя к комплексу термических 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 и безопасную эксплуатацию.

Провода для воздушных линий электропередач среднего и высокого напряжения в процессе эксплуатации подвергаются комплексному воздействию атмосферных, механических, электрических факторов, вызванных, в частности, схлестыванием (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.

Провода для воздушных линий электропередач в процессе эксплуатации нагреваются током нагрузки и солнечными лучами и, как следствие, их полимерные компоненты (внешняя изоляция, основная изоляция, электропроводящий экран по жиле) будут подвержены ускоренному термическому старению, т.е. термоокислению кислородом и озоном воздуха.

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 термическому старению за счет применения двухслойной изоляции с внутренним слоем повышенной стойкости, при этом изоляция и электропроводящий полимерный экран провода защищенного для воздушных линий электропередачи содержат в достаточном количестве эффективные антиоксиданты.

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, или из этиленпропиленовой резины, не содержащей сажи.

Наружный изоляционный слой 4 может быть выполнен из полимерной основы, включающей сажу, в качестве антиоксиданта – замещённый гидроксибензофенон, например, 2-гидрокси-4-метоксибензофенеон или 2-гидрокси-4 октилоксибензофенон, гидроксид магния или гидроксид алюминия в количестве не более 15% по массе, или смесь гидроксида алюминия и гидроксида магния в соотношении от 1:5 до 5:1, общим количеством до 20%. В качестве полимерной основы наружного слоя 4 целесообразно использовать композицию на основе полиэтилена высокой плотности, или этиленпропиленовой резины, или кремнийорганической резины.

Количество сажи целесообразно обеспечить в пределах 3,0% по массе.

Добавление в полимерную композицию внутреннего изоляционного слоя 3 комплекса антиоксидантов, включающего, по крайней мере, один антиоксидант фенольного типа, по крайней мере, один антиоксидант аминного типа и, по крайней мере, один серосодержащий антиоксидант, обеспечивает повышение стойкости к термическому старению до 30% - в сравнении с материалом без антиоксидантов. Для дополнительного усиления эффекта комплекс антиоксидантов может быть добавлен и в композицию электропроводящего экрана 2.

Общее количество антиоксидантного комплекса составляет от 0,15 до 1,5% масс в составе полимерной композиции внутреннего изоляционного слоя 3 и от 0,1 до 1,0% масс в составе электропроводящей композиции.

Дополнительное наличие замещённых гидроксибензофенонов в полимерной композиции наружного изоляционного слоя 4 в количестве до 2,5 % по массе еще больше повышает стойкость провода к термическому старению.

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 термическому 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.

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

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, 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.

Примеры осуществления изобретения.

Пример 1. 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. Полимерная композиция внутреннего изоляционного слоя 3 и электропроводящего слоя 2 включают: антиоксидант фенольного типа Jyanox-1010 в количестве 0,4% и 0,3% по массе, антиоксидант аминного типа Jyanox-944 0,4% и 0,3% по массе и серосодержащий антиоксидант Jyanox-DSTDP 0,2% и 0,15% по массе, соответственно. Образец провода был термически состарен в термостате, в воздушной среде, при температуре 150°С в течение 300 часов. По завершении старения методом дифференциальной сканирующей калориметрии, в соответствии с ГОСТ Р 56756-2015, были измерены значения температуры окислительной индукции электропроводящего полимерного экрана, внутреннего и наружного изоляционного слоя, которые составили 251, 240 и 222°С соответственно. Полученные значения свидетельствуют о том, что после ускоренного старения при высокой температуре система антиоксидантов сохраняет значительную эффективность, т.е. провод, выполненный по предполагаемому изобретению, обладает стойкостью к термостарению.

Пример 2. 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. Полимерная композиция внутреннего изоляционного слоя 3 и электропроводящая композиция слоя 2 включают: антиоксидант фенольного типа Irganox 1035 в количестве 0,2% и 0,15% по массе, антиоксидант аминного типа Naugard 445 0,2% и 0,1% по массе и серосодержащий антиоксидант Lowinox 44S36 0,1% и 0,1% по массе, соответственно. Образец провода был термически состарен в термостате, в воздушной среде, при температуре 150°С в течение 300 часов. По завершении старения методом дифференциальной сканирующей калориметрии, в соответствии с ГОСТ Р 56756-2015, были измерены температура окислительной индукции электропроводящего полимерного экрана, внутреннего и наружного изоляционного слоя, которые составили 255, 243 и 224°С соответственно. Полученные значения свидетельствуют о том, что после ускоренного старения при высокой температуре система антиоксидантов сохраняет значительную эффективность, т.е. провод, выполненный по предполагаемому изобретению, обладает стойкостью к термостарению.

Изобретение относится к конструкции защищенного провода для воздушных линий электропередачи. Технический результат заключается в повышении стойкости к термическому старению. Технический результат достигается тем, что провод содержит токопроводящую жилу 1, скрученную из проволок из алюминиевого сплава, поверх которой наложены электропроводящий слой 2 и двухслойная защитная изоляция. Электропроводящий слой 2 выполнен из сшитой полимерной композиции, содержащей антиоксидант фенольного типа, антиоксидант аминного типа и серосодержащий антиоксидант. Внутренний слой 3 изоляции выполнен из этиленпропиленовой резины или сшитой композиции на основе полиэтилена, причем материал внутреннего слоя изоляции 2 содержит антиоксидант фенольного типа, антиоксидант аминного типа и серосодержащий антиоксидант. 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, упомянутая изоляция выполнена двухслойной и содержит внутренний и наружный слои, упомянутый внутренний слой выполнен из этиленпропиленовой резины или сшитой композиции на основе полиэтилена, включающей по меньшей мере один антиоксидант фенольного типа, по меньшей мере один антиоксидант аминного типа и по меньшей мере один серосодержащий антиоксидант, общим количеством от 0,15 до 1,5 % по массе, и упомянутый электропроводящий слой выполнен из сшитой полимерной композиции, включающей по меньшей мере один антиоксидант фенольного типа, по меньшей мере один антиоксидант аминного типа и по меньшей мере один серосодержащий антиоксидант общим количеством от 0,10 до 1,0 % 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, или этиленпропиленовая резина, или кремнийорганическая резина.

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

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