Провод для линии электропередачи Советский патент 1992 года по МПК H01B5/10 

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к воздушным линиям элек: тропередачи.

Известны сталеалюминиевые провода со стальным сердечником и чередующимся направлением скрутки нескольких повивов алюминиевых проволок.

При переменном токе в сталеалюмини- евых проводах имеются добавочные потери энергии, обусловленные неравномерным распределением тока по сечению алюминиевых повивов и продольным магнитным потоком в стальном сердечнике.

Известны конструкции сталеалюминие- вых проводов, в которых снижение добавочных потерь достигается путем компенсации продольного магнитного потока за счет определенного соотношения сечений и шагов скрутки отдельных повивов (патент ФРГ № 864579).

Например, известно применение в ста- леалюминиевом проводе с чередующимся направлением скрутки отдельных повивов алюминиевых проволок различных диаметров. В частности, по патенту США № 4673775 диаметры проволок в различных повивах отличаются более чем на 10%.

Если при этом проволоки последнего (наружного) повива имеют минимальный диаметр, за счет этого повышается доля полного тока в совпадающем с ним по направлению внутреннем повиве, обладающем повышенной собственной индуктивностью. Ток в этом повиве имеет наибольшее отклонение по фазе от полного тока, что определяет относительное повышение активного сопротивления провода. Кроме того, в предложенной в патенте № 4673775 конструкции сталеалюминиевого провода не учитываются зависимости магнитного потока в стальном сердечнике от тока в проводе и магнитных свойств материала сердечника.

Цель изобретения - снижение активного сопротивления переменному току сталеалюминиевого провода, содержащего стальной сердечник с компенсированным магнитным потоком и три или более повивов алюминиевых проволок, диаметры которых изменяются от повива к повиву. За счет снижения добавочных потерь достигается экономия ресурсов электроэнергии и алюминия.

л

Ё

XJ

О х|

сл со

00

Снижение добавочных потерь энергии достигается посредством того, что проволоки третьего, считая снаружи, повива имеют минимальный по сравнению с другими по- вивами диаметр (см. чертеж). При промышленной частоте вследствие повышенной индуктивности этого повива ток в нем имеет наибольшее отклонение по фазе от полного тока в проводе. Компенсация магнитного потока в стальном сердечнике путем снижения относительной доли тока в третьем снаружи повиве обеспечивает снижение активного сопротивления провода в целом. Условием достаточной компенсации магнитного потока является соотношение

В

О

2 НУ1

Вт (От

В 2х10ь

постоянный множитель;

т 1 5э-/гг

где п - число повиво алюминиевых проволок;

m - номер повива, считая от оси провода;

Sm - площадь поперечного сечения проволок т-го повива, м2;

(От - число шагов на 1 м длины т-го повива, 1/м;

А

м

дэ - экономическая плотность тока, А/м2;

/лг - максимальная относительная магнитная проницаемость стальных проволок в продольном направлении.

При этом напряженность магнитного поля в сердечнике не превосходит критической величины Нкр, при которой начинается рост магнитной проницаемости материала и угла гистерезисных потерь, поскольку в соответствии с известным подобием кривых

В намагничивания различных сталей -

,Нкр.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример. Сталеалюминиевый провод АС 400/51 согласно ГОСТ 839-80 имеет следующие характеристики повивов алюминиевых проволок.

Пусть по проводу протекает полный ток I 600 А частотой 50 Гц, тогда по повивам он распределен, соответственно их номерам, следующим образом

И (121 -j35)A,

I2 (228 + j 29) А,

з (241 + j 6) А.

При этом плотность тока во втором повиве более чем на 25% превышает плотность тока в остальных. Активное сопротив- ление провода при этих условиях

0

5

0

составляет на частоте 50 Гц R 0,7658 х Ом/м.

В соответствии с изобретением изменим радиусы и число проволок отдельных повивов, сохранив неизменными объемы алюминия и стали в проводе.

Ток I 600 А распределяется по повивам следующим образом;

h(78-j 14) А,

I2 (247-J8)A,

з (266 + j 24) А.

При этом плотность тока в отдельных повивах отличается не более чем на 2%, расход алюминия остается прежним, а активное сопротивление на промышленной частоте снижается до величины

R 0,7076 х 10 1/Омхм, т.е. на 8%.

П р и м е р 2. Провод АС-600/72, выполненный согласно ГОСТ 839-80, имеет следующие характеристики повивов алюминиевых проволок.

При этом J НГ

m 1

Sm (От 0,665 X

.

Напряженность магнитного поля в стальном сердечнике у такого провода при реальных токовых нагрузках (600-1200 А) составляет 665-1330 А/м, в то время как критическая напряженность магнитного поля для применяемой стали около 500 А/м,

Изменим при прежней материалоемкости площадь сечения отдельных повивов и их шаги скрутки следующим образом (табл. 4).

При этом § (-1))m 0,329

m 1

М.

0

5

0

5

Зависимость коэффициента добавочных потерь такого сталеалюминиевого провода от полного тока I и максимальной магнитной проницаемости стали сердечника fir дана в табл. 5.

Жирной чертой в табл. 5 выделена область выполнения предложенного соотношения

О Ј ( Sm В °э

Отсутствие роста сопротивления провода при увеличении тока в выделенной части табл. 5 подтверждает установленный критерий.

Формула изобретения Провод для линии электропередачи, содержащий стальной сердечник с компенсированным магнитным потоком и по меньшей мере три повива алюминиевых проволок, диаметры и направление скрутки которых от повива к повиву изменяются, о т- личающийся тем, что, с целью снижения

активного сопротивления провода переменному току, повив с проволоками меньшего диаметра расположен третьим, считая снаружи.

Таблица 1

Использование: в воздушных линиях электропередачи. Сущность изобретения: провод со стальным сердечником с компен: сированным магнитным потоком выполнен по меньшей мере тремя повивами алюминиевых проволок, при этом третий, считая снаружи, повив выполнен из проволок меньшего диаметра. 1 ил.