Провод неизолированный со скользящим сердечником для воздушных линий электропередачи

 

Провод неизолированный для воздушных линий электропередачи со скользящим центрированным сердечником, находящимся в объеме высокотемпературной смазки, позволяет оптимизировать условия работы линии электропередачи, предотвратить нежелательные последствия при работе в экстремальных условиях. Его применение позволяет повысить надежность и эффективность эксплуатации воздушных линий электропередачи. Использование в качестве проводников чистого алюминия ведет к увеличению проводимости, снижению безвозвратных потерь в линиях, эксплуатационных издержек и снижению себестоимости передаваемой энергии. Данная конструкция провода изготавливается с использованием общеизвестного технологического оборудования.

Заявляемое в качестве полезной модели техническое решение относится к кабельной промышленности, а именно к изделиям для высоковольтных воздушных линий электропередачи с неизолированными проводниками, предназначенным для передачи электрической энергии напряжением 64/110 кВ.

В настоящее время для высоковольтных линий электропередачи наиболее широко применяются неизолированные провода различных сечений (См. Н.И.Белоруссов, А.Е.Саакян, А.И.Яковлева «Электрические кабели, провода и шнуры. Справочник» Энергоатомиздат, 1987, стр. с.38), в состав которых кроме повивов из алюминия или его сплавов входит стальной сердечник.

Известен провод типа GTACSR («Новости электротехники», 5(35), 2005), в котором проволоки из алюминиевого сплава Al-Zr внутреннего повива, примыкающего к сердечнику, имеют трапецеидальную форму. При этом между сердечником и внутренним повивом имеется зазор, заполненный тугоплавкой смазкой, что позволяет перемещаться повивам из алюминиевого сплава относительно сердечника, за счет чего провод GTACSR можно натянуть, только зафиксировав стальной сердечник, и исключить механическое натяжение алюминиевого слоя. Это техническое решение определяет малое удлинение и провисание провода при повышении температуры вследствие небольшого линейного коэффициента расширения стали, что соответственно ведет к увеличению передаваемой мощности. Максимальная рабочая температура провода составляет 150°С.

Недостатком указанного провода является повышенное удельное электросопротивление алюминиевого сплава, из которого он изготовлен - 0,0337 Ом/м, это на 19% больше электросопротивления проводников из чистого алюминия (0,0283 Ом/м), что влечет за собой увеличение потерь в линии, особенно при повышении температуры провода до 150°С.

Кроме того, к недостаткам данного исполнения провода относятся сложная процедура крепления провода на анкерных опорах, необходимость дополнительной выдержки и выравнивания (скольжения) повивов из алюминиевого сплава относительно натянутого стального сердечника в течение 24 часов, стоимость провода типа GTACSR по сравнению с обычным сталеалюминиевым проводом выше примерно в 2,5 раза.

Известен также провод ZTACIR («Новости электротехники», 5(35), 2005) с повивами из алюминиевых сплавов и усиленным сердечником из сталеникелевого сплава INVAR, который допускает температуру эксплуатации до 210°С и более высокую передаваемую мощность, выше в 2,5-3 раза по сравнению с обычными сталеалюминевыми проводами.

Недостатком данного провода является высокий уровень потерь при передаче электроэнергии, а также высокая его стоимость, которая превышает стоимость обычного сталеалюминиевого провода примерно в 5 раз.

Аналогичные недостатки присущи и проводам TAGSR, GAP, ACSS, TAI («Новости электротехники», 5(47), 2007).

Кроме перечисленных недостатков необходимо отметить следующее:

- по окончании монтажа вышеуказанных проводов нарушается центричность сердечника вследствие одностороннего воздействия веса и перемещения вниз алюминиевого повива относительно сердечника. За счет внутреннего разогрева провода, а также воздействия на него изменяющихся сезонных и суточных температур смазка, заполняющая объем между внутренним повивом провода и сердечником, переместится вниз. Сердечник при этом сместится вверх до соприкосновения с внутренним повивом проводящей части. Поскольку удельное давление от веса повивов из алюминиевых сплавов и снеговой, гололедной, ветровой нагрузки достаточно велико, возникают условия для сухого трения между поверхностью сердечника и внутренним повивом проводящей части провода. Предусматриваемая длительная эксплуатация провода, таким образом, влечет за собой значительное число циклов перемещений повива из алюминиевого сплава относительно сердечника, что в условиях воздействия повышенных температур и возрастающего коэффициента трения пары «алюминиевый сплав - сталь» вызывает серьезные повреждения внутренней поверхности повива из алюминиевого сплава, примыкающего к верхней части сердечника. Происходит налипание алюминиевого сплава на стальной сердечник. Все вышеуказанное ведет к полному прекращению перемещений повивов проводящей части относительно сердечника при температурных изменениях в проводе и во внешней среде.

Относительная эффективность работы данных проводов может быть сохранена только на начальном этапе эксплуатации линии электропередачи.

Технические результаты заявляемого технического решения:

1) повышение срока службы провода за счет:

- центровки сердечника, обеспечивающей исключение возникновения сухого трения между сердечником и внутренней поверхностью повива из токопроводящих проволок;

- гарантированного присутствия смазки внутри пространства, образованного между поверхностью сердечника с намотанным на него по всей длине центрирующим элементом и внутренней поверхностью повива токопроводящих проволок. Равномерный шаг намотки центрирующего элемента, примерно равный двойной ширине центрирующего элемента, которая предотвращает «сползание» смазки и смещение витков центрирующего элемента друг к другу при провисании провода;

2) увеличение проводимости провода за счет:

- введения в состав смазки графита или других компонентов;

- выполнения повивов провода из технически чистого алюминия;

- применения электропроводящих центрирующих элементов, включая перфорированные;

3) уменьшение электросопротивления и габаритов провода за счет выполнения проволок трансформированными, плотно заполняющими все пространство вокруг сердечника

Как следствие, использование данного провода ведет повышению надежности и безопасности линии при возникновении экстремальных условий, к уменьшению сопутствующего нагрева провода и безвозвратных потерь при передаче электроэнергии, т.е. к снижению себестоимости передаваемой энергии.

Описание заявляемого технического решения

Провод неизолированный для воздушных линий электропередачи на напряжение 64/110 кВ содержит сердечник, выполненный из стальных проволок с пределом разрушающей нагрузки более 1850 Н/мм2. На сердечник равномерно с пошаговым зазором намотан центрирующий элемент. Шаг обмотки центрирующих элементов зависит от диаметра сердечника - чем больше диаметр сердечника, тем больше шаг обмотки центрирующих элементов. На сердечник нанесена высокотемпературная смазка, поверх которой - токопроводящая часть, выполненная из алюминиевых трансформированных проволок.

Центрирующие элементы могут быть выполнены электропроводящими, а также могут быть перфорированными. Все пошаговые зазоры между витками центрирующих элементов на сердечнике заполнены смазкой. В смазку может быть добавлен графит, или другие проводящие ток компоненты.

Радиальный зазор между центрирующими элементами и внутренним повивом алюминиевых проволок может составлять 0,4-0,5 мм.

Сущность полезной модели поясняется изображением провода на Фиг.1, Фиг.2 и Фиг.3,где:

1 - стальной сердечник;

2 - центрирующие элементы;

3 - высокотемпературная смазка;

4 - повивы трансформированных алюминиевых проволок.

Пример выполнения провода:

1 Провод неизолированный для воздушных линий электропередачи сечением 300/48 мм2, где 300 мм2 - сечение алюминиевой части, 48 мм2 - сечение стального сердечника. Центрирующий элемент - стальная лента толщиной 0,3 мм и шириной 10 мм. Шаг обмотки ленты с зазором - 20 мм. Радиальный зазор между центрирующим элементом и внутренним повивом трансформированных алюминиевых проволок составляет 0,4 мм. Пошаговые промежутки между витками центрирующих элементов на сердечнике заполнены высокотемпературной смазкой.

1. Провод неизолированный для воздушных линий электропередачи на напряжение 64/110 кВ, содержащий стальной сердечник, высокотемпературную смазку и один или несколько повивов из трансформированных проволок, изготовленных из электротехнического чистого алюминия,

отличающийся тем, что поверх несущего сердечника дополнительно накладываются центрирующие элементы.

2. Провод по п.1, отличающийся тем, что сердечник изготовлен из стальных проволок с пределом разрушающей нагрузки более 1850 Н/мм2.

3. Провод по п.1, отличающийся тем, что центрирующие элементы выполнены электропроводящими.

4. Провод по п.1, отличающийся тем, что центрирующие элементы выполнены перфорированными.

5. Провод по п.1, отличающийся тем, что шаг обмотки центрирующих элементов зависит от диаметра сердечника - чем больше диаметр сердечника, тем больше шаг обмотки центрирующих элементов.

6. Провод по п.1, отличающийся тем, что все пошаговые зазоры между витками центрирующих элементов заполнены смазкой.

7. Провод по п.1, отличающийся тем, что в смазку добавляется графит или другие проводящие компоненты.

8. Провод по п.1, отличающийся тем, что радиальный зазор между центрирующими элементами и внутренним повивом алюминиевых проволок составляет 0,4-0,5 мм.



 

Похожие патенты:

Высокопрочный металлический сердечник для неизолированных проводов и канатов, состоящий из оцинкованных проволок по группе ОЖ с временным сопротивлением разрыву не менее 1960 Н/мм2, отличающийся тем, что на центральную проволоку выполняют один повив из семи проволок и пластической деформацией сердечника по наружным поверхностям проволоки, степень обжатия площади поперечного сечения 11,5-13,5%.

Изобретение относится к области электротехники
Наверх