Провід для повітряних електромереж

Реферат: Провід для повітряних електромереж належить до електротехніки а саме до ліній електропередач. Центральний силовий елемент виконано скрученим з кількох полімерних стержнів з композитного матеріалу високої розривної міцності, а зовнішній провідниковий шар виготовлено з алюмінію електротехнічних марок у вигляді оболонки, нанесеної методом гарячого пресування з обтисненням, або такої ж оболонки та нанесеного навиванням шару алюмінієвих дротин. Технічним результатом є підвищення розривної міцності проводу, зниження здатності до обледеніння та зменшення зовнішнього діаметра. UA 111973 C2 (12) UA 111973 C2 UA 111973 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до електричних кабелів і проводів. Відомий провід для повітряної лінії (Провід для повітряної лінії. Заявка Японії, № 2845243, МПК Н01 В 5/08, заявл. 16.12.88, опубл. 13.01.99, заявник Sumimoto Electric Ind. LTD), який складається зі скручених твердих мідних дротин, покритих антикорозійним шаром з титану. Перевага проводу полягає в його високій електропровідності. Недоліком проводу є невисока стійкість до розривних зусиль, оскільки мідь має високу питому вагу. Цей недолік частково усунутий в багатожильному проводі для потужної лінії електропередавання (Багатожильний провід для потужної лінії електропередавання. Заявка Японії № 3139267 В2 7262827А, МПК Н01В5/02, заявл.23.03.94, опубл.26.02.01, заявник Hitachi Cable LTD), який складається з окремих провідників з алюмінію та алюмінієвого сплаву. Алюміній приблизно в 3,3 разу легший за мідь, але має в порівнянні з нею меншу в 1,65 разу електропровідність. Алюміній поступається також міді і за механічною міцністю на розривання. Це компенсується застосуванням в проводі алюмінієвого сплаву підвищеної міцності. Тому такий провід з алюмінію та його сплаву має підвищену, але все ж недостатню стійкість до діючих розривних зусиль. Відомий найбільш близький до запропонованого рішення провід для повітряних електромереж (див. ПУ UA 7381U, опубл. в бюл. № 6, 2005 p., заявник ПАТ "ЗАВОД "ПІВДЕНКАБЕЛЬ"), який містить центральний силовий елемент з однієї або кількох скручених між собою сталевих дротин та зовнішнього провідникового шару з алюмінієвих дротин, нанесених поверх центрального силового елемента методом скручування. Недоліком цього об'єкта є невисокі експлуатаційні показники при використанні проводу в повітряних лініях електропередавання, тобто відносно невисоке розривне зусилля проводу та його здатність до обледеніння, що впливає, відповідно, на зниження надійності електропостачання при дії вітру, ожеледі та інших несприятливих умов. Задачею запропонованого рішення є підвищення розривного зусилля проводу і його надійності за рахунок застосування композитних матеріалів та більш прогресивної технології виготовлення. Поставлена задача вирішується тим, що центральний силовий елемент виконано скрученим з кількох полімерних стержнів з композитного матеріалу високої розривної міцності, а зовнішній провідниковий шар виготовлено з алюмінію електротехнічних марок у вигляді оболонки, нанесеної методом гарячого пресування з обтисненням, або такої оболонки та шару алюмінієвих дротин. Технічним результатом є суттєве підвищення розривної міцності запропонованого проводу (в кілька разів) в порівнянні з рівноцінним сталево-алюмінієвим проводом, а також зниження здатності до обледеніння, що підвищує надійність проводу і, відповідно, надійність електропостачання. Окрім того, що гладенька зовнішня поверхня оболонки не сприяє налипанню ожеледі, а також знижує втрати на електричну корону при високій напрузі. Запропонований провід містить центральний силовий елемент кількох скручених між собою полімерних стержнів з композитного матеріалу високої розривної міцності та провідникового шару з алюмінію електротехнічних марок. Цей шар може бути виконаний у вигляді нанесеної поверх методом гарячого пресування з обтисненням оболонки, або такої ж оболонки та шару алюмінієвих дротин. На кресленні наведено схематичне зображення запропонованого проводу, де (1) – центральний силовий елемент, скручений з кількох полімерних стержнів з композитного матеріалу високої розривної міцності, (2) – нанесений поверх центрального силового елемента методом гарячого пресування провідниковий шар з алюмінію, (3) – додатковий шар круглих алюмінієвих дротин. Провід працює так. Центральний силовий елемент (1) скручений з попередньо виготовлених полімерних стержнів з композитного матеріалу. Таким матеріалом може бути профільований склопластик, композитні матеріали на основі вуглецевих або інших волокон з високою розривною міцністю. Як матеріал для скріплення волокон можуть бути використані епоксидні, поліефірні та інші смоли. Скручені між собою полімерні стержні утворюють гнучкий центральний силовий елемент, який має високу розривну міцність і сприймає повздовжнє механічне навантаження, яке діє на провід в умовах експлуатації. Зовнішній провідниковий шар (2) являє собою суцільну оболонку поверх центрального силового елемента. Вона виготовлена з алюмінію електротехнічних марок (наприклад, А6, А7 та ін.) шляхом гарячого пресування з обтисненням на алюмінієвому пресі. За рахунок того, що алюміній наноситься при температурі близько 460 °C зовнішній провідниковий шар має високе відносне видовження (близько 30 %), що дозволяє заповнити алюмінієм всі вільні проміжки зовні силового елемента та забезпечує, разом зі скрученим центральним силовим елементом, достатню гнучкість проводу. В той же час 1 UA 111973 C2 5 10 15 20 25 30 35 обтиснення виключає механічне розшарування між зовнішнім провідниковим шаром та центральним силовим елементом, що забезпечує механічну стійкість проводу до дії розтягуючих зусиль. Для збільшення провідникового перерізу, поверх випресованого зовнішнього провідникового шару може бути нанесено навиванням додатковий шар круглих алюмінієвих дротин (3), що в цілому робить провід більш дешевим. Одним з суттєвих недоліків відомого сталеалюмінієвого проводу є можливість проникнення вологи через зовнішній шар алюмінієвих дротин, що викликає руйнування внаслідок електрокорозії між елементами гальванічної пари "сталь-алюміній". В запропонованому проводі є тільки один провідниковий елемент (алюміній), що принципово виключає можливість електрокорозії, оскільки відсутня гальванічна пара з двох металів. Окрім того, алюмінієва оболонка захищає композитний матеріал центрального силового елемента від несприятливої дії вологи та інших погодно-кліматичних факторів. За рахунок регулювання площ поперечного перерізу центрального силового елемента та зовнішнього провідникового шару можлива зміна в широких межах таких найважливіших експлуатаційних показників запропонованого проводу, як розривне зусилля, погонна вага та його електричний опір. Були виготовлені зразки запропонованого проводу, який складався з центрального силового елемента, скрученого з сімох (шість поверх одного) склопластикових профільованих (круглих) стержнів та нанесеної поверх оболонки з алюмінію марки А7 методом гарячого пресування з обтисненням. Діаметр склопластикових стержнів складав 2,6 мм, а діаметр центрального силового елемента - 7,8 мм. Зовнішній діаметр проводу дорівнював 12,2 мм, а переріз 2 провідникового шару з алюмінію - 75 мм . Розривне зусилля центрального силового елемента складало приблизно 58000 Η і його погонна вага - 83,6 г/м. Загальна погонна вага проводу дорівнює 286,1 кг/км. Загальна вага приблизно рівноцінного сталеалюмінієвого проводу 2 перерізом 95 мм , складає 252 кг/км, а його розривне зусилля - 1950 Н. Таким чином, при приблизно однаковому електричному опорі та вазі в розрахунку на 1 км, запропонований провід має розривне зусилля принаймні в кілька разів вище в порівнянні з існуючим сталеалюмінієвим проводом. Виготовлений провід пройшов промислові випробування і визнаний придатним для експлуатації в повітряних лініях електропередавання. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Провід для повітряних електромереж, що містить центральний силовий елемент та зовнішній провідниковий шар, який відрізняється тим, що центральний силовий елемент виконано скрученим з кількох полімерних стержнів з композитного матеріалу високої розривної міцності, а зовнішній провідниковий шар виготовлено з алюмінію електротехнічних марок у вигляді оболонки, нанесеної методом гарячого пресування з обтисненням. 2. Провід за п. 1, який відрізняється тим, що поверх нанесеного методом гарячого пресування з обтисненням зовнішнього провідного шару з алюмінію додатково нанесений навиванням шар алюмінієвих дротин. 2 UA 111973 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3