RU142850U1

RU142850U1 - Uninsulated wire

Info

Publication number: RU142850U1
Application number: RU2014106159/07U
Authority: RU
Inventors: Владимир Юрьевич Бейнарович; Владимир Александрович Воробушкин; Сергей Викторович Зинуков; Николай Игоревич Никитин; Юрий Владимирович Филатов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Людиновокабель"
Priority date: 2014-02-20
Filing date: 2014-02-20
Publication date: 2014-07-10

Abstract

1. Провод неизолированный, состоящий из стального сердечника, выполненного из одной или нескольких оцинкованных проволок, внутреннего проволочного и внешнего проволочного повивов, выполненных из круглых или профилированных проволок, отличающийся тем, что проволоки сердечника выполнены с прочностью не менее 1400 Н/ммпри 1% удлинении, а проволоки повивов выполнены из термостойкого алюминиево-циркониевого сплава с термостойкостью 210°С с прочностью при разрыве, равной не менее 165 Н/мм, и относительным удлинением при разрыве не менее 2%.2. Провод по п. 1, отличающийся тем, что профилированные проволоки имеют в поперечном сечении форму трапеции, углы которой выполнены закругленными с радиусом закругления 10-20% высоты трапеции.1. Non-insulated wire, consisting of a steel core made of one or more galvanized wires, inner wire and outer wire strands made of round or profiled wires, characterized in that the core wires are made with a strength of at least 1400 N / mm at 1% elongation and the wires of the coils are made of heat-resistant aluminum-zirconium alloy with a heat resistance of 210 ° C with a tensile strength of at least 165 N / mm and a relative elongation of at least 2% .2. The wire according to claim 1, characterized in that the profiled wires have a trapezoidal shape in cross section, the angles of which are rounded with a radius of 10-20% of the height of the trapezoid.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к конструкциям неизолированных проводов для воздушных линий электропередачи.The utility model relates to electrical engineering, namely to structures of bare wires for overhead power lines.

Известен провод (провод марки АС, ГОСТ 839-80 «Провода неизолированные для воздушных линий электропередачи»), содержащий несущий сердечник, скрученный из круглых стальных оцинкованных проволок, и токопроводящую часть, состоящую из круглых алюминиевых проволок, скрученных вокруг сердечника концентрическими повивами. Сердечник известного провода изготовлен из стальной оцинкованной проволоки по ГОСТ 9850-72, прочность проволоки при 1% удлинении равна 1100-1310 Н/мм². Токопроводящая часть провода выполнена из твердой алюминиевой проволоки. Проволоки несущего сердечника известного провода выполнены из углеродистой стали и обеспечивают стойкость провода к вибрации.Known wire (wire brand AC, GOST 839-80 "Uninsulated wires for overhead power lines"), containing a supporting core twisted from round steel galvanized wires, and a conductive part consisting of round aluminum wires twisted around the core by concentric layers. The core of the known wire is made of galvanized steel wire according to GOST 9850-72, the strength of the wire at 1% elongation is 1100-1310 N / mm ² . The conductive part of the wire is made of solid aluminum wire. The bearing core wires of the known wire are made of carbon steel and provide resistance to vibration.

Недостатком известного сталеалюминевого провода являются его низкие прочностные характеристики, не обеспечивающие надежной работы линий электропередачи при обледенении проводов или при повышенных ветровых нагрузках, это может приводить к обрывности проводов и возникновению аварийных ситуаций.A disadvantage of the known steel-aluminum wire is its low strength characteristics, which do not ensure reliable operation of power lines when icing the wires or with increased wind loads, this can lead to wire breakage and emergency situations.

Рабочая температура известного провода не превышает 90°C, что ограничивает его пропускную способность. При увеличении передаваемой электрической мощности и токовой нагрузки температура провода растет и при превышении 90°C твердые алюминиевые проволоки отжигаются и разупрочняются. Разрывная прочность провода снижается.The operating temperature of the known wire does not exceed 90 ° C, which limits its throughput. With an increase in the transmitted electric power and current load, the wire temperature rises and, when the temperature exceeds 90 ° C, solid aluminum wires are annealed and softened. The breaking strength of the wire is reduced.

Известен провод неизолированный для воздушных линий электропередачи - патент РФ на полезную модель №87556, кл. H01B 5/08, 2009. Провод состоит из сердечника, внутренних и внешнего повивов, при этом сердечник выполнен из одной или нескольких стальных плакированных алюминием проволок или стальных оцинкованных проволок, а внутренние и внешний повивы выполнены из проволок термостабилизированного алюминиево-циркониевого сплава с содержанием циркония не более 2%. В известном проводе повивы проволок из алюминиево-циркониевого сплава имеют рабочую температуру до 250°C и высокую пропускную способность.Known wire uninsulated for overhead power lines - RF patent for utility model No. 87556, class. H01B 5/08, 2009. A wire consists of a core, internal and external coils, the core being made of one or more steel aluminum-clad wires or galvanized steel wires, and the internal and external coils are made of thermostabilized aluminum-zirconium alloys containing zirconium no more than 2%. In the known wire, the coils of aluminum-zirconium alloy wires have a working temperature of up to 250 ° C and high throughput.

Недостатком известного технического решения являются низкие прочностные характеристики провода с сердечником из плакированных алюминием стальных проволок и оцинкованных стальных проволок.A disadvantage of the known technical solution is the low strength characteristics of the core wire of aluminum-clad steel wires and galvanized steel wires.

Известен провод неизолированный усиленный для воздушных линий электропередачи с токопроводящей частью - патент РФ на полезную модель №119514, кл. H01B 5/10, 2012. Провод состоит из одного или нескольких повивов круглой или трансформированной проволоки из электротехнического чистого алюминия. В известном проводе для изготовления сердечника использованы титановая проволока прочностью не ниже 1800 Н/мм² или проволока из азотосодержащей аустенитной стали с прочностью при растяжении не менее 1900 Н/мм².Known wire uninsulated reinforced for overhead power lines with a conductive part - RF patent for utility model No. 119514, class. H01B 5/10, 2012. A wire consists of one or more coils of round or transformed wire of electrotechnical pure aluminum. In the known wire for the manufacture of the core used titanium wire with a strength of not less than 1800 N / mm ² or a wire of nitrogen-containing austenitic steel with a tensile strength of not less than 1900 N / mm ² .

Недостатком известного технического решения является высокая стоимость титановой проволоки. Стоимость проволоки из азотосодержащей стали также очень высока, что объясняется высокой трудоемкостью ее изготовления и использованием специальных технологических процессов при производстве. Стоимость применяемых в известном техническом решении материалов сердечника превышает стоимость стальной оцинкованной проволоки более чем на порядок.A disadvantage of the known technical solution is the high cost of titanium wire. The cost of a wire made of nitrogen-containing steel is also very high, which is explained by the high complexity of its manufacture and the use of special technological processes in production. The cost of core materials used in the well-known technical solution exceeds the cost of galvanized steel wire by more than an order of magnitude.

Наиболее близким аналогом является провод неизолированный для воздушных линий электропередачи - патент РФ на полезную модель №106023, кл. H01B 5/08, 2011. Известный провод содержит стальной сердечник выполненный из одной или нескольких стальных канатных оцинкованных или не оцинкованных проволок с временным сопротивлением разрыву каждой проволоки не менее 1570 Н/мм². Внутренние и внешние токопроводящие проволочные повивы провода выполнены из круглых или профилированных проволок из сплава алюминия с цирконием и железом с содержанием железа в сплаве от 0,05 до 0,5% и содержанием циркония от 0,08 до 0,28%.The closest analogue is non-insulated wire for overhead power lines - RF patent for utility model No. 106023, class. H01B 5/08, 2011. The known wire contains a steel core made of one or more steel wire galvanized or non-galvanized wires with a temporary tensile strength of each wire of at least 1570 N / mm ² . Internal and external conductive wire coils are made of round or profiled wires made of an alloy of aluminum with zirconium and iron with an iron content in the alloy from 0.05 to 0.5% and a zirconium content from 0.08 to 0.28%.

Недостатком известного технического решения является то, что несущий сердечник выполнен из канатной проволоки, например, по стандарту ГОСТ 7372-79. Канатная проволока изготовлена из высокоуглеродистой стали и имеет комплекс механических свойств (прочность, пластичность), которые соответствуют ее назначению - использование в канатах и тросах для грузоподъемных устройств и механизмов. Однако, применение канатной проволоки в несущем сердечнике неизолированных проводов не обеспечит надежной и безаварийной работы линий электропередачи в условиях ветровых и различного вида вибрационных нагрузок. Также возникают сложности монтажа провода с сердечником из канатной проволоки с арматурой из-за хрупкого разрушения проволоки в месте опрессовки арматуры.A disadvantage of the known technical solution is that the supporting core is made of wire rope, for example, according to GOST 7372-79. The wire rope is made of high-carbon steel and has a set of mechanical properties (strength, ductility) that correspond to its purpose - use in ropes and cables for hoisting devices and mechanisms. However, the use of wire ropes in the bearing core of bare wires will not ensure reliable and trouble-free operation of power lines in wind and various types of vibration loads. Also, difficulties arise in the installation of a wire with a core of wire rope with reinforcement due to brittle fracture of the wire at the place of pressure testing of the reinforcement.

Недостатком известного технического решения является также то, что повышение стойкости провода к воздействию нагрузок достигается за счет повышения механической прочности стального сердечника, который выполнен из стальных проволок с временным сопротивлением разрыву не менее 1570 Н/мм².A disadvantage of the known technical solution is that increasing the resistance of the wire to stress is achieved by increasing the mechanical strength of the steel core, which is made of steel wires with a temporary tensile strength of at least 1570 N / mm ² .

В известном техническом решении не учтено, что стойкость неизолированного провода к воздействию нагрузок определяется не только сердечником и его прочностью, но и наружными повивами, которые при воздействии растягивающих нагрузок деформируются совместно с сердечником. Поэтому, прочность при растяжении неизолированного провода определяется не разрывной прочностью проволок сердечника, а в зависимости от напряжения в стальной проволоке при 1% удлинении. Этот параметр соответствует условиям совместного деформирования стальных проволок сердечника и проволок из алюминия или алюминиевого сплава наружных повивов. При этом разрушение провода фиксируется при обрыве хотя бы одной алюминиевой проволоки в наружном повиве. Указанная прочность проволок сердечника на разрыв не менее 1570 Н/мм² не обеспечивает повышения прочности провода в целом.In the known technical solution, it is not taken into account that the resistance of an uninsulated wire to the effects of loads is determined not only by the core and its strength, but also by external windings, which under the influence of tensile loads are deformed together with the core. Therefore, the tensile strength of an uninsulated wire is determined not by the tensile strength of the core wires, but depending on the voltage in the steel wire at 1% elongation. This parameter corresponds to the conditions of joint deformation of the steel wires of the core and wires of aluminum or aluminum alloy of the external coils. In this case, the destruction of the wire is fixed when the breakage of at least one aluminum wire in the outer layer. The specified tensile strength of the core wires of at least 1570 N / mm ² does not increase the strength of the wire as a whole.

Целью настоящей полезной модели является создание провода неизолированного с повышенной разрывной прочностью, стойкостью к обледенению, ветровым и вибрационным нагрузкам, а также повышенной пропускной способностью провода передавать электрическую мощность.The purpose of this utility model is to create non-insulated wire with increased tensile strength, resistance to icing, wind and vibration loads, as well as increased wire transmission capacity to transmit electric power.

Указанный технический результат достигается тем, что провод неизолированный состоит из стального сердечника, выполненного из одной или нескольких оцинкованных проволок, внутреннего проволочного и внешнего проволочного повивов, выполненных из круглых или профилированных проволок, при этом проволоки сердечника выполнены с прочностью не менее 1400 Н/мм² при 1% удлинении, а проволоки повивов выполнены из термостойкого алюминиево-циркониевого сплава с термостойкостью 210°C с прочностью при разрыве равной не менее 165 Н/мм² и относительным удлинением при разрыве не менее 2%. Кроме того профилированные проволоки имеют в поперечном сечении форму трапеции, углы которой выполнены закругленными с радиусом закругления 10-20% высоты трапеции.The specified technical result is achieved in that the non-insulated wire consists of a steel core made of one or more galvanized wires, an inner wire and an outer wire winding made of round or profiled wires, while the core wires are made with a strength of at least 1400 N / mm ² at 1% elongation, a wire helix made of a heat-resistant aluminum-zirconium alloy with heat resistance of 210 ° C with a strength at break of at least 165 N / mm ² and a relative udli HAND at break of not less than 2%. In addition, profiled wires have a trapezoidal shape in cross section, the corners of which are rounded with a radius of 10-20% of the height of the trapezoid.

Такие усовершенствования конструкции провода позволяют обеспечить согласованное совместное деформирование всех элементов провода и его высокую прочность при растяжении за счет выполнения неизолированного провода с сердечником из стальной оцинкованной проволоки с прочностью при 1% растяжении не менее 1400 Н/мм² и с разрывной прочностью проволоки токопроводящих повивов из алюминиево-циркониевого сплава не менее 165 Н/мм² и удлинением не менее 2%. Благодаря оптимально выбранному диапазону радиусов закругления профилированных проводов заявленное техническое решение позволяет получить высокий коэффициент заполнения провода в поперечном сечении, что обеспечивает уменьшить наружный диаметр провода и, как следствие, снижает ветровые и гололедные нагрузки на провод. Так как проволока с радиусами закругления углов профилированной проволоки менее 10% высоты проволоки в сечении нетехнологична из-за возможных надрывов при волочении, при радиусах больше 20% снижается коэффициент заполнения провода в поперечном сечении. Причем химический состав стальной проволоки и проволоки из алюминиево-циркониевого сплава с необходимыми механическими параметрами соответствует химическому составу и технологии получения традиционной проволоки для сердечников неизолированных проводов по ГОСТ 9850-72 и проволоки из термостойкого алюминиево-циркониевого сплава по стандарту МЭК 62004 с использованием специально подобранных режимов термомеханической обработки.Such improvements in the design of the wire allow coordinated joint deformation of all elements of the wire and its high tensile strength due to the implementation of uninsulated wire with a core made of galvanized steel wire with a strength at 1% tensile of at least 1400 N / mm ² and tensile strength of the conductive wire an aluminum-zirconium alloy of at least 165 N / mm ² and an elongation of at least 2%. Due to the optimally selected range of rounding radii of profiled wires, the claimed technical solution allows to obtain a high duty cycle of the wire in cross section, which reduces the outer diameter of the wire and, as a result, reduces wind and ice loads on the wire. Since a wire with rounding radii of corners of a profiled wire of less than 10% of the height of the wire in the cross section is not technologically advanced due to possible tears during drawing, at radii of more than 20% the fill factor of the wire in the cross section decreases. Moreover, the chemical composition of steel wire and aluminum-zirconium alloy wire with the necessary mechanical parameters corresponds to the chemical composition and technology of producing traditional wire for uninsulated wire cores according to GOST 9850-72 and heat-resistant aluminum-zirconium alloy wire according to IEC 62004 using specially selected modes thermomechanical processing.

На фиг. 1 показан провод неизолированный в поперечном сечении, изготовленный из круглых проволок; на фиг. 2 - провод неизолированный в поперечном сечении, изготовленный из профилированных проволок; на фиг. 3 - сечение профилированной проволоки, где a - длина основания трапеции, h - высота трапеции, r - радиус закругления.In FIG. 1 shows a non-insulated wire in cross section made of round wires; in FIG. 2 - non-insulated wire in cross section made of profiled wires; in FIG. 3 - section of a profiled wire, where a is the length of the base of the trapezoid, h is the height of the trapezoid, r is the radius of curvature.

Провод неизолированный состоит из стального сердечника 1 (фиг. 1), выполненного из одной или нескольких оцинкованных проволок, внутреннего 2 проволочного и внешнего 3 проволочного повивов, выполненных из круглых 4 или профилированных 5 (фиг. 2, 3) проволок. Изготовленный в соответствии с настоящей полезной моделью, неизолированный термостойкий провод с рабочей температурой 210°C с номинальным сечением алюминиево-циркониевой части 300 мм² и номинальным сечением стального сердечника 39 мм² с повивами из круглых проволок имеет прочность при растяжении равную 104878 Н, наружный диаметр провода равен 24 мм. Прочность при растяжении провода аналогичного сечения с повивами из профилированных проволок равна 104220 Н, наружный диаметр провода равен 21,5 мм.The non-insulated wire consists of a steel core 1 (Fig. 1) made of one or more galvanized wires, an inner 2 wire and an outer 3 wire winding made of round 4 or profiled 5 (Fig. 2, 3) wires. Manufactured in accordance with this utility model, a non-insulated heat-resistant wire with a working temperature of 210 ° C with a nominal section of an aluminum-zirconium part of 300 mm ² and a nominal section of a steel core of 39 mm ² with coils of round wires has a tensile strength of 104878 N, outer diameter wire is 24 mm. The tensile strength of a wire of a similar cross section with tufts of profiled wires is 104220 N, the outer diameter of the wire is 21.5 mm.

Прочность же на разрыв сталеалюминиевого провода марки АС 300/39 по ГОСТ 839-80 равна 90574 Н, наружный диаметр равен 24 мм.The tensile strength of the steel-aluminum wire brand AC 300/39 according to GOST 839-80 is 90574 N, the outer diameter is 24 mm.

При этом допустимая токовая нагрузка предложенного провода выше в 1,5-2,0 раза в зависимости от условий эксплуатации.In this case, the permissible current load of the proposed wire is higher by 1.5-2.0 times, depending on operating conditions.

Полезная модель может быть изготовлена из современных материалов, металлов и их сплавов на базе существующей технологии с применением волочильного оборудования и оснастки для изготовления круглой и профильной проволоки и крутильного оборудования, содержащего узлы для скрутки профилированных проволок, и наиболее эффективно может быть использована для передачи электрической энергии по цепям воздушных линий электропередачи.The utility model can be made of modern materials, metals and their alloys based on existing technology using drawing equipment and tooling for the manufacture of round and shaped wire and twisting equipment containing units for twisting profiled wires, and can be most effectively used to transfer electrical energy over the chains of overhead power lines.

Claims

1. Non-insulated wire, consisting of a steel core made of one or more galvanized wires, inner wire and outer wire strands made of round or profiled wires, characterized in that the core wires are made with a strength of at least 1400 N / mm ² at 1 % elongation, and the wires of the coils are made of heat-resistant aluminum-zirconium alloy with a heat resistance of 210 ° C with a tensile strength equal to at least 165 N / mm ² and a relative elongation at break of at least 2%.

2. The wire according to claim 1, characterized in that the profiled wires have a trapezoidal shape in cross section, the angles of which are rounded with a radius of 10-20% of the height of the trapezoid.