RU166311U1 - Противогололедные композитные провода вл - Google Patents

Abstract

Противогололедные композитные неизолированные и изолированные провода ВЛ, содержащие повивы алюминиево-циркониевых проволок, отличающиеся тем, что в наружный повив проводов встроены термозакаленные отдельными участками алюминиевые проволоки в количестве не более половины проволок внешнего повива, при этом сопротивление встроенных проволок на порядок больше, чем сопротивление алюминиево-циркониевых проволок.

Description

Полезная модель относится к области электроэнергетики и может быть использована при строительстве и реконструкции воздушных линий электропередач для защиты от опасных режимов гололедообразования и «пляски» проводов в районах, подверженных гололедно-ветровым нагрузкам.

Известны аналоги неизолированных и изолированных композитных проводов, применяемых на воздушных линиях электропередачи [1)3уев Э.Д. «О классификации инновационных конструкций проводов воздушных ЛЭП», жур. «Кабель-NEWS» №3, 2013 г., с. 18-23; 2) Провода будущего. Жур. «Электроэнергия. Передача и распределение» №6, 2013 г., с. 7-8].

Недостатком указанных аналогов - является. их подверженность к гололедообразованию, «пляске» проводов. Эти опасные режимы приводят к схлестыванию и перегоранию проводов, повреждению опор и отдельных конструктивных элементов, в результате существенно снижается надежность работы линий электропередач.

Наиболее близким прототипом к заявленному являются композитные провода с гладкой поверхностью благодаря трапециедальной форме проволок в наружном повиве, позволяющим несколько снизить размеры гололедных отложений [Зотов Д.Р. и др. «Курсом инноваций - ООО ЭМ-кабель», жур. «Кабель-NEWS» №5, 2013 г., с. 32-34].

Однако существенным недостатком этих проводов также является подверженность гололедным отложениям, «пляске» и вибрации проводов, что приводит к массовым аварийным происшествиям в электросетях и значительно снижается надежность энергоснабжения потребителей.

Задачей полезной модели является предотвращение на композитных неизолированных и изолированных проводах гололедных отложений, «пляски» и вибрации проводов.

Поставленная задача достигается тем, что в композитных неизолированных и изолированных проводах, содержащих повивы алюминиево-циркониевых, в наружный повив встроены термозакаленные отдельными участками алюминиевые проволоки в количестве не более половины проволок внешнего повива, при этом сопротивление встроенных проволок на порядок больше сопротивления алюминиево-циркониевых проволок.

Существо полезной модели поясняется чертежом. На фиг. изображено сечение заявляемого провода. Провод содержит алюминиево-циркониевые проволоки 1 и алюминиевые проволоки 2, расположенные в наружном повиве.

Физическая сущность предотвращения гололедных отложений, «пляски» и вибрации на заявляемых проводах заключается в том, что при протекании нагрузочных токов наибольшее токораспределение благодаря т.н. скин-эффекту будет в алюминиевых проволоках, так как их сопротивление больше сопротивления алюминиево-циркониевых проволок. В результате наружный повив провода в эксплуатационном режиме имеет подогретую поверхность и гололедные отложения и «пляска» изначально предотвращаются.

В проводе АСП_А против гололеда, «пляски» и вибрации реализовано два эффекта.

Первый - эффект нагрева поверхности проводов. Этот нагрев происходит благодаря расположению в наружном алюминиево-циркониевом повиве встроенных алюминиевых проволок с большим сопротивлением и благодаря действию т.н. Скин-процесса, т.е. протеканию токов нагрузки в поверхностных проволоках провода.

Ниже приводятся подтверждающие расчеты.

Полное сопротивление проводника определяется следующим образом [Макаров Е.Ф. Справочник по электрическим сетям 0,4-35-110 кВ, Том 1 М., Папирус ПРО, 1999]:

или

, где:

R - активное сопротивление проводника, Ом;

X_L - индуктивное сопротивление проводника, Ом;

Х_C - емкостное сопротивление проводника, Ом.

При рассмотрении отдельно взятого проводника X_L>>X_C, т.е. полное сопротивление проводника носит преимущественно активно-индуктивный характер и сопротивлением Х_С можно пренебречь. Поэтому

Активное сопротивление R вычисляется по формуле:

, где

ρ - удельное сопротивление материала, Ом · м · 10^-6;

l - длина проводника, м;

S - площадь сечения проводника, м² и.тогда:

т.е. полное (активно-индуктивное) сопротивление проводника зависит от диаметра (сечения) S, длины проводника l, сопротивления проводника ρ, а также от индуктивного сопротивления X_L проводника.

Удельное активное сопротивление ρ - величина постоянная и определяется только материалом проводника и температурой окружающей среды. В соответствии с ГОСТ 22265-76 «Материалы проводниковые. Термины и определения» для проводников из алюминиево-циркониевого сплава и алюминиевых значения ρ соответственно равны (при t=20°С):

ρ_КОМП = 0,025 - 0,027 · 10^-6 Ом·м;

ρ_А=0,026 - 0,028 · 10^-6 Ом·м.

Например, провод марки АСП-150/24 в соответствии с ГОСТ 839-80Е «Провода неизолированные для воздушных линий электропередач. Технические условия» имеет сечение алюминиево-циркониевой части 148,7 мм². Отсюда, зная значения ρ для проводов АСП с алюминиево-циркониевым сплавом и алюминиевых проволок, находим значения R_КОМП и R_А:

R_КОМП=0,026·10^-6·¹/_148,7=0,174·10^-3 Ом;

R_A=0,027·10^-6·¹/_16,7=1,617·10^-3 Ом, отсюда находим:

R_А/R_КОМП=1,617·10^-3/0,174·10^-3=9,3 раза, т.е. в проводе АСП_А-150/24 сопротивление алюминиевых проволок больше сопротивления алюминиево-циркониевых проволок в 9,3 раза, т.е. на порядок.

В нижеследующей таблице приведены расчеты по отношениям R_A к R_КОМП по нескольким маркам композитных проводов АСП_А-СИП_А.

Из приведенного выше примера и таблицы видно, что электрическое сопротивление алюминиевых проволок значительно выше (больше на один порядок), чем сопротивление алюминиево-циркониевой части провода. Следовательно, нагрев алюминиевых проволок будет происходить при протекании профилактических токов нагрузки значительно сильнее, чем алюминиево-циркониевых проволок проводов АСП_А и СИП_А, что приведет к общему нагреву поверхности провода и, следовательно, к предотвращению изначально налипания гололеда и предотвращению «пляски» проводов.

Профилактические токи, препятствующие образованию гололеда для композитных проводов АСП_А и СИП_А, рассчитаны по формуле Бургсдорфа В.В. [Бургедорф В.В., Никитина Л.Г. и др. «Методические указания по плавке гололеда переменным током» ч.1, СПО Союзтехэнерго, М. 1983 г., стр. 11-12] и составляют при t_пр=+1°С и V=2 м/сек:

120/27- 108,9 ампер

150/24- 126,6 а

185/24-143,4 а

300/66- 194 а

400/51-234 а

500/66-263,2 а.

Таким образом, сопротивление встроенных алюминиевых проволок на порядок больше сопротивления алюминиево-циркониевых проволок. Как указано выше, нагрев алюминиевых проволок происходит больше благодаря действию скин-эффекта, т.е. протеканию токов нагрузки в поверхностных проволоках провода, и их повышенному нагреву (ΔP_H=I²·R), в результате поверхность заявляемых проводов АСП_А-СИП_А от протекания токов нагрузки подогрета и гололедные отложения и «пляска» проводов изначально предотвращаются.

Второй эффект обусловлен термической закалкой отдельными участками алюминиевых проволок. Возникающие под действием ветра бегущие и отраженные волны, обуславливающие устойчивую пляску и вибрацию проводов, в местах перехода на участках большей жесткости (термозакаленные участки проволок) с соседними участками меньшей жесткости (незакаленные участки проволок) изначально демпфируются, точнее гасятся, и провод не подвергается «пляске» и вибрации. Таким образом, в таком проводе изгибная и крутильная жесткость разная по длине, т.е. модуль упругости Е, умноженный на момент инерции I, величина непостоянная. Термическая закалка проволок выполняется общеизвестным способом закалки токами высокой частоты с помощью индуктора.

В изолированных самонесущих проводах СИП_А алюминиевые проволоки располагаются под защитной термостойкой пленкой.

В изолированных проводах СИП_А кроме нагрева и термозакалки действует третий компонент - эффект адгезии, т.е. слабое сцепление переохлажденных водяных частиц с поверхностью полиэтилена по сравнению с алюминием и эти частицы скатываются, тем более с подогретой поверхности, и провод не подвергается обледенению и «пляске».

Потери электрической энергии в проводах АСП_А и СИП_А практически такие же, как и в проводах АСП и СИП.

Применение на ВЛ заявляемых проводов позволяет изначально предотвратить гололедные отложения, «пляску» и вибрацию проводов, что значительно повышает надежность работы ВЛ и надежность энергоснабжения потребителей.

Предотвращение обледенения проводов осуществляется рабочими нагрузочными токами без отключения энергоснабжения потребителей.

В эксплуатационных условиях при применении заявляемых проводов АСП_А-СИП_А не требуются установки плавок гололеда, проведения самих плавок, оборудования ВЛ гасителями «пляски» и вибрации, что позволяет сэкономить значительные капитальные затраты.

Заводская технология производства проводов не изменяется: только в несколько другом порядке устанавливаются исходные барабаны с проволоками.

Список

использованной технической литературы при оформлении заявки на полезную модель «Противогололедные композитные провода ВЛ»

1. Зуев Э.Д. «О классификации инновационных конструкций проводов воздушных ЛЭП», жур. «Кабель-NEWS» №3, 2013 г., с. 18-23.

2. Провода будущего, жур. «Электроэнергия. Передача и распределение» №6, 2013 г., с. 7-8.

3. Зотов Д.Р. и др. «Курсом инноваций - ООО ЭМ-кабель», жур. «Кабель-NEWS» №5, 2013 г., с. 32-34.

4. Макаров Е.Ф., Справочник по электрическим сетям 0,4-35-110 кВ, Том 1. М., Папирус ПРО, 1999 г.

5. Бургсдорф В.В., Никитина Л.Г. и др. Методические указания по плавке гололеда переменным током. ч.1, СПО Союзтехэнерго, М. 1983 г., стр. 11-12.

Claims (1)

1. Противогололедные композитные неизолированные и изолированные провода ВЛ, содержащие повивы алюминиево-циркониевых проволок, отличающиеся тем, что в наружный повив проводов встроены термозакаленные отдельными участками алюминиевые проволоки в количестве не более половины проволок внешнего повива, при этом сопротивление встроенных проволок на порядок больше, чем сопротивление алюминиево-циркониевых проволок.

   

Images