Провод сталеалюминиевый состоит из стального сердечника, токопроводящей части из алюминия, полимерной изоляции и отличается тем, что стальной сердечник выполнен из одной стальной круглой проволоки или многопроволочным, непосредственно охвачен сплошным кольцевым слоем выпрессованного алюминия, который покрыт экструдированной полимерной изоляцией.

Конструкция позволяет значительно улучшить электрические характеристики провода, уменьшить его стоимость и вес.

Полезная модель относится к области электротехники, а именно, к конструкциям проводов сталеалюминиевых, предназначенных для передачи электрической энергии в воздушных электрических сетях.

Известен сталеалюминиевый провод, который состоит из упругого стального сердечника и из одного или нескольких повивов проволок из алюминия. Стальной сердечник выполнен из одной стальной проволоки диаметром до 4,5 мм или скрученным из 7 и более стальных проволок диаметром 2,2-3,6 мм каждая. Для уменьшения коррозии стальные проволоки покрывают дорогостоящим цинком, а внутренние повивы алюминиевых проволок проводов больших сечений могут быть покрыты защитной нагревостойкой смазкой, имеющей хорошую адгезию, которая используется для алюминиевых проводов по ГОСТ 839-80. («Провода неизолированные для воздушных линий электропередачи. Технические условия. ГОСТ 839-80»).

Указанный провод имеет недостатки: низкая стойкость к коррозии или дорогостоящая защита в борьбе с ней. Кроме того, из-за обледенения в зимний период увеличивается парусность и раскачивание проводов, особенно при сильных ветрах, что может вызывать часто обрывы проводов, приводящие к аварийным ситуациям.

Известен самонесущий изолированный провод марки СИП для передачи и распределения электроэнергии в воздушных линиях и ответвлений на переменное напряжение до 0,6/1 кВ частотой 50 Гц. Провод выполнен с уплотненными алюминиевыми фазными токопроводящими жилами с изоляцией из светостабилизированного термопластичного или сшитого полиэтилена, которые скручены с уплотненной вокруг стального сердечника нулевой несущей жилой из алюминия или алюминиевого сплава с изоляцией или без нее. Провод может быть скручен из изолированных уплотненных алюминиевых или из алюминиевого сплава жил без несущей жилы. (Самонесущие изолированные провода. ТУ 16-К71. 120-91, ТУ 16.К71-268-98).

Провод может быть одножильный сечением до 240 мм 2 , в котором уплотненная алюминиевая жила упрочнена стальной проволокой и имеет защитную полимерную изоляцию. Провод предназначен для воздушных линий электропередачи на напряжение 20 кВ, 35 кВ. (Провод с защитной изоляцией для воздушных линий электропередачи. ТУ 16.К71-272-98).

Однако указанный провод (как и предыдущие) имеет недостатки: большой диаметр провода (за счет воздушных промежутков между проволоками) и, вследствие этого, значительный расход материалов; повышенное электрическое сопротивление провода из-за укрутки алюминиевых проволок, которая составляет 2-3%, что увеличивает электрические потери при эксплуатации провода; низкие герметичность и стойкость к коррозии или дорогостоящая защита в борьбе с ней. Для уплотнения алюминиевой жилы необходимо специальное оборудование. Кроме того, вызывает определенные трудности монтаж и оконцевание проводов, вследствие окисления большого количества алюминиевых проволок (особенно для крупных сечений свыше 120 мм 2).

В основу настоящей полезной модели поставлена задача создать такой провод, в котором новая совокупность элементов конструкции и новое их взаимное расположение позволили бы уменьшить электрическое сопротивление и потери, повысить стойкость к коррозии.

Поставленная задача решается тем, что в проводе сталеалюминиевом, состоящем из стального сердечника, токопроводящей части из алюминия, полимерной изоляции, согласно полезной модели стальной сердечник выполнен из одной стальной круглой проволоки или многопроволочным, непосредственно охвачен сплошным кольцевым слоем выпрессованного алюминия, который покрыт кольцевым слоем экструдированной полимерной изоляции.

Преимущества предлагаемого провода заключаются в том, что, благодаря выполнению стального сердечника из одной стальной круглой проволоки или многопроволочным, непосредственно охваченного сплошным кольцевым слоем выпрессованного алюминия, снижается электрическое сопротивление (активное и индуктивное) на 2-3% ниже уровня алюминиевых проводов (так как нет укрутки), следовательно меньше электрические потери. Уменьшается диаметр провода и, вследствие этого, расход материалов. У провода меньшая степень обледенения, так как он имеет абсолютно круглую форму,

меньший диаметр, отсутствует межпроволочное пространство, где может скапливаться замерзающая влага и прочно удерживаться. Совершенно исключается коррозия стального сердечника, который не соприкасается с кислородом воздуха и др. вредными газами и веществами, так как надежно защищен слоем алюминия и слоем экструдированной полимерной изоляции, что увеличивает срок службы провода.

Кроме того, при использовании предлагаемого провода, имеющего гладкую круглую алюминиевую жилу относительно большого диаметра, на напряжение 20 кВ, 35 кВ, исключается эффект проволочности, вследствие отсутствия скрутки из отдельных алюминиевых проволок. А наложение экструдированной полимерной изоляции с обжатием на гладкую круглую алюминиевую жилу позволяет получить герметичный провод, то есть устойчивый к продольному распространению воды. Это уменьшает расход материалов, так как позволяет исключить дорогостоящие водоблокирующие элементы (нити, ленты), которые используют для герметичных сталеалюминиевых проводов.

Кроме того, предлагаемая конструкция провода позволяет изготавливать его большими строительными длинами.

В проводе кольцевой слой выпрессованного алюминия может быть выполнен концентричным относительно стального сердечника, что позволяет более эффективно использовать сечение провода, то есть при этом более равномерно распределяется плотность тока по кольцевому слою алюминия.

Выполнение провода с изоляцией не распространяющей горение или из самозатухающего полиэтилена или из сшитого полиэтилена, нераспространяющего горение, увеличивает его пожаростойкость, надежность и срок службы.

Предлагаемый сталеалюминиевый провод схематично показан в поперечном сечении на фиг.1, 2. На фиг.1 дан провод со стальным сердечником из одной круглой проволоки. На фиг.2 дан провод со стальным сердечником из семи проволок. На фигурах: 1 - стальной сердечник, 2 - токопроводящая часть из алюминия, 3 - полимерная изоляция.

Провод сталеалюминиевый, состоит из стального сердечника 1, токопроводящей части 2 из алюминия и полимерной изоляции 3. В проводе стальной сердечник 1 выполнен из одной стальной круглой проволоки или многопроволочным, непосредственно охвачен сплошным кольцевым слоем 2

выпрессованного алюминия, который покрыт кольцевым слоем экструдированной полимерной изоляции 3.

Пример 1. Провод сталеалюминиевый (фиг.1) сечением 185/28 мм 2 состоит из стального сердечника 1 в виде стальной круглой проволоки низкоуглеродистой, термически не обработанной, второго класса, повышенной точности по ГОСТ 3282, диаметром 6 мм. На стальную проволоку 1 на алюминиевом прессе выпрессован сплошной кольцевой концентричный слой 2 алюминия марки А7. Поверх выпрессованного слоя 2 алюминия на экструзионной линии наложен кольцевой слой полимерной изоляции 3 с общим диаметром 18,4 мм.

Для сравнения провод сталеалюминиевый у прототипа аналогичного сечения имеет общий диаметр 22,7 мм, то есть на 19% больше, чем предлагаемый провод.

Пример 2. Провод сталеалюминиевый (фиг.2) сечением 185/28 мм 2 состоит из стального сердечника 1 в виде семи скрученных круглых проволок диаметром 2,3 мм. На стальной сердечник 1 на алюминиевом прессе выпрессован сплошной кольцевой концентричный слой 2 алюминия марки А6. Поверх выпрессованного слоя 2 алюминия на экструзионной линии наложен кольцевой слой полимерной изоляции 3 с общим диаметром 18,5 мм.

Данный провод обладает большей гибкостью по сравнению с проводом примера 1, благодаря большей гибкости многопроволочного стального сердечника 1.

Формула полезной модели

1. Провод сталеалюминиевый, состоящий из стального сердечника, токопроводящей части из алюминия, полимерной изоляции, отличающийся тем, что стальной сердечник выполнен из одной стальной круглой проволоки или многопроволочным, непосредственно охвачен сплошным кольцевым слоем выпрессованного алюминия, который покрыт кольцевым слоем экструдированной полимерной изоляции.

2. Провод по п.1, отличающийся тем, что кольцевой слой выпрессованного алюминия выполнен концентричным относительно стального сердечника.

3. Провод по п.1, отличающийся тем, что изоляция выполнена не распространяющей горение.

4. Провод по п.1, отличающийся тем, что изоляция выполнена из самозатухающего термопластичного полиэтилена.

5. Провод по п.1, отличающийся тем, что изоляция выполнена из сшитого полиэтилена, не распространяющего горение.

Cтраница 2

Сталеалюминиевый провод состоит из стального фасонного сердечника и механически скрепленной с ним токоведущей алюминиевой части.  

Сталеалюминиевые провода с отношением сечений алюминия к стали 7 - 8 заслуживают более широкого применения, чем это имеет место в настоящее время.  

Сталеалюминиевые провода имеют вследствие низкого предела упругости алюминия большую относительно вытяжку, чем стальные, но меньшую, чем алюминиевый. При вытяжке алюминия часть тяжения по проводу дополнительно воспринимается стальным сердечником.  

Сталеалюминиевые провода наиболее широко применяются на ВЛ. Проводимость стального сердечника не учитывается, а за электрическое сопротивление принимается только сопротивление алюминиевой части. В соответствии с ГОСТ 839 - 80 выпускаются сталеалюминиевые провода марок АС, АСКС, АСКП, АСК.  

Сталеалюминиевые провода для воздушных линий изготовляют так, что стальная жила находится внутри, а алюминиевые проволоки расположены снаружи. Какая роль в такой конструкции провода отводится стальной жиле и алюминиевой оболочке. Почему алюминиевая часть провода располагается снаружи.  

Сталеалюминиевые провода состоят из стального сердечника и повива (повивов) алюминиевых проволок. Сердечник выполняется из одной либо скручивается из стальных оцинкованных проволок. Поверх стального сердечника при сечении алюминиевой части до 95 мм2 накладывается один повив, а при больших сечениях - несколько повивов в чередующихся направлениях алюминиевых проволок марки АВЛ.  

Сталеалюминиевый провод состоит из одной стальной проволоки (р 0 24 ом мм2 / м) и шести алюминиевых проволок (р 0 029 ом мм.  

Сталеалюминиевые провода имеют то же удельное сопротивление, что и алюминиевые провода равного им сечения, так как в электрических расчетах сталеалюминиевых проводов проводимость стальной части не учитывается ввиду ее незначительности по сравнению с проводимостью алюминиевой части проводов.  

Сталеалюминиевые провода всех марок выпускаются с разным отношением сечения алюминиевой части провода к сечению стального сердечника: в пределах 6 0 - 6 16 - для работы провода в средних по механической нагрузке условиях; 4 29 - 4 39 - усиленной прочности; 0 65 - 1 46 - особо усиленной прочности; 7 71 - 8 03 - облегченной конструкции и 12 22 - 18 09 - особо облегченные.  

Однопроволочные и многопроволочные провода (монометаллические биметаллические.| Сталеалюминие-вые комбинированные провода, выпускаемые по ГОСТ 839 - 74. Конструкция проводов АС-120-АС-300.| Штыревые изоляторы фарфоровые.

Сталеалюминиевые провода имеют наиболее высокую механическую прочность.  

Сталеалюминиевые провода изготовляют следующим образом: из стальных проволок свивают сердечник, на который навивают алюминиевые проволоки. Стальной сердечник имеет поперечное сечение в пределах 10 - 20 % от суммарного сечения провода; наличие его значительно повышает механическую прочность стале-алюминиевых проводов по сравнению с алюминиевыми того же сечения. Токоведущей частью сталеалюминиевых проводов является алюминий, так как по стальному сердечнику вследствие относительно большого его сопротивления и поверхностного эффекта проходит лишь незначительная часть тока.  

Разнообразные условия работы воздушных линий электропередачи определяют необходимость иметь разные конструкции проводов.

Основными конструкциями являются:

1) однопроволочные провода из одного металла,

2) многопроволочные правовода из одного металла,

3) многопроволочные провода из двух металлов,

4) пустотелые провода,

5) биметаллические провода.

Однопроволочные провода , как показывает само название, выполняются из одной проволоки.

Многопроволочные провода из одного металла состоят из нескольких свитых между собой проволок (рис. 1). Провода имеют одну центральную проволоку, вокруг которой делаются последующие повивы (ряды) проволок. Каждый последующий повив имеет на 6 проволок больше, чем предыдущий. При одной проволоке в центре в первом повиве 6 проволок, во втором - 12, в третьем - 18. Следовательно, при одном повиве провод свит из 7, при двух повивах - из 19, лри трех повивах - из 37 проволок.

Скрутка смежных повивов производится в разных направлениях, что беспечивает более круглую форму его и позволяет получить более устойчивый против раскручивания провод.

Многопроволочные провода других скруток используются в специальных случаях.

Рис. 1. Многопроволочные провода из одного металла: а - 7-проволочный, б - 19-проволочный.

Временное сопротивление многопроволочных проводов составляет около 90% суммы временных сопротивлений отдельных проволок. Уменьшение временного сопротивления провода в целом происходит из-за неодинакового распределения усилия, действующего по проводу, между проволоками провода.

Многопроволочные провода имеют по сравнению с однопроволочными ряд существенных преимуществ:

1. Многопроволочные провода более гибки по сравнению с однопроволочными таких же сечений, что обеспечивает большую сохранность их и удобство при монтаже.

Провода воздушных линий под действием ветра постоянно раскачиваются, а иногда вибрируют, что вызывает дополнительные механические напряжения и усталость металла. Однопроволочные провода разрушаются при этом значительно быстрее, чем многопроволочные.

2. Высокие временные сопротивления материала могут быть получены только для проволок относительно небольших диаметров. Однопроволочные провода с сечениями 25, 35 мм2 и более имели бы пониженные временные сопротивления.

В многопроволочных проводах не может быть такого сильного ослабления прочности провода, вызванного браком производства, как в однопроволочных.

Указанные преимущества многопроволочных проводов обусловили, что однопроволочными изготовляются провода только малых сечений. При сооружении воздушных сетей в большинстве случаев применяются многопроволочные провода. Алюминиевые провода воздушных линий всегда делаются многопроволочными. Однопроволочные провода из этого металла не имеют нужной механической прочности и не обеспечивают надежности электроснабжения потребителей.

Сталеалюминиевые провода воздушных линий электропередачи

Желание повысить механическую прочность алюминиевых проводов привело к изготовлению алюминиевых проводов со стальными сердечниками, называемых сталеалюминиевыми . Сердечник провода выполняется из одной или нескольких свитых стальных оцинкованных проволок с временным сопротивлением около 120 кг/мм2. Алюминиевые проволоки, покрывающие сердечник одним, двумя или тремя повивами, являются токоведущей частью провода. Электропроводность стального сердечника мала и потому не учитывается.

Механическую нагрузку (тяжение по проводу) воспринимают сталь и алюминий. В сталеалюминиевых проводах с отношением сечения алюминия к сечению стали около 5 - 6 алюминиевые проволоки принимают 50-60 % полного тяжения по проводу, а остальное - стальной сердечник.

Сталеалюминиевые провода получили у нас преимущественное распространение при сооружении районных сетей 35 - 330 кв.

Сопротивляемость сталеалюминиевых проводов химическим реагентам воздуха та же, что алюминия и стали в отдельности. Вблизи морей сталеалюминиевые провода прокладывать нельзя: наблюдается быстрое разрушение алюминиевых проволок, прилегающих к стальному сердечнику, под действием электролитической коррозии.

При необходимости сочетать малое активное сопротивление провода с очень большой механической прочностью применяют сталебронзовые и сталеалдреевые провода.

Наиболее распространены сталеалюминиевые провода марки АС, имеющие отношение сечений алюминия и стали около 5,5 - 6.

Пустотелые провода

Конструкции пустотелых проводов изображены на рис. 2. В первой из них (рис. 2,а) на винтообразный сердечник накладываются круглые медные проволоки. В зависимости от сечения провода делаются 1-3 актива проволок. Другой тип пустотелого провода (рис. 2,6) изготовляется из фасонных проволок, соединяемых специальным замком. Этот тип пустотелого провода является более рациональным.

Линии 220 кв и более высокого напряжения при выполнении их сталеалюминиевыми проводами требуют меньших затрат на сооружение и эксплуатацию, чем линии с пустотелыми медными проводами.

Рис. 2. Пустотелые провода: а - с винтообразным сердечником из круглых проволок, б - из фасонных проволок с замком.

Биметаллические провода

Стремление сочетать высокую проводимость меди с большой механической прочностью стали привело к созданию проводов из биметаллических проволок. Стальная проволока покрывается слоем меди, металлы соединяются сваркой. Отношение сечений меди и стали может колебаться в широких пределах, давая возможность получить провода с характеристиками, близкими к характеристикам медных или стальных проводов.

Марки современных неизолированных проводов и их конструкция:

А - провод, скрученный из алюминиевых проволок,

АКП - провод марки А, но межпроволочное пространство всего провода, за исключением наружной поверхности, заполнено нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости,

АС - провод, состоящий из стального сердечника и алюминиевых проволок,

АСКС - провод марки АС, но межпроволочное пространство стального сердечника, включая его наружную поверхность, заполнено нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости,

АСКП - провод марки АС, но межпроволочное пространство всего провода, за исключением наружной поверхности, заполнено нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости,

АСК - провод марки АС, но стальной сердечник изолирован двумя лентами полиэтилентерефталатной пленки. Многопроволочный стальной сердечник под полизтилентерефталатными листами должен быть покрыт нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости,

АН - провод, скрученный из проволок нетермообработанного алюминиевого сплава марки ABE,

АЖ - провод, скрученный из проволок термообработанного алюминиевого сплава марки ABE.

Провода для воздушных линий электропередач

Одной из важнейших областей применения алюминия в электротехнике является его использование для проводов воздушных линий электропередач. Провода для воздушных линий переда ч в СССР выпускаются следующих марок: А (алюминиевые), АС (сталеалюминиевые), АСО (сталеалюминиевые облегченной конструкции) и АСУ (сталеалюминиевые усиленной конструкции).

Провода марки АСО и АСУ отличаются от провода марки АС соответствующего сечения конструктивно, например провода марки АС сечением 400 мм 2 имеет следующую конструкцию: 28Х Х4.24+19X2,2 (т.е. 28 алюминиевых проволок диаметром 4,24 мм и 19 стальных проволок диаметром 2,2 мм). Конструкция провода марки АСО того же сечения состоит соответственно из 54X3,04 + 7X3,0, а марки АСУ 30X4,12+19x2,5. В результате расчетная масса воздушных проводов сечением400 мм 2 составляет для марки АС- 1 660 кг/км, АСО - 1501 кг/км, АСО -1840 кг/км.

В соответствии с ГОСТ 839-59 эти провода выпускаются с сечением токопроводящей алюминиевой части от 10 до 700 мм2, причем провода марки А имеют сечения от 16 до 600 мм2, АС-от 10 до 400 мм?, АСО -о т 150 до 700 мм2, АСУ -от 120 до 400 мм2. Алюминиевые и сталеалюминиевые провода являются многопроволочными (рис. 9-1).

Алюминиевая проволока, применяемая для воздушных проводок, должна быть твердой и соответствовать требованиям, предъявляемым к проволоке марки AT. В сталеалюминиевых проводах марок АС, АСУ и АСО сердечник изготовляется из стальных оцинкованных проволок "с пределом. прочности не менее 120 кгс/мм2. Предел прочности сталеалюминиевых проводов определяют по формуле

Площадь сечения стальной части провода, мм2.

Скрутка повивов проволоки производится в противоположные стороны, причем наружный повив должен быть правым. Многопроволочный стальной сердечник покрывается слоем нейтральной смазки. Шаг скрутки для стального сердечника равен 16-25 диаметрам по скрутке, внутреннего повива - не более 18, наружного повива - не более 15 диаметров по скрутке. Шаг скрутки одноповивных алюминиевых и сталеалюминиевых проводов сечением 10-95 мм 2 должен быть не более 20 диаметров по скрутке.

Для оценки сечения стального сердечника можно от метить, что для проводов с сечением алюминиевой части 400-700 мм 2 сечение стального сердечника составляет около 50-80 мм2. Рабочая плотность тока в алюминиевой части провода находится в пределах 1,8-2,5 а/мм 2 .

Длительно допустимые токовые нагрузки на провода марок А, АС, АСУ и АСО приведены в табл. 9-1. При расчете предельная температура нагрева принималась равной 70° С, температура окружающего воздуха 25° С. Для определения токовых нагрузок при других температурах окружающего воздуха необходимо применять поправочные коэффициенты, приведенные в табл. 9-2.

В будущем найдут применение воздушные провода увеличенного диаметра.

С целью снижения потерь на корону для напряжений, превышающих 220кв, приходится выбирать провода большего сечения по сравнению с оптимальным, что ухудшает экономические показатели линий электропередачи и снижает эффективность применения высокого напряжения. Особенно важной становится эта проблема при напряжениях 500-750 кв.

Для увеличения наружного диаметра при сохранении сечения для воздушных проводов применяют каркасные спирали различных типов. На рис. 9-2 показана конструкция полого провода с центральной спиралью из стальной проволоки, поверх которого наложены повив из чередующихся стальных и алюминиевых проволок диаметром 3,5 мм. и два повива алюминиевых проволок диаметром 4,5 мм. Наружный диаметр провода равен 50 мм, а сечение алюминиевой части составляет около 1 100 мм 2 . Такой провод используется для линии электропередачи напряжением 380 кв в Италии, причем трасса линии проходит в горах и над морем.

На рис. 9-3-9-5 показаны другие конструкции проводов, позволяющие увеличивать его наружный диаметр. На рис. 9-3 показан провод, подвешенный на двух участках линии передачи 345 кв Биг Эдди-Мак Лафлин в США, внутренний повив которого состоит из чередующихся стальных и алюминиевых проволок. Прочный внутренний свод образуется во время скрутки провода в коническом ниппеле со вставленным в него коническим сердечником, причем проволоки сжимаются по окружности до образования впадин па мягких проволоках из алюминий. Конструкции, показанные на рис. 9-4 и 9-5, имеют соответственно один и два яруса каркасных алюминиевых проволок, наложенных по стальному сердечнику.

Из отечественных проводов увеличенного диаметра следует ОТМ е - Рис, 9-6. Конструкция провода марки тить провода марки АСОД.

АСОД, имеющие конструкцию с одной каркасной проволокой по стальному сердечнику (рис. 9-6). Провод предназначен для подвески на опытном участке воздушной линии электропередачи 750 кв Конаково - Москва и имеет отношение сечений алюминиевой и стальной части, равное 8. Два варианта конструкций провода марки АСОД имеют сечения алюминиевой части 400 и 600 мм 2 и соответственно наружный диаметр 33,1 и 41,3 мм.

Изготовление сталеалюминиевых проводов с увеличенным диаметром производится на обычной четырех-фопарной крутильной машине с дополнительным приспособлением для наложения каркасной алюминиевой проволоки на стальной сердечник, расположенный между вторым и третьим фонарями крутильной машины.

Неизолированные провода находят широкое применение при монтаже подстанций. Для уменьшения потерь при передаче энергии в линии обычно используется расщепление фаз, которое, однако, не связано с изменением конструкции применяемых проводов.

К сталеалюминиевым проводам для воздушных линий передач, выпускаемым по канадскому и британскому стандартам, а также >в соответствии с рекомендациями МЭК, предъявляются повышенные требования в части механических характеристик стальной и алюминиевой проволоки и качества цинкового покрытия стальной проволоки. Ниже рассматриваются основные требования к сталеалюминиевым проводам, регламентируемые спецификацией МЭК.

Применяемая для сталеалюминиевых проводов алюминиевая проволока диаметром менее 2,5 мм не должна иметь отклонений по диаметру более ±0,025 и +1% дли проволоки диаметром 2,50 мм и выше. Механические свойства применяемой твердотянутой проволоки должны соответствовать данным табл. 9-3.

В сталеалюминиевых проводах допускается сращивание отдельных алюминиевых проволок. В готовом скрученном проводе два таких сращивания должны встречаться не чаще, чем через 15,2 м. При этом не учитываются места соединений, которые имеются в алюминиевой катанке до волочения.

Соединение алюминиевой проволоки может выполняться как электросваркой, так и холодной сваркой под давлением. Места соединений могут иметь пониженные механические характеристики по сравнению с приведенными в табл. 9-3. Удельное электрическое сопротивление алюминиевой проволоки должно быть не более 0,028264 ом мм2/м при 20° С, плотность - не более 2,703 г/см3, коэффициент линейного расширения - 23Х10-6 1/град. Температурный коэффициент электрического сопротивления принимается равным 0,004031/град.

Оцинкованная стальная проволока не должна иметь отклонений от номинального диаметра более чем на ±0,04 мм для проволоки диаметром менее 2,00 мм и ±2% для проволоки диаметром 2,00 мм и более. Диаметр проволоки замеряется по цинковому покрытию. Цинковое покрытие на стальную проволоку может наноситься как горячим, так и электролитическим способом.

Требования к механическим свойствам и цинковому покрытию стальной проволоки приведены в табл. 9-4.

Для определения массы цинкового покрытия на образце проволоки применяется раствор, образующийся путем добавления 5 мл раствора хлористой сурьмы на каждые 100 мл соляной кислоты.

Температура раствора для снятия цинкового покрытия не должна превышать 38° С.

Для определения предельного числа погружений, определяющего равномерность цинкового покрытия на стальной проволоке, применяется раствор 36 массовых частей кристаллов промышленного купороса в 100 частях дистиллированной воды, смешанных с порошком гидроокиси меди. Наличие излишка гидроокиси меди определяется по осадку на дне сосуда, в котором происходит смешение. Плотность раствора должна быть равна 1,186 при 18° С. Образцы предварительно очищенной от загрязнений стальной оцинкованной проволоки помещаются в раствор на 1 мин. Число одноминутных погружений определяется минимальной толщиной цинкового покрытия. Как только цинковое покрытие растворяется, на стали появляется отложение меди, что и является критерием окончания испытаний. Чем большее число погружений в испытательный раствор выдерживает образец проволоки, тем больше толщина И равномерность цинкового покрытия.

Одним из важнейших испытаний цинкового покрытия стальной проволоки является испытание на адгезию. При этом испытании стальная оцинкованная проволока навивается восьмью витками на цилиндрический стержень с диаметром в 4 раза большим диаметра проволоки, если диаметр проволоки равен 3,5 мм или меньше, и в 5 раз большим диаметра проволоки, если диаметр проволоки превышает 3,5 мм.

В процессе испытаний цинковое покрытие не должно растрескиваться или отслаиваться.

В условиях агрессивной атмосферы или атмосферы с повышенной влажностью возможна быстрая коррозия алюминиевых и сталеалюминиевых проводов воздушных линий электропередач (ЛЭП). Так, в результате обследования ЛЭП, расположенных в открытом море и в прибрежной полосе вблизи Баку, установлено, что сталеалюминиевые провода полностью выходят из строя в течение 4- 8 лет из-за интенсивной коррозии.

Для повышения срока службы сталеалюминиевых проводов в подобных условиях на поверхность стального сердечника, а также по повивам алюминиевой проволоки наносится специальная защитная смазка. Пропитка и покрытие проводов защитной смазкой достигаются простым погружением провода в защитную смазку или, поливкой. В качестве смазки в СССР рекомендуются ингибированные углеводородные смазки, полученные на основе сернокислотного петролатума из нефти и церезина с температурой каплепадения выше 65-80°С.

Основными причинами ускоренного разрушения сталеалюминиевых проводов, помимо неблагоприятных климатических факторов является контактная коррозия алюминиевых и стальных проволок и щелевая коррозия алюминиевых проволок в местах касания. Поэтому кроме пропитки и покрытия проводов различными смазками, предпринимаются также другие меры для повышения коррозионной стойкости проводов. Так, американская фирма Copperweld Steel разработала провода с биметаллическим сердечником или из биметаллических проволок (рис. 9-7). Биметаллическая проволока состоит из высокопрочного стального сердечника, поверх которого наносится алюминий (25% общего сечения проволоки). В СССР изготовляется биметаллическая проволока сталь - алюминий методом порошковой металлургии.

В Японии в свое время были разработаны провода, состоящие из стальных титанированных проволок. Несмотря на более высокую стоимость, такие провода в ряде случаев экономичны, так как имеют очень высокую коррозионную стойкость и обеспечивают по сравнению со сталеалюминиевыми меньший провес, в результате чего количество опор может быть уменьшено на 25-30%.

Весьма перспективными для эксплуатации в агрессивных атмосферах являются воздушные провода, у которых стальной сердечник заменен стеклопластиковым стержнем, сформированным из параллельных вытянутых нитей, пропитанных связующим. Стеклопла-стиковый сердечник имеет временное сопротивление разрыву 130-145 кгс/мм 2 , т. е. практически не уступает по этому показателю стали. Использование стеклопластика в сталеалюминие-вых проводах позволяет: 1) устранить контактную коррозию в системе повив- сердечник; 2) вдвое увеличить диаметр сердечника в связи с меньшей плотностью стеклопластика по сравнению со сталью (в 4 раза) и в связи с этим повысить механическую прочность провода в целом при сохранении массы погонного метра сталеалюминиевого провода соответствующего сечения; 3) снизить потери на корону и индуктивное сопротивление ЛЭП вследствие увеличения диаметра сердечника и всего провода в целом.

Возможные варианты конструкций проводов со стеклопластиковым сердечником показаны на рис. 9-8. По своим характеристикам описанные провода приближаются к полым проводам, так как наличие стального сердечника в обычных сталеалюминиевых проводах уменьшает равномерность токораспределения за счет эффекта вытеснения тока и приводит к появлению потерь, связанных с гистерезисом.

Одним из направлений в решении задачи повышения коррозионной стойкости проводов для воздушных ЛЭП является создание сплавов алюминия, которые при достаточно высокой электрической проводимости имели бы высокие механические характеристики, позволяющие

отказаться от применения стального сердечника и уменьшить массу провода при сохранении необходимой проводимости. Такие провода выпускаются за рубежом. Они имеют механические свойства, лучшие по сравнению с алюминиевыми проводами, и, следовательно, обеспечивают надежность в эксплуатации.

В качестве алюминиевых сплавов для проводов воздушных ЛЭП являются тройные сплавы системы Al -Mg -Si . Одним из наиболее распространенных алюминиевых сплавов подобного типа

является сплав Алдрей, имеющий следующий примерный состав: Si (0,5-0,6%); Mg (0,3-0,5%); Fe (0,3%).

Высокая механическая прочность проволоки из сплава Алдрей достигается путем термической и холодной обработки. В отожженном состоянии сплав Алдрей имеет предел прочности 12-13 кгс/мм 2 , после закалки прочность повышается до 17-20 кгс/мм2 при удлинении не более 20%. Механическая прочность проволоки из Алдрея может быть доведена до 30-36 кгс/мм2 при удлинении 5-8%. Удельное электрическое сопротивление Алдрея 0,0315-0,033 ом-ммг /м.

Широкое распространение за рубежом, особенно во Франции, получил другой высокопрочный алюминиевый сплав - Альмелек, имеющий следующий состав: Mg - 0,7%; Si -0,6%, остальное - алюминий. Предел прочности этого сплава составляет 33-35 кгс/мм 2 при относительном удлинении, превышающем 3%. Эти характеристики достигаются путем соответствующей термической обработки. Провода, изготовленные из сплава Альмелек, имеют такие же характеристики, как и сталеалю-миниевые провода эквивалентного сечения, а их изготовление осуществляется за одну операцию вместо двух. Применение сплава Альмелек во Франции для воз-

душных ЛЭП составляет около 70 000 т в год. Для обеспечения высокой повышенной механической прочности за рубежом выпускаются также провода типа сталь -Альдрей или сталь -Альмелек.

С целью экономии меди взамен медных сплавов для троллейных проводов в СССР недавно начали выпускать профильные сталеалюминиевые провода типа ПКСА (рис. 9-9). Верхняя часть профиля, выполненная из алюминия, является токоведущей; нижняя, стальная, защищает алюминий от износа и придает проводу необходимую механическую прочность.

Оп ИСАН (ii)819820

Союз Советских

Социалистических

Н 01 В 5/08 с присоединением заявки №вЂ”

6 (23) Приоритет—

Государственный комитет

Н. Д,. Григорьев (54) СТАЛЕАЛЮМИНИЕВЫИ ПРОВОД

Изобретение относится к неизолированным проводам для воздушных линий электропередач.

Известны сталеалюминиевые провода, состоящие из скрученного многопроволочного стального сердечника и одного или нескольких повивов (слоев) алюминиевой проволоки (1) .

Прочная механическая связь между повивами, получаемая в процессе скрутки провода, не допускает их взаимного продольного смещения при действии внешней растягивающей силы или при изменении температуры. В известных проводах сочетаются хорошая проводимость алюминия с высокой прочностью стали. Но для них при относительном удлинении провода, соответствующем обрыву алюминиевых проволок, напряжение в стальном сердечнике составляет 0,8 — 0,9 временного сопротивления. Таким образом, в этих проводах не полностью используется механическая прочность стального сердечника. ю

Наиболее близким по технической cywности к изобретению является сталеалюминиевый провод, состоящий из многопроволочного стального сердечника с повивами, скрученными в противоположном относительно друг друга направлении под углом

5 — 6, и двух-трех повивов алюминиевых проволок, скрученных под равным углом

10 — 12 так, что наружный повив алюминиевых проволок наложен с направлением скрутки, противоположным направлению скрутки внутренних повивов алюминиевых проволок, а смежные повивы стальных и алюминиевых проволок имеют одинаковые направления (2) . Известный провод содержит нескрученную центральную проволоку, которая нагружается больше скрученных стальных проволок. Кроме того, при нагружении известного провода не полностью уравновешиваются крутящие моменты противоположно скрученных повивов проволок.

Провод поворачивается вокруг своей оси, разгружая проволоки раскручивающихся повивов и дополнительно нагружая проволоки закручивающихся повивов.

В известном проводе также не полностью используется его механическая прочность в режиме наименьших температур.

Алюминиевые проволоки, имеющие в 1,92

Формула изобретения.зо

3 раза больший коэффициент температурного линейного расширения, чем у стальных проволок, при снижении температуры стремятся к большему укорочению, чем стальные проволоки. Однако этому препятствует механическая связь — трение между проволоками, вследствие чего изменения длин обоих металлов получаются одинаковыми и равными изменению длины провода в целом. В результате алюминиевые проволоки оказываются растянутыми не только внешней нагрузкой, но и внутренними температурными силами, увеличивающими в них напряжения и ускоряющими их обрыв.

Таким образом, наряду с увеличением механической прочности известного сталеалюминиевого провода некоторое недоиспользование механической проччости провода остается.

Целью изобретения является увеличение механической прочности сталеалюминиевого провода.

Это достигается тем, что в сталеалюминиевом проводе, состоящем из многопроволочного стального сердечника с повивами, скрученными в противоположном относительно друг друга направлении под углом

5-6, и двух-трех повивов алюминиевых проволок, скрученных под равным углом 10—

12 с направлением скрутки наружного повива, противоположным направлению скрутки внутренних повивов алюминиевых проволок, и с одинаковым направлением, смежных.повивов стальных и алюминиевых проволок, проволоки предварительно дифференцированно напряжены, причем степень напряжения повивов стальных проволок увеличивается. от внутреннего к внешнему повиву, а степень напряжения внешнего повива алюминиевых проволок больше внутренних повивов.

На чертеже схематически изображена конструкция сталеалюминиевого провода с предварительным дифференцированным напряжением его проволок. Нескрученная центральная стальная проволока 1 растянута. Повивы 2 и 3 проволок стального сердечника скручены под углом 5 — 6 и имеют правое и левое направления. Стальные проволоки повива 3 путем растяжения предварительно напряжены больше, чем стальные проволоки повива 2, а предварительное напряжение стальных проволок повива 2 больше, чем напряжения центральной стальной проволоки 1. Повивы 4 и 5 алюминиевых проволок скручены в левом направлении под углом 10 — 12 и их проволоки путем сжатия напряжены больше, чем проволоки повива 6, скрученных вправо под углом 10—

При механическом нагружении вследствие того, что крутящие моменты стальных проволок повива 3 и алюминиевых проволок повивов 4 и 5 больше, чем крутящие моменты стальных проволок повива 2 и алюминиевых проволок повива 6, провод поворачивается вокруг своей оси, ослабляя проволоки раскручивающихся повивов 3, 4 и 5 и дополнительно нагружая проволоки закручивающихся повивов 2 и 6. Центральная нескрученная стальная проволока 1 воспринимает наибсиъшее внешнее растягивающее усилие. Но благодаря принятому предварительному. дифференцированному напряжению стальных и алюминиевых проволок с учетом внутренних температурных сил в режиме минимальных температур напряжения в них достигают одновременно значений временных сопротивлений. Этим достигается одновременность обрыва всех проволок провода и увеличение его механической прочности.

Предварительное дифференцированное напряжение проволок предлагаемого сталеалюминиевого провода позволит повысить его механическую прочность в режиме минимальных температур до 7 — 8%.

Сталеалюминиевый провод, состоящий из многопроволочного стального сердечника с повивами, скрученными в противоположном относительно друг друга направлении под углом 5 — 6, и двух-трех повивов алюминиевых проволок, скрученных под углом

10 — 12 с направлением скрутки наружного повива, противоположным направлению скрутки внутренних повивов. алюминиевых проволок, и с одинаковым направлением смежных повивов стальных и алюминиевых проволок, отличающийся тем, что, с целью повышения механической прочности, проволоки предварительно.дифференцированно напряжены, причем степень напряжения повивов стальных проволок увеличивается от внутреннего к внешнему повиву, а степень напряжения внешнего повива алюминиевых проволок больше степени напряжения внутренних повивов.