Результат интеллектуальной деятельности: Неизолированный провод с функцией мониторинга технических параметров в режиме текущего времени (варианты)

Изобретение относится к области электротехники, а именно к неизолированным проводам предназначенным для передачи электрической энергии по воздушной линии электропередачи ВЛ 35 кВ и выше, с постоянным мониторингом требований, предъявляемыми к техническим параметрам неизолированных проводов, при одновременном сохранении мониторинга в течение длительного срока эксплуатации ВЛ.

Известен оптический кабель (Патент на полезную модель RU №168350, Н01В 11/22, опуб. 30.01.2017). Полезная модель относится к области электротехнике и может быть использована в системах связи и передачи информации.

Предлагаемое устройство не решает вопросов связанных с передачей электрической энергии по воздушной линии электропередачи 35 кВ и выше. Сложно увязать диаметр оптического волокна с защитным полимерным покрытием, с данным количеством и диаметром проволоки для одного повива, с целью повышения стойкости к многократным перегибам.

Известен провод для воздушных линий электропередачи. Провод содержит токопроводящую жилу, размещенную на несущем сердечнике, выполненном в виде длинномерного стержня из композиционного материала. В несущем сердечнике по всей длине размещен как минимум один оптоволоконный кабель, а между сердечником и токопроводящей жилой проложен электроизоляционный материал (Патент на полезную модель RU №119927, Н01В 5/08, опуб. 27.08.2012).

Недостатками данного провода являются низкая электропроводность, вследствие низкой электропроводности композитного сердечника, довольно высокая сложность, связанная с изготовлением несущего сердечника, выполненного в виде длинномерного стержня из композиционного материала, в котором по всей длине размещен оптоволоконный кабель, и как следствие, высокие затраты на его изготовление.

Известен электрооптический кабель для воздушных линий электропередач. (Патент на полезную модель RU №159553, Н01В 11/22, опуб. 10.02.2016). Полезная модель относится к кабельной промышленности и может быть использована, преимущественно, для кабелей, используемых для подвески на опорах линий электропередачи.

К недостаткам данной конструкции необходимо отнести сложность, практически невозможно изготовить волоконно-оптическую жилу, выполненную в виде скрученных преформированных стальных проволок, образующих канал, в котором в качестве центральной проволоки выбраны оптические волокна.

Известен провод самонесущий изолированный и защищенный для воздушных линий электропередачи. (Патент на полезную модель RU №136913, Н01В 7/02, опуб. 20.01.2013). Полезная модель относится к электротехнике, а именно к конструкции комбинированных самонесущих изолированных проводов на номинальное напряжение 0,6/1 кВ и комбинированных самонесущих защищенных проводов на номинальное напряжение 20 и 35 кВ. Провод содержит токопроводящую жилу с центральным силовым элементом, кабель или модуль с оптическими волокнами вынесен за пределы наружной полимерной оболочки провода, соединен с ним скруткой вокруг изолированной токопроводящей жилы.

Недостатками устройства являются сложность конструкции, невозможность достичь максимальной прочности провода применяя для изготовления пластически обжатого сердечника стальную оцинкованную проволоку, изготовленную по ГОСТ 9850-72. Данная конструкция, так же как и предыдущие не предназначены для передачи и считывания параметров провода, и мониторинга механических и электрических параметров, в режиме текущего времени по модулю с оптическими волокнами.

Целью заявляемого изобретения является, создание неизолированного провода в различном исполнении, с постоянным мониторингом в режиме текущего времени технических характеристик неизолированного провода, таких как разрывная прочность, эоловая вибрация, галопирование (пляска) в режиме пульсирующей нагрузки, прочность заделки в натяжных и соединительных зажимах, температуру нагрева по длине проводника, сопротивление и ток. Результаты, измеряемых параметров с электронных датчиков, настроенных на контроль технических параметров, передаются на считывающее измерительное устройство, что позволит существенно увеличить эффективность в течение длительного срока эксплуатации ВЛ.

Предлагается четыре варианта неизолированного провода, с мониторингом технических параметров в режиме текущего времени, по модулю с встроенными оптическими волокнами в неизолированный провод, провод пластически деформирован по площади поперечного сечения.

Сущность заявляемого изобретения заключается в использовании неизолированного провода для одновременной передачи электрической энергии по воздушной линии электропередачи (ВЛ) 35 кВ и выше и мониторинга технических параметров, результаты измеряемых параметров от электронных датчиков передаются на считывающее измерительное устройство от электронных датчиков слежения ВЛ, в режиме текущего времени по модулю с оптическими волокнами, встроенному в неизолированный провод, в четырех вариантах.

Вариант 1.

Неизолированный высокопрочный провод,

осуществляющий мониторинг технических параметров провода по модулю с оптическими волокнами в режиме текущего времени. Провод состоит из стального оцинкованного сердечника, выполненного из стальных оцинкованных высокопрочных проволок, вокруг сердечника расположены токопроводящие слои провода из алюминиевых проволок. Стальной оцинкованный сердечник, содержит модуль 1 с оптическими волокнами 2, модуль выполнен из нержавеющей марки стали с гидрофобным наполнителем для защиты ОВ от влаги. Модуль покрыт слоями 3 стальной оцинкованной проволоки. Количество слоев стальной оцинкованной проволоки изменяется от одного до трех. Токопроводящая часть провода может содержать от одного до двух слоев 4 алюминиевых проволок, или из сплава на основе алюминия. Конструкция стального оцинкованного сердечника, количество токопроводящих слоев неизолированного сталеалюминиевого провода выбирается в зависимости от диапазона номинального сечения алюминий/сталь неизолированного провода. Номинальное сечение алюминий/сталь изменяется в диапазоне 49/6-1250/101,8 мм². Сердечник пластически деформирован со степенью обжатия по площади поперечного сечения со степенью 2÷4,5%. Слои сердечника и провода выполнены с одинаковым шагом свивки, в одном направлении и с линейным касанием проволок. Наружные поверхности проволок верхнего слоя, пластически деформированы со степенью обжатия площади поперечного сечения провода 3÷5%.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на Фиг. 1 изображено поперечное сечение неизолированного провода.

Модуль 1 с оптическими волокнами 2, вокруг модуля расположены слои стальной высокопрочной проволоки 3 и токопроводящие слои 4.

Вариант 2

Неизолированный высокотемпературный провод повышенной прочности, осуществляющий мониторинг технических параметров провода по модулю с оптическими волокнами в режиме текущего времени. Провод состоит из стального оцинкованного сердечника, выполненного из стальных оцинкованных высокопрочных проволок. Стальной оцинкованный сердечник, содержит модуль 1 с оптическими волокнами 2, модуль выполнен из нержавеющей марки стали с гидрофобным наполнителем для защиты ОВ от влаги. Модуль покрыт слоями 4 стальной оцинкованной проволоки. Количество слоев стальной оцинкованной проволоки изменяется от одного до трех. Сердечник покрывают слоем смазки 3 толщиной до 1 мм, стойкой к воздействию высокой температуры. Поверх сердечника расположены токопроводящие слои провода, выполненные из сплава на основе алюминия, включающий цирконий 0,20÷0,40 вес.%. Токопроводящая часть провода 5 может содержать от одного до двух слоев проволок. Конструкция стального оцинкованного сердечника, количество токопроводящих слоев неизолированного сталеалюминиевого провода выбирается в зависимости от диапазона номинального сечения алюминий/сталь неизолированного провода. Номинальное сечение алюминий/сталь изменяется в диапазоне 49/6 - 1250/101,8 мм². Сердечник пластически деформирован со степенью обжатия по площади поперечного сечения со степенью 2÷4,5%. Слои сердечника и провода выполнены с одинаковым шагом свивки, в одном направлении с линейным касанием проволок. Наружные поверхности проволок верхнего слоя, пластически деформированы со степенью обжатия площади поперечного сечения провода 3÷5%.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на Фиг. 2 изображено поперечное сечение неизолированного провода. Модуль 1 с оптическими волокнами 2, вокруг модуля расположены слои стальной высокопрочной проволоки 4, слой смазки 3 и токопроводящие слои 5.

Вариант 3

Неизолированный провод, осуществляющий мониторинг технических параметров провода по модулю с оптическими волокнами в режиме текущего времени, содержит в центре модуль 1 с оптическими волокнами 2, модуль выполнен из теплозащитного и высокопрочного композиционного материала с гидрофобным наполнителем для защиты ОВ от влаги. Вокруг модуля расположены слои токопроводящих проволок выполненных из алюминия, или из сплава на основе алюминия, с линейным касанием проволок между собой, с одинаковым шагом свивки слоев, наружные поверхности проволок 3 пластически деформированы со степенью обжатия 3-5% площади поперечного сечения провода. Количество слоев в проводе изменяется от одного до трех. Количество слоев и количество проволок в проводе определяется номинальным сечением провода. Номинальное сечение провода изменяется в диапазоне 10 700 мм². Все токопроводящие проволоки провода выполнены из алюминия, или из сплава на основе алюминия

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на Фиг. 3 изображено поперечное сечение неизолированного провода. Модуль 1 с оптическими волокнами 2, вокруг модуля расположены токопроводящие алюминиевые слои провода 3.

Вариант 4

Неизолированный провод, осуществляющий мониторинг технических параметров провода по модулю с оптическими волокнами в режиме текущего времени, отличающийся от неизолированного провода, выполненного по варианту 3 химическим составом проволоки для

токопроводящей части провода. Проволоки токопроводящей части провода выполнены из сплава на основе алюминия, массовая доля остальных химических элементов, %: алюминий - основа, кремний 0,38-0,42, железо 0,33-0,37, медь ≤0,10, магний 0,43-0,46, цинк ≤0,10, титана, ванадия, хрома марганца, ≤0,015, бора ≤0,06, прочие ≤0,03.

Это позволяет неизолированному проводу, выполненному по всем четырем вариантам, осуществлять постоянный мониторинг, в режиме текущего времени, технических характеристик неизолированного провода выполненного в различном исполнении, таких как напряжения в проводе при воздействии нагрузок от эоловой вибрации, галопирования (пляски) в режиме пульсирующей нагрузки, напряжения в натяжных и соединительных зажимах, температуру нагрева по длине проводника, сопротивление и ток, что позволит существенно увеличить эффективность и безопасность работы предлагаемого провода, полностью исключить возможность его выхода из строя в течение длительного срока эксплуатации ВЛ.