Результат интеллектуальной деятельности: АППАРАТНЫЙ ЗАЖИМ

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к аппаратным зажимам, предназначенным для выполнения ответвлений от проводов воздушных линий электропередачи и присоединения проводов к выводам аппаратов распределительных устройств подстанций.

Известен аппаратный зажим для присоединения проводов к выводам аппаратов, содержащий алюминиевый корпус, предназначенный для закрепления в нем провода линии, и контактную лапку для присоединения к выводам аппаратов; причем зажим снабжен, по меньшей мере, одной дополнительной пластиной, выполненной из слоя алюминия, плакированного медью, и установленной на контактной лапке стороной из слоя алюминия, а к выводам аппарата обращенной стороной из слоя меди, при этом толщина медного слоя дополнительной пластины выбирается в пределах 0,05÷0,4 мм таким образом, чтобы соотношение толщины алюминиевого слоя к толщине медного слоя дополнительной пластины находилось в пределах 1÷60 [1].

Основной недостаток такого аппаратного зажима - высокая металлоемкость. Применение дополнительной алюминиевой пластины, одна внешняя поверхность которой плакируется медным слоем, позволяет существенно увеличить срок службы зажима, но одновременно приводит к резким затратам на дорогостоящие материалы (алюминий и медь). В конечном счете, из-за высоких стоимостных показателей эти аппаратные зажимы находят ограниченное практическое применение.

Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному является аппаратный зажим для присоединения проводов воздушных линий электропередачи к выводам аппаратов распределительных устройств подстанций, содержащий алюминиевый корпус, предназначенный для закрепления в нем провода линии, и контактную лапку из алюминия с нанесенным на нее слоем меди для присоединения к выводам аппаратов [2].

Основные недостатки этого аппаратного зажима являются типичными для всех серийно выпускаемых образцов, а именно: очень высокая металлоемкость, обуславливающая, в свою очередь, высокую стоимость, недостаточная стабильность изделий в различных режимах работы и неоптимально рассчитанные конструктивно-технологические параметры аппаратных зажимов, что и приводит к излишнему перерасходу дефицитных цветных металлов (медь, алюминий).

Заявитель ставил перед собой практическую задачу устранения вышеуказанных недостатков известных аппаратных зажимов, предназначенных для присоединения алюминиевых и сталеалюминевых проводов сечением в диапазоне 10÷600 мм² (или диаметром от 4,5 до 33,2 мм). Поставленная задача решалась за счет обеспечения оптимизации главных конструктивных размеров аппаратных зажимов, в частности сечения корпуса зажима, длины опрессования корпуса на проводе, степени обжатия (коэффициента опрессования) провода в корпусе и площади контактной поверхности, например, болтового соединения зажима в зависимости от поперечного сечения (диаметра) монтируемого провода (или группы монтируемых проводов) в аппаратном зажиме. Положительный технический результат, заключающийся в снижении металлоемкости и стоимости зажима, был достигнут благодаря новой совокупности существенных конструктивных признаков, зафиксированной в нижеследующей редакции формулы изобретения «аппаратный зажим для присоединения проводов воздушных линий электропередачи к выводам аппаратов распределительных устройств подстанций, содержащий алюминиевый корпус, предназначенный для закрепления в нем провода линии, и контактную лапку из алюминия с нанесенным на нее слоем меди для присоединения к выводам аппаратов; конструктивные размеры зажима, определяющие его работоспособность, а именно площадь поперечного сечения корпуса F_к, площадь контактной поверхности F_{конт.болт} болтового соединения зажима с аппаратом, длина опрессования l_{опрессов} корпуса на проводе и коэффициент опрессования К_{опрессов}, выбираются из следующих соотношений: F_к=(1,5÷6,1)·F_пр., где F_пр. - поперечное сечение провода, при этом минимальное значение из этого соотношения принимается для максимальной величины поперечного сечения провода, а максимальное значение - для минимальной величины поперечного сечения провода; F_{конт.болт}=(4÷10)·F_пр, причем минимальное значение из этого соотношения принимается для максимального поперечного сечения провода, а максимальное - для минимального поперечного сечения провода; l_{опрессов}=(1,6÷7,5)·d_пр.мин, где d_пр.мин - минимальный диаметр провода из группы монтируемых проводов в зажиме, причем минимальное значение из этого соотношения соответствует максимальному диаметру провода, а максимальное - минимальному диаметру провода; К_{опрессов} рассчитывается по формуле где F_н - сечение корпуса до опрессования, F_o - сечение корпуса после опрессования; с учетом допусков на прокат и механическую обработку коэффициент опрессования К_{опрессов.} провода в корпусе принимается в пределах (4÷16)%; оптимальное значение коэффициента опрессования К_{опрессов.} провода в корпусе равно 7%».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид аппаратного зажима с присоединенным проводом, выполненного согласно настоящему изобретению, вид спереди, перпендикулярно присоединяемому проводу; на фиг.2 - то же, что на фиг.1, вид сверху; на фиг.3 - сечение по А-А на фиг.1.

Предлагаемый аппаратный зажим для присоединения проводов 1 воздушных линий электропередачи к выводам аппаратов (не показаны) распределительных устройств подстанций состоит из алюминиевого корпуса 2, предназначенного для закрепления в нем провода 1 линии и соединенной с ним контактной лапки 3 из алюминия с нанесенным на нее слоем меди для присоединения к выводам аппаратов. Способ соединения корпуса 2 с контактной лапкой 3 может быть любой (сварка, штамповка, опрессовка и т.п.) и здесь не является предметом изобретения; аналогичным образом соединение медного слоя с алюминием может осуществляться различными способами, например гальваническим, термическим газовым напылением, плакированием меди на алюминий и т.д.

К основным конструктивным размерам аппаратного зажима, влияющим на его работоспособность и характеристики металлоемкости, относятся прежде всего площадь поперечного сечения F_к корпуса 2, площадь контактной поверхности F_{конт.болт} болтового соединения зажима с аппаратом, длина опрессования l_{опрессов} корпуса 2 на проводе 1 и коэффициент опрессования К_{опрессов} провода 1 в корпусе 2, который определяется как отношение разности сечения F_н корпуса 2 до опрессования и сечения F_o корпуса 2 после опрессования к сечению F_н до опрессования в процентах, то есть С учетом допусков на прокат (D - диаметр корпуса 2 зажима) и механическую обработку (d - диаметр присоединяемого провода 1) К_{опрессов} провода 1 в корпусе 2 принимается в пределах (4÷16)%, причем оптимальным значением этого коэффициента является величина 7%. Площадь поперечного сечения корпуса F_к определяется из следующего соотношения: F_к=(1,5÷6,1)·F_пр, где F_пр - поперечное сечение провода; минимальное значение этого соотношения соответствует максимальной величине поперечного сечения провода, а максимальное значение - минимальной величине поперечного сечения провода. Площадь контактной поверхности F_{конт.болт} болтового соединения зажима с аппаратом рассчитывается в зависимости от допустимой величины длительно действующего электрического тока J_дл.доп, удельной допустимой плотности электрического тока, равной 0,1÷0,35 А/мм², и определяется из такого соотношения: F_{конт.болт}=(4÷70)·F_пр, где минимальное значение из этого соотношения принимается для максимального поперечного сечения провода, а максимальное - для минимального поперечного сечения провода. Длина опрессования l_{опрессов} корпуса на проводе определяется по следующей методике: l_{опрессов}=(1,6÷7,5)·d_пр.мин, где d_пр.мин - минимальный диаметр провода из группы монтируемых проводов в зажиме и минимальное значение этого соотношения соответствует максимальному диаметру провода, равному 33,2 мм, а максимальное - минимальному диаметру провода, равному 4,5 мм.

Изготовление аппаратного зажима по настоящему изобретению производится, как уже говорилось, по одному из известных технологически отработанных способов, например, штампуется контактная лапка 3 из прутка заданного диаметра (D), сверлится отверстие под диаметр (d) провода 1, после чего на алюминиевый слой лапки 3 наносится посредством, например, газоплазменного разбрызгивания расплавленная медная проволока (наиболее эффективный способ соединения меди с алюминием в аппаратных зажимах), в результате чего на контактной лапке 3 образуется нужной толщины ровный контактный слой меди.

Аппаратные зажимы, выполненные согласно настоящему изобретению, характеризуются существенно низкой металлоемкостью в части экономии дорогостоящих меди и алюминия (алюминиевых сплавов), что достигается за счет оптимизации их основных конструктивных размеров. Низкая стоимость таких зажимов позволит значительно расширить их практическое применение в электроэнергетике.

Источники информации

1. Патент Российской Федерации № 2255403, кл. Н02G 15/02, заявлено 10.12.2003 г., опубликовано 27.06.2005 г. Бюл. № 18.

2. Патент Российской Федерации № 2262787, кл. H01R 11/12, Н02G 15/02, заявлено 03.02.2004 г., опубликовано 20.10.2005 г. Бюл. № 29.