58
АНАЛИТИКА
СЕТИ РОССИИ
58
в
о
з
д
у
ш
н
ы
е
Л
Э
П
воздушные ЛЭП
Н
а
воздушных
ли
-
ниях
электропере
-
дачи
всех
классов
напряжений
приме
-
няются
традиционные
про
-
вода
марок
АС
и
А
,
выпол
-
ненные
в
виде
одного
или
нескольких
повивов
прово
-
лок
[1].
Также
применяются
провода
линии
электропере
-
дачи
,
состоящие
из
стально
-
го
немагнитного
азотосодержащего
сердечника
с
алюминиевыми
повивами
из
проволок
раз
-
личного
диаметра
[2],
провода
,
содержащие
центральную
проволоку
,
поверх
которой
рас
-
положен
наружный
повив
алюминиевых
про
-
волок
с
диаметром
одной
из
проволок
больше
диаметра
остальных
[3],
сталеалюминиевый
провод
,
в
котором
наружный
повив
содержит
по
меньшей
мере
две
диаметрально
расположен
-
ные
стальные
проволоки
,
при
этом
указанные
проволоки
в
зажиме
расположены
в
строго
вер
-
тикальной
плоскости
[4],
провод
с
дополнитель
-
ной
навивкой
поверх
проволок
[5].
Недостатком
указанных
конструкций
являет
-
ся
их
подверженность
гололёдообразованию
,
«
пляске
»
проводов
.
Эти
опасные
режимы
при
-
водят
к
повреждению
опор
,
проводов
,
отдель
-
ных
конструктивных
элементов
,
схлёстыванию
и
перегоранию
проводов
и
существенно
снижа
-
ют
эксплуатационную
надёжность
линий
элек
-
тропередачи
.
Наиболее
перспективными
являются
ин
-
новационные
композитные
провода
,
повивы
проволок
которых
выполнены
из
алюминиево
-
циркониевых
и
других
сплавов
.
Номенклатура
зарубежных
и
отечественных
композитных
про
-
водов
разнообразна
и
насчитывает
более
двух
десятков
модификаций
.
Эти
провода
по
сравне
-
нию
с
традиционными
обладают
рядом
преиму
-
ществ
:
большей
пропускной
способностью
по
передаваемой
мощности
,
меньшими
стрелами
провеса
и
более
высокими
показателями
рабо
-
чей
температуры
(
высокотемпературные
).
В
источниках
[6, 7, 8]
как
преиму
-
щество
указывается
,
что
на
композит
-
ных
проводах
происходит
некоторое
снижение
гололёдообразования
и
предотвращение
«
пляски
»
проводов
.
Однако
на
практике
это
далеко
не
так
.
Композитные
провода
АСП
-185
были
проведены
в
гололёдный
сезон
2013/14
года
на
двух
ВЛ
110
кВ
от
подстанций
«
Аксаково
»
и
«
Шкапово
»
в
сильно
гололёдном
районе
Бугуль
-
мино
-
Белебеевской
возвышенности
Башкирии
.
В
процессе
эксплуатации
установлено
,
что
го
-
лолёдные
отложения
на
этих
проводах
практи
-
чески
такие
же
,
как
и
на
стандартных
проводах
АС
.
Для
их
удаления
применялись
плавки
тока
-
ми
КЗ
.
При
наличии
односторонних
гололёдов
происходят
«
пляски
»
проводов
,
которые
устра
-
няются
также
плавкой
.
Удаление
гололёдов
ме
-
тодами
плавок
—
это
затратное
мероприятие
.
К
тому
же
при
ледяных
дождях
и
массовых
го
-
лолёдах
,
когда
на
большом
количестве
линий
происходят
обледенения
и
персонал
не
успева
-
ет
принять
действенных
ответных
мер
,
аварии
неизбежны
.
В
Западной
Европе
,
США
,
Канаде
и
др
.,
несмотря
на
длительное
применение
ком
-
позитных
проводов
,
масштабные
гололёдно
-
ве
-
тровые
аварии
происходят
ежегодно
.
И
существенным
недостатком
композитных
проводов
является
их
подверженность
голо
-
лёдным
отложениям
, «
пляске
»
и
вибрации
проводов
.
Это
приводит
в
эксплуатационных
условиях
к
повреждению
проводов
,
опор
,
от
-
дельных
конструктивных
элементов
,
что
зна
-
чительно
снижает
надёжность
работы
линий
электропередачи
.
Рассмотрим
реализацию
трёх
эффектов
против
гололёда
, «
пляски
»
и
вибрации
в
усо
-
вершенствованных
композитных
проводах
АСП
ж
,
конструкция
которых
запатентована
[10].
Для
предотвращения
на
композитных
прово
-
дах
гололёдных
отложений
, «
пляски
»
и
вибра
-
ции
в
наружном
повиве
,
состоящем
из
одного
или
нескольких
повивов
алюминиево
-
циркони
-
Безгололёдные
композитные провода
линий электропередачи
Владимир МАКСИМОВ, инженер, Уфа
59
№
1 (28),
январь
–
февраль
, 2015
59
евых
проволок
,
расположены
проволоки
с
б
ó
льшим
сопротивлением
и
увеличенным
диаметром
из
тер
-
мозакалённого
отдельными
участками
алюминиево
-
го
сплава
АЖ
в
количестве
не
более
половины
про
-
волок
наружного
повива
.
При
этом
сопротивление
этих
встроенных
проволок
больше
на
один
порядок
и
более
,
чем
сопротивление
алюминиево
-
цирконие
-
вых
проволок
.
Существо
конструкции
поясняется
чертежом
.
На
рисунке
изображено
сечение
провода
АСП
ж
,
который
содержит
алюминиево
-
циркониевые
проволоки
1
с
пониженным
сопротивлением
и
встроенные
проволо
-
ки
2
с
б
ó
льшим
на
один
порядок
и
более
сопротив
-
лением
и
увеличенным
диаметром
из
термозакалён
-
ного
отдельными
участками
3
алюминиевого
сплава
АЖ
.
Профилактические
токи
в
композитных
проводах
АСП
ж
,
изначально
препятствующие
образованию
го
-
лолёда
,
равны
или
близки
рабочим
токам
нагрузки
.
При
протекании
рабочих
токов
нагрузки
композитный
провод
АСП
ж
имеет
подогретую
поверхность
.
В
ре
-
зультате
этого
гололёдные
отложения
на
проводе
из
-
начально
не
образуются
,
в
связи
с
чем
предотвраща
-
ются
опасные
режимы
отложений
гололёда
, «
пляски
»
и
вибрации
проводов
линий
электропередачи
.
В
композитном
проводе
АСП
ж
против
гололёда
,
«
пляски
»
и
вибрации
реализовано
три
эффекта
.
Первый
эффект
нагрева
поверхности
проводов
происходит
благодаря
расположению
в
наружном
алюминиево
-
циркониевом
повиве
встроенных
про
-
волок
с
б
ó
льшим
сопротивлением
из
сплава
АЖ
и
действию
так
называемого
скин
-
процесса
,
т
.
е
.
про
-
теканию
токов
нагрузки
в
поверхностных
проволоках
провода
.
Ниже
приводятся
подтверждающие
расчёты
.
Полное
сопротивление
проводника
определяется
следующим
образом
[11]:
Z = R + jX
или
Z =
√
R
2
+ (X
L
— X
C
)
2
,
где
:
R —
активное
сопротивление
проводника
,
Ом
;
X
L
—
индуктивное
сопротивление
проводника
,
Ом
;
X
C
—
ёмкостное
сопротивление
проводника
,
Ом
.
При
рассмотрении
отдельно
взятого
проводника
X
L
>> X
C
,
т
.
е
.
полное
сопротивление
проводника
носит
преимущественно
активно
-
индуктивный
характер
и
сопротивлением
X
C
можно
пренебречь
.
Поэтому
Z =
√
R
2
+ X
L
2
.
Активное
сопротивление
R
вычисляется
по
фор
-
муле
:
R =
ρ
l
/
S
,
где
:
ρ
—
удельное
сопротивление
материала
,
Ом
·
м
·
10
-6
;
l —
длина
проводника
,
м
;
S —
площадь
сечения
проводника
,
м
2
,
и
тогда
:
Z = R+ jX
L
=
ρ
l
/
S
+ jX
L
=
√
(
ρ
l
/
S
)
2
+ X
L
2
,
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
про
-
водника
и
температурой
окружающей
среды
.
В
соот
-
ветствии
с
ГОСТ
22265-76 «
Материалы
проводнико
-
вые
.
Термины
и
определения
»
для
проводников
из
алюминиево
-
циркониевого
сплава
и
термообрабо
-
танных
алюминиевых
сплавов
АЖ
значения
ρ
соот
-
ветственно
равны
(
при
t = 20°C):
ρ
АСП
= 0,025 — 0,027 10
-6
Ом
·
м
;
ρ
АЖ
= 0,0338 — 0,0347 10
-6
Ом
·
м
.
Например
,
провод
марки
АСП
Ж
—150/24
в
соответ
-
ствии
с
ГОСТ
839-80
Е
«
Провода
неизолированные
для
воздушных
линий
электропередач
.
Технические
условия
»
имеет
сечение
алюминиево
-
циркониевой
части
148,7
мм
2
.
Отсюда
,
зная
значения
ρ
для
алю
-
миниево
-
циркониевого
сплава
и
термообработан
-
ного
алюминиевого
сплава
АЖ
,
находим
значения
R
АСПЖ
и
R
АЖ
:
Рис
.
Усовершенствованная
конструкция
композитных
проводов
АСП
ж
1
3
2
Марка
провода
АСП
ж
/
сечение
,
мм
2
Расчётные
сечения
,
мм
2
ГОСТ
839-80
Е
Расчетные
сопротивления
,
Ом
10
-3
Отношение
R
АЖ
/ R
АСПЖ
,
раз
Алюминий
Сплав
R
АСПЖ
R
АЖ
120 / 27
114
16,7
0,21
2,07
9,9
150 / 24
148,7
16,7
0,174
2,07
11,9
185 / 24
186,9
16,7
0,139
2,07
14,9
300 / 66
288,6
33,4
0,09
1,04
11,5
400 / 51
394
50,1
0,066
0,69
10,6
500 / 66
490
50,1
0,053
0,69
13,0
Табл
.
Соотношения
сопротивлений
проводов
АЖ
и
АСП
ж
60
СЕТИ РОССИИ
R
АСПЖ
= 0,026 10
-6
·
1
/
148,7
= 0,174 10
-3
Ом
;
R
АЖ
= 0,0347 10
-6
·
1
/
16,7
= 2,07 10
-3
Ом
,
отсюда
на
-
ходим
:
R
АЖ
/ R
АСПЖ
= 2,07 10
-3
/ 0,174 10
-3
= 11,9
раз
,
т
.
е
.
в
проводе
АСП
Ж
-150/24
сопротивление
проволоки
из
алюминиевого
сплава
АЖ
больше
сопротивления
алюминиево
-
циркониевых
проволок
в
11,9
раза
.
В
табл
.
приводятся
расчёты
по
отношениям
R
АЖ
к
R
АСПЖ
по
нескольким
маркам
композитных
проводов
.
Из
приведенного
выше
примера
,
а
также
из
табл
.
видно
,
что
электрическое
сопротивление
проволок
из
термообработанного
алюминиевого
сплава
АЖ
значительно
выше
(
больше
на
один
порядок
и
бо
-
лее
),
чем
сопротивление
алюминиево
-
циркониевой
части
провода
.
Следовательно
,
нагрев
проволок
из
термообработанного
алюминиевого
сплава
будет
происходить
при
протекании
профилактических
то
-
ков
нагрузки
значительно
сильнее
алюминиево
-
цир
-
кониевых
проволок
,
что
приведёт
к
общему
нагреву
поверхности
провода
и
,
следовательно
,
к
исключе
-
нию
налипания
гололёда
и
«
пляски
»
проводов
.
Профилактические
токи
,
препятствующие
обра
-
зованию
гололёда
,
для
композитных
проводов
АСП
ж
рассчитаны
по
формуле
Бургсдорфа
В
.
В
.
и
состав
-
ляют
при
t
пр
= +1°C
и
v = 2
м
/
с
для
АСП
ж
[12],
А
:
• 120/27 — 108,9;
• 150/24 — 126,6;
• 185/24 — 143,4;
• 300/66 — 194;
• 400/51 — 234,0;
• 500/66 — 263,2.
Если
токи
нагрузки
несколько
меньше
токов
,
пре
-
пятствующих
образованию
гололёда
,
то
нагрузка
па
-
раллельной
линии
электропередачи
переводится
на
обогреваемую
линию
.
Второй
эффект
обусловлен
термической
за
-
калкой
отдельных
участков
встроенных
проволок
из
алюминиевого
сплава
АЖ
.
Возникающие
под
дей
-
ствием
ветра
бегущие
и
отражённые
волны
,
обуслав
-
ливающие
устойчивую
пляску
и
вибрацию
проводов
,
в
местах
перехода
на
участках
б
ó
льшей
жёсткости
(
термозакалённые
участки
проволок
)
с
соседними
участками
меньшей
жёсткости
(
незакалённые
участ
-
ки
проволок
)
изначально
демпфируются
,
точнее
,
га
-
сятся
,
и
провод
не
подвергается
пляске
и
вибрации
.
Таким
образом
,
в
таком
проводе
изгибная
и
крутиль
-
ная
жёсткость
—
разная
по
длине
,
т
.
е
.
модуль
упру
-
гости
Е
,
умноженный
на
момент
инерции
I, —
вели
-
чина
непостоянная
.
Термическая
закалка
проволок
выполняется
общеизвестным
способом
закалки
то
-
ками
высокой
частоты
с
помощью
индуктора
.
Третий
эффект
связан
с
созданием
асимметрии
воздушного
потока
вокруг
провода
.
Встроенные
про
-
волоки
с
увеличенным
диаметром
во
внешнем
алю
-
миниево
-
циркониевом
повиве
образуют
рёбра
,
ко
-
торые
,
воздействуя
на
пограничный
слой
,
создают
асимметрию
в
обтекании
провода
потоком
воздуха
.
Проведённые
испытания
проводов
в
аэродинамиче
-
ских
трубах
показали
,
что
срывы
вихревых
потоков
воздуха
Бернара
-
Кармана
происходят
с
увеличен
-
ных
диаметров
проволок
на
расстоянии
1,8 d (d —
диаметр
провода
),
а
со
стандартных
проволок
—
на
расстоянии
1,2 d.
В
результате
происходит
расстрой
-
ка
, «
разлад
»
механизма
образования
подъёмных
аэродинамических
сил
и
«
пляска
»
и
вибрация
изна
-
чально
не
возникают
.
Композитные
провода
АСП
ж
могут
изготавливать
-
ся
четырёх
модификаций
:
•
с
проволоками
алюминиевого
сплава
АЖ
;
•
с
проволоками
сплава
АЖ
с
термозакалкой
отдельными
участками
;
•
с
проволоками
сплава
АЖ
с
увеличенным
диа
-
метром
;
•
с
проволоками
сплава
АЖ
с
увеличенным
диаме
-
тром
и
термозакалкой
участков
.
Потери
электрической
энергии
в
композитных
проводах
АСП
ж
практически
такие
же
,
что
и
в
компо
-
зитных
проводах
АСП
.
ВЫВОДЫ
•
Композитные
провода
АСП
ж
позволяют
изначаль
-
но
предотвращать
отложения
гололёда
, «
пляску
»
и
вибрацию
проводов
,
что
значительно
повыша
-
ет
надёжность
работы
линий
электропередачи
и
обеспечивает
надёжность
энергоснабжения
потребителей
.
•
Предотвращение
обледенения
проводов
осу
-
ществляется
рабочими
нагрузочными
токами
без
отключения
энергоснабжения
потребителей
.
•
В
эксплуатационных
условиях
при
примене
-
нии
композитных
проводов
АСП
ж
не
требуются
установки
плавки
гололёда
,
проведения
самих
плавок
,
оборудования
ВЛ
гасителями
«
пляски
»
и
вибрации
,
что
позволяет
сэкономить
значитель
-
ные
капитальные
затраты
.
•
Заводская
технология
изготовления
провода
не
изменяется
,
только
в
несколько
другом
порядке
устанавливаются
исходные
барабаны
с
прово
-
локами
.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Бошнякович
А
.
Д
. «
Механический
расчёт
проводов
и
тросов
линий
электропередачи
»,
М
.-
Л
., 1962
г
.
2.
Патент
Р
.
Ф
.
№
2063080,
Н
01
В
5/08, 1996.06.27.
3.
Патент
Р
.
Ф
.
№
714509,
Н
01
В
5/08, 1980.02.05.
4.
А
.
С
.
СССР
№
1793481
А
1, 5
Н
01
В
15/00, 1993.02.07.
5.
Патент
Р
.
Ф
.
№
2014652,
Н
01
В
5/08, 1994.06.15.
6. «
Камский
кабель
»
подвёл
итоги
года
. «
КАБЕЛЬ
-
news»,
№
1, 2013
г
.,
с
. 10.
7.
Д
.
Зотов
. «
ЭМ
-
кабель
» —
курсом
инноваций
.
«
КАБЕЛЬ
-news»,
№
5, 2013
г
.,
с
. 32—34.
8.
Продукция
«
Камского
кабеля
» —
решение
пробле
-
мы
износа
электросетей
. «
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ
.
Передача
и
распределение
»,
№
5, 2013
г
.,
с
. 77.
9.
Патент
Р
.
Ф
.
№
130448
И
1
от
2.10.2013.
Про
-
вод
линии
электропередачи
,
Максимов
В
.
А
.
Б
.
И
,
№
20, 20.07.2013.
10.
Патент
Р
.
Ф
.
№
2013155651
от
13.12.2013.
Про
-
вод
линии
электропередачи
композитный
,
Мак
-
симов
В
.
А
.,
Максимов
А
.
В
.
11.
Макаров
Е
.
Ф
.
Справочник
по
электрическим
се
-
тям
0,4—35—110
кВ
,
Том
1
М
.,
Папирус
ПРО
,
1999
г
.
12.
Бургсдорф
В
.
В
.,
Никитина
Л
.
Г
.
и
др
. «
Методические
указания
по
плавке
гололёда
переменным
током
»
ч
.1,
М
.:
СПО
Союзтехэнерго
, 1983
г
.,
с
. 11—12.
Оригинал статьи: Безгололёдные композитные провода линий электропередачи
На воздушных линиях электропередачи всех классов напряжений применяются традиционные провода марок АС и А, выполненные в виде одного или нескольких повивов проволок. Также применяются провода линии электропередачи, состоящие из стального немагнитного азотосодержащего сердечника с алюминиевыми повивами из проволок различного диаметра, провода, содержащие центральную проволоку, поверх которой расположен наружный повив алюминиевых проволок с диаметром одной из проволок больше диаметра остальных, сталеалюминиевый провод, в котором наружный повив содержит по меньшей мере две диаметрально расположенные стальные проволоки, при этом указанные проволоки в зажиме расположены в строго вертикальной плоскости, провод с дополнительной навивкой поверх проволок. Недостатком указанных конструкций является их подверженность гололёдообразованию, «пляске» проводов.
