Инновационные провода для воздушных линий электропередачи

«КАБЕЛЬ-news», апрель 2010

66

Настоящей публикацией мы начи-

наем ряд статей, посвященных новому 

для российской электротехнической 

промышленности продукту — высоко-

температурным проводам для воздуш-

ных линий электропередачи.

В течение более ста лет электриче-

ская мощность передается по тяжелым 

сталеалюминиевым проводам — ACSR 

(Aluminum-steel Reinforced Conductor), 

которые в настоящее время использу-

ются более чем на 80% воздушных ли-

ниях. Провод ACSR был изобретен в 

начале XX века, что в те времена явля-

лось революционным прорывом в об-

ласти проводов воздушных линий.

Недостатки существующих 
сталеалюминиевых проводов

С течением времени, а особенно 

в последние десятилетия, стали оче-

видны недостатки конструкции данных 

проводов, над устранением которых 

работают ведущие мировые компании:

1. Провод ACSR может длительно 

работать при температурах вплоть до 

100 °С, а в аварийных условиях в те-

чение ограниченного времени — при 

температурах до 125 °С без какого-

либо значительного изменения физи-

ческих свойств провода. Эти темпера-

турные границы ограничивают по на-

греву номинальную мощность типовой 

ВЛ 220 кВ приблизительно до 350 МВА. 

Тем не менее, непрерывно продолжа-

ющийся рост электропотребления за-

ставляет сетевые компании повышать 

пропускную способность существую-

щих линий, загрузка которых близка 

к предельной. Долгое время проблема 

увеличения пропускной способности 

решалась следующими способами:

–  замена проводов на большие 

поперечные сечения;

– расщепление 

фазы;

– строительство дополнительных 

воздушных линий;

– повышение номинального на-

пряжения.

Указанные способы хотя и широко 

применяются в настоящее время, од-

нако имеют ряд существенных недо-

статков. Так, например, увеличение се-

чения не всегда возможно, поскольку 

сталеалюминиевый провод большего 

сечения обладает и большей массой и 

диаметром, что при заданных стрелах 

провеса, ветровых и гололедных воз-

действиях создает повышенные на-

грузки на элементы опор, на которые 

старые опоры часто не рассчитаны, и 

возникает необходимость в установ-

ке дополнительных промежуточных 

опор в пролетах линии или установ-

ке новых (замене) опор. Второй спо-

соб почти всегда приводит к тем же 

проблемам, что и первый — возника-

ет необходимость перестраивать всю 

линию. Строительство дополнитель-

ных воздушных линий требует значи-

тельных капиталовложений, времен-

ных затрат и получения разрешений 

на строительство. Однако установка 

новых опор может обернуться как се-

рьезными проблемами в согласова-

нии работ в густонаселенных районах, 

районах частных земель, в националь-

ных парках, заповедниках и других зо-

нах с запретом на строительство, так 

и высокими капиталовложениями, на-

пример, в горных районах (для подго-

товки площадок под опоры сложно и 

дорого из-за большого объема буро-

взрывных работ). К тому же строи-

тельство новых линий и реконструк-

ция существующих с заменой опор 

существенно влияет на экологиче-

ское состояние местности, что очень 

важно для национальных парков и 

заповедников.

2. В условиях пиковых нагрузок 

стандартный стальной сердечник пере-

гревается и расширяется, провод рас-

Инновационные провода 
для воздушных линий 
электропередачи

Зарудский Г.К.,

к.т.н., профессор МЭИ (ТУ), 

Платонова И.А.,

к.т.н., доцент МЭИ (ТУ), 

Шведов Г.В.,

к.т.н., доцент МЭИ (ТУ), 

Крохин А.Ю.,

ЗАО «Москабельмет»

ÌÝÈ (ÒÓ)

Инновации

«КАБЕЛЬ-news», апрель 2010

67

тягивается под действием собствен-

ной массы и провисает ниже допусти-

мой величины, что часто приводит к его 

обрыву или замыканию на землю. Ана-

логичная ситуация возникает при боль-

ших механических нагрузках, напри-

мер, сильных снегопадах — провод об-

рывается под массой налипающего на 

него снега, или сильных ветрах, чрез-

вычайно низких или высоких темпера-

турах окружающей среды.

3. При проектировании пересече-

ний линий широких препятствий, таких 

как судоходные реки, озера, горные 

ущелья и т.д. требовалось существен-

ное увеличение высоты опор для со-

блюдения габаритных расстояний.

Актуальность применения вы-
сокотемпературных проводов

Для устранения вышеприведенных 

недостатков необходимо усовершен-

ствовать существующие сталеалюми-

ниевые провода.

Необходимость передавать бо

´

ль-

шую мощность в пределах уже отве-

денной под воздушную линию поло-

сы отчуждения привела к возросше-

му интересу к высокотемпературным 

проводам. Эти провода относятся к ка-

тегории, известной как высокотемпе-

ратурные провода с малыми стрела-

ми провеса (HTLS conductors). Высо-

котемпературными именуются прово-

да, предназначенные для длительной 

эксплуатации при повышенных темпе-

ратурах (свыше 100 °С). Для стандарт-

ных сталеалюминевых (ACSR) прово-

дов длительно допустимые токи со-

ответствуют нагреву до 90 °С, тогда 

как для высокотемпературных прово-

дов длительно допустимая рабочая 

температура составляет 120-250 °С 

(в зависимости от типа применяемого 

провода). 

Привлекательный способ увеличе-

ния допустимой по нагреву мощности 

линии электропередачи включает за-

мену исходного, как правило, стале-

алюминиевого провода (ACSR) высо-

котемпературным проводом с малы-

ми стрелами провеса (HTLS) прибли-

зительно такого же диаметра, как и ис-

ходный провод, используя существую-

щие опоры воздушной линии. Замена 

провода существующей линии одним 

из таких высокотемпературных прово-

дов позволяет увеличить допустимую 

токовую нагрузку в 1,6-3 раза в зависи-

мости от того, способен ли используе-

мый при замене высокотемпературный 

провод достичь максимальной рабочей 

температуры в пределах нормируемого 

габарита. Таким образом, при наличии 

многих изменений в способе планиро-

вания и эксплуатации систем передачи 

энергии, а также внедрения инноваци-

онных технологий, необходимо увели-

чивать плотность тока существующих 

линий электропередачи.

Применение высокотемператур-

ных проводов становится актуальным 

и для России:

1. Известно, что многие регионы на-

шей страны сталкиваются с проблемой 

ограниченной пропускной способности 

воздушных линий, в числе которых Мо-

сковская, Ленинградская, Нижегород-

ская, Архангельская, Волгоградская 

области, Краснодарский и Пермский 

края, республики Коми, Карелия, Тыва, 

Дагестан и другие. Уже сегодня энер-

гопотребление этих районов в несколь-

ко раз превышает величины, заложен-

ные в Энергетической стратегии РФ до 

2020 года, и потребление электроэнер-

гии в них постоянно растет.

2. Для южных регионов России 

характерны сложные метеоусловия: 

кратковременные сильные снегопа-

ды, штормовой ветер, резкие тем-

пературные скачки ежегодно приво-

дят к обрыву линий электропереда-

чи. Из-за сложных географических 

и метеорологических условий в этих 

районах (скалистые горы, сильные 

ветра и снегопады) доступ аварийно-

восстановительных бригад к месту по-

вреждений затруднен, и целые регио-

ны могут оставаться без электроэнер-

гии на протяжении нескольких дней, 

ожидая устранения повреждения.

Общие сведения о конструктив-
ном исполнении высокотемпе-
ратурных проводов

В мировой практике высокотемпе-

ратурные провода для воздушных ли-

ний могут изготавливаться с круглы-

ми токопроводящими проволоками 

(рис. 1) или с токопроводящими про-

волоками трапециевидной формы 

(рис. 2), чтобы не допускать пустот в 

поперечном сечении провода.

Компактное исполнение провода 

позволяет уменьшить его диаметр при 

неизменной площади поперечного се-

чения, либо увеличить площадь попе-

речного сечения токопроводящей ча-

сти при сохранении диаметра равным 

диаметру провода с круглыми прово-

локами. Во втором случае провод обе-

спечивает бо

´

льшую пропускную спо-

собность и меньшие потери активной 

мощности на нагрев, чем у провода 

ÌÝÈ (ÒÓ)

Токопроводящие 
проволоки

Рис. 1. Попереч-
ное сечение про-
вода с круглыми 
токопроводящи-
ми проволоками

Проволоки 
сердечника

Инновации

«КАБЕЛЬ-news», апрель 2010

68

с круглыми проволоками. Различают 

две конструкции проводов с трапеци-

евидными токопроводящими проволо-

ками: эквивалентного сечения и экви-

валентного диаметра (по отношению к 

проводам с круглыми токопроводящи-

ми проволоками).

Высокотемпературные прово-

да могут иметь конструкцию, приве-

денную на рис. 3, в которой внутрен-

ний повив токопроводящих проволок 

и сердечник разделены зазором, за-

полненным смазкой, стойкой к воз-

действию высокой температуры. То-

копроводящие проволоки внутренне-

го повива, ближайшего к сердечнику, 

имеют трапециевидную форму, внеш-

ние — могут иметь как круглую, так и 

трапециевидную форму.

Основные виды высокотемпе-
ратурных проводов и их марки

В зависимости от исполнения — 

сочетания материалов, применяемых 

в конструкции провода — и особен-

ности конструкции провода в мировой 

практике принято следующее обозна-

чение высокотемпературных прово-

дов. Как видно из табл. 1, существует 

многообразие вариантов изготовле-

ния высокотемпературных проводов. 

Выбор вида применяемого провода 

определяется не только его длитель-

но допустимой температурой нагрева, 

но и существующими ограничениями 

стрел провеса.

Заключение

В следующих публикациях мы опи-

шем свойства материалов, из кото-

рых изготавливаются провода, их тех-

нические характеристики проводов и 

осветим области рационального при-

менения высокотемпературных, кото-

рые в настоящее время уже эксплуа-

тируются в Российской Федерации.

Таблица 1. Обозначения высокотемпературных проводов

Марка 

провода

Расшифровка марки провода

Длительно 

допустимая 

температура 

нагрева, °С

ACSS (SSAC)

Aluminium Conductor Steel Supported — Алюминиевый провод, 
поддерживаемый стальным сердечником

200

TACSR

Thermal Resistant Aluminium Alloy Conductors teel Reinforced — 
Провод из термостойкого алюминиевого сплава (с цирконием), 
усиленный стальным сердечником

150

ZTACSR

Ultra Thermal Resistant Aluminium Alloy Conductor Steel Reinforced — 
Провод из сверхтермостойкого алюминиевого сплава (с циркони-
ем), усиленный стальным сердечником

210

KTACSR

High Strength Thermal Resistant Aluminium Alloy Conductor Steel 
Reinforced — Провод из термостойкого алюминиевого сплава (с 
цирконием) высокой прочности, усиленный с тальным сердечником

150

TACIR

Thermal Resistant Aluminium Alloy Conductorl nvarR einforced — 
Провод из термостойкого алюминиевого сплава (с цирконием), 
усиленный сердечником из сплава Invar

150

ZTACIR

Ultra Thermal Resistant Aluminium Alloy Conductor Invar 
Reinforced — Провод из сверхтермостойкого алюминиевого сплава 
(с цирконием), усиленный сердечником из сплава Invar

210

XTACIR

Extra Thermal Resistant Aluminium Alloy Conductor Invar 
Reinforced — Провод из особотермостойкого алюминиевого 
сплава (с цирконием), усиленный сердечником из сплава Invar

230

GTACSR

GapT ype Thermal Resistant Aluminium Alloy Conductor Steel 
Reinforced — Провод с зазором из термостойкого алюминиевого 
сплава (с цирконием), усиленный стальным сердечником

150

GZTACSR

GapT ype Ultra Thermal Resistant Aluminium AlloyC onductor Steel 
Reinforced — Провод с зазором из сверхтермостойкого алюминие-
вого сплава (с цирконием), усиленный стальным сердечником

210

ACCR

Aluminium Conductor Composite Reinforced — Алюминиевый про-
вод (из сплава алюминия с цирконием), усиленный композитным 
(оксидноалюминиевым) сердечником

210

АССС

Aluminium Conductor Composite Core — Алюминиевый провод с 
композитным сердечником (из угле- и стекловолокна)

180

ACCFR

Aluminium conductor carbon fi ber reinforced — Алюминиевый про-
вод, усиленный углеволоконным сердечником

150

Примечания:

а)  Возможны дополнительные символы в марке провода, описывающие тип сердечника и форму 
токопроводящих проволок.
б)  У разных производителей маркировка одних и тех же проводов может отличаться, например, 
вместо буквы Z используется S; вместо К — Hi.

ÌÝÈ (ÒÓ)

Токопроводящие 
проволоки

Рис. 2. Поперечное 
сечение компактно-
го провода с трапе-
циевидными токо-
проводящими про-
волоками

Проволоки 
сердечника

Внешний повив 
токопроводящих 
проволок

Внутренний повив токопро-
водящих проволок 
(трапециевидной формы)

Зазор, 

заполненный 

термостойкой 

смазкой

Рис. 3. Поперечное 
сечение провода с 
зазором

Проволоки 
сердечника

Инновации