RU2179347C2

RU2179347C2 - Electrical conductor (alternatives)

Info

Publication number: RU2179347C2
Application number: RU2000108291/09A
Authority: RU
Inventors: А.В. Андреев
Original assignee: Совместное Российско-американское предприятие "Уралтранс"
Priority date: 2000-04-03
Filing date: 2000-04-03
Publication date: 2002-02-10

Abstract

FIELD: electrical engineering; bare stranded conductors for overhead power transmission lines and for electrified transport as reinforcing and suction lines. SUBSTANCE: first alternative of proposed conductor has carrying core of steel wires covered with at least one shielding layer of nickel, and/or chromium, and/or copper, and external lays of aluminum wire. Second alternative of proposed conductor has carrying core of steel wires covered with shielding layer of zinc, external lays of aluminum wires covered with at least one shielding layer of nickel and/or chromium. Proposed design alternatives of electrical conductor provide for ensuring desired corrosion resistance dispensing with neutral lubricants and adequate electric conductivity, mechanical strength, and long life when used in industrial regions, in vicinity of seas and salt lakes. EFFECT: enhanced electric conductivity and corrosion resistance, reduced maintenance charges due to dispensing with anticorrosive lubricant. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструкциям неизолированных многопроволочных проводов для воздушных линий, предназначенных для передачи электрической энергии в воздушных электрических сетях и линиях электрифицированного транспорта в качестве усиливающих, питающих и отсасывающих линий. The invention relates to electrical engineering, in particular to the designs of uninsulated stranded wires for overhead lines designed to transmit electrical energy in overhead electric networks and electrified transport lines as amplifying, supplying and suction lines.

Известна конструкция многопроволочного провода (ГОСТ 839-80), все повивы которого выполнены из алюминиевых проволок. The construction of a multiwire wire (GOST 839-80) is known, all of which are made of aluminum wires.

Достаточно широко применяют такие конструкции проводов, так как они обладают достаточно высокой электропроводностью и коррозионной стойкостью в атмосфере. Однако применение их на воздушных линиях ограничено из-за сравнительно низких прочностно-механических свойств. Such wire designs are widely used, since they have a sufficiently high electrical conductivity and corrosion resistance in the atmosphere. However, their use on air lines is limited due to the relatively low strength and mechanical properties.

Известна конструкция многопроволочного провода, повивы которого выполнены из проволок алюминиевых сплавов (Н.И.Белоруссов и др. Электрические кабели и шнуры. Справочник. - М.: Энергоатомиздат, 1988, с. 37). A well-known design of a multi-wire wire, which is made of aluminum alloy wires (N.I. Belorussov et al. Electrical cables and cords. Handbook. - M .: Energoatomizdat, 1988, p. 37).

Такие провода имеют более высокие прочностно- механические свойства и достаточно высокую электропроводность, но их коррозионная стойкость значительно ниже, так как из-за химической неоднородности сплава возникают реакции взаимодействия компонентов сплава с атмосферой, нарушается равномерность защитной окисной пленки, происходит образование микро- и макроэлементов, которые снижают коррозионную стойкость, следовательно, значительно уменьшают срок службы проводов. Such wires have higher strength and mechanical properties and a sufficiently high electrical conductivity, but their corrosion resistance is much lower, since due to the chemical inhomogeneity of the alloy reactions of the interaction of the alloy components with the atmosphere occur, the uniformity of the protective oxide film is disturbed, micro and macro elements are formed, which reduce corrosion resistance, therefore, significantly reduce the life of the wires.

Известна конструкция многопроволочного провода (Л. С. Ейльман, М.Б. Кнастер. Защита проводов и кабелей от коррозии. - М.: Энергия, 1971, с. 141), все повивы которого выполнены из проволок, состоящих из двух металлов титана и алюминия. Такая конструкция позволяет резко повысить прочность и коррозионную стойкость провода, так как титан совершенно инертен по отношению к агрессивным средам. Недостатками такой конструкции провода являются их сравнительно высокая стоимость и технологические трудности при изготовлении. The construction of a multiwire wire is known (L. S. Eilman, MB Knaster. Protection of wires and cables from corrosion. - M .: Energia, 1971, p. 141), all of which are made of wires consisting of two titanium metals and aluminum. This design can dramatically increase the strength and corrosion resistance of the wire, since titanium is completely inert with respect to aggressive environments. The disadvantages of this design of the wire are their relatively high cost and technological difficulties in manufacturing.

Известна конструкция многопроволочного провода ( А.С. Афанасьев. Контактные сети трамвая и троллейбуса. - М.: Транспорт, 1988, с. 14), выполненного из биметаллических проволок, имеющих сердцевину из стали, а оболочку из алюминия. Однако технологическая схема производства такой проволоки во многом определяет неоднородность распределения в ней компонентов, следствием неравномерности свойств металла по длине и поперечному сечению является возникновение остаточных напряжений. Процесс коррозии под их воздействием носит электрохимический характер, затем происходит разрушение защитной поверхности пленки. В результате снижения коррозионной стойкости снижается механическая прочность, увеличивается электрическое сопротивление и сокращается срок службы. A known design of a multi-wire wire (A. S. Afanasyev. Contact networks of a tram and trolley bus. - M .: Transport, 1988, p. 14) made of bimetallic wires having a core of steel and an aluminum sheath. However, the technological scheme for the production of such a wire largely determines the heterogeneity of the distribution of components in it, a consequence of the non-uniformity of the metal properties along the length and cross section is the appearance of residual stresses. The corrosion process under their influence is electrochemical in nature, then the protective surface of the film is destroyed. As a result of a decrease in corrosion resistance, the mechanical strength is reduced, the electrical resistance is increased, and the service life is reduced.

Наиболее близкой по существенным признакам и достигаемому результату является конструкция комбинированного многопроволочного провода (Н.И. Белоруссов и др. Электрические кабели и провода. Справочник. - М.: Энергия, 1971, с. 304), состоящая из несущего сердечника из стальных оцинкованных проволок и алюминиевых проволок. The closest in essential features and the achieved result is the design of a combined multi-wire wire (NI Belorussov et al. Electrical cables and wires. Reference book. - M .: Energy, 1971, p. 304), consisting of a supporting core of galvanized steel wires and aluminum wires.

Такие провода обладают достаточной электропроводностью и механической прочностью, но в процессе эксплуатации под воздействием атмосферы, внешних нагрузок постоянного или переменного характера (натяжение проводов, ветер, изменение температуры, гололед) происходит коррозия цинкового покрытия до 1 мкм в год, растрескивание и отслаивание цинка от поверхности стальной проволоки. В результате возникают коррозионные процессы не только на поверхности, но и внутри провода, т. е. образуются гальванические пары (сталь - алюминий), при этом появляются и ускоряются коррозионные процессы внутри провода, ведущие к сокращению срока его службы. Such wires have sufficient electrical conductivity and mechanical strength, but during operation under the influence of the atmosphere, external loads of constant or variable nature (wire tension, wind, temperature changes, ice), the zinc coating corrodes to 1 μm per year, zinc cracking and peeling from the surface steel wire. As a result, corrosion processes occur not only on the surface, but also inside the wire, i.e. galvanic pairs are formed (steel - aluminum), and corrosion processes appear and accelerate inside the wire, leading to a reduction in its service life.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое решение, является создание конструкции провода, обеспечивающей высокую электропроводность, механическую прочность и коррозионную стойкость, сокращение расходов на эксплуатацию за счет исключения использования антикоррозийной смазки. The task to which the proposed solution is directed is to create a wire structure that provides high electrical conductivity, mechanical strength and corrosion resistance, reducing operating costs by eliminating the use of anticorrosive grease.

Для решения этой задачи по варианту 1 в электрическом проводе, состоящем из несущего сердечника из стальных проволок с защитным слоем и алюминиевых проволок, в качестве защитного слоя стальных проволок нанесен слой никеля и/или хрома, и/или меди. To solve this problem, according to option 1, in the electric wire consisting of a bearing core of steel wires with a protective layer and aluminum wires, a layer of nickel and / or chromium and / or copper is applied as a protective layer of steel wires.

Выполнение несущего сердечника из стальных проволок с защитным слоем никеля и/или хрома, и/или меди позволяет осуществить защиту основного металла проволоки сердечника практически неограниченно по времени, так как слой никеля и/или хрома, и/или меди не отслаивается от основного металла под воздействием различных нагрузок, в результате исключается появление трещин в защитном покрытии, следовательно, процесс электрокоррозии практически отсутствует. The implementation of the bearing core of steel wires with a protective layer of nickel and / or chromium, and / or copper allows the protection of the base metal of the core wire is almost unlimited in time, since the layer of nickel and / or chromium and / or copper does not peel from the base metal under exposure to various loads, as a result, the appearance of cracks in the protective coating is excluded, therefore, the process of electrocorrosion is practically absent.

На фиг. 1 изображена конструкция предлагаемого провода по варианту 1. Несущий сердечник 1 выполнен из стальных проволок с защитным покрытием в виде, как минимум, из одного слоя 2 никеля и/или хрома, и/или меди, алюминиевых проволок 3. In FIG. 1 shows the design of the proposed wire according to embodiment 1. The bearing core 1 is made of steel wires with a protective coating in the form of at least one layer 2 of nickel and / or chromium and / or copper, aluminum wires 3.

Для решения этой же задачи по варианту 2 электрический провод состоит из несущего сердечника из стальных проволок с защитным покрытием из слоя цинка и внешних повивов алюминиевых проволок, выполненных с защитным покрытием, как минимум, одного слоя никеля и/или хрома. To solve the same problem in option 2, the electric wire consists of a bearing core made of steel wires with a protective coating of a zinc layer and external coils of aluminum wires made with a protective coating of at least one layer of nickel and / or chromium.

Выполнение электрического провода по варианту 2 позволяет практически исключить возникновение процессов электрокоррозии на поверхности и внутри электрического провода при эксплуатации его в районах с агрессивной атмосферой. The implementation of the electric wire according to option 2 allows you to practically eliminate the occurrence of electrocorrosion processes on the surface and inside the electric wire when it is used in areas with an aggressive atmosphere.

На фиг. 2 изображена конструкция предлагаемого провода по варианту 2. Несущий сердечник 1 выполнен из стальных проволок с защитным покрытием в виде слоя цинка 2, алюминиевых проволок 3 с защитным, как минимум, одним слоем 4 никеля и/или хрома. In FIG. 2 shows the construction of the proposed wire according to embodiment 2. The bearing core 1 is made of steel wires with a protective coating in the form of a layer of zinc 2, aluminum wires 3 with a protective layer of at least one layer 4 of nickel and / or chromium.

Предлагаемая конструкция электрического провода по варианту 1 и варианту 2 работает следующим образом: в процессе эксплуатации в проводе усиливающих, питающих и отсасывающих линий несущий сердечник 1 из стальной проволоки с защитным слоем 2 воспринимает основные возникающие нагрузки, а внешний повив алюминиевых проволок 3 с защитным слоем 4 обеспечивает электрическую проводимость. The proposed design of the electric wire according to option 1 and option 2 works as follows: during operation of the reinforcing, supplying and suction lines in the wire, the bearing core 1 of a steel wire with a protective layer 2 perceives the main emerging loads, and the outer coil of aluminum wires 3 with a protective layer 4 provides electrical conductivity.

В известных заявителю конструкциях комбинированных проводов усиливающих, питающих и отсасывающих линий, выполненных из проволок разных металлов, не использовался слой никеля и/или хрома, и/или меди для покрытия несущего сердечника провода, внешний повив которого выполнен из алюминиевой проволоки. А также в известных конструкциях проводов не использовались в качестве защитного покрытия алюминиевых проволок внешних повивов, как минимум, один слой никеля и/или хрома и несущий сердечник из стальной оцинкованной проволоки. Следовательно, можно считать, что предлагаемые варианты 1 и 2 конструкции комбинированного электрического провода отвечает критерию "новизна". In the constructions of the combined reinforcing, supply and suction lines made of wires of various metals known to the applicant, a layer of nickel and / or chromium and / or copper was not used to cover the bearing core of the wire, the outer core of which is made of aluminum wire. Also, in the known wire structures, at least one layer of nickel and / or chromium and a supporting core made of galvanized steel wire were not used as a protective coating for aluminum wires of external layers. Therefore, we can assume that the proposed options 1 and 2 of the design of the combined electric wire meets the criterion of "novelty."

Известно использование никеля в качестве защитного покрытия медных токопроводящих жил в проводах для электродвигателей ("Новые провода и кабели", справочник Института промышленного развития, Информэлектро, М., 1994 г., с. 12). Но то, что защитный слой никеля и/или хрома позволяет использовать комбинированный провод из стальной и алюминиевой проволоки без антикоррозионной смазки в районах с атмосферой воздуха типов II и III не является очевидным для специалистов, поэтому, заявляемое решение отвечает критерию "изобретательский уровень". It is known to use nickel as a protective coating for copper conductive conductors in wires for electric motors ("New Wires and Cables", Handbook of the Institute for Industrial Development, Informelectro, M., 1994, p. 12). But the fact that the protective layer of nickel and / or chromium allows the use of a combined wire of steel and aluminum wires without anti-corrosion lubrication in areas with an air atmosphere of types II and III is not obvious to specialists, therefore, the claimed solution meets the criterion of "inventive step".

Таким образом, предлагаемые варианты 1 и 2 конструкции электрического провода позволяют получить провод, который обеспечивает без дополнительных затрат его коррозионную стойкость, достаточную электропроводность, механическую прочность и долговечность при эксплуатации его в промышленных районах. Thus, the proposed options 1 and 2 of the design of the electric wire allow you to get a wire that provides corrosion resistance, sufficient electrical conductivity, mechanical strength and durability when operating it in industrial areas without additional costs.

Предлагаемая конструкция провода по своим характеристикам позволяет использовать его без применения нейтральной смазки повышенной нагревостойкости на побережьях морей, соленых озер, в промышленных районах с агрессивной атмосферой воздуха. The proposed design of the wire in terms of its characteristics allows it to be used without the use of neutral grease with increased heat resistance on the coasts of the seas, salt lakes, and in industrial areas with an aggressive atmosphere of air.

Claims

1. An electric wire consisting of a supporting core made of a steel wire with a protective coating and external coils of aluminum wires, characterized in that at least one layer of chromium and / or nickel is used as a protective coating of the steel wire, and / or copper.

2. An electric wire consisting of a supporting core made of steel wire with a protective layer of zinc, and external coils of aluminum wires, characterized in that the external coils have at least one protective layer of chromium and / or nickel.