1.6 Замена проводов

Наиболее эффективный метод повышения пропускной способности ВЛ - применение усовершенствованных типов проводов. Конструкции проводов с высокой термостойкостью и малым весом позволяют без какой-либо реконструкции опор повысить пропускную способность линии вдвое и более.

Наиболее эффективно применение проводов с улучшенными характеристиками при соблюдении следующих условий: провод работает на пределе термической нагрузки; провес провода в пролетах находится в пределах допустимого; конструкция линии позволяет использовать более тяжелый провод (без усиления ее элементов).

Применение обычных типов проводов большого сечения – наиболее простой способ. Основное ограничение в этом случае – рост массы провода, это требует усиливать конструкцию линии (опоры, фундаменты, изолирующую подвеску).

Другим ограничивающим фактором являются ветровая и гололедная нагрузка, усиливающаяся из-за увеличения поверхности провода. Применение трапецеидальных Z-образных проволок проводящей части вместо круглых (при том же сечении – меньшая поверхность провода) позволяет уменьшить ветровую и гололёдную нагрузку. Такой провод имеет малое аэродинамическое сопротивление и сниженные потери энергии на корону, а также обладает повышенной нагрузочной способностью (сечение проводящей части в 1,5 раза больше, чем у провода АС при том же внешнем диаметре) и уменьшенным на 50% коэффициентом лобового сопротивления ветру.

1.7 Термостойкие провода

Виды термостойких проводов определяются свойствами сердечника и токопроводящих жил (алюминий и его сплавы), а их применение целесообразно при условии, что их стоимость не превышает расходы на усиление конструкции линии. Обычные провода имеют пре-дел по нагреву 90-100°С из-за потери механических свойств алюминия при более высоких температурах.

Алюминий после отжига становится мягким, его прочность снижается, но растяжимость увеличивается, это снижает риск обрыва провода. Провод с отожженным алюминием и стальными сердечниками типа ACSS имеет сниженную на 30% прочность по сравнению с проводом АС. Конструкция, масса и диаметр этих проводов одинаковы, но провод ACSS меньше растягивается и имеет меньший провес. Алюминий в проводеACSS работает до температуры 250°С – предельное значение для проволоки сердечника с гальваническим покрытием и узлов крепления провода.

Высокую температуру провода допускают сплавы алюминия с цирконием типа TAL и Z TAL. Комбинации такого провода с сердечниками из специальной стали имеют такие же массу и диаметр, как провод AC, но выдерживают более высокие температуры. Провес такого провода в пролете больше.

1.8 Провода с уменьшенным провесом

Для снижения провеса разработаны провода с сердечником из инвара (ферромагнитный сплав железа с 36% никеля), имеющего малый коэффициент линейного расширения. В этом проводе механическая нагрузка на алюминиевые жилы при расширении провода снимается с помощью механического отделения их от провода – сердечника путем введения зазора.

Высокая прочность сердечника в сочетании с малым коэффициентом линейного расширения достигается также использованием неметаллических материалов(матриц из металлооксидов или стеклопластиков, армированных углеродными волокнами).

Преимущества таких проводов – меньшая масса, высокая прочность и снижение провеса в пролете. С ростом температуры увеличивается сопротивление провода и потери в нем, поэтому линия должна работать преимущественно с равномерным графиком нагрузки.

Особенности конструкции и допустимые температуры некоторых типов проводов, обладающих высокой нагревостойкостью и механической прочностью, приведены в таблице 1.1, в которой используются следующие обозначения:

TW – провод с алюминиевыми проволоками трапецеидального сечения;

AW – провод с проволоками сердечника, покрытыми алюминиевым сплавом;

Z – сверхтермостойкий сплав алюминий-цирконий ZTAL;

T – термостойкий алюминиевый сплав TAL;

По сравнению с обычным сталеалюминевым проводомACSR проводACSS дороже на 20-50%. Он может работать при повышенной температуре, но с большим провесом. Провода с малым провесом и зазором между сердечником и жилами GTACSR вдвое дороже AC. Провода с сердечником из инвара(Z) или армированного пластика(ACCC, ACCR) стоят в 3-6 раз дороже AC.

Другой способ уменьшения провеса при нагревании провода – увеличение его натяжения с ростом температуры. Устройство SLiM (Sagging Line Mitigator) разработанное инстиутом EPRI, принцип работы которого заключается в принудительном изменении длины провода в пролете при его нагреве или охлаждении. В настоящее время в ряде случаев традиционные методы увеличения расстояния проводов до земли(подъём проводов и повышние опор) дешевле применения устройства SLiM.

Таблица 1.1– Характеристика проводов

Марка провода	Материал сердечника	Материал провода	Макс температура
АААС, Aero-Z	-	Алюминиевый сплав проволоки с Z-образным сечением	90
ААС (А)	-	Алюминий	90
АС, AW, TW	Стальная проволока	Алюминий	90
AACSR	Стальная проволока	Алюминиевый сплав	90
ACAR	Алюминиевый сплав	Алюминий	90
ACSS,AW, TW	Высокопрочная стальная проволока с покарытием Al-Zn-La-Ce	Отожженный алюминий, круглые или трапецеидальные проволоки	200
TACSR	Стальная проволока	Термостойкий сплав TAL	150
Z	-	Сплав Al-Zr, ZTAL	210
ACFR	Пластик армированный стекловолокном	Алюминий	100
T	То же	Термостойкий сплав TAL	150
Z	То же	Сплав Al-Zr, ZTAL	210
ACCR, TW	Пластик, армированный волокнами углерода	Сплав Al-Zr, ZTAL	210
ACCC, TW	Пластик, армированный волокнами углерода, в трубке из стекловолокна	Отожженный алюминий, трапецеидальные жилы	200
TACIR	Высокопрочный инвар	Термостойкий сплав TAL	150
Z	Fe – 36%Ni	Сплав Al-Zr, ZTAL	210
GTACSR	С зазором, стальная проволока	Термостойкий сплав TAL	150
Z	То же	Сплав Al-Zr, ZTAL	210