Кабельно-проводниковая продукция и аксессуары

Aero-Z® - взгляд в будущее для высоковольтных линий электропередачи

Концерн Nexans предлагает новые высокотехнологичные провода для линий электропередачи 110-1150 кВ. Эти провода, получившие название Aero-Z®, представляют собой полностью связанные между собой проводники, которые состоят из одного или нескольких концентрических слоев круглых проволок (внутренние слои) и проволок в виде буквы "Z" (внешние слои). Каждый слой провода имеет скрутку по длине, выполненную с определенным шагом.

Название Aero-Z® появилось не только от формы внешних проводников (Z), но и от значительно лучших аэродинамических характеристик проводов по сравнению с обычными круглыми проводами.

Первая линия с Aero-Z® проводами и грозозащитными тросами была сооружена в Бельгии в 1974 году. Эта линия имела длину 2,59 км и пересекала реку Шельду, соединяя АЭС и морской порт г.Антверпен (см.рис1). Строительство такой ЛЭП было обусловлено необходимостью передачи большой мощности через широкую судоходную реку (габарит линии должен был быть не менее 70 м при самом высоком уровне воды в реке). При этом на линию оказывали огромное влияние сильные ветра, характерные для данных мест.

В начале 90-х годов фирма Nexans (Alcatel Cable) вернулась к этому продукту, но уже на другом технологическом уровне и с учетом всех замечаний, полученных во время эксплуатации ЛЭП. Причинами для этого были:

  • необходимость увеличения пропускной способности существующих линий;
  • снижение механических нагрузок, прикладываемых к опорам ЛЭП, из-за пляски проводов;
  • повышение коррозионной стойкости проводов и тросов;
  • снижение риска обрыва провода при частичном повреждении нескольких внешних проволок из-за внешних воздействий, в том числе в результате удара молнии;
  • улучшение механических свойств проводов при налипании снега или образовании льда.

Решением этой проблемы явилось появление нового поколения Aero-Z® провода, запатентованного концерном Nexans. В настоящее время в Европе установлено более 3500 км такого провода на напряжения 63 - 70 - 90 - 150 - 225 - 400 кВ. Начиная с 1995 г. в Бельгии все строящиеся или реконструируемые линии электропередачи оснащаются проводом Aero-Z®. Во Франции в ближайшие 20 лет также намечено осуществить переход на данный вид провода. В Южной Америке построено около 1000 км таких линий и планируется монтаж еще 1500 км.

Рассмотрим более подробно конструкцию провода Aero-Z® (рис.2). Внутренняя часть провода аналогична обычному проводу типа АС за исключением того, что внутренние проводники могут быть изготовлены не только из стали, но и из алюминия или алюминиевых сплавов. Более того, один или несколько проводников могут быть полыми и содержать внутри оптические волокна. Внешние же слои провода выполняются из алюминиевых проводников, имеющих форму буквы "Z"., причем проводники очень плотно прилегают друг к другу.

В табл.1. приведены основные типы проводов Aero-Z®.

Таким образом, за счет более плотной скрутки проводников и более гладкой внешней поверхности возможно использование более тонких и более легких проводов (без стального сердечника). Это, в свою очередь приводит к снижению электрических потерь в проводах (на 10-15%), в том числе потери на корону, и повышению механической прочности конструкции.

 

Табл. 1

Тип (мм2) Составляющие Внешний диаметр, мм
круглые проводники Z-образные проводники
количество диаметр, мм количество слоев количество проводников высота, мм
177-1Z 1+6 3,3 1 12 3,3 16,5
242-2Z 1+6 2,7 2 12+18 2,7 18,9
261-2Z 1+6 2,8 2 12+18 2,8 19,6
346-2Z 1+6 3,2 2 12+18 3,2 22,4
455-2Z 1+6+12 2,9 2 18+24 2,9 26,1
505-2Z 1+6+12 3,05 2 18+24 3,05 27,45
666-2Z 1+6+12 3,5 2 18+24 3,5 31,5
707-2Z 1+6+12 3,6 2 18+24 3,6 32,4
928-3Z 1+6+12 3,35 3 18+24+30 3,35 36,85

Лабораторный тест на воздействие удара молнии показал, что при повреждении до 5 Z-образных проводников сохраняется полная механическая прочность данного провода. Также, благодаря плотной скрутке практически исключается проникновение во внутренние слои воды и загрязнений, следовательно снижается коррозия внутренних слоев провода.

Особо остановимся на поведении провода в условиях налипания снега. Для традиционного провода характерно следующая схема (рис.3). При мере накопления мокрого снега на проводе центр тяжести смещается (2), и провод в пролете поворачивается (3). Однако снег продолжает падать и цикл продолжается сначала. В результате традиционный провод получает дополнительные крутящие моменты или начинает расплетаться (в зависимости от направления ветра). Провод Aero-Z®, обладая более высоким сопротивлением кручению, в этих условиях практически не поворачивается, что приводит к самосбросу излишнего снега под действием силы тяжести (рис.4). На рис.5 показаны результаты натурных испытаний в лаборатории Чешского энергетического института в 1992 г.

За счет более гладкой внешней структуры провода Aero-Z® имеют примерно на 30-35 % меньшее аэродинамическое сопротивление ветровым нагрузкам по сравнению с обычным проводом. Этот факт приводит к резкому снижению пляски проводов как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении, что в свою очередь значительно облегчает работу опор и гирлянд при сильных ветрах.

Ниже приведем сравнительную таблицу характеристик стандартного провода типа АС и провода Aero-Z®. Оба провода произведены на заводе в Бельгии. Необходимо было передать нагрузку в 880 А.

 

Табл. 2

Тип провода АС Aero-Z®
Конструкция 1+6 - сталь,
диаметр 3,38 мм
12+18+24 - Al,
диаметр 3,38 мм
1+6+12 - алюминий,
диаметр 3,38 мм
18+24 - алюминий,
высота Z -3,2 мм
Внешний диаметр, мм 30,42 28,8
Площадь поперечного сечения, мм2 сталь - 62,809
алюминий - 484,526
алюминий - 560
Удельный вес провода, кг/км 1832 1560
Удельное сопротивление провода, Ом/км 0,06 0,06
Ток короткого замыкания, кА 40,6 45,85
Усилие на разрыв, кН 148,7 156,0

Таким образом, предлагаемые на российском рынке провода Aero-Z® имеют следующие основные преимущества по сравнению с обычными проводами:

  • резкое снижение потерь при транспортировке электроэнергии по линиям электропередачи (особенно по магистральным);
  • повышение пропускной способности ЛЭП при том же сечении фазных проводов;
  • практически полное отсутствие внешней коррозии проводников;
  • резкое снижение пляски проводов от ветровых нагрузок;
  • уменьшение налипания снега и льда на проводах;
  • уменьшение нагрузки на поддерживающие устройства ЛЭП, что приводит к возможному увеличению длин пролетов и экономии до 10 % числа опор;
  • возможность организации каналов передачи информации по оптоволокну внутри проводов и молниезащитных тросов.

Обсудить на форуме

Нужен кабель? Оформи заявку бесплатно