Оценка перспективных разработок алюминиевых сплавов для применения в проводах нового поколения

Рауль Гиянович Шакиров; Роберт Радилович Саттаров; Дмитрий Валерьевич Гундеров; Максим Юрьевич Мурашкин

doi:10.34831/EP.2020.1071.10.007

Оценка перспективных разработок алюминиевых сплавов для применения в проводах нового поколения

Рауль Гиянович Шакиров, Роберт Радилович Саттаров, Дмитрий Валерьевич Гундеров, Максим Юрьевич Мурашкин

Аннотация

В электрических сетях российских энергокомпаний идёт постепенная замена проводов марки АС на провода нового поколения (ПНП). На рынке проводниковой продукции в настоящее время предлагается широкий спектр ПНП как зарубежного, так и российского производства. Провода зарубежного производства предлагаются на качественно новом уровне с повышенными эксплуатационными свойствами, но с высокой стоимостью, также как и провода, выпускаемые в РФ по западным технологиям. Выпуск ПНП российского производства сейчас на пути становления и уже есть продукция, приближенная к мировым стандартам. В настоящей статье авторами представлены алюминиевые сплавы, прошедшие интенсивную пластическую деформацию и отжиг, с качественно новыми электрическими и механическими характеристиками – в перспективе материал для ПНП. Рассмотрены вопросы расчёта и конструирования провода из полученных сплавов и определения допустимых токов и других характеристик смоделированных проводов.

Ключевые слова

провод нового поколения (ПНП), интенсивная пластическая деформация (ИПД), ИПД-обработка, отжиг, допустимый ток, провода из алюминиевых сплавов, смоделированный провод.

Полный текст:

PDF

Литература

Тимашова, Л.В. Механические и электрические параметры проводов нового поколения [Текст] / Л.В. Тимашова, А.С. Мерзляков, И.А. Назаров. – ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС», 2008. – 8 с.

Колосов, С.В. Повышение пропускной способности ВЛ: анализ технических решений [Текст] / С.В. Колосов, С.В. Рыжов / Третья Международная конференция "Многогранные гнутые стойки (МГС)". -- Крым, п. Николаевка, 2008.

Шакиров, Р.Г. Основные вопросы проектирования воздушных линий электропередачи [Текст]: уч. издание / Ф.Р. Исмагилов, Н.К. Потапчук, Т.Ю. Волкова. – М.: Машиностроение, 2015. – 211 с.

О Правительственной комиссии по импортозамещению [Электронный ресурс]: постановление Правительства РФ от 4 августа 2015 г. № 785. – (http://old.economy.gov.ru/minec/activity/sections/importsubstitution/order/20160429).

Шакиров, Р.Г. Расчёт теплоотдачи с поверхности неизолированных проводов нового поколения [Текст] / Р.Г. Шакиров, Н.А. Федоров // Электрические станции. – 2019, – № 1 – С. 28 – 33.

Шакиров, Р.Г. Об исследованиях инновационных проводов АТ1ПС/С-185/29 и АСп 185 производства ООО «Камский кабель» в условиях гололедных нагрузок [Текст] / Совместное заключение ФГБОУ ВПО «Уфимский гос. авиац. тех. университет» и ООО «Башкирэнерго». – Уфа: УГАТУ, 2014. – 28 с.

Гундеров, Д.В. Методы получения наноструктурных сплавов для проводов нового поколения. Перспективы применения в электроэнергетике [Текст] / Д.В. Гундеров, Р.Р Саттаров, Р.Г. Шакиров // Доклад на Международной научно-практической конференции «Гололёдно-ветровые явления на воздушных линиях электропередачи». -- Уфа, 2016.

Алюминий первичный. Марки. Госстандарт России [Текст]: ГОСТ 11069-2001. – Введ. 2003-01-01. – М.: Стандартинформ, 2008. – 11 с.

Valiev, R.Z. A nanostructural design to produce high-strength Al alloys with enhanced electrical conductivity [Text] / R.Z. Valiev, M.Yu. Murashkin, I. Sabirov // Scripta Materialia/ -- 2014. -- No. 76. -- P. 13 – 16/

Murashkin, M.Yu. Nanostructured Al and Cu alloys with superior strength and electrical conductivity [Text] / M.Yu. Murashkin, I. Sabirov, X. Sauvage, R.Z. Valiev // Journal of Materials Science. – 2016. – No. 51. – P. 33 – 49.

Мурашкин, М.Ю. Особенности микроструктуры и физико-механические свойства ультрамелкозернистых алюминиевых сплавов для электротехнических применений [Текст] / М.Ю. Мурашкин, Е.В. Бобрук Т.С. Орлова, А.М. Мавлютов, А.Е. Медведев. -- Уфа: РИК УГАТУ, 2019. – 200 с.

Валиев, Р.З. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией. -- М.: Логос, 2000. -- 272 с.

Валиев, Р.З. // Создание НС металлов и сплавов c уникальными свойствами, используя интенсивную пластическую деформацию [Текст] / Р.З. Валиев // Российские Нанотехнологии. – 2006. -- Т. 1. -- С. 208 -- 216.

Murashkin, M.Yu. Microstructure, strength, electrical conductivity and heat resistance of an Al-Mg-Zr alloy after ECAP-conform and cold drawing [Text] / M.Yu. Murashkin, A.E. Medvedev, V.U. Kazykhanov, G.I. Raab, I.A. Ovid’ko, R.Z. Valiev // Rev. Adv. Mater. Sci. – 2016. – No. 47. – P. 16 -- 25.

Mann, V.Kh. Nanostructured Wire Rod Research and Developmentin Russia [Text] / V.Kh. Mann, A.Yu. Krokhin, I.A. Matveeva, G.I. Raab, M.Yu. Murashkin, R.Z. Valiev // Light Metal Age. – 2014. -- P. 26 -- 29.

Medvedev, A.E. Fatigue Properties of Ultra-Fine Grained Al-Mg-Si Wire swith Enhanced Mechanical Strengthand Electrical Conductivity [Text] / A.E. Medvedev, A. Arutyunyan, I. Lomakin, V. Kazykhanov, N. Enikeev, G.I. Raab, M.Yu. Murashkin // Metals. – 2018. – No. 8(12):1034.

Проволока из термостойкого алюминиевого сплава для провода воздушной линии электропередачи [Текст]: ГОСТ Р МЭК 62004-2014. – Введ. 2016-01-01. -- М.: Стандартинформ, 2019. – 14 с.

Zhang, Y. Precipitation evolution of Al-Zr-Yb alloys during isochronal aging [Text] / Y. Zhang, W. Zhou, H. Gao, Y. Han, K. Wang, J. Wang [et al.] // Scripta Materialia. -- 2013. -- Vol. 69. -- P. 477 -- 480.

Zhang, Y.-Z. Effects of y addition on microstructure and properties of Al-Zr alloys [Text] / Y.-Z. Zhang, H.-Y. Gao, Y.-F. Wang, J. Wang, B.-D. Sun, S.-W. Gu [et al.] // Transactions of Nonferrous Metals Society of China (English Edition). -- 2014. -- Vol. 24. -- P. 2239 -- 2243.

Белов, Н.А. Влияние отжига на структуру и механические свойства холоднокатаных листов Al-Zr сплавов [Текст] / Н.А. Белов, А.Н. Алабин, В.В. Истомин-Кастровский, Е.Г. Степанова // Известия вузов. Цветная металлургия. -- 2006. -- № 2. – С.14 – 18.

Medvedev, A.E. Enhancement of mechanical and electrical properties of Al-RE alloys by optimizing rare-earth concentration and thermo-mechanical treatment [Text] / A.E. Medvedev, M.Yu. Murashkin, N.A. Enikeev, R.Z Valiev, P.D. Hodgson, R. Lapovok // Journal of Alloys and Compounds. – 2018. -- Vol. 745. – No. 15. – P. 696 – 704.

Medvedev, A.E. Optimization of Strength-Electrical Conductivity Properties in Al-2Fe Alloy by Severe Plastic Deformation and Heat Treatment [Text] / A.E. Medvedev, M.Yu. Murashkin, N.A. Enikeev, R.Z Valiev, P.D. Hodgson, R. Lapovok // Advanced Engineering Materials. – 2017. -- 1700867.

Valiev, R.Z. Nanostructured Aluminium Alloys produced via severe plastic deformation: New horizons in development [Text] / R.Z. Valiev, M.Yu. Murashkin, I. Sabirov // Mater. Sci. Eng. A. – 2013. – No. 560. -- P. 1 -- 24.

Валиев, Р.З. Использование методов интенсивной пластической деформации для получения объемных наноструктурных металлов и сплавов [Текст] / Р.З. Валиев, Г.И. Рааб, М.Ю. Мурашкин // КШП. -- 2008. -- № 11. – С. 5 -- 12.

Шакиров, Р.Г. Применение проводов нового поколения на воздушных линиях электропередачи. Перспективы и пути решения [Текст] / Р.Г. Шакиров, Д.В. Гундеров // Международная научно-практическая конференция «Гололёдно-ветровые явления на воздушных линиях электропередачи». – Уфа: Ежегодный энергетический форум, 2014.

Гатауллина, М.В. Алюминиевые наноструктурные проводники с повышенными эксплуатационными свойствами для электроэнергетики [Текст] / М.В. Гатауллина, Д.В. Гундеров, Р.Г. Шакиров // Всероссийская конференция-школа с международным участием «Электронные, спиновые и квантовые процессы в молекулярных и кристаллических системах». – Уфа: Институт физики молекул и кристаллов УФИЦ РАН, 2019.

Саттаров, Р.Р. Конструирование и расчёт проводов из современных алюминиевых сплавов [Текст] / Р.Р. Саттаров, Р.Г. Шакиров // II Всероссийская научно-практическая конференция «Проблемы и перспективы развития электроэнергетики и электротехники». -- Казань: Казанский гос. энергетический университет, 2020.

Правила устройства электроустановок [Текст]: ПУЭ-2003; раздел 2; изд. 7, перераб. и доп. – М.: ЭНАС, 2003. – 158 с.

International standard. Thermal resistant aluminum alloy wire for overhead line conductor [Text]: IEC 62004, 2007.

Провода неизолированные для воздушных линий электропередачи [Текст]: ГОСТ 839-80. – Введ. 1981-01-01. -- М.: ИПК Издательство стандартов, 2002. – 15 c.

Лантан [Electronic resource]. – (www.chemicals-el.ru/chemicals-1082-1.html).

Безносов, Б.Д. Кабели и провода. Т.1. Основы теории, расчет и конструирование: учебное пособие для электротехнических техникумов [Текст] / Б.Л. Безносов [и др.]. – М.-Л.: Гос. энерг. изд-во, 1959. – 560 с.

Кранихфельд, Л.И. Теория, расчет и конструирование кабелей и проводов [Текст]: учебник для техникумов / Л.И. Кранихфельд, И.Б. Рязанов. – М.: Высшая школа, 1972. – 384 с.

Пискунов, Ю.В. Неизолированные провода, повышение пропускной способности, предельные токовые нагрузки, допустимая температура, программа для ЭВМ [Текст]: выпускная квалификационная диссертация. -- Уфа: УГАТУ. -- 2017. – 85 с.

Методика расчёта предельных токовых нагрузок по условиям сохранения механической прочности проводов и допустимых габаритов воздушных линий [Текст]: СТО 56947007-29.240.55.143-2013. -- ОАО «ФСК ЕЭС», 2013.

Шакиров, Р.Г. Механический расчёт воздушных линий электропередачи [Текст]: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018617907 / Р.Г. Шакиров, Н.Ф. Ахметов, Ю.В. Пискунов.

Шакиров, Р.Г. Расчёт предельных токовых нагрузок по условиям сохранения механической прочности проводов и допустимых габаритов воздушных линий [Текст]: cвидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018617908 / Р.Г. Шакиров, Ю.В. Пискунов, Н.Ф. Ахметов.

DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2020.1071.10.007