Волгоградский государственный технический университет, Волгоград, Россия:

Л. М. Гуревич, заведующий кафедрой «Материаловедение и композиционные материалы», доцент, докт. техн. наук, эл. почта: mv@vstu.ru
В. Ф. Даненко, доцент кафедры «Технология материалов», канд. техн. наук

В работе с помощью компьютерного моделирования определены геометрические параметры элементов грозозащитного троса (прядей типа ЛК-О) с оптическим модулем при круговом пластическом обжатии. Установлено запаздывание образования боковых контактов (арочного эффекта) между проволоками наружного слоя пряди конструкции 1 + 9 + 9 при плотной свивке элементов, что создает условия для передачи давления на внутренние слои и вызывает значительную (до 20 %) деформацию поверхности оптического модуля при степени обжатия q_л = 5,5 %. При этом уровень заполнения зазоров внутреннего слоя достигает критического, способствующего переходу к деформации удлинения (вытяжке) проволок и к снижению продольной жесткости пряди. Нарушение условия плотной свивки элементов пряди путем выбора при моделировании геометрических размеров проволок, обеспечивающих наличие исходных зазоров между слоями, снижает деформацию на поверхности оптического модуля qл до 7–8 % при степени обжатия qл = 6 %, что объясняется более интенсивным формированием боковых контактов между проволоками наружного слоя, способствующего снижению радиальной составляющей давления, передаваемого внутрь пряди. Показано, что его уменьшение также можно достичь увеличением числа проволок в слоях. Для пряди конструкции 1 + 10 + 10, при наличии зазора между внутренним слоем и оптическим модулем, деформация на поверхности сердечника составляет 3–4 % при степени обжатия qл = 6,3 %, что обеспечивает работоспособность оптического модуля (сердечника) после кругового пластического обжатия и целостность оптических волокон.

1. Ивановский Д. А. Применение оптического кабеля, встроенного в грозотрос, для передачи информации между элементами энергосистемы // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2013. № 1. С. 33–35.
2. Yokoya M., Katsuragi Y., Goda Y., Nagata Y., Asano Y. Development of lightning-resistant overhead ground wire // IEEE Transactions on Power Delivery. 1994. Vol. 9. P. 1517–1523.
3. Li J., Sun D. D. Notice of retraction: analysis on lightning strike damages to optical fiber composite overhead ground wire // International Conference on Industrial and Information Systems. 2009. P. 39–44.
4. IEEE 1138–2021. IEEE Standard construction of composite fiber optic overhead ground wires (OPGW) for use on electric utility power lines. — Applied : 05.11.2021. — USA : Europian Standarts, 2021.
5. IEC 61396. Electrical mechanical and physical requirements and test methods of optical ground wire (OPGW). — Applied : 01.01.2000. — USA : International Electrotechnical Commission, 2000.
6. IEC 60794-4:2018. Optical fibre cables – part 4: sectional specification – aerial optical cables along electrical power lines. Edition 2.0. — Published : 25.06.2018. — USA : International Electrotechnical Commission, 2018.
7. ГОСТ Р 52266–2020. Кабели оптические. Общие технические условия. — Введ. 01.09.2020. — М. : Издательство стандартов, 2020.
8. СТО 56947007-33.180.10.174–2014. Оптический кабель, встроенный в грозозащитный трос, натяжные и поддерживающие зажимы, муфты для организации ВОЛС-ВЛ на линиях электропередачи напряжением 35 кВ и выше. Общие технические условия. — Введ. 21.05.2014. — М. : Издательство стандартов, 2014.
9. Разработка оптимальной технологии производства конструкции ОКГТ с 24-мя оптическими волокнами и диаметром не более 11,5 мм. — URL : http://metsbytservis.ru/attachments/1.-razrabotka-optimalnoytehnologii-okgt.pdf (дата обращения : 29.07.2022).
10. Власов А. К., Фокин В. А., Петрович В. В., Фролов В. И., Даненко В. Ф. О повышении служебных свойств канатов для молниезащиты воздушных линий электропередачи // Сталь. 2011. № 7. С. 78–81.
11. Гуревич Л. М., Даненко В. Ф., Проничев Д. В., Трунов М. Д. Компьютерное моделирование при проектировании процесса кругового обжатия грозозащитного троса с оптическим модулем // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2015. № 8. С. 97–102.
12. Корчунов А. Г., Медведева Е. М., Харитонов В. А., Константинов Д. В. Влияние пластического обжатия на напряженно-деформированное состояние арматурного каната // Черные металлы. 2021. № 11. С. 50–54. DOI: 10.17580/chm.2021.11.09.
13. Danenko V. F., Gurevich L. M. On calculation of stress-strain state of steel closed ropes in extension and twisting. Part 1. Determination of generalized stiffness and deformation coefficients // CIS Iron and Steel Review. 2021. Vol. 22. P. 20–25.
14. Korchunov A. G., Medvedeva E. M., Ivekeeva P. V., Konstantinov D. V. FEM study of internal stresses evolution in prestressing strands // CIS Iron and Steel Review. 2020. Vol. 20. P. 21–24.
15. Ren Zhiqian, Yu Zongyue, Chen Xun. Model for taking into account the effect of elastoplastic damages on the strength of a wire rope // Journal of Mechanical Engineering Science. 2017. Vol. 53. No. 1. P. 121–129.
16. Wenzheng D., Baozhu M., Zheng X., Dazhi C., Peng W. Finite element analysis on the wire breaking rule of 1×7IWS steel wire rope // MATEC Web of Conferences. 2017. Vol. 108. P. 01002.
17. СТО 71915393–ТУ 113–2011. Канат стальной для защиты ВЛЭП от прямых ударов молнии с оптическим кабелем связи. Введ. 25.05.2011. — Волгоград : АО «Северсталь-Метиз», 2011.
18. ГОСТ 7372–79. Проволока стальная канатная. — Введ. 01.01.1982. — М. : Издательство стандартов, 1979.
19. СТО 71915393–ТУ 113–2014. Грозозащитный трос с встроенным волоконно-оптическим кабелем связи для защиты воздушных линий электропередач от прямых ударов молнии. Введ. 23.04.2014. — М. : ООО «Метсбытсервис», 2014.
20. Johnson G. R., Cook W. H. Fracture characteristics of three metals subjected to various strains, strain rates, temperatures, and pressures // Engineering fracture mechanics. 1985. Vol. 21. No. 1. P. 31–48.
21. Малиновский В. А. Стальные канаты. Ч. 1. — Одесса : Астропринт, 2001. — 188 с.
22. Харитонов В. А., Лаптева Т. А. Анализ способов оценки степени деформации пряди при пластическом обжатии // Моделирование и развитие процессов ОМД. 2015. № 21. С. 105–109.
23. А. с. 867976 СССР. Способ изготовления проволочного каната / М. Ф. Глушко, В. А. Малиновский, Ю. В. Кобяков и др. ; заявл. 04.02.1981 ; опубл. 30.09.1981, Бюл. № 36.
24. Харитонов В. А., Иванцов А. Б., Лаптева Т. А. Закономерности распределения деформации проволок в многослойной пряди при круговом калибрующем обжатии // Известия вузов. Черная металлургия. 2019. Т. 62. № 9. С. 691–697.