Провода алюминиевые неизолированные
Провода алюминиевые неизолированные: технические характеристики, применение и нормативная база
Алюминиевые неизолированные провода представляют собой класс токопроводящих изделий, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии в воздушных линиях электропередачи (ВЛ) и ответвлениях от них, а также для выполнения токопроводящих элементов в различных электротехнических устройствах. Их основная отличительная черта – отсутствие какой-либо изолирующей оболочки вокруг токопроводящей жилы, что определяет специфику их применения, монтажа и эксплуатации исключительно там, где исключено случайное прикосновение людей или животных, а также где исключено короткое замыкание между фазами или на землю. Производство осуществляется в соответствии с ГОСТ 839-80 «Провода неизолированные для воздушных линий электропередачи» и другими профильными стандартами.
Материал и технология производства
Основной материал – алюминий марок А5, А5Е, А6, А7, А8 по ГОСТ 11069 (содержание чистого алюминия не менее 99,5%). Для проводов повышенной прочности используется термообработанный алюминиевый сплав марки АМЦ (алюминий-магний-кремний) по ГОСТ 839-80. Процесс производства включает в себя волочение алюминиевой катанки до требуемого диаметра, отжиг (для получения мягкой марки АМ) или термообработку (для сплава АМЦ), и скрутку многопроволочных жил. Провода поставляются в бухтах или на барабанах.
Классификация и маркировка
Маркировка проводов строится по единому принципу и отражает материал, конструкцию и номинальное сечение.
- А – провод из алюминия без упрочняющего сердечника. Пример: А 50 – алюминиевый провод сечением 50 мм².
- АМ – провод из мягкого алюминия (отожженный). Обладает повышенной гибкостью.
- АЖ – провод из алюминиевого сплава (АМЦ). Обладает повышенной механической прочностью.
- АС – сталеалюминиевый провод. Состоит из стального сердечника и внешних повивов из алюминиевых проволок. Хотя имеет стальной сердечник, относится к классу алюминиевых неизолированных проводов и является наиболее распространенным для ВЛ высоких напряжений.
- АСКС, АСКП – сталеалюминиевые провода с заполнением межпроволочного пространства сердечника или всего провода негигроскопичной смазкой для защиты от коррозии.
- АН – провод из алюминиевого сплава, упрочненный холодной деформацией.
- Провода марок А, АМ: Применяются в основном на ВЛ напряжением 0.4-10 кВ, в ответвлениях к вводам, в городских и сельских сетях. АМ (мягкий) часто используется для ответвлений, где требуется повышенная гибкость. Сечения обычно от 16 до 240 мм².
- Провода марок АЖ, АН: Применяются на ВЛ в районах с повышенными механическими нагрузками (ветровыми, гололедными), где требуется высокая прочность, но применение сталеалюминиевых проводов (АС) по каким-либо причинам нецелесообразно.
- Провода марки АС (сталеалюминиевые): Основной тип для магистральных ВЛ напряжением 35 кВ и выше, а также для ВЛ 6-10 кВ с большими пролетами. Стальной сердечник воспринимает механические нагрузки, а алюминиевые повивы – электрическую. Соотношение сечений алюминия и стали (указывается в маркировке, например, АС 120/19) подбирается исходя из условий климатического района.
- Значительно более низкая стоимость по сравнению с медными проводами.
- Меньшая масса, что снижает нагрузку на опоры и фундаменты.
- Устойчивость к атмосферной коррозии (образуется защитная оксидная пленка).
- Высокая стойкость к ультрафиолетовому излучению.
- Для сталеалюминиевых проводов – высокая механическая прочность, позволяющая увеличивать длины пролетов.
- Более низкая, чем у меди, электропроводность (удельное сопротивление выше в ~1.62 раза).
- Склонность к ползучести (медленной пластической деформации под постоянной нагрузкой), особенно у мягких марок.
- Более сложная технология соединения, требующая специального инструмента и материалов для защиты от окисления.
- Гальваническая коррозия при непосредственном контакте с другими металлами (медь, сталь без покрытия).
- Ограниченная гибкость у однопроволочных и некоторых многопроволочных конструкций.
- Обрыв отдельных проволок или всего провода из-за превышения механических нагрузок (гололед, ветер).
- Коррозионный износ, особенно в промышленных и приморских районах.
- Повреждения от падения деревьев, внешних механических воздействий.
- Пережог в местах контакта с неисправной арматурой или при коротких замыканиях.
- Вибрация и пляска проводов, приводящая к усталостным разрушениям у зажимов.
Основные технические характеристики
Ключевые параметры, регламентируемые стандартами, включают номинальное сечение, количество и диаметр проволок в жиле, массу, электрическое сопротивление, механическую прочность и допустимую токовую нагрузку.
Таблица 1. Характеристики некоторых марок алюминиевых неизолированных проводов
| Марка провода | Номинальное сечение, мм² | Количество/диаметр проволок, шт/мм | Расчетный наружный диаметр, мм | Масса 1 км, кг | Сопротивление постоянному току при 20°C, Ом/км, не более |
|---|---|---|---|---|---|
| А 50 | 50 | 7/3.0 | 9.0 | 135 | 0.595 |
| А 120 | 120 | 19/2.8 | 14.0 | 323 | 0.249 |
| АМ 95 | 95 | 7/4.2 | 12.6 | 257 | 0.301 |
| АЖ 70 | 70 | 7/3.6 | 10.8 | 189 | 0.451 |
| АС 70/11 | 70 | 6/3.8 (Al) + 1/3.8 (St) | 11.4 | 275 | 0.413 |
| АС 240/32 | 240 | 24/3.6 (Al) + 7/2.4 (St) | 21.6 | 964 | 0.120 |
Области применения и особенности выбора
Выбор марки и сечения провода определяется проектом ВЛ на основе расчетов механической прочности и допустимой токовой нагрузки.
Таблица 2. Рекомендуемые области применения в зависимости от марки
| Марка провода | Типичное номинальное напряжение ВЛ | Климатические условия | Примечание |
|---|---|---|---|
| А, АМ | 0.4 кВ, 6-10 кВ | I-III районы по гололеду (умеренные) | Для ответвлений, внутриквартальных сетей |
| АЖ, АН | 6-35 кВ | II-IV районы (умеренные и тяжелые) | Альтернатива АС при необходимости |
| АС | 35 кВ и выше | Все районы, включая особо тяжелые (V и выше) | Магистральные и распределительные ВЛ |
Монтаж, крепление и соединение
Монтаж неизолированных проводов требует строгого соблюдения правил устройства электроустановок (ПУЭ) и технологических карт. Основные элементы крепления: линейная арматура (поддерживающие и натяжные зажимы, глухие и болтовые сжимы). Провода в зажимах фиксируются с определенным усилием, исключающим как проскальзывание, так и пережим. Соединение проводов между собой и с ответвительными зажимами выполняется с помощью овальных соединителей, обжимных гильз или сварки (термитной, контактной). Место соединения должно иметь электрическую проводимость и механическую прочность не ниже, чем у целого провода. При монтаже необходимо контролировать стрелу провеса, которая зависит от температуры воздуха, длины пролета и нагрузки.
Допустимые токовые нагрузки и условия эксплуатации
Длительно допустимый ток (Iдоп) определяется по ПУЭ и зависит от сечения, марки провода, условий прокладки (свободно на воздухе) и расчетной температуры нагрева жилы (обычно +70°C или +90°C для АС при определенных условиях). Нагрузка также лимитируется максимально допустимым падением напряжения в линии. Эксплуатация проводов требует регулярного осмотра на предмет обрывов отдельных проволок (особенно в местах крепления), коррозии, превышения допустимой стрелы провеса. Для сталеалюминиевых проводов критичен контроль коррозии стального сердечника.
Таблица 3. Допустимые токовые нагрузки для проводов на воздухе (выдержка из ПУЭ, +70°C)
| Сечение, мм² | А, АМ, АЖ, Ом/км, не более | АС (алюминиевая часть), Ом/км, не более |
|---|---|---|
| 16 | 105 | — |
| 50 | 210 | 220 |
| 120 | 390 | 425 |
| 240 | 605 | 665 |
Преимущества и недостатки
Преимущества:
Недостатки:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается провод А от АМ?
Провод марки А изготавливается из твердого или полутвердого алюминия, обладает стандартной механической прочностью. Провод марки АМ – из мягкого (отожженного) алюминия, обладает повышенной гибкостью и меньшей прочностью на разрыв, что облегчает монтаж в стесненных условиях, но требует учета большего относительного удлинения.
Как расшифровать маркировку АС 95/16?
Маркировка АС означает «Алюминий-Сталь». Первая цифра (95) указывает номинальное сечение алюминиевых проволок в мм². Вторая цифра (16) указывает номинальное сечение стального сердечника в мм². Полное сечение провода составляет примерно 111 мм².
Почему для ВЛ высокого напряжения в основном используют сталеалюминиевые провода, а не просто алюминиевые?
С увеличением напряжения и мощности передаваемой энергии требуются большие сечения проводов и более длинные пролеты между опорами. Чистый алюминий обладает недостаточной механической прочностью, чтобы выдержать собственный вес в больших пролетах, а также нагрузки от ветра и гололеда. Стальной сердечник в проводе АС берет на себя механическую функцию, позволяя алюминиевой части выполнять токопроводящую.
Как защищают алюминиевые неизолированные провода от коррозии?
Основная защита – естественная оксидная пленка на поверхности алюминия. Для сталеалюминиевых проводов критична защита стального сердечника. Для этого стальные проволоки оцинковывают. В марках АСКС и АСКП применяется заполнение межпроволочного пространства негигроскопичной смазкой или компаундом, препятствующим проникновению влаги к стальному сердечнику.
Каковы основные причины повреждения неизолированных проводов в эксплуатации?
Допустимо ли соединение алюминиевых неизолированных проводов с медными шинами или выводами оборудования?
Прямой механический контакт алюминия с медью недопустим из-за интенсивной электрохимической коррозии алюминия. Для такого соединения необходимо использовать биметаллические (алюмомедные) переходные шайбы или специальные ответвительные зажимы, имеющие антикоррозионное покрытие или конструкцию, исключающую прямой контакт разнородных металлов.
Заключение
Алюминиевые неизолированные провода остаются фундаментальным элементом систем передачи электроэнергии. Их разнообразие по конструкции (А, АМ, АЖ, АС) позволяет оптимально проектировать воздушные линии для любых климатических и электрических условий. Грамотный выбор марки и сечения, соблюдение технологий монтажа и соединения, а также регулярный мониторинг технического состояния являются залогом долговечной и надежной работы ВЛ. Понимание детальных характеристик, заложенных в стандартах, является обязательным для инженерно-технического персонала, занимающегося проектированием, строительством и эксплуатацией электрических сетей.