Краны стальные

Краны стальные: классификация, конструкция, применение и монтаж в электроэнергетике

Стальные краны являются неотъемлемым элементом инфраструктуры электрических сетей и подстанций, обеспечивая надежное и безопасное присоединение кабельных линий, ошиновки и аппаратуры к силовым трансформаторам, ячейкам КРУ, разъединителям и другим устройствам. Их основное назначение – создание электрического контакта с возможностью его оперативного разъединения без применения инструмента для проведения измерений, испытаний, оперативных переключений или подключения переносного заземления.

Классификация стальных кранов

Краны классифицируются по нескольким ключевым признакам, определяющим их конструкцию и область применения.

По способу установки и конструкции:

Проходные (сквозные): Устанавливаются в отверстиях металлических конструкций, панелей КРУ, стенок трансформаторов. Имеют резьбовую часть с двух сторон от опорной площадки (фланца) для крепления гайками. Предназначены для создания вывода из замкнутого объема (бака трансформатора, ячейки).
Угловые: Конструктивно выполнены для монтажа на вертикальных поверхностях с созданием вывода в горизонтальной плоскости. Имеют резьбу на одном конце для крепления к основе и на другом – для присоединения проводника.
Опорные (фланцевые): Представляют собой болт с опорным фланцем и резьбовой частью. Фланец служит для жесткого крепления крана к конструкции (часто с помощью сварки) и обеспечивает устойчивость при затяжке. Широко применяются на ошиновках открытых распределительных устройств (ОРУ).
Стержневые (шинные): Представляют собой цельнометаллический стержень с резьбой на обоих концах. Используются для соединения двух шин или шины с аппаратом, пропускаясь через совмещенные отверстия и стягиваясь гайками.

По типу резьбовой части для присоединения:

С метрической резьбой: Стандартный вариант для присоединения наконечников кабелей, гибких связей или стационарных шин с помощью стандартных гаек.
С резьбой под зажим типа «барашек» (откидной головкой): Специализированные краны для быстрого подключения/отключения измерительных приборов, переносных заземлений или временных соединений. Резьба может быть метрической или специальной (например, М16х1.5).

По материалу и покрытию:

Материал: Углеродистая сталь (Ст3, Ст20), нержавеющая сталь (12Х18Н10Т). Для ответственных применений в зонах высокой коррозии или агрессивных средах предпочтительна нержавеющая сталь.
Покрытие: Цинкование (горячее или гальваническое), кадмирование, никелирование. Покрытие обеспечивает защиту от коррозии, снижает переходное сопротивление и улучшает внешний вид. Наиболее распространено и надежно горячее цинкование.

Конструктивные особенности и технические требования

Конструкция стального крана должна обеспечивать механическую прочность, стабильность электрического контакта и коррозионную стойкость в течение всего срока службы.

Механическая прочность: Кран должен выдерживать нагрузки на растяжение и изгиб, возникающие от веса присоединенных проводников, электродинамических усилий при коротких замыканиях и усилия затяжки. Прочность определяется классом прочности (например, 5.8, 8.8).
Электрический контакт: Поверхность под контакт (особенно под гайку и шайбу) должна быть ровной, очищенной от окалины и изоляционного покрытия. Для улучшения контакта часто используются зубчатые шайбы (шайбы Гровера) или контактные площадки с насечкой.
Коррозионная стойкость: Покрытие должно быть сплошным, без наплывов, пузырей и непокрытых участков. Толщина цинкового покрытия обычно составляет 40-60 мкм для горячего цинкования.
Термостойкость: Кран должен сохранять механические и электрические свойства в рабочем диапазоне температур, который для ОРУ может составлять от -60°C до +80°C, а вблизи силовых аппаратов – и до +105°C.

Области применения в электроэнергетике

Стальные краны применяются на объектах генерации, транспорта и распределения электроэнергии.

1. Силовые трансформаторы и реакторы:

Выводы НН и ВН: Проходные краны на крышке или стенках бака для присоединения кабелей или шин.
Заземление нейтрали: Опорный кран для съемного соединения заземляющего ножа или переносного заземления.
Контрольные точки: Для подключения приборов диагностики (например, для съема характеристик поляризации).

2. Распределительные устройства (КРУ, КРУН, ОРУ):

Присоединение к силовым выключателям, разъединителям, трансформаторам тока: Стержневые или опорные краны на выводах аппаратов.
Сборные и обходные шины: Краны для создания ответвлений от главной шины, соединения секций шин.
Установка разрядников и ОПН: Для подключения заземляющего проводника.

3. Кабельные сети:

Кабельные муфты и концевая арматура: Проходные краны в корпусах муфт для подключения заземляющего проводника экрана/брони или для проведения измерений.
Кроссовые и соединительные коробки.

4. Воздушные линии электропередачи (ВЛ):

Заземляющие спуски с опор: Опорные краны для надежного соединения заземляющего проводника с заземлителем.

Таблица выбора крана в зависимости от номинального тока

Номинальный ток присоединения, А	Диаметр резьбы крана, М (мм)	Типовое применение	Рекомендуемый момент затяжки, Н·м*
до 100	М6, М8	Вторичные цепи, контрольные точки, слаботочные соединения	7-10 (М6), 15-20 (М8)
100 — 400	М10, М12	Выводы НН трансформаторов до 1000 кВА, присоединение в КРУН на 0.4 кВ	25-35 (М10), 45-60 (М12)
400 — 800	М12, М16	Выводы НН/ВН трансформаторов, ошиновка в КРУ на 6-10 кВ	45-60 (М12), 80-120 (М16)
800 — 2000	М16, М20, М24	Силовые выводы трансформаторов, шинные соединения на ОРУ 35-110 кВ	80-120 (М16), 150-200 (М20), 250-320 (М24)
свыше 2000	М24, М30 и более	Главные шины и выводы силовых трансформаторов на ОРУ 220 кВ и выше	Согласно проекту, с применением динамометрического инструмента

*Значения приведены ориентировочно. Точный момент затяжки должен определяться проектом и инструкцией завода-изготовителя аппаратуры.

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Правильный монтаж – залог долговечной и безопасной работы соединения.

Этапы монтажа:

Подготовка поверхности: Место установки крана (панель, бак, конструкция) должно быть зачищено от краски, лака, окалины до чистого металла в зоне контакта.
Установка крана: Кран устанавливается в подготовленное отверстие. Для проходных кранов обязательно использование двух гаек (с внутренней и внешней стороны) с установкой уплотнительных шайб (при необходимости герметизации) и стопорных шайб.
Присоединение проводника: Наконечник кабеля, гибкая связь или шина устанавливаются на резьбовую часть крана. Под гайку обязательно устанавливается пружинная (гровер) или зубчатая шайба для предотвращения самоотвинчивания.
Затяжка: Затяжка производится динамометрическим ключом с усилием, указанным в проектной документации или нормах. Недостаточная затяжка ведет к увеличению переходного сопротивления и перегреву, избыточная – к срыву резьбы или деформации деталей.
Защита: После монтажа резьбовая часть, оставшаяся свободной, и место соединения могут быть покрыты консервирующей смазкой или электротехническим лаком для защиты от коррозии (если это не запрещено инструкцией).

Техническое обслуживание:

Визуальный осмотр на предмет следов коррозии, механических повреждений.
Контроль температуры соединения тепловизором в рамках плановых термографических обследований. Перегрев – признак ослабления контакта или коррозии.
Проверка момента затяжки (при проведении капитальных ремонтов).
Очистка от загрязнений и обновление защитного покрытия.

Нормативная база и стандарты

Производство и применение стальных кранов регламентируется следующими основными документами:

ГОСТ 27570.0-87 (МЭК 335-1-76): Безопасность бытовых и аналогичных электрических приборов. Общие требования и испытания. (Касается аспектов безопасности).
ГОСТ Р 50030.1-2012 (МЭК 60947-1:2007): Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 1. Общие правила.
Стандарты предприятий (СТП) и технические условия (ТУ): Конкретные производители выпускают краны по собственным ТУ, которые должны соответствовать требованиям системы стандартов.
ПУЭ (Правила устройства электроустановок), 7-е издание: Глава 2.1. Электропроводки. Глава 3.4. Соединения и присоединения проводников.
СО 153-34.20.501-2003: Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ. (Определяет требования к эксплуатации и обслуживанию).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем стальной кран отличается от медного или латунного?

Стальные краны обладают более высокой механической прочностью и, как правило, более низкой стоимостью. Однако медь и латунь имеют лучшую электропроводность и коррозионную стойкость в большинстве сред. Стальные краны с качественным цинковым покрытием являются оптимальным компромиссом по цене, прочности и долговечности для силовых присоединений в электроустановках. Медные краны чаще применяются в высокочастотных цепях, телекоммуникациях или в особо агрессивных средах.

Как правильно выбрать размер (диаметр резьбы) крана?

Выбор осуществляется на основе двух критериев: номинального рабочего тока (см. таблицу выше) и механической нагрузки. Основным является токовая нагрузка. Диаметр резьбы должен соответствовать диаметру отверстия в присоединяемом наконечнике или шине. Не допускается установка крана меньшего диаметра в отверстие большего размера с использованием переходных шайб – это резко ухудшает условия контакта и теплоотвода.

Можно ли красить стальные оцинкованные краны после монтажа?

Красить непосредственно контактные поверхности (место под гайкой и шайбой, резьбу) категорически запрещено, так как лакокрасочное покрытие является изолятором и приводит к резкому увеличению переходного сопротивления. Неконтактные части (головка болта, фланец) могут быть окрашены в эстетических или защитных целях, если это не противоречит инструкции по эксплуатации оборудования.

Что делать, если кран «прикипел» (не откручивается) из-за коррозии?

Запрещено применять ударные нагрузки (молоток, зубило) на токоведущих частях, находящихся под напряжением или вблизи них. Следует:
1. Обесточить и заземлить оборудование.
2. Обработать резьбовое соединение специализированным проникающей смазкой-«жидким ключом» (WD-40, LIQUI MOLY и аналоги).
3. Выждать время для проникновения состава.
4. Аккуратно попытаться открутить, используя инструмент правильного размера.
5. В крайнем случае, кран срезается болгаркой и заменяется на новый. При этом необходимо защитить изоляцию nearby оборудования от металлической пыли.

Обязательно ли использовать динамометрический ключ при затяжке?

Да, для силовых электрических соединений, от которых зависит надежность энергоснабжения и пожарная безопасность, использование динамометрического ключа является обязательным требованием ПТЭЭП и лучшей практикой. Затяжка «на глаз» приводит к неоднородности контактного давления, что является частой причиной аварийных отказов.

Как часто нужно проводить термографический контроль крановых соединений?

Периодичность устанавливается внутренними регламентами энергокомпании на основе рекомендаций стандартов (например, РД 153-34.0-20.363-99). Типовая периодичность для ОРУ и КРУ – 1 раз в 6 месяцев (перед началом осенне-зимнего и весенне-летнего периодов), для трансформаторных подстанций – не реже 1 раза в год. При увеличении нагрузки или после аварийных режимов проводятся внеплановые проверки.

Заключение

Стальные краны, несмотря на простоту конструкции, являются критически важным элементом любой электроустановки. Их корректный выбор, основанный на токовой нагрузке, условиях эксплуатации и типе присоединения, а также профессиональный монтаж с соблюдением регламентов по моменту затяжки и защите от коррозии, напрямую влияют на надежность и безопасность работы энергетического объекта. Регулярный контроль их состояния методами визуального осмотра и тепловизионной диагностики позволяет выявлять дефекты на ранней стадии и предотвращать развитие аварийных ситуаций.