Анкерные зажимы

Анкерные зажимы: конструкция, назначение, классификация и применение в электроэнергетике

Анкерный зажим – это специализированное электротехническое изделие, предназначенное для механического крепления и электрического соединения проводов и тросов на анкерных опорах, в местах их жесткого закрепления, а также для создания ответвлений. Основная функция – восприятие и передача на опору механической нагрузки от тяжения провода (троса) при изменении его направления или в конечных точках линии. В отличие от поддерживающих зажимов, которые позволяют проводу скользить, анкерный зажим обеспечивает его абсолютно неподвижное и надежное закрепление. Корректный подбор и монтаж анкерных зажимов являются критически важными для обеспечения механической прочности и долговечности воздушных линий электропередачи (ВЛ), контактных сетей и других подобных сооружений.

Конструктивные особенности и принцип действия

Конструкция анкерного зажима рассчитана на создание надежного механического замка. Как правило, она включает в себя следующие ключевые элементы:

• Корпус (тело зажима): Изготавливается из алюминиевого сплава, чугуна или ковкого чугуна. Формирует основную силовую структуру, воспринимающую нагрузку.
• Клиновой механизм или прижимные пластины: Основной рабочий узел. Состоит из стального клина (или нескольких клиньев) и/или прижимных пластин с рифленой поверхностью. При натяжении провода клин затягивается в корпусе, создавая усилие прижатия, пропорциональное приложенной нагрузке (эффект самофиксации).
• Гильза (втулка) для троса: В зажимах для грозозащитных тросов (ГЗТ) часто используется коническая гильза, которая обжимается вокруг троса, создавая неразъемное соединение.
• Узел крепления к опоре: Петля, серьга, ушко или иное приспособление для соединения с изолятором или кронштейном на опоре. Может быть интегрировано в корпус или быть съемным.
• Электропроводящие элементы: В зажимах для проводов (например, типа НАС) корпус или специальные накладки обеспечивают электрический контакт, позволяя току стекать с провода через зажим и шунтирующий проводник на опорную конструкцию (в случае заземления).

Принцип действия основан на преобразовании осевого усилия натяжения провода/троса в радиальное усилие сжатия, что обеспечивает удержание за счет сил трения и механического заклинивания.

Классификация и типы анкерных зажимов

Анкерные зажимы систематизируют по нескольким ключевым признакам.

1. По назначению и типу удерживаемого элемента

• Для проводов воздушных линий электропередачи: Предназначены для крепления силовых алюминиевых, сталеалюминевых (AC) и медных проводов. Обеспечивают как механическую фиксацию, так и электрический контакт. Примеры: НАС (нормальный анкерный зажим), НАС-М (модернизированный).
• Для грозозащитных тросов (ГЗТ): Предназначены для стальных оцинкованных или сталеалюминиевых тросов. Основная функция – механическая. Часто выполняются в виде конической гильзы (клиновой анкер) или зажима с отдельной клиновой вставкой. Примеры: АНГ, АНК.
• Для СИП (самонесущих изолированных проводов): Специализированные зажимы, учитывающие наличие изоляции. Обычно включают прокалывающие зубцы для обеспечения электрического контакта без предварительной зачистки изоляции и герметизирующие элементы. Примеры: RAYCHEM ANF, NILED ANF, отечественные АМК, АМКС.
• Анкерные зажимы для дистанционных распорок и ВЛЗ: Используются на линиях с расщепленной фазой.

2. По конструктивному исполнению

• Клиновые (одно- и многоклиновые): Наиболее распространенный тип. Усилие удержания создается за счет заклинивания стального клина между корпусом и проводом/тросом.
• Болтовые (плашечные): Фиксация осуществляется за счет прижима провода к корпусу или специальной плашке с помощью болтов. Чаще используются для ответвлений и на проводах малых сечений.
• Прессуемые (обжимные): Соединение создается путем неразъемного обжатия гильзы вокруг провода или троса с помощью гидравлического пресса. Отличаются максимальной надежностью и компактностью. Пример: конические анкеры для ГЗТ.
• Прокалывающие: Специальный тип для СИП, где контакт и фиксация происходят через изоляцию.

3. По материалу корпуса

• Алюминиевые сплавы: Для проводов из цветных металлов (АС, А). Обеспечивают хороший электрический контакт, коррозионную стойкость, малый вес.
• Чугун и ковкий чугун: Обладают высокой механической прочностью. Часто применяются для ГЗТ и в условиях повышенных нагрузок. Требуют защиты от коррозии (оцинковка, окраска).
• Оцинкованная сталь: Для специализированных зажимов, в основном тросовых.

Основные технические параметры и выбор зажима

Выбор анкерного зажима осуществляется на основе строгих технических расчетов в соответствии с проектом ВЛ. Ключевые параметры:

• Номинальное сечение провода/троса (диапазон): Основной параметр. Зажим должен соответствовать марке и диаметру провода.
• Минимальная разрушающая нагрузка (МРН) на зажим: Нагрузка, при которой зажим разрушается, не отпуская провод. Измеряется в кН.
• Номинальное тяжение (натяжение): Максимальное допустимое рабочее натяжение провода, при котором зажим гарантированно выполняет свои функции.
• Электрическое сопротивление: Для токопроводящих зажимов – сопротивление контакта не должно превышать сопротивление эквивалентной длины провода.
• Климатическое исполнение и категория размещения: Определяет стойкость к температуре, влажности, обледенению (например, УХЛ1, У1 для умеренного климата).

Пример сравнительной таблицы параметров анкерных зажимов

Тип зажима	Назначение	Диапазон сечений, мм²	МРН, кН, не менее	Конструктивный тип
НАС-70-150	Для проводов АС, А	70 – 150	70	Клиновой, алюминиевый
АНГ-50	Для ГЗТ (сталь)	50 – 70	90	Клиновой, чугунный
RAYCHEM ANF 95-150	Для СИП (изолированный)	95 – 150	> 15 кН (на провод)	Прокалывающий, герметичный
АМК 4х150/70	Для СИП (голый несущий)	Несущая жила 70, фазная 150	По проекту	Болтовой/клиновой

Монтаж и эксплуатационные требования

Правила монтажа регламентируются ПУЭ, СО 153-34.20.419-2003 и инструкциями заводов-изготовителей. Общий порядок:

• Подготовка: Проверка типоразмера зажима и соответствия проводу. Осмотр на отсутствие дефектов литья, коррозии, целостности оцинковки.
• Подготовка провода (для неизолированных): Зачистка контактной поверхности от окислов, иногда нанесение контактной смазки (кварцевазелиновой пасты). Для СИП зачистка не требуется.
• Установка: Провод (трос) заводится в корпус зажима. Устанавливается клин или прижимные элементы. Для клиновых зажимов важно правильное ориентация клина («зубьями» к носку зажима).
• Окончательная фиксация: Зажим собирается и затягивается с предписанным моментом (для болтовых) или до совпадения контрольных рисок. Для прессуемых зажимов выполняется обжатие специальным инструментом по заданной программе.
• Крепление к опоре: Собранный узел (зажим + провод) через серьгу соединяется с изоляторной цепью или кронштейном на опоре.

Критические ошибки при монтаже: установка зажима не на тот провод; перекос клина; недостаточная или чрезмерная затяжка болтов; использование несоответствующего инструмента; игнорирование контрольных меток.

Контроль состояния и диагностика

В процессе эксплуатации ВЛ анкерные узлы подвергаются периодическому осмотру. Цели:

• Выявление признаков проскальзывания провода (смещение контрольных меток, деформация корпуса).
• Обнаружение коррозии, особенно на чугунных и стальных элементах.
• Выявление трещин в корпусе, излома жил провода у выхода из зажима.
• Для СИП – проверка целостности герметизирующих элементов.
• Контроль электрического контакта (термография в нагрузочном режиме для выявления перегрева).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между анкерным и поддерживающим зажимом?

Анкерный зажим предназначен для жесткого крепления провода в точках, где он не может двигаться (углы, конечные точки). Он воспринимает полное тяжение провода. Поддерживающий зажим удерживает провод на промежуточной опоре, позволяя ему свободно скользить вдоль оси (например, при изменении длины от температуры), и воспринимает в основном вертикальную нагрузку.

Можно ли использовать анкерный зажим для провода меньшего сечения, чем указано в паспорте?

Нет, это категорически запрещено. Несоответствие сечения приведет к недостаточному усилию обжатия (провод будет проскальзывать) или, в случае клиновых зажимов, к неправильному положению клина и локальному перегрузу, что может вызвать разрушение провода или самого зажима.

Как часто необходимо проводить проверку анкерных узлов?

Периодичность регламентируется графиком планово-предупредительных ремонтов (ППР) для конкретной ВЛ. Как правило, визуальный осмотр с земли или с опоры проводится не реже 1 раза в 6 лет для ВЛ 0,4-10 кВ и 1 раза в 3 года для ВЛ 35 кВ и выше. Внеочередной осмотр обязателен после стихийных бедствий и аномальных погодных условий.

Что такое «усталостная прочность» анкерного зажима и почему она важна?

Усталостная прочность – это способность зажима и провода выдерживать многократные циклические нагрузки (вибрация, ветровые пульсации) без возникновения трещин и разрушения. Конструкция зажима (например, плавные радиусы в зоне выхода провода) должна минимизировать концентрацию напряжений. Низкая усталостная прочность приводит к поломке провода у зажима.

Чем обусловлена необходимость использования контактной пасты при монтаже зажимов на алюминиевые провода?

Кварцевазелиновая паста выполняет две функции: вытесняет влагу и воздух из контактной зоны, предотвращая окисление алюминия, и содержит абразивные частицы, которые разрушают твердую оксидную пленку (Al2O3), обеспечивая стабильное низкое переходное сопротивление контакта на весь срок службы.

Допустимо ли повторное использование анкерного зажима после демонтажа?

Для болтовых зажимов – возможно, при условии полной замены болтов, гаек, шайб и отсутствии деформаций корпуса. Для клиновых зажимов, особенно после длительной эксплуатации под нагрузкой, повторное использование, как правило, не рекомендуется, так как клин и корпус подверглись пластической деформации и не обеспечат расчетной силы удержания. Прессуемые зажимы являются одноразовыми.

Заключение

Анкерные зажимы представляют собой критически важные элементы силовых конструкций воздушных линий электропередачи. Их корректный выбор, основанный на точном соответствии механическим и электрическим параметрам цепи, и качественный монтаж в строгом соответствии с технологическими картами являются обязательным условием надежности и безопасности энергообъекта. Постоянное развитие материалов и конструкций (например, широкое внедрение зажимов для СИП и композитных изоляторов) требует от специалистов актуализации знаний и строгого следения инструкциям производителей. Регулярный диагностический контроль состояния анкерных узлов позволяет предотвратить развитие дефектов и избежать аварийных отключений.