Арматура угловая

Арматура угловая для воздушных линий электропередачи и распределительных устройств

Угловая арматура (УА) – это специализированный класс линейной арматуры, предназначенный для крепления проводов и грозозащитных тросов на угловых и анкерно-угловых опорах воздушных линий электропередачи (ВЛ), а также для выполнения аналогичных функций в гибких токопроводах открытых распределительных устройств (ОРУ). Её основная задача – восприятие, передача и уравновешивание значительных механических нагрузок, возникающих в точках изменения направления трассы линии. Эти нагрузки являются векторной суммой натяжений проводов сходящихся пролётов. Без применения угловой арматуры было бы невозможно строительство ВЛ, трасса которых не является прямой.

Назначение и функции угловой арматуры

Угловая арматура выполняет ряд критически важных функций в энергосистеме:

• Восприятие результирующей нагрузки: Поглощение и передача на опору равнодействующей силы натяжения проводов или тросов смежных пролётов.
• Надёжное электрическое соединение: Обеспечение непрерывности токопроводящей цепи (для фазных проводов) с минимальным переходным сопротивлением и допустимым уровнем нагрева.
• Механическая фиксация: Жёсткое или ограниченно-подвижное закрепление проводника, предотвращающее его проскальзывание и обеспечивающее заданное положение.
• Защита от вибрации и усталостного разрушения: Правильно подобранная УА минимизирует динамические нагрузки в точке зажима, снижая риск усталостных повреждений провода.
• Компенсация угла поворота: Конструкция арматуры позволяет проводу плавно изменять направление без образования острых изгибов, превышающих допустимый радиус.

Классификация и типы угловой арматуры

Классификация угловой арматуры осуществляется по нескольким ключевым признакам.

1. По типу закрепляемого элемента:

• Для проводов ВЛ: Предназначены для фазных проводов (алюминиевых, сталеалюминевых, самонесущих изолированных).
• Для грозозащитных тросов: Как правило, не являются токопроводящими, имеют более простую конструкцию, часто изготавливаются полностью из стали.
• Для токопроводов ОРУ: Аналогичны арматуре для ВЛ, но могут иметь специфические требования по току и климатическому исполнению.

2. По конструктивному исполнению и принципу действия:

• Угловые зажимы (с поддерживающей гирляндой): Применяются на угловых опорах промежуточного типа, где угол поворота невелик, а нагрузка недостаточна для перевода провода в натяжной режим. Провод лежит в желобе зажима, который подвешен на изоляторах. Результирующая сила направлена вниз.
• Угловые натяжные зажимы: Применяются на анкерно-угловых опорах, где результирующая нагрузка велика. Провод жёстко зажимается и переходит в натяжной режим. Зажим соединяется с натяжной гирляндой изоляторов. Основные типы:
  • Болтовые (клиновые) натяжные зажимы: Провод зажимается между двумя пластинами с профилированными пазами с помощью болтов. Надёжны, допускают повторный монтаж.
  • Прессуемые натяжные зажимы: Обеспечивают неразъёмное соединение путём обжатия алюминиевой или стальной гильзы на проводе с помощью гидравлического пресса. Обладают максимальной надёжностью и долговечностью.
  • Клиновые зажимы (с клином-вкладышем): Провод, охватывая клин, затягивается в коническую полость корпуса под действием тяговой нагрузки. Просты в монтаже, но часто являются одноразовыми.
• Угловые соединители (ответвительные): Используются для создания ответвления от основной линии под углом.

3. По материалу изготовления:

• Алюминиевые сплавы (АД31Т, АК7, АК8): Для корпусов и деталей, контактирующих с алюминиевым проводом. Имеют хорошую электропроводность и коррозионную стойкость.
• Ковкий чугун (КЧ): Для силовых элементов натяжных зажимов, работающих на высокие механические нагрузки.
• Оцинкованная сталь: Для элементов грозозащитных тросов, болтов, шайб, скоб. Обеспечивает высокую прочность.
• Нержавеющая сталь: Для особо ответственных узлов или агрессивных сред.

Конструктивные элементы и маркировка

Типичный угловой натяжной зажим состоит из следующих элементов:

• Корпус (тело зажима): Основная силовая деталь, воспринимающая нагрузку. Имеет проушину для крепления к гирлянде изоляторов.
• Зажимные пластины или гильза: Непосредственно контактируют с проводом, обеспечивая удержание и передачу усилия.
• Система крепления: Болты, гайки, шайбы (часто стопорные), клинья.
• Вкладыши (для болтовых зажимов): Алюминиевые или стальные пластины с рифлёной поверхностью, предотвращающие повреждение провода и увеличивающие силу трения.
• Экранирующий кожух (опционально): Для выравнивания электрического поля и снижения короны на ВЛ высокого напряжения.

Маркировка арматуры регламентирована ГОСТ и включает: тип (У, УН – угловой натяжной), номинальное сечение провода, конструктивное исполнение, климатическое исполнение (У, ХЛ), категорию размещения. Пример: УН 70-1 – угловой натяжной зажим для провода сечением 70 мм², исполнение 1.

Ключевые технические параметры и выбор арматуры

Выбор угловой арматуры – ответственная инженерная задача, основанная на сопоставлении параметров линии и характеристик арматуры.

Основные параметры для выбора:

• Номинальное сечение провода/троса (мм²): Должно соответствовать диапазону, указанному в паспорте на арматуру.

Расчётная нагрузка (кН): Максимальное усилие, которое арматура должна выдержать. Определяется расчётом механической части ВЛ с учётом угла поворота, длины пролётов, типа провода, климатических условий (гололёд, ветер).

• Номинальное разрушающее усилие (НРУ), кН: Минимальное усилие, при котором происходит разрушение элемента арматуры. Рабочая нагрузка не должна превышать 40-50% от НРУ (нормативный коэффициент запаса прочности).
• Допустимый угол поворота трассы, град: Указывается производителем для конкретной модели.
• Электрическое сопротивление, мкОм: Важно для токопроводящей арматуры. Не должно превышать сопротивления эквивалентного участка провода.
• Токовая нагрузка, А: Должна быть не менее длительно допустимого тока провода.
• Материал и покрытие: Должны быть совместимы с материалом провода для предотвращения электрохимической коррозии.

Таблица 1. Пример выбора углового натяжного зажима для ВЛ 110 кВ

Параметр провода (АС 150/24)	Значение	Параметр арматуры (УН 150-1)	Значение	Соответствие
Общее сечение, мм²	173	Диапазон сечений, мм²	120 — 185	Да
Расчётное натяжение при гололёде, кН	18.5	Номинальное разрушающее усилие (НРУ), кН	45	Да (запас >2.4)
Допустимый ток, А	450	Допустимый ток, А	500	Да
Материал жил	Алюминий/Сталь	Материал корпуса/вкладышей	Алюминий/Алюминий	Да (совместимо)

Монтаж и эксплуатационные требования

Правильный монтаж определяет долговечность и надёжность соединения.

• Подготовка провода: Очистка от загрязнений и окисной плёнки в зоне контакта специальной пастой или щёткой.
• Сборка: Чёткое следование инструкции производителя. Правильная ориентация корпуса. Установка всех предусмотренных вкладышей и уплотнителей.
• Затяжка: Для болтовых соединений – обязательное использование динамометрического ключа для достижения указанного момента затяжки. Недо- или перетяжка ведёт к проскальзыванию провода или его повреждению.
• Обжатие: Для прессуемых зажимов – использование сертифицированного инструмента и матриц, соответствующих марке арматуры. Контроль остаточной толщины.
• Визуальный и инструментальный контроль: После монтажа проверяется отсутствие перекосов, трещин, правильность положения провода. На прессованных соединениях наносятся маркировочные метки.

В процессе эксплуатации угловая арматура подвергается периодическому осмотру в рамках плановых обходов ВЛ. Особое внимание уделяется:

• Отсутствию следов коррозии, трещин, деформаций.
• Состоянию болтовых соединений (отсутствие самоотвинчивания).
• Признакам проскальзывания провода (смещение меток, износ в зоне зажима).
• Температурному режиму (контроль тепловизором для выявления перегрева из-за плохого контакта).

Нормативная база и стандарты

Производство, испытания и применение угловой арматуры в РФ регулируется комплексом стандартов:

• ГОСТ Р 58080-2018: Арматура линейная для воздушных линий электропередачи. Общие технические условия. Основополагающий стандарт.
• ГОСТ 13793-80: Арматура линейная для ВЛ. Типы и основные параметры.
• ГОСТ 17675-87: Зажимы натяжные для проводов и тросов ВЛ. Конструкция и размеры.
• Стандарты компаний (ТУ): На конкретные типы изделий, разработанные производителями.
• Правила устройства электроустановок (ПУЭ), гл. 2.5: Регламентируют требования к ВЛ.
• СО 153-34.20.122-2003: Инструкция по проектированию ВЛ.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чём принципиальная разница между угловым зажимом и угловым натяжным зажимом?

Угловой зажим является поддерживающим. Провод лежит в его желобе и не разрывается; зажим подвешен на поддерживающей гирлянде изоляторов. Применяется на промежуточных угловых опорах с малыми углами поворота. Угловой натяжной зажим является анкерным. Провод в нём жёстко зажимается и разрывается; зажим соединяется с натяжной гирляндой. Применяется на анкерно-угловых опорах, где результирующая нагрузка велика и требует перевода провода в натяжной режим.

Как определить, нужен ли алюминиевый или чугунный корпус зажима?

Выбор зависит от нагрузки и типа провода. Алюминиевые зажимы (силовые элементы из алюминиевого сплава) применяются для проводов с алюминиевой несущей частью (АС, А) на линиях до 220-330 кВ при умеренных механических нагрузках. Они легче и обеспечивают лучший электрический контакт. Чугунные зажимы (силовые элементы из ковкого чугуна) используются на ВЛ высших классов напряжения (330 кВ и выше), для грозозащитных тросов, а также в любых условиях, где требуются максимальные механические характеристики и стойкость к деформации.

Что важнее при выборе: соответствие сечению провода или разрушающему усилию?

Оба параметра критически важны и должны рассматриваться совместно. Первичный отбор ведётся по номинальному сечению провода. Однако окончательное решение всегда должно основываться на механическом расчёте. Даже если сечение провода попадает в диапазон арматуры, её разрушающее усилие (с учётом нормативного запаса) должно превышать максимальное расчётное усилие в проводе для данных условий. Невыполнение этого требования – прямая угроза обрыва.

Можно ли использовать угловую арматуру для провода АС на проводе СИП?

Нет, категорически не рекомендуется. Арматура для голых проводов (АС) и для самонесущих изолированных проводов (СИП) имеет принципиально разную конструкцию. Зажимы для СИП разработаны с учётом наличия изоляции, обеспечивают герметизацию точки ввода и не повреждают изоляционный слой. Использование арматуры для голых проводов на СИП приведёт к повреждению изоляции, попаданию влаги и последующему разрушению провода.

Как часто необходимо проводить контроль момента затяжки болтов на угловой арматуре?

Первичный контроль момента затяжки осуществляется при монтаже с обязательной записью в журнал работ. В дальнейшем проверка состояния болтовых соединений (включая, при необходимости, и контроль момента) проводится в рамках периодических технических обслуживаний ВЛ, обычно с интервалом 1-3 года, а также после прохождения линией экстремальных погодных условий (ураганный ветер, гололёд). При обнаружении самоотвинчивания или коррозии болтов производится их замена и повторная затяжка с нормируемым моментом.

Что такое «эффект перетекания» в болтовых зажимах и как с ним бороться?

«Эффект перетекания» (creep effect) – это медленная пластическая деформация алюминия провода под постоянным давлением в зажиме, приводящая к ослаблению контактного усилия. Для борьбы с ним применяются: использование вкладышей с большой площадью контакта и оптимальным профилем; применение упругих шайб (например, тарельчатых) под гайками, которые компенсируют усадку; повторная подтяжка болтов через определённое время после монтажа (если это предусмотрено инструкцией производителя). Прессуемые соединения в меньшей степени подвержены этому эффекту.

Заключение

Угловая арматура является незаменимым и высокоответственным компонентом воздушных линий электропередачи, определяющим их механическую прочность и электрическую надёжность в точках изменения трассы. Грамотный выбор, основанный на точном инженерном расчёте, строгое соблюдение технологии монтажа и регламентов технического обслуживания – обязательные условия для обеспечения долговечности и безаварийной работы энергетических сетей. Постоянное развитие материалов и конструкций (например, внедрение высокопрочных алюминиевых сплавов, оптимизация форм для снижения вибрации) позволяет повышать эффективность и надёжность угловой арматуры, отвечая растущим требованиям к пропускной способности и устойчивости энергоинфраструктуры.