Цепи длиннозвенные

Цепи длиннозвенные: конструкция, стандарты и применение в электротехнике

Цепь длиннозвенная (ЦД) представляет собой грузоподъемное и такелажное приспособление, состоящее из последовательно соединенных одинаковых металлических звеньев овальной формы, имеющих значительное соотношение длины к ширине. В электротехнической и кабельной отрасли они нашли широкое применение в качестве несущих элементов для подвески и натяжения проводов, грозозащитных тросов, волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), а также для монтажа и крепления кабельных трасс, оборудования и изолирующих конструкций на опорах воздушных линий электропередачи (ЛЭП) и в распределительных устройствах.

Конструктивные особенности и материалы

Ключевым отличием длиннозвенной цепи от короткозвенной (калиброванной) является форма и пропорции звена. Звено ЦД характеризуется удлиненной овальной формой, где внутренняя длина (L) значительно превышает ширину (W), обычно в 3-5 раз. Такая геометрия обеспечивает цепи высокую гибкость в одной плоскости при сохранении достаточной прочности на разрыв.

Основные элементы конструкции:

• Звено: Изготавливается из стального прутка круглого сечения. Концы звена свариваются встык контактной сваркой, образуя прочное и надежное соединение без выступающих частей.
• Материал: Применяются стали нормальной (неповышенной) прочности (например, Ст3) и высокопрочные низколегированные стали. Для работы в агрессивных средах цепи могут быть оцинкованы горячим или гальваническим способом.
• Комплектующие: Цепи поставляются в бухтах или нарезанными мерными длинами. В комплект часто входят соединительные элементы: коуши (для создания петель), скобы, звенья-замки, натяжные талрепы, что позволяет формировать необходимые для монтажа сборки.

Классификация и технические характеристики

Цепи длиннозвенные классифицируются по нескольким ключевым параметрам: диаметру металла прутка (калибру), шагу звена, рабочей нагрузке и стандартам изготовления.

Основные стандарты и типы:

• ГОСТ 2319-81 (Цепи длиннозвенные грузоподъемные): Основной отечественный стандарт, регламентирующий технические условия. Цепи по ГОСТ 2319 обозначаются, например, как ЦД-8-450, где «8» – диаметр прутка в мм, «450» – шаг звена в мм.
• DIN 763 (Deutsche Industrie Norm): Немецкий стандарт, широко распространенный на международном рынке. Обозначение, например, DIN 763-8×24, где «8» – диаметр прутка (d), «24» – внутренняя ширина звена (W).
• ISO 3075 (International Organization for Standardization): Международный стандарт для цепей класса Т(8).

Таблица 1. Основные параметры цепей длиннозвенных по ГОСТ 2319-81

Обозначение цепи (ЦД-…)	Диаметр прутка (d), мм	Шаг звена (t), мм, не менее	Внутренняя ширина (W), мм	Разрывное усилие, кН (тс), не менее	Испытательная нагрузка, кН (тс)
ЦД-5-300	5	300	60	17.2 (1.75)	6.9 (0.70)
ЦД-6-360	6	360	72	24.5 (2.50)	9.8 (1.00)
ЦД-8-450	8	450	90	43.2 (4.40)	17.3 (1.76)
ЦД-10-540	10	540	108	67.2 (6.85)	26.9 (2.74)
ЦД-13-630	13	630	126	113.8 (11.60)	45.5 (4.64)
ЦД-16-720	16	720	144	171.6 (17.50)	68.6 (7.00)

Применение в электроэнергетике и кабельном хозяйстве

Использование ЦД обусловлено их надежностью, долговечностью, устойчивостью к атмосферным воздействиям и простотой монтажа.

1. Воздушные линии электропередачи (ЛЭП)

• Подвеска гирлянд изоляторов: Цепи служат несущим элементом для навески тарельчатых или полимерных изоляторов на опорах ЛЭП. Через систему звеньев, коушей и натяжных скоб осуществляется крепление гирлянды к траверсе опоры.
• Крепление грозозащитных тросов: Натяжение и крепление стальных или оптико-стальных грозозащитных тросов на вершинах опор часто выполняется с помощью длиннозвенных цепей.
• Дополнительное оборудование: Монтаж разрядников, шунтирующих реакторов, коронных колец.

2. Кабельные линии и трассы

• Несущие тросы для кабелей: В кабельных эстакадах, лотках и по фасадам зданий ЦД используются в качестве несущего троса, к которому с помощью бандажей или хомутов крепятся силовые или контрольные кабели.
• Подвес для ВОЛС: При прокладке оптического кабеля на опорах ЛЭП или связи (подвес на фазном проводе, на отдельном тросе) цепи применяются для формирования петель и крепления спусков.

3. Распределительные устройства и подстанции

• Заземляющие ножи и стационарное заземление: Цепи используются в качестве гибкой токопроводящей связи (при условии обеспечения электрического контакта между звеньями) в конструкциях заземляющих разъединителей и переносных заземлений.
• Блокировка приводов разъединителей: Применяются в механических системах блокировки для предотвращения ошибочных операций.

Расчет и выбор цепи. Коэффициент запаса прочности

Выбор типоразмера цепи осуществляется на основе расчета максимальной рабочей нагрузки с обязательным учетом коэффициента запаса прочности (коэффициента безопасности).

Формула для проверки: S_раб ≤ S_разр / k, где:
S_раб – максимальная рабочая нагрузка на цепь (в Н или кН),
S_разр – минимальное разрывное усилие цепи по стандарту (в Н или кН),
k – требуемый коэффициент запаса прочности.

Для грузоподъемных цепей, работающих с людьми или на энергетических объектах, коэффициент запаса принимается не менее 5-6. В отдельных ответственных конструкциях ЛЭП (например, крепление гирлянд) этот коэффициент может быть заложен еще выше, исходя из нормативов проектирования (СНиП, ПУЭ). Выбор также должен учитывать климатические условия (гололед, ветер), агрессивность среды и характер нагрузки (статическая, динамическая).

Монтаж, эксплуатация и контроль

Правильный монтаж и эксплуатация критически важны для безопасности.

• Соединение: Сборка цепей должна производиться с помощью штатных соединительных звеньев (замков) или коушей. Запрещается сваривать звенья на месте монтажа или использовать непредназначенные для этого скобы.
• Направление нагрузки: Нагрузка должна прикладываться строго в плоскости звена. Боковые (поперечные) нагрузки недопустимы и резко снижают прочность.
• Осмотр и испытания: Цепи, используемые на энергообъектах, должны проходить регулярный визуальный осмотр и периодические механические испытания в соответствии с ПТЭЭП и РД. Осмотр направлен на выявление износа, трещин, коррозии, деформации звеньев.
• Утилизация: Цепь, звено которой имеет вытяжку более 5% от первоначального размера или иные дефекты, должна быть выведена из эксплуатации.

Преимущества и недостатки по сравнению с альтернативами

Преимущества:

• Высокая гибкость и удобство формирования петель, стропов.
• Отличная ремонтопригодность – возможность замены отдельных звеньев.
• Устойчивость к многократным изгибам.
• Длительный срок службы при правильной эксплуатации и защитном покрытии.
• Относительно низкая стоимость по сравнению со специализированными такелажными средствами из синтетических волокон высокого класса.

Недостатки:

• Большой собственный вес.
• Чувствительность к ударным и динамическим нагрузкам (хрупкость).
• Необходимость регулярного контроля состояния сварных швов звеньев.
• При использовании в качестве токопровода – необходимость обеспечения надежного электрического контакта в каждом соединении.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем длиннозвенная цепь принципиально отличается от короткозвенной (калиброванной)?

Главное отличие – геометрия звена. У короткозвенной цепи (например, по ГОСТ 191-82) внутренняя длина звена примерно равна его ширине (L ≈ W), звено имеет почти круглую форму. Такая цепь менее гибка, но более устойчива к многоплоскостным нагрузкам. Длиннозвенная цепь (L > 3W) гибка в одной плоскости и предназначена в основном для линейного натяжения и подвеса.

Как правильно расшифровать маркировку ЦД-10-540?

Маркировка по ГОСТ 2319: «ЦД» – цепь длиннозвенная; «10» – номинальный диаметр прутка, из которого изготовлено звено, в миллиметрах; «540» – шаг цепи (расстояние между центрами двух соседних звеньев), в миллиметрах.

Каков минимально допустимый коэффициент запаса прочности для цепей, используемых на ЛЭП?

Для ответственных элементов ЛЭП (крепление гирлянд изоляторов, грозозащитных тросов) коэффициент запаса прочности, как правило, принимается не менее 4-5 от минимального разрывного усилия. Окончательное значение определяется проектом в соответствии с нормативными документами (ПУЭ 7 изд., гл. 2.5) и учитывает комбинации нагрузок (вес, ветер, гололед).

Допустимо ли использовать оцинкованные цепи в системах заземления?

Да, допустимо, но с важной оговоркой. Оцинкованная цепь может использоваться в качестве гибкой проводящей связи только при условии, что электрический контакт между звеньями и в точках крепления является надежным и имеет минимальное переходное сопротивление. На практике часто требуются дополнительные меры: установка специальных токопроводящих вставок или применение цепей, конструктивно предназначенных для этих целей, с принудительным электрическим соединением звеньев.

Как часто необходимо проводить механические испытания цепей на энергообъекте?

Периодичность регламентируется «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТЭЭП) и ведомственными руководящими документами. Для цепей, используемых в качестве грузоподъемных приспособлений, испытания статической нагрузкой (в 1.25 раза превышающей ПДГ) и динамической (в 1.1 раза) проводятся 1 раз в 12 месяцев (не считая внеочередных испытаний после ремонта или при обнаружении дефектов). Визуальный осмотр должен проводиться перед каждым применением.

Что является абсолютным признаком для браковки и вывода цепи из эксплуатации?

Абсолютными признаками являются:

• Вытяжка (удлинение) любого звена более чем на 5% от его первоначального номинального размера.
• Наличие трещин, надрывов, надрезов на металле звена.
• Износ сечения прутка звена более 10% от номинального диаметра.
• Остаточная деформация (изгиб, скручивание) звена.
• Дефекты сварного шва звена (непровар, раковины).
• Сильная коррозия, приводящая к снижению сечения.

Можно ли наращивать или укорачивать цепь на объекте своими силами?

Наращивание или укорачивание допускается только с применением штатных сертифицированных соединительных элементов (звеньев-замков, коушей со втулками). Категорически запрещается производить сварку, пайку или гибку звеньев с помощью кувалды и других подручных средств для создания новых соединений. Такие действия нарушают структуру металла, drastically снижают несущую способность и приводят к аварийной ситуации.