Цепи короткозвенные сварные

Цепи короткозвенные сварные: конструкция, стандарты и применение в электроэнергетике

Цепи короткозвенные сварные (КЗЦ) представляют собой специализированные электротехнические изделия, предназначенные для создания надежного и безопасного соединения металлических конструкций, оборудования и шин с контуром защитного заземления или между собой в электроустановках. Их основная функция – обеспечение эффективного протекания токов короткого замыкания (КЗ) и выравнивание потенциалов, что является критически важным для защиты персонала, оборудования и предотвращения возникновения пожароопасных ситуаций. Конструктивно КЗЦ представляют собой цепь, состоящую из последовательно соединенных методом контактной сварки стальных звеньев овальной или иной формы, на концах которой приварены соединительные элементы (наконечники) с отверстиями для болтового крепления.

Конструктивные особенности и материалы изготовления

Ключевой особенностью короткозвенных цепей является их сварная конструкция. Каждое звено изготавливается из круглой стальной калиброванной проволоки и соединяется с соседними внахлест, после чего место контакта сваривается. Это обеспечивает высокую механическую прочность и низкое переходное электрическое сопротивление в месте соединения звеньев.

• Материал проволоки: Как правило, используется низкоуглеродистая сталь (например, Ст3кп) или сталь с повышенным содержанием углерода. Для работы в агрессивных средах (химическая промышленность, морское побережье) применяются цепи из нержавеющей стали марок 12Х18Н10Т (AISI 321) или 08Х18Н10 (AISI 304).
• Покрытие: Для защиты от коррозии цепи чаще всего оцинковывают горячим или гальваническим методом. Горячее цинкование предпочтительнее, так как обеспечивает более толстый и долговечный защитный слой. Также возможно покрытие лакокрасочными материалами, но это ухудшает электрический контакт и требует зачистки в местах соединения.
• Наконечники: Изготавливаются из той же или аналогичной стали, что и звенья. Имеют форму ушка, вилки или пластины с одним или несколькими отверстиями под болты. Крепление наконечников к цепи также выполняется контактной сваркой.
• Геометрия звена: Стандартным является овальное (яйцевидное) звено. Также встречаются звенья в форме «восьмерки» или калиброванные длиннозвенные цепи, но они менее распространены для задач заземления.

Технические характеристики и стандартизация

Основные параметры цепей КЗЦ регламентируются национальными и международными стандартами. В РФ ключевым документом является ГОСТ 23179-78 «Цепи короткозвенные сварные. Технические условия». Стандарт устанавливает типоразмеры, требования к материалам, механической прочности и электрическому сопротивлению.

Основные параметры, определяемые стандартом и техническими условиями:

• Калибр (диаметр проволоки) звена (d): Определяет механическую и электрическую нагрузочную способность. Измеряется в миллиметрах.
• Длина внутреннего звена (L): Внутренний продольный размер звена.
• Ширина внутреннего звена (B): Внутренний поперечный размер звена.
• Шаг цепи (t): Расстояние между центрами двух соседних звеньев.
• Разрушающая нагрузка: Минимальная статическая нагрузка, при которой цепь не должна разрушаться.
• Электрическое сопротивление: Сопротивление всей цепи или единицы длины, которое должно быть достаточно низким для эффективного отвода токов КЗ.

Таблица 1. Основные типоразмеры короткозвенных цепей по ГОСТ 23179-78 (выдержка)

Калибр звена, d (мм)	Разрушающая нагрузка, не менее (кН)	Масса 1 метра цепи, приблизительно (кг)	Типовое применение (ориентировочно)
5	17.2	0.8	Заземление легкого оборудования, выравнивание потенциалов в щитах.
8	44.0	2.1	Универсальное применение для заземления КРУ, трансформаторов.
10	68.6	3.3	Заземление силовых трансформаторов, тяжелого оборудования.
13	116.0	5.6	Ответственные соединения на высоковольтных подстанциях, заземление крановых путей.
16	176.0	8.5	Особо ответственные объекты, мощные генераторы, заземляющие спуски.

Область применения в электроэнергетике

Короткозвенные цепи являются неотъемлемым элементом системы защитного заземления и уравнивания потенциалов.

• Защитное заземление: Соединение корпусов электрооборудования (силовые трансформаторы, выключатели, ячейки КРУ, кожухи шинных мостов) с заземляющим контуром подстанции. Цепь компенсирует возможные смещения конструкций, вибрации, тепловое расширение.
• Уравнивание потенциалов: Создание электрически связанной сети между всеми проводящими частями здания и сторонними проводящими частями для предотвращения появления опасной разности потенциалов. КЗЦ соединяют металлические двери щитовых, каркасы, кабельные лотки, трубопроводы.
• Переносное заземление (в составе): Являются токоведущей частью переносных заземлений, используемых для защиты персонала при работах на отключенных участках ВЛ и в ЗРУ.
• Грозозащита: В качестве спусков для соединения молниеприемников с заземлителем, где необходима гибкость и стойкость к динамическим нагрузкам.
• Гибкая токопроводящая связь: В случаях, когда между соединяемыми элементами возможны перемещения (например, заземление подвижных частей оборудования, дверей КРУ).

Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами заземляющих проводников

Преимущества:

• Гибкость: Позволяет компенсировать монтажные неточности, температурные деформации, вибрации.
• Высокая механическая прочность: Устойчивы к разрыву и растяжению.
• Надежность соединения звеньев: Сварное соединение исключает саморазъединение, характерное для неразъемных цепей.
• Удобство монтажа: Не требуют специального инструмента для установки, кроме ключей для болтовых соединений.
• Ремонтопригодность: При повреждении участка цепи его можно заменить, не меняя весь проводник.
• Хорошая проводимость: При правильном подборе сечения обеспечивают низкое сопротивление протеканию токов КЗ.

Недостатки:

• Большее сопротивление по сравнению с шиной: При одинаковом сечении проводника цепь имеет большее активное сопротивление из-за контактных сопротивлений в местах соединения звеньев.
• Склонность к коррозии в местах сварки: При некачественном цинковании именно зона сварки может стать очагом коррозии.
• Более высокая индуктивность: В сравнении с плоской шиной, цепь имеет большую индуктивность, что может быть критично для отвода высокочастотных токов (например, при грозовом разряде).
• Накопление грязи и влаги: Конструкция способствует задержанию пыли и влаги, что может ускорять коррозию.

Требования к монтажу и эксплуатации

• Перед монтажом необходимо визуально проверить целостность цепи, качество сварных швов и покрытия.
• Поверхности в местах контакта наконечников цепи с заземляемым оборудованием и заземляющим проводником должны быть зачищены от изоляции, краски, окалины до металлического блеска.
• Крепление должно осуществляться с помощью стандартных крепежных изделий (болты, гайки, шайбы), как правило, из оцинкованной стали. Соединение должно быть надежным, исключающим самоотвинчивание.
• Цепь должна быть установлена без натяга, с небольшим провисом, чтобы исключить механические напряжения при смещениях оборудования.
• Запрещается наращивать цепь или соединять несколько цепей с помощью сварки «кустарным» способом, если это не предусмотрено конструкцией.
• В процессе эксплуатации цепи должны периодически (в сроки, установленные ПТЭЭП) осматриваться на предмет отсутствия коррозии, трещин, особенно в зонах сварки, и проверяться надежность болтовых соединений.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем короткозвенная сварная цепь принципиально отличается от грузовой (калиброванной) цепи?

Грузовая цепь рассчитана в первую очередь на высокие механические нагрузки (разрывное усилие), ее звья могут быть соединены методом литья или контактной сварки. КЗЦ спроектирована как электрический проводник: кроме механической прочности, нормируется ее электрическое сопротивление, а конструкция (овальное звено, качество сварки) оптимизирована для обеспечения надежного электрического контакта между звеньями.

Можно ли использовать КЗЦ на улице?

Да, это одно из основных мест применения. Для этого цепь должна иметь антикоррозионное покрытие, предпочтительно горячее цинкование. Цепи из нержавеющей стали могут использоваться без дополнительного покрытия даже в агрессивных средах.

Как правильно подобрать калибр (диаметр) цепи для заземления конкретного оборудования?

Выбор осуществляется по двум критериям: механической прочности и электрической проводимости. Основной руководящий документ – проект электроустановки или расчет заземляющего устройства. Минимальное сечение гибких проводников заземления нормируется ПУЭ (Глава 1.7). Например, для электроустановок выше 1000 В сечение должно быть не менее 50-70 мм² в зависимости от типа заземляющего устройства, что примерно соответствует цепи калибром 10-12 мм. Всегда необходимо сверяться с проектной документацией.

Что лучше для заземления: медная шина или оцинкованная цепь?

Медная шина имеет лучшее удельное сопротивление, большую стойкость к коррозии и меньшую индуктивность. Однако она дороже, менее гибка и требует специальных креплений. Цепь дешевле, гибка, проще в монтаже и лучше переносит вибрации. Выбор зависит от условий: для статических соединений с высокими требованиями к проводимости (главная заземляющая шина) – медь. Для соединения с подвижным или вибрирующим оборудованием, где важна гибкость – цепь.

Требуется ли периодическое измерение сопротивления КЗЦ?

Прямое измерение сопротивления отдельно взятой цепи, как правило, не проводится. Контроль осуществляется в рамках измерения сопротивления заземляющего устройства в целом. В процессе эксплуатационных осмотров проверяется целостность цепи, состояние покрытия и надежность контактных соединений (затяжка болтов, отсутствие окисления).

Заключение

Цепи короткозвенные сварные являются надежным, проверенным и стандартизированным решением для организации гибких соединений в системах защитного заземления и уравнивания потенциалов электроустановок. Их правильный выбор по калибру, материалу и покрытию, а также качественный монтаж с обеспечением надежного электрического контакта являются обязательными условиями для выполнения ими своей основной функции – защиты людей и оборудования от опасных последствий коротких замыканий и возникновения разности потенциалов. Соблюдение требований ГОСТ, ПУЭ и ПТЭЭП при работе с КЗЦ – основа электробезопасности любого энергообъекта.