Поддерживающая арматура

Поддерживающая арматура для воздушных линий электропередачи и токопроводов: классификация, назначение, требования

Поддерживающая арматура (ПА) – это совокупность элементов, предназначенных для подвески, удержания и крепления проводов и грозозащитных тросов (ГЗТ) на опорах воздушных линий электропередачи (ВЛ) и гибких токопроводов. Ее основная функция – восприятие механических нагрузок от веса проводов, гололеда, ветра и передача этих нагрузок на опорные конструкции с обеспечением необходимых изоляционных промежутков. От правильного выбора и монтажа поддерживающей арматуры напрямую зависят надежность, долговечность и безопасность работы всей линии.

1. Классификация и основные типы поддерживающей арматуры

Поддерживающую арматуру классифицируют по нескольким ключевым признакам: назначению, типу подвески, материалу и конструкции.

1.1. По назначению и месту установки

• Для промежуточных опор: Арматура, фиксирующая провод в зажиме без возможности его продольного перемещения. Основная задача – передача вертикальных и поперечных нагрузок. К ней относятся глухие поддерживающие зажимы.
• Для анкерных опор: Арматура, воспринимающая полное натяжение провода или троса и передающая его на опору. Должна надежно зажимать провод, предотвращая его проскальзывание. Основные типы: натяжные зажимы, анкерные кронштейны.
• Для ответвлений и соединений: Зажимы ответвительные, плашечные, соединительные.
• Для крепления к изоляторам: Накладки, серьги, коромысла, ушки, связующая арматура (колпаки, пальцы).

1.2. По типу подвески проводов

• Подвеска свободная (глухая): Провод жестко закреплен в поддерживающем зажиме. Применяется на промежуточных опорах в районах без гололеда или с гололедом до 10 мм.
• Подвеска скользящая (подвижная): Провод может перемещаться в зажиме или через систему роликов, компенсируя изменения длины из-за температурных колебаний. Применяется на промежуточных опорах в гололедных районах.
• Подвеска натяжная: Провод закреплен в натяжном зажиме на анкерной опоре.
• Подвеска с ограничителем тяжения: Комбинированная система, предотвращающая передачу недопустимых нагрузок на провод при обрыве в смежном пролете.

2. Конструкции и характеристики основных элементов

2.1. Поддерживающие зажимы

Предназначены для подвески проводов на промежуточных опорах. Состоят из корпуса (обоймы), выполненного из алюминиевого сплава или ковкого чугуна, и прижимной планки (плашки) с крепежными элементами. Внутренняя поверхность имеет профиль, повторяющий форму наружных проволок провода, часто оснащается амортизирующими вкладышами из алюминия или эластомера для предотвращения повреждения провода.

Таблица 1. Сравнительные характеристики поддерживающих зажимов

Тип зажима	Материал	Преимущества	Недостатки	Область применения
Глухой (ПГ, ПГН)	Алюминиевый сплав (АК-7ч), чугун	Простая конструкция, низкая стоимость, надежная фиксация.	Жесткое крепление, риск повреждения провода при больших продольных нагрузках.	Промежуточные опоры ВЛ 0,4-220 кВ в негололедных районах.
Скользящий (ПС, ПСГ)	Алюминиевый сплав, нерж. сталь	Позволяет проводу перемещаться, снижая механическое напряжение.	Более сложная конструкция, требуется регулярный осмотр.	Промежуточные опоры в гололедных районах (гололед >10 мм).
С ограничителем тяжения (ОП)	Комбинированная (сталь, алюминий)	Защищает провод от динамических нагрузок при обрыве.	Высокая стоимость, сложность монтажа.	Ответственные ВЛ, пересечения с инженерными сооружениями.

2.2. Натяжные зажимы

Применяются для крепления проводов и тросов на анкерных опорах. Должны обеспечивать механическую прочность не менее 90% от гарантированной прочности на разрыв провода. Наиболее распространены болтовые натяжные зажимы (НБ, НР) и клиновые (НК). В болтовых провод удерживается силой трения, создаваемой затяжкой болтов, прижимающих плашки. В клиновых – провод, охватывая коническую втулку (клин), заклинивается в корпусе при приложении тяжения.

2.3. Связующая арматура

Служит для соединения элементов гирлянды изоляторов между собой и крепления их к опоре или поддерживающему зажиму. Включает:

• Крюки и штыри: Для крепления изоляторов к опорам ВЛ 0,4-10 кВ.
• Серьги, ушки, коромысла: Стальные оцинкованные элементы для сборки гирлянд подвесных изоляторов ВЛ 35 кВ и выше. Коромысла (горизонтальные серьги) позволяют гирлянде отклоняться в плоскости, перпендикулярной оси линии, улучшая работу на неустойчивых опорах.
• Накладки: Для соединения двух гирлянд в тандем.

2.4. Арматура для грозозащитных тросов

Имеет схожие типы (поддерживающая, натяжная), но конструктивно проще, так как не требует обеспечения электрического контакта. Часто выполняется целиком из оцинкованной стали. Для крепления ОКГТ (оптического кабеля на грозотросе) используются специальные зажимы, обеспечивающие защиту оптического модуля.

3. Материалы и защитные покрытия

Выбор материала определяется нагрузками, условиями эксплуатации и необходимостью предотвращения электрохимической коррозии.

• Алюминиевые сплавы (АК-7ч, АД31): Основной материал для зажимов, контактирующих с алюминиевыми и сталеалюминиевыми проводами. Обладают хорошей электропроводностью, стойкостью к атмосферной коррозии, малой массой.
• Ковкий чугун (КЧ): Применяется для натяжных и поддерживающих зажимов, особенно для стальных тросов и в условиях повышенных механических нагрузок. Требует надежного антикоррозионного покрытия (горячее цинкование).
• Углеродистая и нержавеющая сталь: Используется для элементов, работающих на разрыв (серьги, ушки, болты), а также для деталей скользящих зажимов. Обязательно покрытие цинком (горячим или термодиффузионным) толщиной не менее 50-80 мкм.
• Медь и медные сплавы: Применяются ограниченно, в основном для ответвительной арматуры на ВЛ, где требуется высоконадежный электрический контакт.

4. Ключевые требования и стандарты

Поддерживающая арматура должна соответствовать строгим нормативным документам: ГОСТ, ТУ, отраслевым стандартам. Основные требования:

• Механическая прочность: Запас прочности арматуры должен превышать прочность провода/троса. Испытания на растяжение, изгиб, вибрационную усталость.
• Коррозионная стойкость: Защитное покрытие должно выдерживать испытания в соляном тумане не менее 500-1000 часов без признаков ржавчины.
• Электрическая контактная стойкость (для зажимов): Сопротивление контакта «зажим-провод» не должно превышать сопротивление эквивалентной длины провода. Испытания на циклический нагрев током.
• Устойчивость к вибрации и пляске проводов: Зажимы должны гасить вибрации, предотвращая усталостное разрушение проводов в месте зажима. Используются демпфирующие вкладыши.
• Технологичность монтажа: Конструкция должна допускать монтаж с помощью стандартного инструмента, часто с возможностью установки под напряжением.

5. Особенности выбора и монтажа

Выбор конкретного типа арматуры осуществляется по проекту, который учитывает:

• Класс напряжения ВЛ.
• Марку и сечение провода/троса.
• Район по гололеду и ветру.
• Тип опоры (промежуточная, анкерная, угловая).
• Тип изоляторов (подвесные, штыревые).

При монтаже необходимо строго соблюдать моменты затяжки болтов, указанные в паспорте зажима. Недотяжка приводит к проскальзыванию провода и искрению, перетяжка – к повреждению провода и корпуса зажима. Обязателен визуальный контроль положения провода в ручье зажима и отсутствие перекосов.

6. Тенденции и инновации

• Унификация и стандартизация: Создание единых типоразмерных рядов, совместимых с различными марками проводов.
• Развитие полимерных материалов: Использование высокопрочных полиамидов и композитов для корпусов зажимов, что снижает вес и исключает коррозию.
• Системы мониторинга: Интеграция в арматуру датчиков натяжения, температуры, вибрации для создания «интеллектуальных сетей» (Smart Grid).
• Повышение вибростойкости: Совершенствование геометрии зажимов и демпфирующих элементов для увеличения срока службы провода в зоне крепления.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В1. Чем принципиально отличается поддерживающий зажим от натяжного?

Поддерживающий зажим фиксирует провод на промежуточной опоре, передавая в основном вертикальную (вес) и поперечную (ветер) нагрузку. Продольная нагрузка от разности тяжений в смежных пролетах невелика. Натяжной зажим устанавливается на анкерной опоре и должен воспринимать полную продольную нагрузку от натяжения провода, предотвращая его проскальзывание. Его механическая прочность и надежность зажима значительно выше.

В2. Когда необходимо применять скользящие поддерживающие зажимы?

Скользящие зажимы применяются на промежуточных опорах ВЛ, проходящих в районах с толщиной стенки гололеда 10 мм и более (III и выше гололедные районы по ГОСТ 15150). Они позволяют проводу перемещаться при изменении его длины из-за температурных колебаний и гололедных нагрузок, предотвращая возникновение опасных механических напряжений в месте крепления и на опоре.

В3. Как правильно выбрать момент затяжки болтов в зажиме?

Момент затяжки строго регламентирован технической документацией (паспортом) на конкретный тип зажима и зависит от диаметра болта, материала и типа провода. Для контроля необходимо использовать динамометрический ключ с соответствующей шкалой. Например, для болта М12 в алюминиевом зажиме для провода АС 120/19 момент затяжки обычно составляет 25-30 Н·м. Несоблюдение этого параметра – частая причина аварий.

В4. Почему для алюминиевых проводов рекомендуется использовать зажимы из алюминиевого сплава, а не из чугуна?

Использование разнородных металлов (алюминий-сталь/чугун) в условиях атмосферной влажности приводит к возникновению гальванической коррозии, при которой алюминий, как более активный металл, интенсивно разрушается. Алюминиевый зажим обеспечивает гальваническую совместимость с проводом. Если применение чугунного зажима неизбежно, в месте контакта должны использоваться биметаллические или алюминиевые вкладыши-прокладки.

В5. Что такое «ограничитель тяжения» и в каких случаях он ставится?

Ограничитель тяжения (ОП) – это устройство, которое в нормальном режиме работает как поддерживающий зажим, а при обрыве провода в смежном пролете и возникновении динамической ударной нагрузки – проскальзывает, ограничивая усилие, передаваемое на провод и опору. Это предотвращает обрыв провода на нескольких пролетах и падение опор по принципу «домино». ОП устанавливают на ответственных пересечениях (железные дороги, автотрассы, линии связи), а также на ВЛ в сложных топографических условиях.

В6. Как часто необходимо проводить диагностику и обслуживание поддерживающей арматуры?

Визуальный осмотр арматуры в составе планового обхода ВЛ должен проводиться не реже 1 раза в год. Особое внимание уделяется состоянию защитных покрытий (отсутствие сколов цинка, ржавчины), положению провода в зажиме, отсутствию деформаций и трещин на корпусах. Термографическое обследование для выявления перегрева контактов рекомендуется проводить не реже 1 раза в 3-5 лет, а также после прохождения линии пиковых нагрузок.