Зажим стальной
Зажим стальной: конструкция, типы, применение и нормативная база
Стальной зажим представляет собой электротехническую арматуру, предназначенную для механического соединения, крепления, подвеса или ответвления проводов и тросов в воздушных линиях электропередачи (ВЛ), контактных сетях, а также в различных распределительных устройствах. Основное функциональное назначение – обеспечение надежного электрического контакта и восприятие механических нагрузок (растягивающих, сжимающих, вибрационных). Изготовление из стали, преимущественно углеродистой или низколегированной, с последующим цинкованием для защиты от коррозии, обеспечивает высокую механическую прочность, долговечность и относительно низкую стоимость по сравнению с зажимами из цветных металлов.
Материалы и покрытия
Основной материал корпуса и деталей стальных зажимов – сталь марки Ст3, Ст10, 20 или аналоги. Критически важным является тип защитного покрытия, предотвращающего коррозию в атмосферных условиях. Наиболее распространенный и эффективный метод – горячее цинкование. Толщина слоя цинка нормируется (обычно от 50 до 100 мкм) и определяет срок службы зажима. Альтернативой может служить кадмиевое покрытие для специфических условий, однако его применение сокращается из-за экологических норм. Рабочие поверхности, участвующие в электрическом контакте (например, в зажимах для ответвлений), часто оснащаются накладками или плашками из алюминиевого сплава для предотвращения электрохимической коррозии и улучшения токопроводящих свойств.
Классификация и типы стальных зажимов
Классификация осуществляется по функциональному назначению и конструктивному исполнению.
1. Поддерживающие зажимы
Предназначены для подвески и поддержания проводов и грозозащитных тросов на промежуточных опорах ВЛ. Воспринимают вертикальные нагрузки (вес провода, гололед) и горизонтальные (ветер). Не предназначены для передачи тяжения вдоль линии.
- Подвески глухие (ПГ): Жестко крепят провод к гирлянде изоляторов или кронштейну. Конструкция – стальная обойма с прижимными щеками, стягиваемыми болтами.
- Подвески скользящие (ПС): Позволяют проводу перемещаться (скользить) внутри зажима при изменении температуры для снижения механических напряжений. Используются на промежуточных опорах.
- Зажимы натяжные болтовые (НБ): Состоят из корпуса с желобом, прижимной планки и стяжных болтов. Провод, обернутый алюминиевой лентой (для защиты от пережима), зажимается между корпусом и планкой. Наиболее распространенный тип.
- Зажимы прессуемые (натяжные соединители): Требуют опрессовки гидравлическим инструментом. Обеспечивают более равномерное обжатие и часто используются для тросов и проводов больших сечений.
- Овальные соединители (ОС): Стальная овальная трубка, которая опрессовывается вокруг соединяемых концов проводов. Используется для стальных тросов и проводов.
- Плашечные зажимы: Соединение осуществляется зажатием концов проводов между парой стальных плашек с желобами при помощи болтов. Могут быть разборными.
- Номинальное сечение провода/троса: Диапазон сечений, для которого предназначен зажим. Несоответствие ведет к ненадежному зажатию или повреждению провода.
- Тип провода/троса: АС (алюминиево-сталевые), А (алюминиевые), ПС (сталеалюминиевые), С (стальные). Конструкция желоба и материал вкладышей должны соответствовать.
- Условия эксплуатации: Климатическое исполнение (температурный диапазон, агрессивность среды) определяет материал и тип покрытия.
- ГОСТ Р 58089-2018 (МЭК 61284:1997): Арматура для ВЛ. Общие технические условия.
- ГОСТ 32893-2014: Зажимы для воздушных линий электропередачи. Общие технические условия.
- Серия ГОСТ на конкретные типы зажимов: Например, ГОСТ 11973-88 (зажимы натяжные болтовые), ГОСТ 11971-90 (подвески поддерживающие).
- Строительные нормы и правила (СНиП, СП): Регламентируют расчет механических нагрузок.
- Правила устройства электроустановок (ПУЭ): Глава 2.5 «Воздушные линии электропередачи напряжением выше 1 кВ».
- Подготовка: Проверка типоразмера, целостности покрытия, отсутствия заусенцев. Очистка контактных поверхностей провода.
- Установка: Соблюдение рекомендованного производителем момента затяжки болтов (контроль динамометрическим ключом). Недостаточный момент ведет к проскальзыванию и перегреву, чрезмерный – к повреждению провода и коррозионному растрескиванию под напряжением.
- Защита: После монтажа на болтовые соединения часто наносят антикоррозионную смазку, а места зажима провода покрывают герметиком для предотвращения попадания влаги.
- Контроль: Визуальный осмотр на отсутствие деформаций. Для натяжных и соединительных зажимов на критичных ВЛ могут применяться методы неразрушающего контроля (например, ультразвуковой).
- Высокая механическая прочность и несущая способность.
- Устойчивость к динамическим и вибрационным нагрузкам.
- Долговечность при качественном цинковании (до 50 лет и более).
- Относительно низкая стоимость сырья.
- Широкий типоразмерный ряд и отработанная конструкция.
- Большая масса по сравнению с алюминиевыми.
- Подверженность коррозии при повреждении защитного покрытия.
- Более низкая электропроводность (кроме специальных токопроводящих моделей).
- Необходимость применения дополнительных элементов (алюминиевые плашки, ленты) для контакта с алюминиевыми проводами.
2. Натяжные зажимы
Устанавливаются на анкерных опорах для восприятия полного тяжения провода или троса и передачи его на опору. Обеспечивают неразрывность цепи и надежный электрический контакт (для проводов).
3. Соединительные зажимы
Служат для соединения проводов и тросов в пролете, создания неразрывной механической и электрической цепи.
4. Ответвительные зажимы («орехи»)
Предназначены для безразрывного подключения отводов от магистральной линии. Состоят из двух стальных каркасов с пазами, внутри которых размещены плашки из антифрикционного материала (часто алюминия), и стяжного болта. Обеспечивают и механический зажим, и электрический контакт.
5. Зажимы для крепления к изоляторам и конструкциям
Разнообразный класс арматуры: головки, серьги, ушки, скобы. Служат для соединения поддерживающих или натяжных зажимов с гирляндами изоляторов или элементами опор.
Ключевые параметры и выбор зажима
Выбор стального зажима регламентируется проектом и нормами. Основные параметры:
Номинальная нагрузка (прочность на растяжение): Максимальная статическая нагрузка, которую зажим должен выдержать без разрушения. Указывается в кН.
| Тип зажима | Обозначение (пример) | Назначение | Номинальное сечение, мм² | Номинальная нагрузка, кН |
|---|---|---|---|---|
| Натяжной болтовой для провода | НБ-70-1 | Крепление провода АС 70/11 на анкерной опоре | 70 | около 30 |
| Поддерживающий глухой | ПГ-120-6А | Подвеска провода сечением 120 мм² на промежуточной опоре ВЛ 6 кВ | 120 | — |
| Соединительный овальный | ОС-100-400 | Соединение стальных тросов сечением 100 мм² | 100 | 40 |
| Ответвительный | У859 | Ответвление без сращивания проводов до 35 мм² | 16-35 | — |
| Серьга | СР-7,0 | Элемент крепления гирлянды изоляторов к траверсе опоры | — | 70 |
Нормативная документация и стандарты
Проектирование, производство и применение стальных зажимов осуществляется в соответствии с комплексом национальных и отраслевых стандартов:
Монтаж и контроль качества
Правильный монтаж – залог надежности. Ключевые этапы:
Преимущества и недостатки стальных зажимов
Преимущества:
Недостатки:
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается стальной зажим от алюминиевого?
Стальной зажим обладает большей механической прочностью и используется преимущественно как силовой элемент (натяжные, поддерживающие, соединительные для тросов). Алюминиевый зажим, как правило, выполняет роль токонесущего контактного элемента, обладает лучшей электропроводностью и коррозионной стойкостью в контакте с алюминиевым проводом, но уступает в прочности.
Как правильно выбрать момент затяжки болтов на зажиме?
Момент затяжки указывается в технической документации (паспорте) на зажим. Он зависит от диаметра болта, класса его прочности и типа зажима. Применение динамометрического ключа с предустановленным значением обязательно. Например, для болта М12 класса прочности 5.8 момент может составлять 50-70 Н·м.
Можно ли использовать стальной зажим на алюминиевом проводе без специальных вкладышей?
Категорически не рекомендуется. Прямой контакт алюминия со сталью приводит к интенсивной электрохимической коррозии алюминия из-за большой разности электрохимических потенциалов. Это ведет к нарушению контакта, перегреву и разрушению провода. Обязательно использование алюминиевых плашек, прокладок или лент.
Что такое «коррозионное растрескивание под напряжением» и как его избежать?
Это явление постепенного разрушения цинкового и стального основания в зоне максимальных механических напряжений (например, под гайкой) в присутствии влаги и растягивающей нагрузки. Для предотвращения необходимо: использование зажимов с качественным горячим цинкованием, соблюдение момента затяжки (не перетягивать), применение консервирующих смазок на резьбовых соединениях после монтажа.
Как часто необходимо проводить диагностику зажимов на эксплуатируемой ВЛ?
Периодичность устанавливается регламентом технического обслуживания ВЛ (обычно 1 раз в 6 лет для ВЛ 35-110 кВ, 1 раз в 4 года для ВЛ 6-10 кВ). Внеочередной осмотр проводится после стихийных бедствий и аномальных погодных условий. Диагностика включает визуальный осмотр на предмет коррозии, смещения провода, деформации, трещин, ослабления затяжки болтов, а также тепловизионное обследование для выявления перегрева контактов.
Заключение
Стальной зажим остается незаменимым, экономически обоснованным и надежным элементом арматуры для воздушных линий электропередачи и распределительных устройств. Его эффективность и долговечность определяются строгим соответствием выбранного типоразмера проектным условиям, качеством изготовления (в первую очередь, антикоррозионного покрытия) и неукоснительным соблюдением технологии монтажа. Понимание классификации, принципов работы и нормативных требований к стальным зажимам позволяет специалистам энергетической отрасли обеспечивать высокую надежность и безопасность работы электрических сетей.