Зажимы натяжные: классификация, конструкция, применение и монтаж

Зажимы натяжные (также известные как натяжные зажимы, поддерживающе-натяжные зажимы, зажимы типа «NL» или «NLD») являются специализированным классом линейной арматуры, предназначенным для крепления и натяжения проводов и грозозащитных тросов на опорах воздушных линий электропередачи (ВЛ) и контактной сети. Их основная функция – надежно зафиксировать проводник в анкерном узле, воспринять и передать на опорную конструкцию механическую нагрузку от натяжения провода, возникающую как при монтаже, так и в процессе эксплуатации под воздействием ветровых и гололедных нагрузок, а также изменений температуры.

Классификация и типы натяжных зажимов

Натяжные зажимы классифицируются по нескольким ключевым признакам: тип проводника, назначение, конструктивное исполнение и материал.

1. По типу закрепляемого проводника:

• Для проводов ВЛ: Предназначены для крепления силовых проводов (АС, АСУС, А и др.) на анкерных опорах. Имеют канавки в корпусе, повторяющие конфигурацию внешнего слоя провода (гладкие для однопроволочных, прерывистые или винтовые для многопроволочных).
• Для грозозащитных тросов: Используются для крепления стальных канатов или оптико-волоконных грозозащитных тросов (ОГТ). Конструкция часто усилена для восприятия больших механических нагрузок.
• Для самонесущих изолированных проводов (СИП): Специализированные зажимы (например, тип «GTA»), часто с траверсой для раздельного крепления несущей нейтрали и изолированных фазных проводников.

2. По конструктивному исполнению и принципу действия:

• Клиновые зажимы: Классическая и наиболее распространенная конструкция. Состоят из корпуса (обоймы), клина и стопорного штифта. При натяжении проводника сила трения прижимает клин, что обеспечивает надежную фиксацию. Отличаются простотой монтажа.
• Болтовые натяжные зажимы: Фиксация проводника осуществляется за счет затяжки одного или нескольких силовых болтов, которые прижимают прижимную планку или плашку к корпусу. Позволяют более точно регулировать усилие зажима.
• Петлевые зажимы (со стаканом): Конструкция, в которой провод, образуя петлю, огибает специальный стакан (коуш) и зажимается в корпусе. Такая схема снижает изгибающее напряжение в проводе в точке крепления.

3. По материалу изготовления:

• Из ковкого чугуна (КЧ): Традиционный материал, обладающий хорошими литейными свойствами и прочностью. Требует защиты от коррозии (оцинковка или окраска).
• Из алюминиевых сплавов (Al): Легкие, не подвержены коррозии в атмосферных условиях. Широко применяются для алюминиевых и сталеалюминиевых проводов, так как исключают электрохимическую коррозию в месте контакта.
• Из нержавеющей или оцинкованной стали: Применяются для грозозащитных тросов и в условиях агрессивных сред. Обладают высокой механической прочностью.

Конструкция и принцип работы клинового зажима

Клиновой зажим, как наиболее типичный представитель, состоит из следующих основных элементов:

• Корпус (обойма): Несущая деталь, имеющая проушину для крепления к анкерной серьге или непосредственно к опоре. Внутренняя полость корпуса выполнена в виде клинового паза.
• Клин: Подвижный элемент, часто состоящий из двух половин для многопроволочных проводов. Поверхность клина, контактирующая с проводом, имеет рифление для увеличения трения.
• Стопорный штифт (предохранительный болт): Фиксирует клин в корпусе после монтажа, предотвращая его случайное выпадение при ослаблении натяжения провода (например, при обрыве).
• Уплотнительная заглушка (для СИП): В зажимах для СИП часто присутствует резиновая заглушка, герметизирующая вход провода в зажим для защиты от влаги.

Принцип работы основан на эффекте самозатягивающегося клина. При приложении осевого усилия натяжения (Т) к проводнику, последний стремится вытянуться из зажима, увлекая за собой клин в сужающуюся полость корпуса. Чем больше усилие натяжения, тем сильнее клин прижимается к проводнику и корпусу, увеличивая силу трения и, соответственно, удерживающую способность.

Ключевые технические параметры и выбор зажима

Выбор конкретного типа натяжного зажима регламентируется проектными нормами и осуществляется на основе следующих параметров:

Таблица 1. Основные параметры для выбора натяжного зажима

Параметр	Описание	Единица измерения	Важность
Номинальное сечение провода/троса	Диапазон сечений проводника, для которого предназначен зажим. Должен соответствовать марке провода на линии.	мм²	Критический
Номинальная разрушающая нагрузка (НРН)	Минимальная нагрузка, при которой зажим или его элемент должен разрушиться. Должна быть не менее чем в 1,3-1,5 раза выше максимального расчетного натяжения провода.	кН (кН)	Критический
Удерживающая способность	Минимальное усилие, которое зажим должен выдерживать без проскальзывания проводника. Обычно выражается в % от номинальной прочности провода (RTS). Для анкерных зажимов – не менее 95% RTS.	% от RTS	Критический
Материал	Определяет совместимость с проводником (исключение гальванической пары), коррозионную стойкость и массу.	—	Высокая
Диаметр раковины (для СИП)	Должен точно соответствовать диаметру конкретной марки СИП.	мм	Критический
Усилие затяжки болта (для болтовых зажимов)	Строго регламентируется производителем для обеспечения правильного контактного давления.	Н·м	Высокая

Технология монтажа натяжных зажимов (на примере клинового)

Правильный монтаж является гарантией надежной работы арматуры на протяжении всего срока службы ВЛ.

1. Подготовка: Проверить соответствие зажима марке и сечению монтируемого провода. Убедиться в отсутствии дефектов литья, повреждений резьбы и целостности оцинковки. Подготовить провод: для многопроволочных проводов иногда требуется наложение бандажа алюминиевой лентой в зоне контакта с клином для предотвращения распушения.
2. Установка на провод: Разобрать зажим, сняв стопорный штифт и извлекая клин. Проводник завести в корпус и установить поверх него клин таким образом, чтобы его рифленая поверхность плотно прилегала к проводу, а гладкая – к корпусу.
3. Натяжение: С помощью съемника (растяжки) произвести натяжение провода до проектного усилия (стрелы провеса). В процессе натяжения необходимо контролировать, чтобы корпус зажима занимал правильное положение относительно направления тяжения.
4. Фиксация: После достижения проектного натяжения установить на место стопорный штифт или предохранительный болт и зафиксировать его (зашплинтовать или затянуть гайку).
5. Завершение: Аккуратно снять нагрузку со съемника. Провести визуальный контроль: отсутствие перекоса зажима, полное вхождение клина в корпус, надежная фиксация штифта.

Контроль состояния и диагностика в эксплуатации

В процессе эксплуатации ВЛ натяжные зажимы подвергаются циклическим механическим нагрузкам и воздействию окружающей среды. Основные дефекты, выявляемые при осмотрах:

• Коррозия: Особенно опасна для стальных и чугунных зажимов в промышленных и приморских районах.
• Трещины в корпусе или клине: Возникают из-за усталости металла или дефектов литья.
• Ослабление зажима (проскальзывание провода): Может быть вызвано неправильным монтажом, несоответствием зажима сечению провода или деформацией элементов.
• Повреждение провода в зоне контакта: Нарушение целостности внешних проволок из-за пережима, вибрации или коррозии.

Диагностика включает визуальный осмотр, простукивание для выявления трещин, а в отдельных случаях – тепловизионный контроль для обнаружения точек перегрева, вызванных плохим электрическим контактом (в болтовых зажимах).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается натяжной зажим от поддерживающего?

Натяжной зажим предназначен для жесткой фиксации провода на анкерной опоре и восприятия полного продольного (направленного вдоль оси провода) усилия натяжения. Поддерживающий зажим (подвес) используется на промежуточных опорах для удержания провода с возможностью его продольного смещения при температурных деформациях и воспринимает в основном вертикальные нагрузки.

Можно ли использовать один тип натяжного зажима для разных марок проводов с одинаковым сечением?

Нет, это недопустимо без проверки расчетом и подтверждения производителем арматуры. Провода одинакового сечения, но с разным количеством и диаметром проволок (например, АС 120/19 и АС 120/19+7) имеют разный наружный диаметр и конструкцию. Использование непредназначенного зажима приведет к неправильному обхвату, снижению удерживающей способности и повреждению провода.

Как определить момент затяжки болтов в болтовом натяжном зажиме?

Момент затяжки строго указан в технической документации (паспорте) на зажим. Он варьируется в зависимости от размера и модели (обычно от 25 до 120 Н·м). Затяжка должна производиться калиброванным динамометрическим ключом. Недостаточный момент ведет к проскальзыванию, чрезмерный – к деформации провода или срыву резьбы.

Почему в некоторых натяжных зажимах для СИП используется две отдельные детали: зажим для несущей нейтрали и кронштейн для фаз?

Это связано с особенностью конструкции СИП, где несущая нейтраль воспринимает всю механическую нагрузку, а изолированные фазные проводники не нагружены. Натяжной зажим крепит и натягивает только несущую нейтраль. Фазные проводники фиксируются в отдельном кронштейне, который крепится к тому же болту, что и натяжной зажим нейтрали, и служит лишь для их поддержания и изоляции.

Что такое «усталостная прочность» зажима и почему она важна?

Усталостная прочность – это способность материала и конструкции выдерживать многократные циклические нагрузки (например, от ветровых колебаний провода) без образования трещин и разрушения. Для натяжных зажимов, особенно в зонах с частыми ветровыми пульсациями, этот параметр критически важен. Он проверяется испытаниями по специальным циклическим программам.

Требуется ли обслуживание натяжных зажимов после монтажа?

Как правило, правильно смонтированные зажимы не требуют планового обслуживания. Однако они должны включаться в программу периодических визуальных осмотров ВЛ. Для болтовых соединений в некоторых специфических условиях может быть рекомендована периодическая проверка момента затяжки.

Заключение

Натяжные зажимы представляют собой критически важный элемент анкерных узлов воздушных линий электропередачи. Их корректный выбор, основанный на строгом соответствии техническим параметрам проводника и условиям эксплуатации, а также неукоснительное соблюдение технологии монтажа являются обязательными условиями для обеспечения механической прочности, электрической надежности и долговечности всей линии. Постоянное развитие материалов (применение высокопрочных алюминиевых сплавов, композитов) и конструкций (оптимизация формы для снижения веса и повышения усталостных характеристик) позволяет создавать арматуру, отвечающую растущим требованиям к надежности и экономичности энергосистем.