Зажимы ЗПН

Зажимы ЗПН: назначение, конструкция, применение и технические характеристики

Зажимы ЗПН (Зажим Петлевой Натяжной) представляют собой специализированный класс линейной арматуры, предназначенный для крепления и натяжения проводов и грозозащитных тросов на воздушных линиях электропередачи (ВЛ) и контактных сетях железнодорожного транспорта. Основная функциональная задача зажимов ЗПН – создание надежного, долговечного и электробезопасного соединения с несущей конструкцией (чаще всего – с гирляндой изоляторов) при одновременной фиксации требуемого натяжения токоведущего элемента. Данные зажимы относятся к категории поддерживающе-натяжной арматуры и работают в зонах, где провод или трос не может свободно перемещаться в корпусе зажима.

Конструктивные особенности и принцип действия

Конструкция зажима ЗПН является петлевой (вильчатой), что и отражено в его названии. Она состоит из нескольких ключевых компонентов, каждый из которых выполняет строго определенную функцию.

• Корпус (тело зажима): Изготавливается из высокопрочного чугуна марки ВЧ 40-50 или ковкого чугуна, а также из алюминиевых сплавов (для снижения веса и в целях гальванической совместимости с алюминиевыми проводами). Корпус имеет проушины (вилки) для крепления к серьге изолятора или другому элементу подвески.
• Нажимная планка (прижим): Стальной оцинкованный или алюминиевый элемент, который создает усилие прижатия провода к корпусу.
• Клиновой элемент (клинья): Набор стальных оцинкованных клиньев, размещаемых в пазах корпуса. Это основной силовой элемент, обеспечивающий удержание провода. При приложении тягового усилия (натяжения провода) клинья за счет своей формы затягиваются в сужающуюся полость корпуса, тем самым увеличивая силу сжатия и надежно фиксируя провод. Эффект самозатягивания предотвращает проскальзывание провода под нагрузкой.
• Болтовое соединение: Стальные оцинкованные болты, гайки и шайбы, служащие для стягивания корпуса и нажимной планки. От качества и правильного затяга этого соединения зависит равномерность распределения давления на провод.
• Рычаг (для некоторых модификаций): Используется в зажимах типа ЗПН-Р для удобства монтажа и демонтажа, позволяя прикладывать меньшее усилие для затяжки.

Принцип действия основан на преобразовании осевого усилия натяжения провода (F_нат) в радиальное усилие прижатия клиньев и планки к его поверхности. Чем больше тяговое усилие, тем сильнее заклинивание, что гарантирует надежность соединения при ветровых и гололедных нагрузках.

Классификация и типоразмерный ряд

Зажимы ЗПН классифицируются по нескольким ключевым параметрам: типу удерживаемого проводника, номинальному сечению, материалу корпуса и наличию дополнительных опций.

Классификация по типу проводника и назначению:

• ЗПН для проводов: Предназначены для крепления силовых алюминиевых, сталеалюминиевых и медных проводов (А, АС, М). Имеют плавные радиусы в пазах для предотвращения повреждения токоведущей жилы.
• ЗПН для грозозащитных тросов: Обозначаются как ЗПН-Т. Предназначены для стальных оцинкованных канатов (С, ТК, ТКС). Конструкция учитывает меньший диаметр и более высокую прочность на разрыв троса.
• ЗПН для изолированных проводов СИП: Специализированные модели, учитывающие наличие изоляции и специфику самонесущих изолированных проводов.

Основные типоразмеры согласно ГОСТ 11953-82 и техническим условиям:

Таблица 1. Пример типоразмерного ряда зажимов ЗПН для проводов

Марка зажима	Диапазон сечений провода, мм²	Материал корпуса	Масса, кг (прибл.)	Номинальное тяговое усилие, кН
ЗПН-1-1	16 – 35	Алюминиевый сплав	0.7	14
ЗПН-2-1	50 – 70	Алюминиевый сплав	1.1	20
ЗПН-3-1	70 – 95	Алюминиевый сплав / Чугун	1.6	30
ЗПН-4-1	95 – 120	Алюминиевый сплав / Чугун	2.2	40
ЗПН-5-1	120 – 150	Чугун	3.1	55
ЗПН-6-1	150 – 185	Чугун	4.2	70
ЗПН-7-1	185 – 240	Чугун	5.5	85

Цифра в маркировке (1-7) указывает на типоразмерную группу, а последующая цифра (часто «1») может обозначать модификацию или материал. Для тросов применяется аналогичный ряд: ЗПН-1Т, ЗПН-2Т и т.д.

Технические требования и контроль качества

Производство и испытание зажимов ЗПН регламентируется национальными стандартами (ГОСТ 11953-82 «Арматура поддерживающая и натяжная для ВЛ. Общие технические условия») и отраслевыми нормами. Ключевые требования:

• Механическая прочность: Зажим в сборе с эталонным проводом должен выдерживать не менее 95% от номинального разрушающего усилия провода (троса) без признаков разрушения или проскальзывания.
• Коррозионная стойкость: Все стальные детали (клинья, болты, планки) должны иметь надежное цинковое покрытие толщиной не менее 25 мкм. Чугунные и алюминиевые корпуса окрашиваются атмосферостойкой эмалью.
• Электрическая прочность: Конструкция должна исключать возможность возникновения замкнутого магнитного контура из ферромагнитных материалов во избежание потерь на вихревые токи и перегрева.
• Усталостная прочность: Зажимы, применяемые в зонах с интенсивными ветровыми колебаниями, проходят испытания на циклическую нагрузку.

Область применения и особенности монтажа

Зажимы ЗПН применяются на воздушных линиях электропередачи напряжением от 0.4 кВ до 1150 кВ, а также в контактных сетях переменного и постоянного тока. Основные точки установки:

• Анкерные пролеты для конечного крепления и натяжения проводов и тросов.
• Угловые опоры, где требуется компенсация равнодействующей тяжения проводов в смежных пролетах.
• Переходы через инженерные сооружения (реки, дороги, ЛЭП другого напряжения).
• Ответвительные узлы от магистральных линий.

Технология монтажа включает несколько обязательных этапов:

1. Подготовка: Проверка комплектности зажима и соответствия его марки сечению монтируемого провода. Очистка пазов корпуса и клиньев от консервационной смазки.
2. Установка на провод: Разборка зажима, наложение корпуса и нажимной планки на провод в месте крепления. Укладка провода в пазы корпуса.
3. Установка клиньев: Клинья устанавливаются в пазы корпуса с обеих сторон провода. Их положение должно быть симметричным.
4. Затяжка: Постепенная и равномерная затяжка всех болтов динамометрическим ключом с усилием, указанным в паспорте на зажим (обычно от 40 до 120 Н·м в зависимости от типоразмера). Недотяг или перетяг недопустимы.
5. Крепление к изолятору: Соединение проушин корпуса зажима с серьгой изолятора с помощью стандартного пальца и шплинта.
6. Натяжение: Окончательное натяжение провода до проектного значения с помощью механизмов (лебедок, талей). При этом происходит окончательная посадка (заклинивание) системы.

Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами натяжных зажимов

Преимущества зажимов ЗПН:

• Высокая надежность и долговечность, проверенная десятилетиями эксплуатации.
• Эффект самозатягивания под нагрузкой.
• Относительная простота конструкции и монтажа.
• Широкий типоразмерный ряд, покрывающий все стандартные сечения.
• Ремонтопригодность: возможность замены отдельных изношенных элементов (болтов, клиньев).

Недостатки:

• Большая масса и габариты по сравнению с некоторыми современными прессуемыми или болтовыми зажимами.
• Наличие множества деталей (клинья, болты), которые могут быть утеряны при монтаже.
• Необходимость периодического контроля затяжки болтов в первые годы эксплуатации (особенно на линиях с вибрацией).
• Создание значительного местного давления на провод, что требует соблюдения правил монтажа во избежание повреждения отдельных проволок (для многопроволочных проводов).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается ЗПН от поддерживающего зажима (типа ПГ, ПК)?

Зажимы ПГ (поддерживающие гирляндовые) и ПК (поддерживающие клиновые) предназначены для крепления проводов в промежуточных точках опор, где провод может свободно перемещаться в корпусе зажима для компенсации температурных расширений. ЗПН же жестко фиксирует провод и предназначен для анкерных точек, где такое перемещение недопустимо.

Как правильно выбрать марку ЗПН для конкретного провода?

Выбор осуществляется по двум основным параметрам: номинальному диаметру (сечению) провода/троса и расчетному тяговому усилию в линии. Необходимо, чтобы диапазон сечений, указанный в маркировке зажима, полностью перекрывал фактическое сечение монтируемого проводника. Для ответственных объектов (переходы, большие пролеты) выполняется расчет на механическую прочность.

Можно ли использовать один зажим ЗПН для сращивания двух проводов?

Нет, категорически запрещено. ЗПН не является соединительным зажимом. Для сращивания проводов применяются специальные овальные соединители (типа СОАС), прессуемые муфты или плашечные зажимы, рассчитанные на передачу механической и электрической нагрузки.

Требуется ли обслуживание зажимов ЗПН после монтажа?

Да, в рамках плановых осмотров ВЛ рекомендуется визуальный контроль состояния зажимов (отсутствие трещин в корпусе, признаки коррозии), а также, при необходимости, подтяжка болтовых соединений. Особое внимание уделяется первым 1-2 годам после монтажа, когда происходит естественная осадка конструкции.

Что означает маркировка «ЗПН-3-1» и «ЗПН-3-2»?

Цифра после тире (1 или 2) часто указывает на материал корпуса или незначительную конструктивную модификацию. Например, «1» может обозначать алюминиевый корпус, а «2» – чугунный для одного и того же диапазона сечений. Точную информацию необходимо уточнять в технической документации завода-изготовителя.

Каковы риски использования несертифицированных или б/у зажимов ЗПН?

Риски крайне высоки: отсутствие гарантии соответствия механической прочности, использование некондиционных материалов (хрупкий чугун, слабое антикоррозионное покрытие), износ клиновых пазов и деформация корпуса. Это может привести к проскальзыванию провода, его обрыву или падению опоры с катастрофическими последствиями. Применение арматуры без сертификатов и паспортов запрещено правилами устройства электроустановок (ПУЭ).

Заключение

Зажимы ЗПН остаются фундаментальным, проверенным временем элементом линейной арматуры для ответственных анкерных узлов ВЛ. Их надежность напрямую зависит от корректного выбора типоразмера, качества изготовления и строгого соблюдения технологии монтажа. Понимание конструкции, принципа действия и нормативных требований к зажимам ЗПН является обязательным для инженерно-технического персонала, занимающегося проектированием, строительством и эксплуатацией воздушных линий электропередачи. Несмотря на появление новых типов зажимов, ЗПН в силу своей универсальности и предсказуемости поведения под нагрузкой продолжает широко применяться в энергетике и на транспорте.