Отказ зажима подвески: причины, проверки на месте и меры по предотвращению
Отказ подвесного зажима редко выглядит как обрыв. Это выглядит так, будто зажим постепенно теряет единственную функцию, для которой он был предназначен: удерживать проводник, не повреждая его. Большинство случаев отказа зажимов на воздушной линии связано с небольшим числом причин: болт, который так и не был затянут с необходимым усилием; резиновая вставка, которая затвердела и растрескалась; усталостное разрушение кронштейна; коррозия оцинкованного покрытия; или зажим, размер которого изначально не соответствовал размеру удерживаемого кабеля.
Это различие имеет значение, когда вы стоите под опорой и пытаетесь решить, следует ли затянуть болт заново, заменить его или оставить как есть. Зажим, утративший зажимную силу, и зажим, затянутый слишком сильно, с земли выглядят одинаково, но требуют противоположных действий, и если принять одно за другое, то соединение, которое было просто ослабленным, превратится в поврежденный проводник.
В данном руководстве описаны шесть типов неисправностей, на долю которых приходится большинство проблем, возникающих в процессе эксплуатации, а также то, как каждая из них проявляется на опоре, как их различить, какие из них вызваны вашей собственной практикой монтажа и что необходимо проверить перед следующим заказом, чтобы та же самая неисправность не повторилась после замены.
Какую функцию должен выполнять зажим
Подвесной зажим — это несущий узел. Он воспринимает вес провода на пролете, а также поперечные нагрузки от ветра и наледи, и позволяет проводу слегка смещаться в продольном направлении, чтобы при изменении температуры натяжение вдоль линии выравнивалось. Он не воспринимает продольное натяжение линии — эту функцию выполняет натяжной зажим на концевых и угловых конструкциях. Если вы все еще разделяете эти две роли, сравнение подвесные зажимы против натяжных зажимов охватывает пути передачи нагрузки.
Именно это сочетание — вертикальная нагрузка плюс контролируемое скольжение — и делает данное соединение уязвимым. Деталь, которая должна была бы просто оставаться неподвижной, можно было бы сделать жесткой. Зажим должен сжимать проводник достаточно крепко, чтобы удерживать его, и достаточно мягко, чтобы не раздавить его и не износить его поверхность в течение срока службы, исчисляемого десятилетиями вибрации и термоциклирования. Каждый из перечисленных ниже видов отказов представляет собой способ, при котором этот баланс нарушается.
Шесть видов отказов подвесных зажимов и их признаки
Преимущество этих шести заключается в том, что каждая из них оставляет свой уникальный след. Для того чтобы различить большинство из них, не нужны специальные приборы — достаточно знать, на какую деталь следует обратить внимание.
1. Потеря сцепления и проскальзывание проводника
Это самая распространённая и чаще всего неправильно интерпретируемая проблема. Зажим не сломался — он просто перестал удерживать проводник, и тот проскользнул по канавке. На опоре об этом свидетельствует яркая, отполированная полоса на проводнике в месте его соприкосновения с зажимом, причём корпус зажима часто смещён относительно центра кабеля. Провисание на этом пролёте, возможно, увеличилось.
Существует четыре наиболее распространенных причины, и их стоит разделить, поскольку устранить только одну из них можно путем затяжки. Возможно, болт был затянут с недостаточным моментом утяжки при монтаже. Резиновая вставка могла подвергнуться необратимому сжатию и больше не заполняет зазор. Возможно, паз слишком велик для кабеля, из-за чего зажим замыкается сам на себе, не успев зажать проводник. Или же на пролет воздействовала нагрузка, превышающая расчётную, вызванная льдом или ветром; в этом случае зажим сигнализирует о проблеме, связанной с конструкцией линии.
2. Повреждение проводника в результате чрезмерного зажима
Именно эту неисправность вызывают монтажники, пытаясь предотвратить первую. Зажим, размер которого не соответствует кабелю, или болт, затянутый сильнее, чем предусмотрено конструкцией зажима, приводит к раздавливанию проводника. Сначала деформируются алюминиевые жилы: внешний слой сплющивается, а затем отдельные проволоки получают царапины или обрываются на краях соприкосновения. На опоре под зажимом видны сплющенные или поврежденные жилы, а иногда — несколько оборванных внешних проволок на краю канавки.
Этот ремонт не носит чисто косметический характер. Помятый проводник представляет собой зону концентрации напряжений и «горячую точку», которая рано или поздно подвергнется нагрузочному циклу. Именно по этой причине никогда не следует ориентироваться на значения момента затяжки, указанные для другой модели зажима или взятые из общих рекомендаций — правильное значение зависит от конкретной модели зажима и должно быть указано в чертеже или инструкции по сборке, предоставленных производителем.
3. Усталость материала в области кронштейна и шарнира
Эолические колебания — небольшие высокочастотные колебания, вызываемые ветром на подветренной стороне проводника, — заставляют фитинг проходить миллионы циклов с малой амплитудой. Энергия концентрируется в местах изменения сечения: на изгибе кронштейна, на штифте шарнира, у основания проушины. В результате возникает тончайшая трещина, которая начинается на растягиваемой поверхности и постепенно растёт.
На опоре обратите внимание на наличие трещины в месте радиуса изгиба, на то, что ушко стало овальным, а не круглым, или на заметное смещение в точке поворота, которая должна быть плотно закреплена. Обычно это длинные пролеты на ровной, открытой местности и пролеты, пересекающие долину, поскольку там и степень воздействия, и энергия вибрации выше. Там, где ожидается вибрация, обычно используются армирующие стержни или демпфер, а не более тяжелый зажим.
4. Коррозия кронштейна и крепежных элементов
Горячее цинкование защищает сталь за счет жертвования цинковым слоем, поэтому неповрежденное покрытие эффективно выполняет свою функцию, а поврежденное быстро теряет свои защитные свойства. Типичными местами проникновения являются обрезанные кромки, резьба и внутренние поверхности отверстий, а наиболее распространённой причиной повреждений является неаккуратное обращение: перетаскивание связки по платформе грузовика или использование кронштейна в качестве рычага при монтаже.
Появление белой или красной ржавчины вокруг отверстий для болтов и у основания резьбы, а также отслоение цинка по краю свидетельствуют о потере покрытия в этих местах. В прибрежной или промышленной среде этот процесс протекает быстрее, и первым подвергается коррозии, как правило, тот участок, на который приходится основная нагрузка. Качество оцинковки обычно определяется в соответствии с ISO 1461; если покрытие разрушается преждевременно, возникает вопрос: было ли оно повреждено при транспортировке или изначально не соответствовало техническим требованиям.
5. Ослабление крепежа
В вибрирующей конструкции болтовые соединения теряют предварительную нагрузку. Этому способствуют термоциклы, поскольку корпус зажима, болт и проводник расширяются с разной скоростью. Обычная гайка с течением времени может ослабнуть настолько, что зажим перестанет действовать; гайка с нейлоновой вставкой противостоит этому, но не защищена от него полностью, особенно если она использовалась повторно.
Проверка на месте не представляет сложности, если заранее об этом позаботиться: контрольная отметка, нанесенная на гайку и болт, позволяет с первого взгляда определить, не сместилось ли что-либо. Если такой отметки нет, обратите внимание на то, не выступает ли гайка за пределы резьбы, нет ли ярких следов трения под торцом гайки или не вращается ли болт без сопротивления. Повторное использование гайки, применение крепежа более низкого качества, чем тот, который поставлялся в комплекте с зажимом, или отсутствие шайбы — всё это сокращает время до появления следующей проблемы.
6. Неподходящий зажим для кабеля
Последний случай — это ошибка выбора, приводящая к сочетанию первых пяти факторов. Зажим, выбранный по названию модели, а не по измеренному диаметру и конструкции кабеля, будет либо сидеть неплотно, либо затягиваться слишком сильно. Зажим, предназначенный для многожильного проводника, при использовании на кабеле со значительно более низким допустимым радиальным давлением, повредит кабель даже при правильной установке и затяжке с соблюдением указанного момента затяжки.
Именно в этом и заключается основная причина путаницы при работе в полевых условиях, поскольку зажим выглядит правильно, а показания измерителя почти верны. Диапазон кабелей, указанный на зажиме, представляет собой расчетный диапазон для конкретного типа кабеля; нахождение в пределах этого диапазона является необходимым, но не достаточным условием.
| Режим отказа | То, что вы видите на столбе | Типичная первопричина | Сначала проверьте |
|---|---|---|---|
| Потеря сцепления и скольжение | Отполированная лента на проводнике, смещенный зажим, увеличенный провис | Момент затяжки болта недостаточен, вставка сжата, паз слишком велик, пролет перегружен | Отметка контрольного штампа на гайке и болте; толщина вставки; измеренный диаметр кабеля в пределах диапазона зажима |
| Повреждение проводника | Сплющенные или надрезанные жилы в зоне соприкосновения, обрывы наружных проволок | Паз слишком мал, болт перетянут, корпус зажима плотно прилегает к алюминию без вкладыша | Радиус канавки и соответствие зажима конструкции данного кабеля |
| Усталость кронштейна или шарнира | Мелкая трещина на изгибе, овальный глазок, люфт в шарнире | Эолические колебания на открытых или длинных пролётах при внеосевой нагрузке | Длина пролета и воздействие рельефа местности; указано ли использование арматурных стержней или демпфера |
| Коррозия | Белая или красная ржавчина в области отверстий и у основания резьбы, отслоение цинка по краям | Покрытие, поврежденное при транспортировке или монтаже, агрессивная среда | Состояние покрытия на обрезанных кромках и резьбе; категория атмосферных условий на маршруте |
| Ослабление крепежа | Гайка отошла от отметки для свидетеля, заклинив под поверхностью гайки | Вибрация в сочетании с термоциклированием, повторно использованная гайка, несоответствующий класс крепежа | Маркировка типа и класса гайки; было ли соединение ранее вскрыто |
| Неправильный зажим для кабеля | Кабель свободно лежит в пазу, размер которого превышает размер кабеля, либо оболочка и изоляция деформированы | Выбор осуществляется по названию модели, а не по диаметру и типу кабеля | Измеренный внешний диаметр кабеля и его конструкция в сравнении с указанными характеристиками кабеля |
Как определить неисправность зажима подвески на опоре
Действуйте «снаружи внутрь». Приведенный ниже порядок позволяет решить большинство случаев без повторного визита, и для этого не требуется ничего, кроме строгого соблюдения последовательности действий.
- Измеряйте длину кабеля, а не зажима. Измерьте наружный диаметр в месте зажима и сравните его с диапазоном, указанным на зажиме. Если он выходит за пределы этого диапазона или находится на его крайней границе, вы нашли причину проблемы, и никакой момент затяжки не поможет её устранить.
- Прочитайте отметку свидетеля. Если гайка сместилась относительно болта, соединительная деталь утратила предварительную нагрузку. Если контрольной отметки нет, проверьте, нет ли под торцом гайки пыли, образовавшейся в результате трения, и не выступает ли гайка над поверхностью.
- Нажмите на вставку. Исправная резиновая или полимерная вставка обладает эластичностью и возвращается в исходное состояние. Вставка, которая затвердела, растрескалась вдоль канавки или выцвела до серого цвета, утратила способность восстанавливать форму после сжатия и больше не заполняет зазор.
- Посмотрите на место, где прилегает проводник. Гладкая, блестящая полоса свидетельствует о движении. Сплющенные, поцарапанные или сломанные нити указывают на чрезмерное давление. Оба признака могут наблюдаться на одном и том же участке, если сначала зажим потерял сцепление, а затем его перетянули.
- Проверьте, нет ли трещин на кронштейне в месте изгиба а также умение определять овальность с помощью источника света, направленного под небольшим углом — при плоском освещении трещины в области радиуса изгиба легко упустить из виду.
- Проверьте состояние покрытия на краях отверстий и резьбе, а не на плоских поверхностях, которые всегда выглядят лучше, чем те участки, которые действительно важны.
Ошибки при установке и ошибки при выборе — это не одно и то же
Разделение этих двух этапов позволяет избежать повторного крепления одной и той же линии. Ошибку монтажа можно исправить, соблюдая надлежащую практику на объекте. Ошибку в подборе детали можно исправить только путем замены детали на другую с другим артикулом, а более сильная затяжка приведет к ухудшению, а не к улучшению результата.
| Режим отказа | Ошибка установки | Ошибка выбора |
|---|---|---|
| Потеря сцепления и скольжение | Да — недостаточный момент затяжки, трос не вставлен в паз до конца | Да — канавка в верхней части диапазона, вставка не соответствует кабелю |
| Повреждение проводника | Да — чрезмерная затяжка, использование зажима в качестве рычага | Да — канавка слишком мала, нет вкладыша для мягкого проводника |
| Усталость | Редко | Да — для данного пролета и условий эксплуатации не указаны зажим или защита |
| Коррозия | Да — повреждение покрытия при транспортировке | Да — стандартное покрытие, предусмотренное для прибрежных или промышленных трасс |
| Ослабление крепежа | Да — использована старая гайка, отсутствует шайба, неверный класс прочности | Редко |
| Неправильный зажим для кабеля | Нет | Да — всегда |
На практике зажим, который уже однажды соскочил, следует заменить, а не затягивать заново. Вставка деформировалась при контакте с этим проводником, поверхность паза износилась, и такая сборка уже не сможет обеспечить прежнюю силу зажима. Повторная затяжка в лучшем случае продлит срок службы на один сезон и лишь скроет непредсказуемость соединения.
В чем заключаются различия в характере отказов оптоволоконных кабелей
Вышеуказанные режимы отказа описаны для проводников, и применять их без изменений к полностью диэлектрическим самонесущим кабелям — ошибка. В случае с ADSS определяющим ограничением является допустимое радиальное давление и возникающая в результате деформация волокна, а не прочность металла на сжатие. Зажим, который идеально подходит для проводника того же диаметра, может привести к чрезмерному сжатию кабеля ADSS и ухудшению оптических характеристик без каких-либо видимых внешних повреждений.
Именно поэтому при прокладке оптоволоконных трасс вкладыш, площадь контакта и способ затяжки имеют большее значение, чем кронштейн, и именно поэтому неисправность проявляется скорее как оптическая проблема, а не как механическая. специальные требования к креплению кабеля ADSS изложены отдельно, и с ними стоит ознакомиться, прежде чем вводить единый тип зажимов в смешанной сети, состоящей из проводников и оптоволоконных кабелей.
Что необходимо уточнить перед следующим заказом
Большинство этих неудач предопределяется ещё на этапе подготовки коммерческого предложения, за несколько месяцев до того, как кто-либо взойдёт на столб. Это можно объяснить шестью вопросами:
- Диапазон диаметров кабелей с указанием типов кабелей, к которым они относятся. Диапазон без указания типа кабеля — это лишь половина технических характеристик.
- Основа механической классификации. Следует уточнить, является ли указанная величина предельной нагрузкой или рабочей нагрузкой, а также на основании какого испытания она была получена. Стандарт IEC 61284 охватывает требования и испытания для арматуры воздушных линий электропередачи, включая испытания на вертикальное повреждение, предельную нагрузку и испытание на скольжение, однако процент приемлемости определяется техническими условиями заказчика, а не только самим стандартом. Что именно доказывает данное испытание, а что нет, подробно рассмотрено в сила захвата и испытание на скольжение.
- Материал вставки и предполагаемый срок службы. Резина или полимер — это та часть, которая в большинстве климатических условий изнашивается первой, и именно она редко указывается в технических характеристиках.
- Технические условия по цинкованию. Обычно ссылаются на стандарт ISO 1461; уточняйте класс покрытия, а не просто слово “оцинкованный”.
- Класс крепежа и тип фиксации. Гайка с нейлоновой вставкой — это не просто деталь, если альтернативой ей является обычная гайка на вибрирующей конструкции.
- Номинальное значение крутящего момента для этого зажима, указанное в технической документации. Если этого нет в коммерческом предложении или на чертеже, то это будет определено на месте.
Если вы хотите сравнить модели по двум показателям, которые в основном определяют выбор — длине кабеля и разрывной нагрузке, — то ассортимент подвесных зажимов содержит списки для каждой модели, а также ориентировочные цены и минимальные объемы заказа. В качестве отдельного примера корпуса скобочного типа приведен Зажим для кронштейна PS435 На этой странице показана конструкция, которой в основном посвящена данная статья.
Процедура технического обслуживания, позволяющая своевременно выявлять неисправности зажимов подвески
Неисправности обходятся дешево, если их обнаружить на ранней стадии, и дорого — если обнаружить поздно, при этом для их выявления не требуется специального оборудования. При каждом плановом обходе линии проверяйте три вещи в каждой точке подвески: контрольную отметку на гайке, состояние вставки и состояние покрытия по краям отверстия. Это занимает менее минуты на каждый столб и позволяет одновременно выявить потерю сцепления, износ вставки и начальную коррозию.
После любого события, приводящего к ненормальной нагрузке на линию — обледенение, шторм, наезд транспортного средства на опору — следует добавить в этот список поверхность проводника в месте зажима, поскольку зажим, соскользнувший во время такого события, оставит на проводнике отпечаток в виде отполированной полосы. Любой пролет, на котором провисание видимо изменилось, следует рассматривать как случай соскальзывания зажима до тех пор, пока не будет доказано обратное.
Если вставка затвердела, проводник изношен или на кронштейне в месте изгиба появились трещины, следует заменить деталь, а не затягивать её заново. А если такая же неисправность возникает на нескольких столбах на одном участке, перестаньте рассматривать это как проблему технического обслуживания: почти всегда речь идёт о несоответствии техническим требованиям, и исправить ситуацию можно уже при следующем заказе. более широкий набор компонентов воздушных линий электропередачи это полезный справочник на тот случай, если окажется, что проблема связана с цепочкой изоляторов или крепежом опоры, а не с самим зажимом.
Часто задаваемые вопросы
Переносит ли зажим полное усилие натяжения проводника?
Нет. Она переносит вертикальную нагрузку от проводника по всей длине пролета, а также поперечные нагрузки от ветра и льда, при этом допуская ограниченное продольное перемещение. Натяжение линии принимают на себя натяжные зажимы на концевых и угловых конструкциях, поэтому эти два элемента никогда не являются взаимозаменяемыми.
Почему зажим подвески соскальзывает?
В приблизительном порядке по частоте встречаемости: болт, затянутый с моментом, не соответствующим значению, указанному для данного зажима; вставка, которая затвердела и больше не заполняет зазор; канавка, размер которой превышает измеренный диаметр кабеля; а также пролет, нагрузка на который превысила расчетную из-за наледи или ветра.
Можно ли повторно использовать подвесной зажим после его снятия?
Его лучше рассматривать как деталь одноразового использования. Как только вставка приобретает остаточную деформацию при сжатии в отношении конкретного проводника, а поверхность канавки изнашивается, повторное зажатие обеспечивает меньшее и менее предсказуемое сцепление. Если соединение было вскрыто на линии с длительным сроком эксплуатации, установите новый зажим.
Почему проводник поврежден в том месте, где он закреплен в зажиме?
Обычно это происходит из-за избыточного давления: канавка, слишком малая для кабеля, болт, затянутый с усилием, превышающим указанный момент затяжки, или твёрдый корпус зажима, непосредственно прилегающий к алюминию без прокладки. С течением времени вибрационное изнашивание может приводить к появлению схожих следов, однако сплющенные жилы, образовавшиеся в результате чрезмерного зажима, выглядят иначе, чем отполированная полоса износа.
Как часто следует проверять болты зажима?
Практическим решением является проведение проверки при каждом плановом обходе линии, а также проверка после любого случая нестандартной нагрузки. Некоторые энергокомпании также проводят проверку первого цикла через несколько недель после натяжки линии, поскольку вставки оседают под первоначальной нагрузкой. Периодичность такой проверки определяется собственными стандартами энергокомпании; главное — наличие контрольной отметки, благодаря которой проверка занимает считанные секунды.
Достаточно ли одного типа зажима для сети, в которой сочетаются проводники и оптоволокно?
Как правило, нет. Кабели ADSS и OPGW ограничены допустимым радиальным давлением, а не силой зажима, поэтому зажим, подобранный для проводника того же диаметра, может привести к чрезмерному сжатию оптоволоконного кабеля. Подбор оптоволоконных фитингов следует рассматривать отдельно.
Практические выводы
Практически любая неисправность, которую вы обнаружите на линии, относится к одному из шести типов, и пять из шести определяются ещё до того, как зажим поступит на объект — в зависимости от того, какая модель была заказана, как она была указана в техническом задании и как с ней обращались. Проверка на опоре — это самая простая часть работы, если вы знаете, какая деталь относится к какому типу.
Если вы указываете маршрут для замены или новый маршрут, сообщите тип проводника или кабеля, измеренный наружный диаметр, длину пролета и категорию атмосферных условий. Мы подтвердим подходящую модель, диапазон кабелей и механические характеристики, а также укажем значение крутящего момента на чертеже, чтобы вам не пришлось гадать. Вы можете отправьте эту информацию нашей технической службе для получения рекомендации по выбору модели.
