Распорки и амортизаторы для пучков проводов

Связанный проводник решает одну проблему и создаёт другую. Разделение фазы на два, три, четыре или более подпроводников увеличивает эффективный диаметр фазы, что снижает коронные потери и слышимый шум, а также уменьшает реактивное сопротивление; именно поэтому на большинстве линий выше определённого напряжения используются связки. Как только эти отдельные проводники висят бок о бок на пролете, они начинают взаимодействовать. Во время замыкания магнитные силы сближают их, ветер приводит их в колебания, а лёд или неравномерное натяжение изменяют форму пучка вдоль пролёта. Распорка поддерживает заданную геометрию. Демпфер-распорка не только поддерживает геометрию, но и поглощает энергию, которая в противном случае привела бы к усталостному износу проводника в местах крепления.

Эта статья предназначена для тех, кто приобретает, устанавливает и обслуживает эти детали: о том, какую роль на самом деле играет прокладка, чем отличаются три группы механических конструкций, какие поля в техническом паспорте определяют совместимость, как определяются положения, какие ошибки допускают монтажные бригады и как оценить установленный узел с земли.

Зачем в наборе вообще нужны прокладки?

Связка не является твёрдым телом. Каждый отдельный проводник представляет собой отдельный трос, находящийся под собственным натяжением, и единственное, что связывает их между собой, — это крепежные элементы, зажатые на них. Между зажимами каждый из них вибрирует, раскачивается и провисает в зависимости от собственного натяжения, нагрузки от льда и воздействия ветра. Ничто не удерживает их на расстоянии, предусмотренном проектом, если только эту функцию не выполняет какой-либо элемент конструкции.

Замыкание на короткое

Во время замыкания ток протекает одинаково по всем подпроводникам фазы. Параллельные токи, направленные в одну сторону, притягиваются друг к другу, в результате чего пучок сжимается внутрь и возвращается в исходное положение после устранения замыкания. Рама и зажимы должны выдерживать это сжатие и отскок без постоянной деформации, без проскальзывания вдоль проводника и без создания разрушительного изгибающего момента в алюминиевых жилах. Именно поэтому стойкость к короткому замыканию указывается в техническом паспорте как расчетный случай с указанием тока и продолжительности, на которые она проверялась.

Движение, вызванное ветром

Ветер не просто отклоняет пучок вбок. Он образует вихри с подветренной стороны каждого отдельного проводника, и в пучке след одного проводника достигает следующего. В результате возникает целый комплекс движений: эоловые колебания с высокой частотой и малой амплитудой, колебания в пределах пролета, при которых пучок раскачивается, а отдельные проводники меняются местами, а также «галопирование» при экстремальном обледенении. Распорки меняют всё это, поскольку они разделяют длинный пролёт на более короткие отрезки, каждый со своей собственной частотой колебаний, а также потому, что демпфированный узел преобразует часть движения в тепло, вместо того чтобы передавать его в зажим. Механика этого явления изложена в это объяснение эоловых колебаний; главное здесь то, что прокладка является частью лечения, а не просто аксессуаром.

Что происходит, если пакет остается без поддержки

При отсутствии прокладок на большом пролете подпроводники сближаются в середине, соприкасаются и снова разъединяются — и так тысячи раз. Алюминий — мягкий материал, и трение между двумя проводниками приводит к его стиранию без видимой искры, в результате чего наружные жилы сплющиваются и в конечном итоге обрываются. К тому моменту, когда повреждение становится заметным с высоты автовышки, затягивание болта уже не решает проблему; требуется ремонт самого проводника. Столкновения также изнашивают вкладыши крепежных элементов опоры и, в худшем случае, приводят к пробою между проводниками одной фазы.

Три механические категории: жесткие, гибкие и демпфированные

Эти три семейства часто представляют как различные варианты одного и того же продукта, причем “с демпфированием” считается лучшим. Это не лучший подход к их выбору. Они предназначены для решения разных задач, и у каждой из них есть свой характерный способ выхода из строя, которого нет у других.

Жесткие прокладки

Жесткая прокладка представляет собой неподвижную раму — как правило, квадратную или треугольную алюминиевую раму, иногда кованый корпус — с зажимом в каждом месте расположения подпроводника, при этом относительное перемещение между проводниками практически отсутствует. Конструкция проста, недорога и обеспечивает предсказуемую геометрию пучка. Она подходит для коротких пролетов, компактных распределительных пучков при умеренном натяжении, а также для шинных сетей подстанций, где пролеты короткие и вибрация не является определяющей нагрузкой. Её недостатком является то, что любое перемещение пучка встречает сопротивление в зажиме, в результате чего проводник принимает на себя нагрузку на краю зажима. Как только вкладыш затвердевает или зажим затягивается чрезмерно, именно в этом месте начинается истирание.

Гибкие и пружинные прокладки

Гибкая прокладка обеспечивает шарнирное соединение: шарнирные соединения или рычаги из пружинной стали позволяют раме слегка открываться и закрываться, вместо того чтобы создавать сопротивление пучку. Это снижает изгибающее напряжение, действующее на проводник, и позволяет компенсировать небольшие погрешности в расстоянии между жилами пучка и положении зажима. Компромиссом является меньшая устойчивость к колебаниям в пределах пролета и зависимость от сохранения свойств пружинных элементов. В случаях, когда рычаги соединены с помощью эластомерного клея, особое внимание следует уделять линии склеивания.

Распорные амортизаторы

Демпфер-прокладка сохраняет геометрию жесткой рамы, но дополняет её демпфирующим элементом — эластомерным блоком, фрикционным соединением или настроенным вязкоупругим узлом — в местах крепления или в шарнирных рычагах. Он разработан для решения задач, важных для высоковольтных линий: поддержания проектного зазора, обеспечения контролируемого относительного перемещения и рассеивания энергии вибрации до того, как она достигнет проводника. Именно поэтому демпферы с прокладками являются стандартным оборудованием для пучков проводов СВН и СВНВ, а в их технических паспортах указываются не только механические характеристики, но и параметры демпфирования. Кроме того, это семейство изделий, в котором детали монтажа имеют первостепенное значение, поскольку демпфирующий элемент, предварительно нагруженный вследствие несоосности рычага, перестает вести себя так, как было проверено при испытаниях.

Как читать техническое описание разделителя

Большинство ошибок при заказе совершается не в конструкторском бюро. Они возникают при оформлении заказа на основании краткого описания — “амортизатор с четырьмя связками, подходящий для ACSR” — без проверки параметров, определяющих совместимость.

Во-первых, это зажим. Распорный зажим не является подвесным зажимом и не может выбираться исходя из номинального размера проводника: он должен соответствовать фактическому внешнему диаметру субпроводника, включая любые арматурные стержни или защитные элементы линии, которые будут располагаться под ним. Зажим, рассчитанный на голый проводник, не закроется над арматурным стержнем, а зажим, рассчитанный на стержень, будет болтаться на голом проводнике в других местах линии. Второй аспект — геометрия пучка: расстояние между субпроводниками и получающийся в результате окружность пучка являются расчетными величинами, а не предпочтениями. Зажим, рассчитанный на другое расстояние, либо деформирует пучок, либо не сможет охватить наружные проводники. Третьим фактором является нагрузка: нагрузка на сцепление или скольжение, выдерживаемая короткозамкнутая нагрузка и механическая разрушающая нагрузка — каждый из этих параметров отвечает на свой вопрос, и технические характеристики, в которых указан только один из них, являются неполными.

Как определяются позиции вдоль пролета

Схема расстояний не является приблизительным правилом и ни в коем случае не должна составляться на месте. Она основана на расчетах, в которых учитываются диаметр проводника, расстояние между пучками, натяжение, длина пролета, категория рельефа местности и ожидаемые ветровые нагрузки, и на основе которых определяются длины промежуточных пролетов, позволяющие удержать вибрационные характеристики пучка под контролем. Разные производители выполняют расчеты с помощью собственных программ, а энергокомпании часто используют свои предпочтительные схемы; оба подхода являются допустимыми, но не взаимозаменяемыми, и схема, скопированная с аналогичной линии с другим натяжением, не является правильной схемой.

Бригада получает чертеж, на котором положения отмечены в виде расстояний от опорной точки — как правило, подвесного или натяжного зажима, — и задача состоит в том, чтобы точно воспроизвести эти положения. Два правила важнее остальных: концевые распорки должны располагаться близко к крепежным элементам, где проводник наименее зафиксирован и форма пучка с наибольшей вероятностью может деформироваться, а длины пролетов должны быть примерно равны, поскольку неравномерное распределение приводит к появлению одного длинного пролета с низкой собственной частотой именно в том месте, где ветер может вызвать его колебания.

Два ограничения имеют приоритет над чертежом в случае несоответствия реальности. Распорки не следует зажимать над соединением, ремонтной втулкой или концом набора арматурных стержней, поскольку зажим не сможет плотно прилечь к неровной поверхности, а расположенное под ним соединение будет скрыто от осмотра. Если на линии установлены маркировочные шарики или другие приспособления, их положение необходимо соответствующим образом изменить, и такое изменение следует согласовать с проектным бюро, а не принимать решение на месте. Повреждение проводника, обнаруженное во время маркировки, является отдельным вопросом: оно требует оценки перед установкой распорки.

Монтаж: в чём на самом деле ошибаются монтажники

Практически каждая проблема со спейсерами, выявленная в ходе эксплуатации, связана с одной из пяти ошибок, и всех пяти можно избежать, проведя краткий инструктаж перед началом работы.

Неверное положение, принято

Координаты измеряются с помощью верёвки и оцениваются на глаз, особенно на длинных пролётах, где ориентир находится далеко. В результате получается схема, которая выглядит примерно правильно, но на практике ведёт себя как совсем другой проект. Использование шаблона или измерительного колёса, а также фиксация фактических координат по чертежу занимает всего несколько дополнительных минут на каждый пролёт.

Зажим не зафиксирован

Провод должен плотно сидеть в канавке, с установленной вкладышей, а жилы не должны быть раздвинуты. Зажим, зажатый на раздвинутом пучке или со смещенной вкладышей, сначала держится, но впоследствии соскальзывает. В случае с арматурными стержнями они должны быть отцентрированы под зажимом, а не зажаты за концы.

Предполагаемый крутящий момент

Болты, затянутые «на ощупь» или с помощью гаечного ключа, который никогда не калибровался, приводят как к ослаблению зажимов, так и к деформации проводников. Правильное значение — это значение, указанное в монтажной инструкции производителя для данной модели и размера болта, которое следует применять с помощью откалиброванного инструмента и проверять после затяжки. Ни в коем случае нельзя брать это значение из инструкции к аналогичному изделию и никогда не следует увеличивать его только потому, что болт кажется ослабленным.

Распорка, используемая в качестве инструмента

На распорках наступают, за них держатся и используют их для притягивания пучка в нужное положение. Рама, рассчитанная на зажим при коротком замыкании, не предназначена для выдерживания веса человека, действующего на одну из опор, а изгиб опоры изменяет демпфирующие характеристики всего устройства. Именно по этой причине и существуют платформы и опорные доски.

Выравнивание игнорируется

Каждый кронштейн должен быть установлен таким образом, чтобы пучок сохранял заданную форму, а зажимы располагались перпендикулярно проводнику. Кронштейн, установленный с усилием, создаёт предварительную нагрузку на демпфирующий элемент или шарнир, в результате чего устройство начинает вести себя как жёсткая, перегруженная прокладка. На линиях с четырьмя пучками это проявляется в виде поворота пучка: один из подпроводников находится выше, а другой — ниже, что можно увидеть с земли с помощью бинокля.

Критерии проверки и замены

Проверка распорных элементов проводится в ходе того же обхода или облета с помощью дрона, что и проверка остального оборудования. Критерием для их оценки служит стандарт технического обслуживания энергокомпании или руководство по техническому обслуживанию производителя; приведенные ниже проверки, как правило, соответствуют требованиям этих документов.

Начните с геометрии. Проводники должны быть равномерно распределены по всей длине пролета, а пучок не должен быть перевернут. Зазор, закрывающийся в середине пролета, или пучок, выглядящий скрученным, указывает на смещение, отсутствие или изгиб распорки. Затем проверьте каждый узел: наличие и закрепление болтов и штифтов, прямой вид кронштейнов, правильность установки вкладышей, отсутствие трещин, выпячиваний или следов коррозии на демпфирующих элементах. Осмотрите проводник по обе стороны от каждого зажима на наличие следов истирания, сплющенных жил или отполированной полосы — признаков того, что зажим смещался.

Решения подразделяются на три группы. Узел с отсутствующим болтом или штифтом, погнутым рычагом или заметно неисправным демпфирующим элементом заменяется во время следующего планового останова. Блок, соскользнувший по проводнику, возвращают на место и закрепляют заново, а также выясняют причину, поскольку соскальзывание одного блока часто означает, что у всей партии момент затяжки был недостаточным. Узел, который не повреждён, но находится рядом с повреждённым проводником, остаётся на месте до тех пор, пока не будет оценено состояние проводника, поскольку его удаление изменяет нагрузки на остальные распорки в пролёте.

Выбор и покупка прокладок

Запрос, в котором указано лишь “амортизатор с четырьмя связками, требуемое количество”, приводит к получению предложений, которые невозможно сравнить, поскольку каждый поставщик исходит из разных значений расстояния между связками, диапазона диаметров и испытательных критериев. Минимальным условием, обеспечивающим сопоставимость предложений, является соблюдение тех же требований, описанных в Как указать комплектующие для воздушных линий электропередачи в запросе предложений.

Укажите данные по проводнику: кодовое название или полное обозначение, номинальное сечение, тип скрутки и фактический внешний диаметр, а также укажите, будут ли под зажимами располагаться армирующие стержни или защитные элементы линии, с указанием итогового внешнего диаметра. Укажите данные по пучку: количество подпроводников и расстояние между ними по проекту. Укажите электрические нагрузки: напряжение системы, а также ток короткого замыкания и продолжительность, на которые защищена линия. Укажите механические нагрузки: диапазон пролетов, натяжение при соответствующих условиях, а также нагрузки от обледенения и ветра, которые должны быть учтены. Укажите условия окружающей среды, поскольку прибрежные, промышленные, пустынные и чистые внутренние районы определяют тип оцинковки и отделку крепежа. В заключение укажите режим контроля — протоколы типовых испытаний, сертификаты периодических испытаний, прослеживаемость материалов, независимый контроль — а также требования к маркировке и упаковке товара.

Три фактора отличают серьёзное коммерческое предложение от страницы каталога. Указывает ли поставщик цену исходя из указанного вами диаметра, а не из номинального диапазона. Имеются ли протоколы типовых испытаний для данной конструкции и могут ли они быть предоставлены, а не просто общее заявление о том, что продукт прошел испытания. И указано ли в монтажной инструкции значение момента затяжки для каждого болтового соединения, поскольку поставщик, не способный это указать, не определил продукт в полной мере. При поступлении товара применяются те же правила, что и в входной контроль линейного оборудования: проверьте размеры, состояние покрытия и резьбы, а также сфотографируйте всё, что может стать поводом для претензии.

Расположение прокладок в остальных элементах монтажного комплекта

Распорки — это один из элементов комплекта, который должен работать в составе всей системы, и именно их чаще всего упускают из спецификации, поскольку они не являются несущими элементами и не отображаются на однолинейной схеме. В пучке проводов подвесная или натяжная конструкция удерживает фазу, распорка — сам пучок, а демпфер контролирует вибрацию в самом проводнике.

Это помогает связать все элементы воедино при составлении технического задания. Зажим для башни выбирается в данное руководство по выбору зажимов для подвески и установлено в соответствии с Порядок установки подвесного зажима; аппаратные компоненты комплекта располагаются между этими зажимами и описаны в фитинги для воздушных кабельных пучков. Состояние всего комплекта оценивается по Порядок проведения проверки оборудования воздушных линий электропередачи, а критерии, по которым он осуществляет поиск, изложены в эти выездные проверки причин выхода из строя зажимов подвески. Чтобы получить более полное представление о том, для чего предназначен каждый компонент, см. обзор компонентов воздушных линий электропередачи — это разумная отправная точка для нового покупателя.

Часто задаваемые вопросы

Сколько распорок требуется для одного пролета?

Универсального значения не существует. Это число определяется расчетной таблицей расстояний, составленной с учетом диаметра проводника, расстояния между пучками, натяжения, длины пролета и ветровых условий. Поставщик, указывающий это число без учета этих параметров, просто гадает. Попросите предоставить расчетную таблицу, соответствующую проекту, и проверьте, соответствует ли ей чертеж, прилагаемый к поставке.

Можно ли установить прокладки на существующую линию без перетяжки?

Да, в большинстве случаев. Устройства устанавливаются с корзины для связки проводов или изолированной платформы при обесточенной линии либо в соответствии с процедурой работы под напряжением, установленной энергокомпанией, при этом проводник не затрагивается за пределами зоны зажима. При этом действуют два условия: провод в месте зажима должен быть исправен — без соединений, без ремонтных муфт, без повреждений жил — и провисание должно по-прежнему соответствовать первоначальному проекту, поскольку линия, подвергшаяся ползучести, не будет соответствовать первоначальному графику.

Заменяет ли амортизатор с прокладкой амортизатор Stockbridge?

Нет. Они регулируют разные виды перемещений. Промежуточный демпфер контролирует относительное перемещение отдельных проводников и обеспечивает демпфирование собственных колебаний пучка. Демпфер Стокбриджа устанавливается на проводнике для подавления аэолических колебаний в определённом частотном диапазоне, а на связанных линиях его также часто устанавливают, как правило, вблизи зажимов. Установка одного из них не делает другой ненужной.

Как определить, что зажим перестал держать?

Обратите внимание на наличие отполированного или истираемого участка на проводнике у края зажима, на прокладку, сместившуюся с отмеченного положения, или на неравномерное расстояние по всей длине зажима. Надежность зажима подтверждается испытанием образца, а не визуальным осмотром, поэтому нагрузка на зажим или скольжение должна указываться в техническом паспорте и подтверждаться протоколом испытаний, а не приниматься на веру.

Если вы подбираете оборудование для связки проводов на новой линии или заменяете устройства на существующей, начните с составления краткого технического задания: диаметры проводников и стержней, конфигурация и расстояние между связками, напряжение, уровень неисправности, пролет и диапазон натяжения, условия эксплуатации, а также требуемый объем проверок. Отправьте его вместе с запросом, и полученные вами коммерческие предложения будут сопоставимы. Наши ассортимент подвесных зажимов Стоимость комплекта оборудования, входящего в этот пакет, рассчитывается исходя именно из этих исходных данных и может быть согласована с существующей схемой расположения, если таковая имеется.