Как арматура линий электропередачи обеспечивает электрические и механические соединения?

Основные электрические и механические функции арматуры линий электропередачи

Определение и роль арматуры линий электропередачи в системах передачи

Арматура для линий электропередачи, иногда называемая электротехническими аксессуарами, представляет собой специальные детали, предназначенные для соединения, фиксации и защиты проводов, используемых в воздушных линиях электропередачи. Эти детали одновременно выполняют как электрические, так и механические функции. Они служат важными связующими элементами между различными частями системы, такими как кабели, изоляторы, опорные конструкции и различное другое оборудование по всей сети. Без такой арматуры электросети не смогли бы сохранять структурную целостность и надежно передавать электроэнергию на большие расстояния между подстанциями и конечными потребителями.

Обеспечение электрической непрерывности и эффективного заземления

Фитинги обеспечивают бесперебойное прохождение электричества, поскольку уменьшают сопротивление в местах соединения проводов благодаря точно изготовленным соединениям и зажимам. В то же время эти компоненты создают надежные соединения с заземлением, направляя любой аварийный ток безопасно в землю. При правильной установке заземляющие зажимы предотвращают опасные скачки напряжения и электромагнитные помехи, которые могут нарушить работу системы, тем самым защищая оборудование и обеспечивая безопасность персонала. Согласно последним исследованиям, опубликованным в новых руководствах IEEE по безопасности передачи электроэнергии, комбинирование заземляющих стержней с правильными фитингами может снизить риски шагового и прикосновенного потенциалов примерно на 70% при возникновении неисправности в системе.

Обеспечение механической устойчивости при воздействии внешних факторов

Фитинги закрепляют проводники, противостоя экстремальному натяжению, ветровым нагрузкам и обледенению, одновременно снижая усталость от вибрации. Например:

• Натяжные зажимы перераспределяют механические нагрузки в концевых точках
• Амортизаторы поглощают вибрации, вызванные ветром, снижая усталость проводника на 40 % в испытаниях, соответствующих стандарту IEC 61284
• Разделительные дистанцеры предотвращают столкновение проводов в пучках при сильном ветре

Такая устойчивость предотвращает обрушение конструкций во время штормов и увеличивает срок службы системы на 15—20 лет по сравнению с немаркированными установками

Основные типы арматуры линий электропередачи и их структурное применение

Подвесные, натяжные и анкерные зажимы для крепления проводов и распределения нагрузки

Зажимы подвески используются для крепления проводов к опорным конструкциям, но при этом они позволяют компенсировать тепловое расширение, что крайне важно для правильного поддержания баланса натяжения. Затем идут натяжные зажимы, которые компенсируют продольные усилия при изменении направления линии. Версии с окончанием линии фактически останавливают линию там, где это необходимо. Эти различные типы арматуры равномерно распределяют механические нагрузки между как самими опорами, так и проводами. Это помогает избежать проблемных участков, где со временем может накапливаться чрезмерное напряжение, а такие сосредоточенные точки усталости составляют около 23 процентов всех повреждений воздушных линий, как указано в стандарте IEEE по надёжности передачи от 2023 года. Правильная установка нужных зажимов обеспечивает равномерную передачу нагрузок на всю систему, особенно при сильных ветрах со скоростью около 150 километров в час или при обледенении, создающем дополнительный вес на системе.

Зажимы натяжения и соединительные детали для надежного крепления проводников

Компрессионные и клиновые натяжные зажимы обеспечивают прочные, долговечные соединения между проводами и элементами оборудования, которые способны выдерживать вибрации, не ослабляясь. Гильзы для сращивания и другие соединительные детали обеспечивают плавное прохождение электричества через соединения, при этом переходное сопротивление остаётся значительно ниже 5 микромо, как того требуют стандарты ASTM B354 для хорошей проводимости. Пазы на этих соединителях предотвращают их проскальзывание даже при воздействии усилий около 15 килоньютонов, а также компенсируют медленное растяжение проводников, происходящее в течение многих лет. Поскольку эти детали фактически проводят большую часть электрического тока, правильное выполнение их производства имеет критическое значение. Любые производственные дефекты могут привести к образованию горячих точек на линии, что вызывает потери энергии и снижает эффективность передачи электроэнергии на расстояния.

Опорные элементы: болты, подвески и анкеры для обеспечения структурной целостности

Целостность конструкции зависит от вспомогательных компонентов, включая:

• Болты с антикоррозийным покрытием, сохраняющие усилие затяжки при термических циклах
• Шарнирные подвесы, обеспечивающие динамическое движение в точках крепления подвески
• Грунтовые анкеры с винтовой конструкцией, выдерживающие усилия выдергивания до 20 тонн

Эти элементы работают синергетически, а покрытия из цинка и алюминия предотвращают гальваническую коррозию между разнородными металлами. Правильная сборка крепежа снижает частоту обслуживания на 40 % по сравнению с немодульными установками согласно National Electrical Safety Code (NESC) 2022 edition .

Обеспечение целостности электрических соединений за счет правильного проектирования фитингов

Изоляция и точки соединения между проводниками, изоляторами и фитингами

Хорошая конструкция изоляции предотвращает утечки тока и перекрытия в тех сложных местах, где провода соединяются с изоляторами. Правильно подобранные диэлектрические материалы служат защитой от загрязнений, влаги и других вредных воздействий окружающей среды, одновременно обеспечивая правильное прохождение электрического тока. В точках соединения инженеры должны точно выдерживать контактное давление в местах соприкосновения проводников друг с другом. Если давление неравномерно, образуются участки перегрева, и разрушение происходит быстрее, чем должно. Согласно стандартам IEEE 1313.1 и IEC 60815, крепёжные элементы должны выдерживать напряжение более 15 кВ на дюйм и обеспечивать достаточное расстояние между компонентами, чтобы не возникал поверхностный tracking. Прессовые соединители работают лучше обычных механических зажимов в борьбе с коррозией, что означает меньшее количество отказов, особенно в прибрежных районах, где проблемой является соленый воздух. Также важно правильно учитывать тепловое расширение между алюминиевыми проводниками и стальными креплениями, поскольку в противном случае соединения могут ослабляться при изменении температуры, постепенно нарушая электрический контакт.

Сростки, соединения и зажимы, обеспечивающие долгосрочную электрическую и механическую производительность

Лучшие соединения и сростки используют многоступенчатую опрессовку для создания плотного соединения между проводниками, что предотвращает окисление и рост сопротивления со временем. Хорошие соединения должны сохранять свою проводимость близкой к исходным характеристикам проводника, как правило, в пределах около 2%, даже при наличии механических нагрузок, вызванных вибрациями ветра на линиях электропередач. Хорошо спроектированные зажимы равномерно распределяют напряжение по всем жилам проводника, а не концентрируют его в одной точке, где это может в конечном итоге привести к местам разрушения. Покрытия, устойчивые к коррозии, такие как горячее цинкование, могут обеспечить срок службы этих компонентов более тридцати лет в тяжелых условиях. Согласно последним исследованиям, опубликованным в отчете Института Понемона за 2023 год о надежности инфраструктуры электросетей, использование конструкций, более устойчивых к вибрациям, значительно снижает расходы на техническое обслуживание, позволяя экономить около 740 тысяч долларов США ежегодно на каждые сто миль обслуживаемой линии. Несколько ключевых элементов обеспечивают долгосрочную работоспособность этих соединений.

• Радиальное сжатие равномерности, предотвращающее повреждение проводников
• Термостойкость, соответствующая коэффициентам расширения проводников
• Электромагнитная совместимость, минимизирующая потери от вихревых токов
• Компоненты из полимеров, устойчивых к УФ-излучению, сохраняющие целостность изоляции

Рекомендации по монтажу арматуры линий электропередач и предотвращению типичных неисправностей

Правильный монтаж: контроль момента затяжки, выравнивание и управление механическими напряжениями

Точный монтаж арматуры линий электропередач требует строгого соблюдения трех ключевых протоколов:

1. Нормы крутящего момента : Недостаточная затяжка вызывает проскальзывание; чрезмерная затяжка повреждает проводники. Используйте калиброванные инструменты для достижения значений, рекомендованных производителем.
2. Угловое выравнивание : Неправильное выравнивание приводит к неравномерному распределению напряжений. Проверяйте положение с помощью уровней во время монтажа и после воздействия внешних факторов.
3. Управление механическими напряжениями устанавливайте армированные стержни или демпферы вибрации там, где проводники подвергаются колебаниям от ветра или нагрузке льдом, чтобы предотвратить усталостные трещины.

Избегайте несовместимости материалов и ошибок в проектировании, которые ухудшают соединения

Когда разные металлы, например алюминиевые провода, соединяются с медными наконечниками во влажных условиях, возникает гальваническая коррозия, которая ускоряет разрушение. Для всех, кто работает с электрическими системами, крайне важно выбирать комплектующие из совместимых материалов или, по крайней мере, с надлежащими защитными покрытиями. То же самое касается проверки соответствия показателей прочности оборудования тем условиям, с которыми они столкнутся на местах. Скорость ветра различается в зависимости от региона, как и нагрузка ото льда в зимние месяцы. Согласно отчёту NESC о проверке за прошлый год, почти половина (около 42 %) всех проблем с воздушными линиями электропередачи была вызвана оборудованием, которое просто не обладало достаточной прочностью для погодных условий в местах установки.

Часто задаваемые вопросы

Что такое арматура воздушных линий?

Арматура линий электропередачи, также известная как электротехнические крепежные детали, представляет собой компоненты, предназначенные для соединения, поддержки и защиты проводов, используемых в воздушных линиях электропередачи.

Почему заземление важно в арматуре линий электропередачи?

Заземление в арматуре линий электропередачи обеспечивает безопасный отвод тока при неисправностях в землю, защищая оборудование и персонал от опасных скачков напряжения.

Как арматура линий электропередачи обеспечивает механическую устойчивость?

Арматура обеспечивает механическую устойчивость, фиксируя провода от чрезмерного натяжения, ветровых нагрузок и скопления льда, тем самым предотвращая разрушение конструкции.

Какие бывают типы арматуры линий электропередачи?

К основным типам арматуры линий электропередачи относятся подвесные зажимы, натяжные зажимы, анкерные зажимы, натяжные зажимы, соединительные элементы и другие.

Каковы наилучшие практики монтажа арматуры линий электропередачи?

Оптимальные методы установки арматуры силовых линий включают обеспечение правильного контроля крутящего момента, точное выравнивание и управление напряжением для предотвращения усталостных трещин.