Як лінійні арматури забезпечують електричні та механічні з'єднання?

Основні електричні та механічні функції арматури для повітряних ліній

Визначення та роль арматури для повітряних ліній у системах передачі

Арматура повітряних ліній електропередач, яку іноді називають електротехнічними аксесуарами, — це спеціальні деталі, призначені для з'єднання, фіксації та захисту проводів, що використовуються в повітряних лініях електропередач. Ця арматура виконує одночасно електричні та механічні функції. Вона виступає важливим зв’язком між різними частинами системи, такими як кабелі, ізолятори, опорні конструкції та інше устаткування по всій мережі. Без такої арматури електромережі не змогли б зберігати структурну цілісність або надійно передавати електроенергію на великих відстанях між підстанціями та кінцевими споживачами.

Забезпечення електричної цілісності та ефективного заземлення

Фітинги забезпечують безперебійну подачу електроенергії, оскільки зменшують опір у місцях з'єднання дротів завдяки точно виготовленим муфтам і затискачам. У той же час ці компоненти створюють надійні заземлювальні з'єднання, які безпечно відводять будь-який несправний струм у землю. При правильному монтажі затискачі заземлення запобігають небезпечним стрибкам напруги та електромагнітним перешкодам, що захищає обладнання і забезпечує безпеку працівників. Згідно з останніми дослідженнями, опублікованими в нових рекомендаціях IEEE щодо безпеки передачі електроенергії, поєднання заземлювальних стрижнів з належними фітингами може знизити ризики крокової та дотикової напруги приблизно на 70 % у разі несправності в системі.

Забезпечення механічної стійкості за умов експлуатаційного навантаження

Фітинги фіксують провідники, протидіючи надмірному натягу, вітровим навантаженням і накопиченню льоду, одночасно зменшуючи втомне пошкодження від вібрацій. Наприклад:

• Натягувальні затискачі перерозподіляють механічні навантаження в кінцевих точках
• Амортизатори поглинають аеродинамічні коливання, зменшуючи втомленість проводів на 40% у випробуваннях, що відповідають стандарту IEC 61284
• Розпорки запобігають зіткненню проводів у пучках під час сильного вітру

Така стійкість запобігає руйнуванню конструкцій під час штормів і подовжує термін служби системи на 15—20 років порівняно з несертифікованими установками.

Основні типи арматури повітряних ліній електропередач та їх структурне застосування

Підвісні, натяжні та кінцеві затискачі для підтримки проводів і розподілу навантаження

Затискачі підвіски використовуються для кріплення проводів до опорних конструкцій, але також дозволяють компенсувати теплове розширення, що дуже важливо для правильного балансування натягу. Потім йдуть натяжні затискачі, які компенсують поздовжні зусилля, коли змінюється напрямок лінії. Версії з закінченням практично зупиняють лінію там, де це необхідно. Ці різні типи з'єднувальних елементів розподіляють механічне навантаження між вежами та самими проводами. Це допомагає уникнути проблемних місць, де з часом може накопичуватися надмірне напруження, а саме такі концентровані точки втомлення становлять приблизно 23 відсотки всіх аварій повітряних ліній, як зазначено в стандарті IEEE щодо надійності передачі від 2023 року. Встановлення правильних затискачів забезпечує рівномірну передачу навантаження на всю систему, особливо під час сильних вітрів із швидкістю близько 150 кілометрів на годину або в умовах накопичення льоду, що може створити додаткову вагу на систему.

Затискні пристрої та з'єднувальні елементи для надійного кріплення проводів

Компресійні затискні пристрої та клинові затискачі забезпечують міцні, довговічні з'єднання між дротами та деталями обладнання, які витримують вібрації, не розслаблюючись. Муфти та інші з'єднувальні елементи забезпечують плавне проходження електрики через стики, а опір контакту залишається значно нижчим за 5 мікроом, що відповідає стандартам ASTM B354 для гарної електропровідності. Пази на цих з'єднувальних елементах запобігають їхньому прослизанню навіть під дією зусиль близько 15 кілоньютонів, а також компенсують повільне видовження проводів, що відбувається протягом багатьох років. Оскільки ці деталі фактично переносять більшу частину електричного струму, правильне їх виготовлення має критичне значення. Будь-які технологічні дефекти можуть призвести до утворення гарячих точок уздовж лінії, що призводить до втрат енергії та зниження ефективності передачі потужності на великі відстані.

Опорні елементи: болти, підвіски та анкери для збереження структурної цілісності

Цілісність конструкції залежить від допоміжних компонентів, зокрема:

• Болти, стійкі до корозії, які зберігають затискне зусилля під час теплових циклів
• Шарнірні підвіски, що дозволяють динамічний рух у точках кріплення підвісу
• Анкери, закріплені гвинтовими елементами, які чинять опір зусиллю відриву вагою 20 тонн

Ці елементи працюють синергічно, а покриття із цинку та алюмінію запобігає гальванічній корозії між різнорідними металами. Правильне збирання кріпильних деталей зменшує частоту обслуговування на 40% порівняно з нестандартними установками, згідно з Національним стандартом безпеки електроустановок (NESC), видання 2022 року .

Забезпечення цілісності електричного з'єднання шляхом правильного проектування фітингів

Ізоляція та точки з'єднання між провідниками, ізоляторами та фітингами

Якісний ізоляційний дизайн запобігає витокам струму та перекриттям у складних місцях з'єднання дротів з ізоляторами. Правильні діелектричні матеріали діють як щити проти бруду, вологи та інших шкідливих впливів навколишнього середовища, забезпечуючи при цьому належну провідність електрики. Щодо точок з'єднання, інженери мають точно встановлювати контактний тиск у місцях дотику провідників один з одним. Якщо тиск неоднаковий, утворюються гарячі точки, і компоненти починають руйнуватися швидше, ніж мають. Згідно зі стандартами, такими як IEEE 1313.1 та IEC 60815, кріплення мають витримувати напругу понад 15 кВ на дюйм і забезпечувати достатню відстань між компонентами, щоб уникнути прослідкових явищ. Пресові з'єднання працюють краще, ніж звичайні механічні затискачі, щодо боротьби з корозією, що означає менше відмов, особливо поблизу узбережжя, де солоне повітря є проблемою. Також важливо правильно врахувати теплове розширення між алюмінієвими провідниками та сталевими кріпленнями, бо інакше з'єднання можуть послаблюватися під час зміни температур, поступово порушуючи електричне з'єднання.

З'єднання, стики та затискачі, що забезпечують тривалу електричну та механічну роботоздатність

Найкращі з'єднання та стики використовують багатоступеневе опресування для утворення щільних зв'язків між провідниками, що запобігає окисленню та зростанню опору з часом. Добрі з'єднання повинні зберігати свою провідність близькою до початкових характеристик провідника, як правило, в межах приблизно 2%, навіть за наявності механічних напружень, спричинених вібраціями вітру на лініях електропередач. Добре спроектовані затискачі розподіляють навантаження по всіх жилах провідника, замість того, щоб дозволяти йому концентруватися в одній точці, де це згодом може призвести до місць руйнування. Покриття, стійкі до корозії, такі як гаряче цинкування, можуть забезпечити термін служби цих компонентів понад тридцять років у важких умовах. Згідно з останніми дослідженнями, опублікованими в звіті інституту Понемона за 2023 рік щодо надійності інфраструктури електромереж, використання конструкцій, які краще протистоять вібраціям, значно скорочує витрати на технічне обслуговування, економлячи приблизно 740 тисяч доларів США щороку на кожні сто миль лінії, що обслуговується. Кілька ключових елементів забезпечують правильну роботу цих з'єднань у довгостроковій перспективі.

• Радіальна рівномірність стиснення, що запобігає пошкодженню странду
• Стійкість до термічного циклування, що відповідає коефіцієнтам розширення провідника
• Електромагнітна сумісність, що мінімізує втрати вихрових струмів
• Компоненти з полімеру, стійкого до УФ-випромінювання, забезпечують цілісність ізоляції

Найкращі практики встановлення арматури ліній електропередач та уникнення типових несправностей

Правильне встановлення: контроль моменту затягування, вирівнювання та управління навантаженням

Точне встановлення арматури ліній електропередач вимагає суворого дотримання трьох ключових протоколів:

1. Норми моменту затяжки : Недостатнє затягування призводить до прослизання; надмірне затягування пошкоджує провідники. Використовуйте калібровані інструменти для досягнення значень, рекомендованих виробником.
2. Кутове вирівнювання : Неправильне вирівнювання арматури призводить до нерівномірного розподілу напружень. Перевіряйте положення за допомогою рівнів під час встановлення та після впливу природних чинників.
3. Керування напруженням : Встановлюйте армувальні стрижні або демпфери вібрації там, де проводи піддаються коливанням від вітру або навантаженню льodom, щоб запобігти втомним розривам.

Уникнення несумісності матеріалів та проектних невідповідностей, які погіршують з'єднання

Коли різні метали, наприклад алюмінієві дроти, стикаються з мідними з'єднувачами за наявності вологи, виникає гальванічна корозія, що призводить до швидкого руйнування. Для всіх, хто працює з електричними системами, дуже важливо підбирати фітинги з однакових матеріалів або, принаймні, з належним захисним покриттям. Те саме стосується перевірки відповідності показників міцності обладнання реальним умовам його експлуатації. Швидкість вітру варіюється в різних регіонах, так само як і навантаження льodom взимку. Згідно зі звітом NESC про огляди минулого року, майже половина (близько 42%) усіх проблем з повітряними лініями електропередач виникла через обладнання, яке просто не витримувало погодних умов у місцях їх встановлення.

Часто задані питання

Що таке арматура повітряних ліній електропередач?

Арматура для ліній електропередач, відома також як електротехнічні кріплення, — це компоненти, призначені для з'єднання, підтримки та захисту проводів, що використовуються у повітряних лініях електропередач.

Чому важливе заземлення в арматурі для ліній електропередач?

Заземлення в арматурі для ліній електропередач забезпечує безпечне відведення будь-якого струму відмови в землю, захищаючи обладнання та персонал від небезпечних стрибків напруги.

Як арматура для ліній електропередач забезпечує механічну стабільність?

Арматура забезпечує механічну стабільність, фіксуючи провідники від надмірного натягу, вітрових навантажень і накопичення льоду, тим самим запобігаючи руйнуванню конструкції.

Які бувають типи арматури для ліній електропередач?

До основних типів арматури для ліній електропередач належать підвісні затискачі, натяжні затискачі, глухі затискачі, натяжні зажими та з’єднувальні елементи, серед інших.

Які існують найкращі практики встановлення арматури для ліній електропередач?

Найкращі практики встановлення арматури для силових ліній включають забезпечення правильного контролю крутного моменту, належного вирівнювання та управління напруженням, щоб запобігти втомним тріщинам.