Преимущества использования грозозащитных тросов на основе стальных проволок, плакированных алюминием
Использование грозозащитных элементов в высоковольтных линиях электропередач (ВЛЭП) существенно повышает их надежность и продлевает срок эксплуатации. Одним из наиболее эффективных решений является применение грозозащитного троса, размещенного над фазными проводами. Этот трос защищает ВЛЭП от прямых ударов молний и связанных с ними электрических перенапряжений, которые могут вывести системы передачи электроэнергии из строя.
В России используются два типа грозозащитных тросов, отличающихся способом защиты стальных проволок от коррозии: оцинкованные и плакированные алюминием. В мировой практике широкое распространение получили тросы на основе стальных проволок, плакированных алюминием, особенно в энергосистемах США и Европы. Кроме того, грозозащитный трос с встроенным оптическим кабелем (ОКГТ) изготавливается только с использованием стальных проволок, плакированных алюминием. Такие тросы известны как грозозащитные тросы коррозионностойкие (ГТК).
Конструкция грозозащитного троса
Грозозащитный трос представляет собой скрученные между собой стальные проволоки. Сталь обеспечивает отличные механические характеристики, необходимые для противостояния растягивающим усилиям в пролетах линии. Однако для долговременной эксплуатации сталь должна быть защищена от коррозии.
Таблица 1 – Масса 1 км грозозащитного троса
|
Диаметр, мм |
9,1 |
11,1 |
13,1 |
|
Оцинковка, кг |
490 |
695 |
974 |
|
Плакирование алюминием, кг |
328 |
469 |
574 |
Оцинкование
Оцинкование — один из распространенных методов защиты стали от коррозии. Цинк наносится на стальную поверхность горячим или электролитическим способом. Несмотря на преимущества, оцинкованные тросы имеют ограниченную коррозионную стойкость из-за возможного отслоения цинкового покрытия.
Плакирование алюминием
Плакирование алюминием предполагает нанесение на стальную проволоку тонкого слоя алюминия, который обеспечивает высокую коррозионную стойкость. Алюминий образует на поверхности оксидную пленку, препятствующую дальнейшему окислению.
Таблица 2 – Механическая прочность на разрыв, кН
|
Диаметр, мм |
9,1 |
11,1 |
13,1 |
|
Оцинковка, кН |
104 |
147 |
208 |
|
Плакирование алюминием, кН |
64 |
91 |
111 |
Номенклатурный ряд ГТК
Типичный для России номенклатурный ряд ГТК включает диаметры от 9,1 мм до 13,2 мм. В некоторых случаях, особенно на подходах к подстанциям, требуется повышенная термическая стойкость, что делает использование стандартных тросов невозможным.
Таблица 3 – Модуль упругости, кН/мм2
|
Диаметр, мм |
9,1 |
11,1 |
13,1 |
|
Оцинковка, кН/мм2 |
174 |
||
|
Плакирование алюминием, кН/мм2 |
156 |
||
Преимущества грозотросов, плакированных алюминием
- Меньший вес: ГТК легче оцинкованных тросов, что снижает нагрузки на опоры и продлевает их срок службы.
- Лучшие механические характеристики: Несмотря на меньшую механическую прочность на разрыв, ГТК обеспечивают достаточный запас прочности в эксплуатационных условиях.
- Повышенная термическая стойкость: Благодаря лучшей электрической проводимости, ГТК имеют высокую термическую стойкость к токам короткого замыкания.
Таблица 4 – Основные параметры в III климатической зоне по ветру (650 Па) и гололеду (20 мм)
|
Марка троса |
Длина пролета, м |
Начальная стрела провеса, м |
Начальная стрела в % от пролета |
Начальная нагрузка, Н |
MAX нагрузка, Н |
MAX стрела провеса ветер и гололед, м |
|
|
При равной начальной (монтажной) нагрузке |
|||||||
|
ГТК20 – 0/50 – 9,1мм – 18кА2·с – 64кН |
100,00 |
0,37 |
0,37% |
11 000 |
16 797 |
1,73 |
|
|
МЗ-9,2-В-ОЖ-Н-Р |
100,00 |
0,61 |
0,61% |
11 000 |
18 149 |
1,73 |
|
|
ГТК20 – 0/50 – 9,1мм – 18кА2·с – 64кН |
200,00 |
1,15 |
0,57% |
14 000 |
24 195 |
4,71 |
|
|
МЗ-9,2-В-ОЖ-Н-Р |
200,00 |
1,90 |
0,95% |
14 000 |
26 196 |
4,71 |
|
|
ГТК20 – 0/50 – 9,1мм – 18кА2·с – 64кН |
300,00 |
2,26 |
0,75% |
16 000 |
30 178 |
8,44 |
|
|
МЗ-9,2-В-ОЖ-Н-Р |
300,00 |
3,75 |
1,25% |
16 000 |
32 704 |
8,46 |
|
Коррозионная стойкость
Одним из ключевых преимуществ ГТК является высокая коррозионная стойкость. Испытания показали, что плакированные алюминием тросы сохраняют свои характеристики в течение всего срока службы, тогда как на оцинкованных тросах наблюдаются признаки коррозии уже через несколько лет эксплуатации.
Таблица 5 – Сопротивление постоянному току, Ом/км
|
Диаметр, мм |
9,1 |
11,1 |
|
Оцинковка, Ом/км |
2,83 |
2,00 |
|
Плакирование алюминием, Ом/км |
1,73 |
1,22 |
Соответствие стандартам
ГТК полностью соответствуют требованиям стандартов ПАО «Россети» и имеют подтвержденные испытаниями характеристики, включая:
- Прочность на разрыв
- Стойкость к эоловой вибрации и галлопированию
- Термическая стойкость к токам короткого замыкания
- Климатическую стойкость
Таблица 6. Термическая стойкость к токам короткого замыкания, кА2·с
|
Диаметр, мм |
9 |
11 |
|
Оцинковка, кА2·с |
13 |
28 |
|
Плакирование алюминием, кА2·с |
18 |
36 |
Заключение
Грозозащитные тросы на основе стальных проволок, плакированных алюминием, представляют собой надежное и эффективное решение для высоковольтных линий электропередач. Они обладают рядом преимуществ перед оцинкованными тросами, включая меньший вес, высокую термическую и коррозионную стойкость, а также соответствие современным стандартам и требованиям отрасли.
