44
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
3 (22),
сентябрь
2021
На
сегодняшний
день
около
90%
воздушных
линий
(
ВЛ
)
электропередачи
высокого
напряжения
110
кВ
и
выше
за
-
щищены
от
атмосферных
перенапряжений
канатами
ТК
(
С
)
сечением
50–70
мм
2
в
качестве
грозозащитного
троса
.
В
ста
-
тье
авторы
сравнивают
стальной
оцинкованный
грозоза
-
щитный
трос
с
коррозионностойким
грозозащитным
тро
-
сом
из
стальных
проволок
,
плакированных
алюминием
.
Сравнение
грозозащитных
тросов
.
Коррозионностойкий
грозозащитный
трос
из
стальных
проволок
,
плакированных
алюминием
, (
ГТК
)
и
стальные
оцинкованные
тросы
Техсовет
Александр
ИВАНОВ
,
главный
эксперт
группы
ДИиЗП
Аппарата
управления
филиала
«
Россети
Урал
» —
«
Свердловэнерго
»
Евгений
ЕФРЕМОВ
,
главный
эксперт
группы
ВЛ
-
КЛ
35–220
кВ
Аппарата
управле
-
ния
филиала
«
Россети
Урал
» —
«
Свердловэнерго
»
С
огласно
статистическим
данным
,
приведенным
ПАО
«
Россети
»,
видно
,
что
основной
причиной
по
-
вреждения
оцинкованных
грозозащитных
тросов
является
износ
и
коррозия
, —
около
40%.
Повреж
-
дения
,
связанные
с
атмосферными
перенапряжениями
,
составляют
21%,
с
посторонним
вмешательством
10,6% [1].
ВЛ
имеют
высокий
износ
,
опоры
—
с
длительным
сроком
эксплуатации
,
а
передаваемые
мощности
увеличились
,
с
ними
увеличились
и
величины
токов
короткого
замыкания
(
КЗ
),
протекающих
по
грозозащитному
тросу
.
По
данным
филиала
ОАО
«
МРСК
Урала
» — «
Свердлов
-
энерго
»
из
-
за
старения
и
коррозии
сроки
надежной
эксплу
-
атации
канатов
ТК
составляют
не
более
30
лет
,
а
вблизи
промышленных
предприятий
10–15
лет
.
При
этом
в
узлах
с
высокими
значениями
токов
КЗ
(15–45
кА
),
на
подходах
ВЛ
к
ОРУ
110–220
кВ
на
расстоянии
до
2
км
грозозащит
-
ные
тросы
из
канатов
марок
ТК
являются
термически
не
-
устойчивыми
.
Замена
поврежденных
или
изношенных
гро
-
зозащитных
тросов
тросами
тех
же
марок
представляется
нецелесообразной
.
Таким
образом
,
мы
можем
говорить
о
практической
непригодности
канатов
марок
ТК
к
приме
-
нению
в
качестве
грозозащитных
тросов
.
Для
решения
проблем
увеличения
срока
службы
и
тер
-
мической
стойкости
грозозащитного
троса
,
исключения
эксплуатационных
затрат
на
отбраковку
грозозащитных
тросов
по
коррозии
и
покрытие
антикоррозийной
защит
-
ной
смазкой
,
уменьшения
нагрузок
на
изношенные
опоры
и
продления
их
срока
службы
был
разработан
коррозион
-
ностойкий
грозозащитный
трос
марки
ГТК
.
Сейчас
в
России
при
реконструкции
и
новом
строи
-
тельстве
применяют
два
типа
грозозащитных
тросов
.
Их
отличает
способ
защиты
стальных
проволок
от
коррозии
:
оцинкование
или
плакирование
алюминием
.
В
мировой
практике
широкое
применение
имеют
грозо
-
защитные
тросы
на
основе
плакирования
алюминием
:
такой
тип
тросов
применяется
в
энергосистемах
США
и
Европы
[2].
45
КОНСТРУКЦИЯ
Грозозащитный
трос
представляет
собой
скрученные
между
собой
стальные
проволоки
.
Сталь
обладает
отлич
-
ными
механическими
характеристиками
,
которые
обеспе
-
чивают
требуемую
стойкость
к
растягивающим
усилиям
,
возникающим
в
пролетах
линии
.
Однако
для
долговре
-
менной
эксплуатации
сталь
необходимо
защитить
от
кор
-
розии
.
Под
коррозией
понимают
происходящее
на
поверх
-
ности
электрохимическое
или
химическое
разрушение
стали
.
При
коррозии
металл
окисляется
с
образованием
ионов
металла
,
которые
при
дальнейшем
процессе
дают
различные
продукты
коррозии
.
Одним
из
способов
защиты
стали
от
коррозии
явля
-
ется
покрытие
цинком
.
Этот
способ
распространен
ввиду
относительной
простоты
технологий
.
Цинк
можно
нанести
«
горячим
»
способом
—
путем
окунания
в
расплавленный
цинк
.
Недостатком
такого
метода
является
повышенный
расход
цинка
.
Более
совершенным
и
распространенным
способом
считается
электролитический
.
К
преимуще
-
ствам
такого
способа
относится
высокая
производи
-
тельность
.
А
недостатком
являются
низкие
адгезионные
свойства
,
что
в
итоге
приводит
к
низкой
коррозионной
стойкости
[3].
Еще
один
способ
—
покрытие
стали
слоем
алюми
-
ния
(
плакирование
).
Такой
метод
нанесения
исключает
вероятность
отслоения
или
осыпания
алюминия
,
что
существенно
увеличивает
надежность
ГТК
.
Алюминий
защищает
покрытую
сталь
от
коррозии
в
течение
всего
срока
службы
,
так
как
сам
обладает
высокой
коррозион
-
ной
стойкостью
:
на
воздухе
на
его
поверхности
мгновен
-
но
образуется
оксидная
пленка
толщиной
в
сотые
доли
микрометра
.
Рассмотрим
типовую
конструкцию
грозозащитного
троса
ГТК
на
основе
стальных
проволок
,
плакированных
алюминием
(
рисунок
1).
ГТК
содержит
цен
-
тральный
силовой
элемент
из
стальной
про
-
волоки
,
плакированной
алюминием
.
Вокруг
центрального
силового
элемента
скручен
один
или
несколько
повивов
,
состоящих
из
стальной
проволоки
,
плакированной
алюми
-
нием
.
Типичная
возможная
маркировка
—
ГТК
20-0/50-9,1
мм
-18
кА
2
·с
-64
кН
,
где
ГТК
20 —
грозозащитный
трос
сделан
из
стальной
проволоки
,
плакированной
алюминием
марки
20SA (20%
в
сечении
проволоки
занимает
алюминий
); 0 —
площадь
сечения
проволок
из
алюминиевого
сплава
(
в
данном
при
-
мере
проволоки
из
алюминиевого
сплава
отсутствуют
,
од
-
нако
могут
быть
добавлены
при
наличии
требований
по
обеспечению
повышенной
термической
стойкости
); 50 —
площадь
сечения
стальных
проволок
,
плакированных
алюминием
; 9,1
мм
—
номинальный
наружный
диаметр
ГТК
; 18
кА
2
·с
—
термическая
стойкость
к
токам
короткого
замыкания
; 64
кН
—
это
механическая
прочность
на
раз
-
рыв
[2].
КОРРОЗИОННАЯ
СТОЙКОСТЬ
Важный
параметр
для
оборудования
,
применяющегося
на
объектах
электроэнергетики
—
соответствие
заявленным
характеристикам
в
течение
срока
службы
.
В
независимом
и
аккредитованном
испытательном
центре
«
ОптикЭнерго
»
были
проведены
сравнительные
испытания
грозозащитных
тросов
на
основе
плакирова
-
ния
алюминием
(
ГТК
),
оцинковки
(
МЗ
)
и
каната
ТК
.
Ис
-
пытания
проводились
в
соответствии
с
международным
стандартом
IEEE 1138-2009 – Standard for Testing and
Performance for Optical Ground Wire (OPGW) for Use on
Electric Utility Power Lines,
п
.6.4.3.8
на
воздействие
соля
-
ного
тумана
.
То
есть
проводилось
ресурсное
испытание
,
определяющее
способность
троса
обеспечивать
тре
-
буемую
стойкость
к
коррозии
в
течение
всего
срока
экс
-
плуатации
.
Образцы
выдерживались
в
камере
соляного
тумана
в
течение
2000
часов
.
После
испытаний
был
про
-
веден
разбор
и
осмотр
образцов
:
установлено
отсутствие
сквозного
разрушения
внешнего
слоя
для
проволок
,
пла
-
кированных
алюминием
,
и
сделан
вывод
о
соответствии
требованиям
нормативной
документации
(
рисунок
2).
Мы
видим
,
что
трос
ГТК
абсолютно
не
подвержен
кор
-
розии
.
Образец
МЗ
на
20%
покрылся
белой
ржавчиной
,
на
Рис
. 1.
Типовая
конструкция
грозоза
-
щитного
троса
(
ГТК
)
на
основе
стальных
проволок
,
плакирован
-
ных
алюминием
Рис
. 2.
Образцы
тросов
после
выдержки
2000
часов
в
соляной
камере
:
а
)
трос
ГТК
;
б
)
трос
М
3;
в
)
трос
ТК
а)
в)
б)
46
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
3 (22),
сентябрь
2021
80% —
красной
.
Образование
белого
налета
можно
считать
нормальным
явлением
,
так
как
при
этом
скорость
коррозии
цинка
очень
мала
и
может
проте
-
кать
десятки
лет
.
Но
очаговые
проявления
окислов
железа
,
или
красной
ржавчины
,
свидетельствуют
о
прямом
воздействии
агрессивной
среды
на
сталь
.
Цинковое
покрытие
на
тросе
МЗ
после
3000
часов
в
камере
соляного
тумана
можно
считать
разру
-
шенным
,
так
как
площадь
,
занимаемая
белой
ржав
-
чиной
,
составляет
уже
не
более
20%.
Что
касается
троса
ТК
,
то
он
полностью
покрылся
ржавчиной
красного
цвета
,
при
этом
белого
налета
не
наблю
-
дается
.
Это
свидетельствует
о
полном
разрушении
цинкового
покрытия
.
Кроме
этого
,
зафиксировано
снижение
механической
прочности
ТК
на
30%,
из
чего
можно
сделать
вывод
о
дальнейшей
непригод
-
ности
к
эксплуатации
данного
изделия
.
ХАРАКТЕРИСТИКИ
ГРОЗОЗАЩИТНЫХ
ТРОСОВ
Масса
грозозащитного
троса
для
изношенных
и
старых
сетей
является
очень
важной
характеристикой
.
Чем
мень
-
ше
вес
,
тем
меньше
среднеэксплуатационные
нагрузки
на
опоры
,
что
продлевает
срок
их
службы
.
В
таблице
1
пред
-
ставлено
сравнение
массы
на
1
км
грозозащитного
троса
разных
способов
покрытия
:
на
основе
оцинковки
и
плаки
-
рования
алюминием
.
Стоит
отметить
,
что
механическая
прочность
на
раз
-
рыв
для
оцинкованных
грозотросов
представлена
из
расчета
суммы
разрывного
усилия
отдельных
проволок
,
что
несколько
завышает
фактические
показатели
стойко
-
сти
самого
троса
,
в
то
время
как
значения
механической
прочности
грозотроса
,
плакированного
алюминием
,
при
-
ведены
к
тросу
в
целом
.
Практически
во
всех
типовых
проектах
опор
в
каче
-
стве
грозозащитного
троса
принят
канат
ТК
,
все
нагруз
-
ки
и
стрелы
провеса
рассчитаны
с
учетом
его
характе
-
ристик
[2].
Характеристики
тросов
ГТК
и
МЗ
отличаются
от
характеристик
троса
ТК
.
В
таблице
1
представлено
сравнение
их
параметров
на
примере
тросов
диаметром
9,1
мм
,
которые
применяются
на
ВЛ
110
кВ
и
выше
.
Рассмотрим
фактически
возникающие
нагрузки
и
стрелы
провеса
при
эксплуатации
обоих
типов
грозо
-
тросов
(
таб
лица
2).
Детальный
анализ
таблицы
показы
-
вает
неоспоримое
преимущество
грозотросов
на
основе
плакирования
алюминием
в
процессе
эксплуатации
:
1.
Стрелы
провеса
[2]
в
среднеэксплуатационном
режиме
у
ГТК
существенно
меньше
—
это
обеспечивает
увели
-
чение
габаритов
до
проводов
,
значительно
снижая
ве
-
роятность
схлестывания
в
режимах
пляски
и
вибрации
.
2.
Максимальная
нагрузка
[2]
в
гололед
с
ветром
(
со
-
гласно
ПУЭ
-7)
у
ГТК
ниже
по
причине
меньшего
веса
самого
троса
—
таким
образом
сохраняется
необхо
-
димый
запас
до
разрывной
прочности
.
Этот
запас
для
ГТК
не
менее
,
чем
двукратный
и
достаточный
,
чтобы
обеспечить
полную
надежность
в
течение
всего
срока
службы
.
Очевидно
,
что
запас
прочности
у
оцинкован
-
ного
грозотроса
избыточный
.
При
этом
переход
оцин
-
Табл
. 1.
Характеристики
грозозащитных
тросов
в
зависимости
от
способа
антикоррозионного
покрытия
при
диаметре
9,1
мм
Характеристика
троса
Способ
покрытия
Оцинковка Плакирование
алюминием
Масса
1
км
,
кг
490
328
Механическая
прочность
на
разрыв
,
кН
104
64
Модуль
упругости
,
кН
/
мм
2
174
156
Сопротивление
постоянному
току
,
Ом
/
км
2,83
1,73
Термическая
стойкость
к
токам
коротко
-
го
замыкания
кА
2
·
с
13
18
Табл
. 2.
Основные
параметры
грозозащитных
тросов
в
III
климатической
зоне
по
ветру
(650
Па
)
и
гололеду
(20
мм
)
при
равной
начальной
(
монтажной
)
нагрузке
Марка
троса
Длина
пролета
,
м Начальная
стрела
провеса
,
м
Начальная
нагрузка
,
Н
Максимальная
нагрузка
,
Н
Максимальная
стрела
провеса
,
м
ГТК
20-0/50-9,1
мм
-18
кА
2
·с
-64
кН
100,00
0,37
11 000
16 797
1,73
МЗ
-9,2-
В
-
ОЖ
-
Н
-
Р
100,00
0,61
11 000
18 149
1,73
ГТК
20-0/50-9,1
мм
-18
кА
2
·с
-64
кН
200,00
1,15
14 000
24 195
4,71
МЗ
-9,2-
В
-
ОЖ
-
Н
-
Р
200,00
1,90
14 000
26 196
4,71
ГТК
20-0/50-9,1
мм
-18
кА
2
·с
-64
кН
300,00
2,26
16 000
30 178
8,44
МЗ
-9,2-
В
-
ОЖ
-
Н
-
Р
300,00
3,75
16 000
32 704
8,46
Техсовет
47
кованного
грозотроса
на
меньший
номенклатурный
ряд
,
для
того
чтобы
максимально
использовать
меха
-
нический
потенциал
по
прочности
,
приведет
к
ухудше
-
нию
характеристик
по
стрелам
провеса
и
значительно
уменьшит
термическую
стойкость
.
3.
Стрелы
провеса
[2]
в
максимальном
климатическом
режиме
оказываются
практически
идентичными
,
так
как
меньший
модуль
упругости
ГТК
компенсируется
меньшими
возникающими
нагрузками
при
воздей
-
ствии
гололеда
с
ветром
.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ
Очевидно
,
что
применение
плакированного
алюминия
зна
-
чительно
снижает
сопротивление
постоянному
току
и
его
пропускную
способность
перед
оцинкованной
сталью
(
таб
-
лица
1).
Короткое
замыкание
по
тем
или
иным
причинам
—
до
-
вольно
частое
явление
на
высоковольтных
линиях
.
Ток
при
коротком
замыкании
распространяется
,
в
том
числе
,
и
по
грозозащитному
тросу
,
вызывая
его
значительный
нагрев
.
Поэтому
,
чем
лучше
электрическая
проводимость
самого
грозозащитного
троса
(
в
том
числе
за
счет
нали
-
чия
в
сечении
алюминия
),
тем
лучшую
термическую
стой
-
кость
он
имеет
.
Согласно
[4],
в
ряде
случаев
на
подходах
к
большим
городам
и
вблизи
генерирующих
центров
значения
тер
-
мического
воздействия
токов
КЗ
составляют
до
400
кА
2
·
с
,
что
значительно
превышает
стойкость
тра
-
диционных
оцинкованных
тросов
.
Оцин
-
кованные
тросы
имеют
ограниченную
тер
-
мическую
стойкость
,
поэтому
при
высоких
токах
КЗ
термическое
воздействие
приво
-
дит
как
минимум
к
нагреву
стальных
тросов
выше
допустимой
для
них
температуры
,
что
вызывает
отслоение
цинкового
покры
-
тия
и
,
как
следствие
,
ускоренную
коррозию
стальной
проволоки
.
Таким
образом
,
увели
-
ченное
значение
термического
воздействия
в
ряде
случаев
необходимо
добирать
только
за
счет
сечения
стали
,
существенно
утяже
-
ляя
конструкцию
троса
.
Сравнение
термической
стойкости
к
то
-
кам
короткого
замыкания
также
представле
-
но
в
таблице
1.
При
этом
конструкции
ГТК
на
основе
плакирования
могут
содержать
разное
ко
-
личество
алюминия
,
включая
присутствие
проволок
из
алюминиевого
сплава
в
повиве
.
Это
позволяет
изготавливать
трос
с
повы
-
шенной
термической
стойкостью
,
включая
400
кА
2
·
с
.
Согласно
требованиям
СТО
56947007-
29.060.50.015-2008 [5],
при
протекании
токов
короткого
замыкания
оцинкованные
тросы
не
должны
на
-
греваться
свыше
350°
С
,
а
тросы
,
плакированные
алюми
-
нием
,
не
более
300°
С
.
Однако
заявленная
термическая
стойкость
отдельных
марок
оцинкованных
тросов
,
со
-
гласно
расчетам
,
приводит
к
нагреву
до
600°
С
,
что
недо
-
пустимо
.
Реальные
сравнительные
испытания
на
стойкость
к
токам
короткого
замыкания
,
проведенные
в
НТЦ
ФСК
ЕЭС
[6],
показали
соответствие
практических
результатов
теоретическим
данным
.
Оцинкованный
трос
при
воздей
-
ствии
заявленного
максимального
тока
короткого
замы
-
кания
разогрелся
до
580°
С
.
Следствием
такого
нагрева
стало
моментальное
воспламенение
смазки
на
поверх
-
ности
троса
(
рисунок
3).
При
температурах
выше
450°
С
цинк
на
поверхности
стали
становится
рыхлым
и
легко
спадает
,
что
приводит
к
вопросу
о
надежности
троса
при
дальнейшей
эксплуатации
.
При
протекании
тока
корот
-
кого
замыкания
в
тросе
,
плакированном
алюминием
,
его
нагрев
составил
менее
230°
С
,
что
меньше
нормативных
максимальных
значений
и
полностью
безопасно
для
алю
-
миниевого
слоя
.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Наиболее
оптимальным
грозозащитным
тросом
для
при
-
менения
на
ВЛ
35
кВ
и
выше
при
новом
строительстве
и
особенно
для
нужд
эксплуатации
является
трос
типа
ГТК
из
стальных
проволок
,
плакированных
алюминием
,
Рис
. 3.
Воспламенение
антикоррозионной
смазки
троса
из
оцинкованной
стали
вследствие
протекания
тока
короткого
замыкания
большой
величины
подписка – 2022
Обращаем
ваше
внимание
,
что
стоимость
подписки
на
журнал
«
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ
.
Передача
и распределение
»
на
2022
год
осталась
без
изменений
:
год
(
шесть
номеров
) —
11 250
руб
.
полгода
(
три
номера
) —
5 625
руб
.
один
выпуск
—
1 875
руб
.
Цена
указафна
с
учетом
НДС
.
Форма
оплаты
—
безналичный
расчет
.
Доставка
осуществляется
Почтой
России
простой
бандеролью
.
Стоимость
доставки
включена
в стоимость
подписки
.
Чтобы
подписаться
на
журнал
,
заполните
форму
заявки
на подписку
на
сайте
www.eepir.ru
или
направьте
заявку
по
электронной
почте
Телефон
редакции
:
+7 (495) 645-12-41
48
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
3 (22),
сентябрь
2021
Табл
. 3.
Основные
параметры
ГТК
,
МЗ
и
ТК
Параметр
Марка
троса
ГТК
20-0/50-9,1
мм
-
18
кА
2
·
с
-64
кН
МЗ
-9,2-
В
-
ОЖ
-
Н
-
Р
ТК
-50
Диаметр
,
мм
9,1
9,2
9,1
Вес
,
кг
/
км
328
490
438,5
Полное
сечение
,
мм
2
50
59,1
50,45
Электрическое
сопротивле
-
ние
при
+20°
С
,
Ом
/
км
1,73
2,83
2,86
Термическая
стойкость
при
начальной
температуре
+25°
С
,
кА
2
·
с
18
13
13
Прочность
на
разрыв
,
кН
64
104
63,65
Конечный
модуль
упруго
-
сти
,
ГПа
156,6
185
185
так
как
он
обладает
наилучшими
электрическими
и
антикоррози
-
онными
характеристиками
,
поз
-
воляет
уменьшить
количество
отключений
ВЛ
из
-
за
поврежде
-
ний
грозозащитных
тросов
,
сни
-
зить
эксплуатационные
затраты
на
обслуживание
ВЛ
,
среднеэкс
-
плуатационную
нагрузку
на
опо
-
ры
относительно
других
тросов
без
снижения
надежности
,
име
-
ет
наиболее
длительный
срок
службы
— 50
лет
,
аттестован
и
рекомендован
к
применению
на
объектах
ПАО
«
Россети
».
Для
удобства
приводим
основные
па
-
раметры
ГТК
,
МЗ
и
ТК
в
единой
таблице
3.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Зотов
Д
.
Р
.
Надежность
и
ресурс
-
ные
возможности
грозозащит
-
ных
тросов
различных
типов
//
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ
.
Передача
и
распределение
, 2018,
№
3(48).
С
. 82–83.
2.
Гиберт
Д
.
Преимущества
исполь
-
зования
грозозащитного
троса
на
основе
стальных
проволок
,
пла
-
кированных
алюминием
. URL:
ht tps://vols.exper t /useful - in for-
mation/.
3.
Асталюхина
А
.
С
.,
Пикалов
Е
.
С
.
Характеристика
современных
ме
-
тодов
нанесения
защитных
цин
-
ковых
покрытий
//
Успехи
совре
-
менного
естествознания
, 2015,
№
11-1.
С
. 11–14.
4.
Механошин
Б
.
И
.,
Богданова
О
.
И
.,
Гилязов
М
.
З
.,
Матвеев
Д
.
А
.
Ком
-
плексный
подход
к
обеспечению
грозоупорности
ВЛ
/
Сборник
ма
-
териалов
III
Российской
конфе
-
ренции
по
молниезащите
.
СПб
.,
22
−
23
мая
2012. URL: http://www.
myshared.ru/slide/704492/.
5.
СТО
56947007- 29.060.50.015-
2008.
Грозозащитные
тросы
для
воздушных
линий
электропере
-
дачи
35–750
кВ
.
Технические
тре
-
бования
. URL: https://docs.cntd.ru/
document/1200088702.
6.
Зотов
Д
.
Р
.
Грозозащитные
тросы
на
ЛЭП
.
Сравнительные
испыта
-
ния
образцов
//
Новости
электро
-
техники
, 2017,
№
2(104)–3(150).
Техсовет
Оригинал статьи: Сравнение грозозащитных тросов. Коррозионностойкий грозозащитный трос из стальных проволок, плакированных алюминием, (ГТК) и стальные оцинкованные тросы
На сегодняшний день около 90% воздушных линий (ВЛ) электропередачи высокого напряжения 110 кВ и выше защищены от атмосферных перенапряжений канатами ТК (С) сечением 50–70 мм2 в качестве грозозащитного троса. В статье авторы сравнивают стальной оцинкованный грозозащитный трос с коррозионностойким грозозащитным тросом из стальных проволок, плакированных алюминием.
