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