Грозотросы в Хабаровске

• Что такое грозозащитный трос и зачем он нужен
• Классификация грозотросов по конструкции и материалу
• Материалы и защитные покрытия проволок
• Размеры, разрывное усилие и механические характеристики
• Области применения грозотросов
• Расчётные формулы и выбор сечения
• Часто задаваемые вопросы

Грозозащитный трос представляет собой заземлённый протяжённый молниеотвод, натянутый вдоль воздушной линии электропередачи над фазными проводами для защиты их от прямых ударов молнии и атмосферных перенапряжений. В отличие от обычных несущих канатов, грозотрос выполняет двойную функцию: механическую, воспринимая ветровые и гололёдные нагрузки, и электрическую, отводя ток грозового разряда в заземляющий контур. Для покупателей металлопроката и специалистов энергетической отрасли понимание особенностей грозотросов критически важно, поскольку от правильного выбора этого элемента напрямую зависит надёжность и безопасность воздушных линий электропередачи.

Оставить заявку

Принцип работы грозозащитного троса основан на перехвате молниевого разряда, который без троса мог бы поразить фазные провода. Трос подвешивается выше проводов, и вероятность попадания молнии в него значительно выше, чем в провода, благодаря эффекту экранирования. Возникающий при ударе импульсный ток отводится по тросу к заземлителям, установленным на опорах, что предотвращает перекрытие изоляции и повреждение оборудования. Согласно статистическим данным, приведённым ПАО «Россети», основной причиной повреждения оцинкованных грозозащитных тросов является износ и коррозия — около 40% случаев, тогда как повреждения, связанные с атмосферными перенапряжениями, составляют 21%.

• Защита фазных проводов от прямых ударов молнии (трос принимает разряд на себя, предотвращая поражение токоведущих проводов и связанные с этим аварийные отключения линии).
• Отвод импульсного тока в заземляющий контур (грозотрос электрически соединён с заземлителями опор, что обеспечивает безопасное рассеивание энергии разряда в грунте).
• Снижение вероятности перекрытия изоляции (экранирующее действие троса уменьшает напряжённость электрического поля вблизи проводов, что особенно важно для линий высокого напряжения).
• Возможность совмещения функций связи (современные грозотросы могут быть использованы для организации высокочастотной связи или содержать встроенный оптический кабель для передачи данных).

Применение грозозащитных тросов не ограничивается только линиями сверхвысокого напряжения. На воздушных линиях напряжением до 20 кВ грозотросы не применяются, на линиях 35 кВ и на подходах к подстанциям 110–220 кВ защита тросом осуществляется только на ограниченных участках, тогда как линии 110 кВ и выше на металлических и железобетонных опорах защищаются тросом по всей длине. Для покупателей, которые только начинают работать с этим типом продукции, следует учитывать, что грозотрос не является универсальным решением для всех классов напряжения, и его применение регламентируется Правилами устройства электроустановок.

Классификация грозозащитных тросов строится по нескольким независимым признакам, главными из которых являются материал проволок, конструкция свивки и наличие дополнительных функций. Понимание этой системы позволяет покупателю точно формулировать требования к поставщику и выбирать трос с оптимальными характеристиками для конкретной линии электропередачи. Согласно стандарту организации ПАО «ФСК ЕЭС», грозотросы классифицируются по применяемому материалу, конструкции и защищённости от коррозии.

• Стальные грозозащитные тросы (СГТ) — изготавливаются целиком из стальных проволок, имеют несколько концентрических повивов, применяются на большинстве воздушных линий электропередачи благодаря высокой механической прочности и относительно невысокой стоимости).
• Сталеалюминевые грозозащитные тросы (АСГТ) — содержат стальные и алюминиевые проволоки в повивах, что повышает электрическую проводимость троса и позволяет использовать его для организации высокочастотной связи или в качестве токонесущего элемента).
• Грозотросы с оптическим кабелем (OPGW) — содержат встроенные оптические волокна в центральной трубке или в одном из повивов, что позволяет одновременно выполнять функции грозозащиты и передачи данных).
• Нераскручивающиеся грозотросы — проволоки преформированы, при обрыве они не выходят из повива более чем на два шага скрутки, что упрощает монтаж и повышает эксплуатационную надёжность).
• Мало крутящиеся грозотросы — наружный повив имеет правое направление скрутки, что снижает склонность троса к раскручиванию под нагрузкой).
• Грозотросы с многослойным покрытием — имеют дополнительную защиту от коррозии, что увеличивает срок службы в агрессивных атмосферных условиях).

Отдельного внимания заслуживает классификация по типу конструкции свивки. Грозотросы могут иметь конструкцию 1×19 (одинарная свивка из девятнадцати проволок) или 1×37 (одинарная свивка из тридцати семи проволок). Согласно ГОСТ 3063-80, грозозащитные тросы марки ТК выпускаются с конструкцией 1×19 с точечным касанием проволок, что обеспечивает повышенную механическую прочность при относительной простоте изготовления. Тросы с конструкцией 1×37 применяются в тех случаях, когда требуется повышенная гибкость, например при монтаже на опорах с малыми радиусами перегиба.

Размерный сортамент грозотросов охватывает широкий диапазон: диаметр от 1,0 до 37,0 мм, при этом площадь сечения варьируется от 35 до 70 мм² в зависимости от класса напряжения линии. Для воздушных линий 35 кВ применяются тросы сечением 35 мм², для линий 110–150 кВ — 50 мм², для линий 220 кВ и выше — 70 мм². Выбор сечения определяется требуемой механической прочностью и термической стойкостью к токам короткого замыкания.

Выбор материала для производства грозозащитного троса определяется требованиями к механической прочности, коррозионной стойкости и термической устойчивости при воздействии токов короткого замыкания. В отличие от канатов общего назначения, грозотросы работают в условиях постоянного воздействия атмосферных факторов и импульсных токов молнии, что предъявляет особые требования к защитным покрытиям. Согласно стандарту ПАО «ФСК ЕЭС», для изготовления грозотросов применяются следующие материалы.

• Стальная оцинкованная проволока по группе ОЖ (особо жёсткие условия работы) — цинковое покрытие наносится горячим или гальваническим способом, обеспечивая защиту от коррозии в течение 10–15 лет вблизи промышленных предприятий и до 30 лет в обычных условиях).
• Стальная проволока, плакированная алюминием — алюминиевое покрытие обеспечивает более высокую коррозионную стойкость по сравнению с цинковым, такой тип тросов применяется в энергосистемах США и Европы).
• Проволока из алюминиевого сплава — используется в сталеалюминевых грозотросах для повышения электрической проводимости и обеспечения термической устойчивости).
• Термообработанная алюминиевая проволока АСЗ из сплава АВЕ — применяется в сталеалюминевых тросах для улучшения механических характеристик).

Сравнение коррозионной стойкости различных покрытий показывает существенные различия в долговечности. Исследования, проведённые специалистами «Россети Урал», показали, что сроки надёжной эксплуатации оцинкованных канатов ТК составляют не более 30 лет в обычных условиях, а вблизи промышленных предприятий — всего 10–15 лет. В узлах с высокими значениями токов короткого замыкания (15–45 кА), на подходах воздушных линий к открытым распределительным устройствам 110–220 кВ на расстоянии до 2 км грозозащитные тросы из канатов марок ТК являются термически неустойчивыми.

Для решения проблем коррозии и термической стойкости был разработан коррозионностойкий грозозащитный трос марки ГТК, в котором стальные проволоки плакированы алюминием. Применение плакирования алюминием обеспечивает более высокую коррозионную стойкость и термическую устойчивость по сравнению с традиционным цинкованием, что позволяет увеличить срок службы троса и снизить эксплуатационные затраты на его замену и обслуживание. Согласно требованиям ПАО «ФСК ЕЭС», срок службы грозозащитного троса должен составлять не менее 40 лет при правильно организованном гашении вибрации.

Следует особо подчеркнуть, что сечение стальных грозотросов и сечение стали в тросах, изготовленных из стальной проволоки, плакированной алюминием, должны рассчитываться по площади сечения стальных проволок без учёта алюминиевого покрытия. Это требование важно для правильной оценки механической прочности и термической стойкости троса, поскольку алюминиевое покрытие не вносит существенного вклада в несущую способность.

Размерный сортамент грозотросов и их механические характеристики являются ключевыми параметрами при заказе. Для покупателя металлопроката понимание этих характеристик позволяет правильно формулировать технические требования и выбирать трос, соответствующий проектным нагрузкам. Ниже приведены справочные данные, которые могут служить ориентиром при выборе.

Приведённые в таблице значения являются типичными для стальных оцинкованных грозотросов, изготовленных по ГОСТ 3063-80. Для тросов с плакированием алюминием разрывное усилие может быть на 5–10% ниже при том же диаметре, что связано с различиями в прочностных характеристиках покрытия и технологии производства. Покупателям, выбирающим между оцинкованными и плакированными тросами, следует учитывать, что для компенсации возможного снижения прочности может потребоваться увеличение сечения, что влияет на ветровые и гололёдные нагрузки на опоры.

Механические свойства грозотросов определяются не только разрывным усилием, но и такими параметрами, как относительное удлинение перед разрывом и стойкость к вибрации. Согласно требованиям стандарта, грозотросы должны быть нераскручивающимися: проволоки преформированы, и при обрыве они не должны выходить из повива более чем на два шага скрутки. Это свойство обеспечивает безопасность при монтаже и эксплуатации, поскольку предотвращает самопроизвольное раскручивание троса при повреждении отдельных проволок.

Грозозащитные тросы находят применение в тех областях, где требуется защита воздушных линий электропередачи от прямых ударов молнии и атмосферных перенапряжений. Спектр этих применений определяется классом напряжения линии, материалом опор и требованиями к надёжности электроснабжения. Для покупателя понимание этих областей помогает оценить, насколько грозотрос подходит для его конкретных задач, и правильно выбрать конструкцию и материал.

• Защита воздушных линий 110 кВ и выше на металлических и железобетонных опорах (на этих линиях грозотрос подвешивается по всей длине, поскольку вероятность поражения молнией высока, а последствия аварийных отключений значительны).
• Защита подходов к подстанциям на линиях 35–220 кВ (на ограниченных участках вблизи подстанций тросы устанавливаются для снижения вероятности перекрытия изоляции и повреждения оборудования).
• Организация высокочастотной связи по линиям электропередачи (изолированные грозотросы могут использоваться для передачи сигналов высокочастотной связи, что типично для линий с двумя тросами и горизонтальным расположением проводов).
• Передача данных по оптическим каналам (грозотросы с встроенным оптическим кабелем (OPGW) позволяют сократить затраты на прокладку и обслуживание линии связи по сравнению с подземными кабельными линиями).
• Использование в качестве несущего элемента (грозотрос может применяться для оттяжки мачт и опор, а также как экран-проводник для организации высокочастотной связи).
• Защита энергообъектов и распределительных устройств (грозотросы используются в системах молниезащиты подстанций и других энергетических объектов).

Отдельного внимания заслуживает применение грозотросов с оптическим кабелем в современных системах связи. Стандарт IEC 60794-4-10 устанавливает требования к грозозащитным тросам с оптическим кабелем (OPGW), которые используются для защиты линий электропередачи от атмосферных разрядов и одновременно предоставляют широкополосную среду передачи оптических сигналов данных и управления. Такое решение позволяет энергетическим компаниям создавать собственные сети передачи данных без прокладки отдельных кабельных линий, что существенно снижает капитальные затраты.

В 2024 году филиал ПАО «Россети» — МЭС Юга выполнил замену выработавшего ресурс грозозащитного троса на линиях электропередачи 220 кВ в Ростовской области. Работы проводились на участках транзитов общей протяжённостью 3,5 км с применением спецтехники: на опорах ЛЭП были установлены анкерные крепления и раскаточные ролики, по которым с помощью барабана и натяжной машины специалисты выполнили раскатку и натяжку грозотроса, затем его закрепили специальными зажимами. Использованное оборудование российского производства характеризуется высокой механической прочностью и длительным сроком службы — не менее 40 лет.

При работе с грозозащитными тросами покупателю может потребоваться понимание основных расчётных зависимостей, которые используются для оценки несущей способности и выбора сечения троса. Ниже приведены упрощённые формулы, адаптированные для практического использования.

Для расчёта площади поперечного сечения стального грозотроса используется стандартная формула: S = π × d² / 4, где S — площадь сечения в квадратных миллиметрах, d — диаметр троса в миллиметрах, π — число пи, приблизительно равное 3,14159. Однако для многопроволочных тросов фактическая площадь сечения складывается из площадей отдельных проволок и может быть рассчитана как S = n × π × dп² / 4, где n — число проволок, dп — диаметр проволоки в миллиметрах. Для троса ТК 50, состоящего из 19 проволок диаметром около 2,1 мм, площадь сечения составит примерно 65,8 мм², что соответствует номинальному значению 50 мм² с учётом зазоров между проволоками.

Теоретическая масса одного километра грозотроса рассчитывается по формуле: m = S × ρ, где m — масса в килограммах на километр, S — площадь сечения в квадратных миллиметрах, ρ — плотность стали в граммах на кубический сантиметр (для стальных тросов принимается равной 7,85 г/см³). Для троса сечением 50 мм² масса одного километра составит m = 50 × 7,85 = 392,5 кг, что близко к справочному значению 400 кг для троса ТК 50.

Выбор сечения грозозащитного троса регламентируется Правилами устройства электроустановок и зависит от класса напряжения линии. Согласно ПУЭ, в качестве грозозащитных тросов следует применять стальные канаты сечением не менее: 35 мм² — на воздушных линиях 35 кВ без пересечений; 35 мм² — на линиях 35 кВ в пролётах пересечений с железными дорогами в районах по гололёду I–II; 50 мм² — в остальных районах и на линиях на двухцепных и многоцепных опорах; 50 мм² — на линиях 110–150 кВ; 70 мм² — на линиях 220 кВ и выше.

Для проверки термической стойкости грозотроса при воздействии тока короткого замыкания используется условие: S ≥ Iкз × √(tк / Cт), где S — площадь сечения троса в мм², Iкз — действующее значение тока короткого замыкания в амперах, tк — время протекания тока в секундах, Cт — постоянная термической стойкости материала троса. Для стальных оцинкованных тросов значение Cт обычно принимается равным 70–80 А·с^0,5/мм². Если расчётное сечение превышает выбранное по механическим условиям, необходимо принять большее сечение или использовать трос с более высокой термической стойкостью, например сталеалюминевый.

Для удобства выбора типа грозотроса ниже приведена сводная таблица, систематизирующая информацию о различных конструкциях и их характеристиках. Эти данные помогут покупателю правильно выбрать трос в зависимости от условий эксплуатации и требований к долговечности.

Из таблицы видно, что выбор между типами грозотросов определяется в первую очередь требованиями к сроку службы и наличием дополнительных функций. Оцинкованные тросы являются наиболее экономичным решением для линий с умеренными требованиями к долговечности, тогда как плакированные алюминием тросы обеспечивают существенно больший срок службы и рекомендуются для ответственных линий и агрессивных условий эксплуатации. Грозотросы с оптическим кабелем применяются в тех случаях, когда требуется одновременная защита линии и передача данных, что позволяет сократить общие затраты на инфраструктуру.

Покупателям, которые впервые сталкиваются с выбором грозозащитных тросов, рекомендуется консультироваться со специалистами поставщика и предоставлять полную информацию о условиях эксплуатации: класс напряжения линии, тип опор, климатический район, требуемый срок службы. Только при наличии полных данных можно гарантировать правильный выбор типа троса и его соответствие нормативным требованиям.

Производство грозозащитных тросов включает несколько последовательных этапов, каждый из которых влияет на конечные характеристики продукции. Исходная проволока изготавливается методом холодного волочения из высокоуглеродистой стали, после чего подвергается защитной обработке — цинкованию или плакированию алюминием. Для оцинкованных тросов применяется горячее или гальваническое цинкование, при этом горячий способ обеспечивает более прочное сцепление покрытия с основой.

Свивка троса производится на специальном оборудовании, при этом особое внимание уделяется преформированию проволок, которое обеспечивает нераскручиваемость готового изделия. Согласно требованиям стандарта, кратность шага скрутки последующего повива не должна быть более кратности шага скрутки предыдущего повива, считая от оси троса. Это условие обеспечивает равномерное распределение нагрузки между повивами и предотвращает перекрещивание проволок при эксплуатации.

• Контроль качества проволоки на всех этапах производства (проверяется диаметр, временное сопротивление разрыву, качество покрытия, поскольку эти параметры определяют свойства готового троса).
• Соблюдение режимов свивки проволок (натяжение проволок должно быть равномерным, чтобы обеспечить одинаковую нагрузку на все элементы троса и избежать преждевременного выхода из строя отдельных проволок).
• Проверка нераскручиваемости готового троса (при обрыве проволоки она не должна выходить из повива более чем на два шага скрутки, что гарантирует безопасность при монтаже и эксплуатации).
• Контроль геометрических параметров готового троса (диаметр, шаг скрутки, длина должны соответствовать требованиям стандарта, поскольку отклонения могут нарушить работу линии).

Монтаж грозозащитных тросов на воздушных линиях электропередачи выполняется с применением специальной технологии и оборудования. Согласно типовым технологическим картам, трос раскатывается по раскаточным роликам, установленным на опорах, после чего производится его натяжение и визирование по проектной стреле провеса. Натяжение осуществляется с помощью трактора или специальной натяжной машины, при этом трос временно крепится за якорь или низ промежуточной опоры.

После визирования трос перекладывается из раскаточных роликов в поддерживающие зажимы на промежуточных опорах, а на анкерных опорах закрепляется с помощью натяжных клиновых зажимов. Для защиты от вибрации на тросе устанавливаются гасители вибрации, если они предусмотрены проектом. Крепление троса на опорах 220–750 кВ должно выполняться при помощи изоляторов, шунтированных искровыми промежутками, что обеспечивает возможность плавки гололёда и организации высокочастотной связи.

Качество грозозащитных тросов подтверждается комплексом испытаний и сертификатов, которые покупатель должен запрашивать у поставщика. Основными нормативными документами для грозотросов в отечественной практике являются ГОСТ 3063-80 и ГОСТ 3064-80, устанавливающие требования к стальным канатам, а также стандарт организации ПАО «ФСК ЕЭС» СТО 56947007-29.060.50.015-2008, регламентирующий технические требования к грозозащитным тросам для воздушных линий 35–750 кВ.

Сертификат качества, выдаваемый производителем, должен содержать информацию о марке троса, диаметре, разрывном усилии, материале проволок и типе защитного покрытия. Для грозотросов, предназначенных для ответственных линий, может потребоваться подтверждение термической стойкости к токам короткого замыкания и стойкости к воздействию грозовых разрядов. Наличие полного комплекта документов гарантирует, что трос соответствует заявленным характеристикам и может быть использован в проекте.

• Сертификат качества с указанием разрывного усилия троса (этот документ подтверждает, что трос соответствует требованиям стандарта по прочности и может воспринимать проектные нагрузки).
• Протокол испытаний проволоки на разрыв (в нём указывается временное сопротивление разрыву проволок, которое определяет прочностные характеристики троса).
• Результаты контроля защитного покрытия (толщина цинкового или алюминиевого покрытия должна соответствовать требованиям стандарта, поскольку от неё зависит коррозионная стойкость троса).
• Данные о термической стойкости (для линий с высокими токами короткого замыкания важно подтверждение способности троса выдерживать термическое воздействие без потери механических свойств).

При приёмке грозозащитных тросов рекомендуется проводить входной контроль, включающий проверку размеров, визуальный осмотр поверхности и, при необходимости, выборочные испытания разрывного усилия. Для тросов, предназначенных для ответственных линий, может потребоваться дополнительный контроль нераскручиваемости и стойкости к вибрации. Покупателям следует учитывать, что стоимость входного контроля окупается снижением риска отказа линии и связанных с этим затрат на аварийно-восстановительные работы.

Для потребителей, работающих по международным стандартам, важно учитывать, что требования зарубежных нормативных документов могут отличаться от российских. Например, стандарт IEC 60794-4-10 устанавливает требования к грозозащитным тросам с оптическим кабелем (OPGW) для линий электропередачи, включая методы испытаний и критерии приёмки. Стандарты МЭК 60888 и МЭК 61232 регламентируют требования к оцинкованной и плакированной алюминием проволоке соответственно. При закупке грозотросов для проектов, выполняемых по зарубежным нормам, необходимо уточнять требования к тросам на этапе формирования технического задания.