Защита высоковольтных линий электропередачи (ВЛ 35–500 кВ), ветроизмерительных вышек, антенных опор и вантовых конструкций в Казахстане требует применения жестких стальных канатов с минимальным коэффициентом конструктивного удлинения. В отличие от грузовых полиспастов, где важна гибкость для огибания шкивов, на открытых пролетах ЛЭП и высоких мачтах трос работает в статическом режиме постоянного преднатяжения.

Под воздействием шквалистых ветров степных зон, гололедно-изморозевых отложений в предгорьях Алматинской области и прямых ударов молний обычный мягкий шестипрядный трос с органическим сердечником быстро вытягивается, провисает и перегорает при протекании токов короткого замыкания (КЗ). Отраслевым стандартом для грозозащитных тросов (грозотросов марок С35, С50, С70) и жестких ветровых оттяжек выступает спиральный канат одинарной свивки типа ТК конструкции 1х19 по ГОСТ 3063-80.

Конструкция каната ГОСТ 3063-80: почему спиральная свивка 1х19 жестче многопрядных тросов

Канат по ГОСТ 3063-80 представляет собой плотную концентрическую структуру. Вокруг одного центрального проволочного сердечника последовательно навиты два концентрических слоя: внутренний повив из 6 проволок и внешний повив из 12 проволок противоположного или одинакового направления.

Такое строение обеспечивает ключевые эксплуатационные преимущества для линейного строительства:

  • Максимальный металлический коэффициент сечения: отсутствие пустот и органических сердечников дает максимальную плотность металла в заданном диаметре;
  • Высокий модуль упругости (до 150–170 кН/мм²): спиральный канат практически не имеет начальной строительной вытяжки, что исключает провисание троса в пролетах после сезонных перепадов температур;
  • Круглая и гладкая наружная геометрия: снижает аэродинамическое сопротивление ветровому потоку и минимизирует площадь задержки мокрого снега и наледи;
  • Высокая стойкость к раздавливанию: в клиновых и плашечных зажимах канат 1х19 не сминается и сохраняет целостность сердечника.

Для создания комплексной защиты энергообъектов параллельно с грозотросом монтируют стальную оцинкованную проволоку для сердечников проводов АС, обеспечивающую прочность фазных проводников на протяженных переходах.

Группы оцинкования (С, Ж, ОЖ): стойкость к коррозии в грунтах и атмосфере Казахстана

Срок службы грозотроса и вантовых оттяжек на открытом воздухе определяется плотностью и сплошностью защитного цинкового покрытия каждой отдельной проволоки. Согласно ГОСТ 3063-80 и ГОСТ 3282-74, канат изготавливается из канатной оцинкованной проволоки трех категорий:

  • Группа С (средние условия): плотность цинка 60–110 г/м². Применяется для сухих закрытых помещений, временных растяжек и вспомогательных подвесов кабелей внутри зданий;
  • Группа Ж (жесткие атмосферные условия): плотность цинка 110–180 г/м². Стандарт для воздушных линий электропередачи и оттяжек мачт в районах с умеренной влажностью и слабоагрессивной атмосферой;
  • Группа ОЖ (особо жесткие условия): плотность цинка 180–260 г/м². Обязательна для регионов с высокой влажностью, вблизи солончаков, промышленных зон с выбросами сернистых газов, а также для участков в предгорьях Заилийского Алатау с частыми туманами.

Использование каната группы С на открытых высоковольтных опорах приводит к локальному слущиванию цинка уже через 3–5 лет. Коррозия наружного повива проволок снижает сечение троса, увеличивая его омическое сопротивление и провоцируя обрыв при первом же грозовом разряде.

Технические характеристики и сортамент канатов ГОСТ 3063-80

Ниже приведена таблица основных типоразмеров стального оцинкованного каната 1х19, наиболее востребованных при строительстве ЛЭП и монтаже антенных мачт в Казахстане.

Диаметр каната, ммОтраслевое обозначение (грозотрос)Диаметр проволок (сердечник / сл.1 / сл.2), ммРасчетная масса 1000 м, кгРазрывное усилие (марк. группа 1770 Н/мм²), кНРазрывное усилие (марк. группа 1960 Н/мм²), кНОсновная сфера применения
3.6–4.5—0.70–0.9065.4–102.514.8–23.516.4–25.9Подвес легких кабелей, растяжки антенн, крепление теплиц
6.0—1.20 / 1.20 / 1.20181.541.245.6Ветровые оттяжки мачт освещения до 15 м, заземление
8.0С351.60 / 1.60 / 1.60323.073.481.2Грозозащита ВЛ 35 кВ, ванты радиомачт до 30 м
9.1–9.6С501.80–1.90435.0–485.098.5–110.0109.0–121.5Грозозащита ВЛ 110–220 кВ (основной стандарт АО «KEGOC»)
11.0–11.5С702.20–2.30610.0–665.0138.5–151.0153.0–167.0Грозозащита ВЛ 220–500 кВ, большие переходы через реки
13.0–15.0С95 / С1202.60–3.00850.0–1135.0193.0–257.0214.0–284.0Оттяжки тяжелых радиобашен, вантовые переходы рек
16.5–19.0—3.30–3.801375.0–1825.0312.0–415.0345.0–459.0Несущие канаты висячих мостов, якорные растяжки

Расчет термической стойкости и механических нагрузок грозотроса

Грозозащитный трос выполняет двойную функцию: перехватывает прямой удар молнии, отводя ток в заземлитель опоры, и обеспечивает экранирование фазных проводов. При прямом попадании молнии или протекании токов однофазного короткого замыкания (ОКЗ) стальной канат нагревается за доли секунды.

Термическая стойкость проверяется по допустимому току КЗ. Для канатов ГОСТ 3063-80 предельная температура кратковременного нагрева составляет +400 °C. Если расчетный ток КЗ превышает возможности троса С50, проектное решение требует перехода на трос С70 либо применения комбинированного грозотроса со встроенным оптическим кабелем (ОКГТ).

Для надежного стекания грозового импульса в грунт на каждой анкерной и промежуточной опоре трос подключают к заземляющему контуру через стальной оцинкованный круг для заземления, сопротивление которого строго контролируется проектной документацией.

Специфика монтажа: зажимы, виброгасители и натяжение

Монтаж жестких канатов 1х19 требует строгого соблюдения технологического регламента, так как одинарная свивка чувствительна к локальным перегибам и раскручиванию:

  1. Защита от раскручивания: перед резкой каната с обеих сторон от линии реза накладывают плотные проволочные бандажи (кушкетки) шириной не менее 2–3 диаметров каната;
  2. Запрет на узлы и коуши малого радиуса: жесткий трос нельзя завязывать или огибать по коушам малого диаметра. Концевая заделка выполняется спиральными клиновыми зажимами или опрессовываемыми гильзами;
  3. Установка гасителей вибрации (ГПГ): из-за высокого натяжения канат подвержен эоловой вибрации и «пляске» при ветре. Гасители вибрации устанавливают на расстоянии 0.8–1.5 м от натяжного зажима с обоих концов пролета;
  4. Контроль стрелы провеса: стрела провеса грозотроса в пролете должна быть на 10–15% меньше стрелы провеса фазных проводов при температуре +15 °C. Это исключает опасное сближение троса с проводом при сезонных колебаниях температур.

При обустройстве мачтовых вантовых конструкций для натяжения троса и регулировки усилий используют винтовые талрепы и зажимы, правильная схема установки которых описана в руководстве по монтажу и креплению стального оцинкованного каната.

Типичные ошибки при закупке и эксплуатации

На строительных и энергетических объектах Казахстана часто встречаются ошибки, снижающие безопасность высотных сооружений:

  • Замена каната 1х19 на шестипрядный канат (типа ЛК-О 6х19): мягкий шестипрядный канат имеет высокое конструктивное удлинение, быстро провисает в пролетах и сильнее повреждается ударом молнии;
  • Применение неоцинкованного («черного») каната: черная сталь на высоте 30–50 метров под открытым небом теряет несущую способность из-за сплошной коррозии за 2–3 года;
  • Отсутствие бандажей при резке абразивным кругом: внешний повив мгновенно расплетается «фонарем», делая невозможным ввод троса в натяжной или поддерживающий зажим;
  • Игнорирование изоляции на ВЛ с емкостным отбором мощности: на линиях со плавкой гололеда или высокочастотной связью трос подвешивают через изоляторы, шунтируемые искровыми промежутками ИПД.

На складе АТЛАНТ Snab City в Алматы оцинкованный канат ГОСТ 3063-80 поддерживается в наличии на барабанах стандартной строительной длины с полным комплектом заводских паспортов и протоколов механических испытаний.

FAQ: Вопросы и ответы

Чем грозозащитный трос С50 отличается от С70?

Обозначения С50 и С70 указывают на номинальное сечение металлической части троса в квадратных миллиметрах. Трос С50 (диаметр 9.1–9.6 мм) имеет разрывное усилие около 98–110 кН и применяется на ВЛ 110–220 кВ. Трос С70 (диаметр 11.0–11.5 мм) имеет разрывное усилие 138–153 кН, повышенную термическую стойкость к токам КЗ и применяется на магистральных ВЛ 220–500 кВ, а также на длинных речных переходах.

Можно ли использовать канат ГОСТ 3063-80 для грузоподъемных лебедок и кранов?

Нет, категорически запрещено. Канат одинарной свивки 1х19 обладает повышенной жесткостью и предназначен исключительно для статических растягивающих нагрузок (ванты, растяжки, грозотрос). При циклическом огибании блоков грузовых полиспастов или барабанов малого диаметра жесткие проволоки внешнего слоя быстро ломаются от усталостных напряжений изгиба.

Как расшифровывается маркировка каната 9.1-Г-В-ОЖ-Н-Р-1770 ГОСТ 3063-80?

Диаметр 9.1 мм, грузового назначения (Г), высокого качества изготовления (В), с оцинкованием проволоки для особо жестких условий (ОЖ), нераскручивающийся (Н), повышенной точности изготовления (Р), маркировочная группа по временному сопротивлению разрыву 1770 Н/мм² (180 кгс/мм²), изготовлен по стандарту ГОСТ 3063-80.

Как защитить канат от коррозии при хранении на объекте?

Барабаны с канатом должны храниться под навесом на ровном деревянном настиле, исключающем контакт с грунтом. Торцы троса должны быть защищены влагостойкой консервационной смазкой и зафиксированы бандажами. Запрещается складировать барабаны плашмя («на щеку») во избежание деформации витков.

Вывод

Стальной оцинкованный канат одинарной свивки ГОСТ 3063-80 (1х19) — надежный конструкционный материал для ответственных статических систем, работающих под высокими растягивающими нагрузками. Правильный подбор диаметра, группы цинкования ОЖ/Ж и соблюдение технологии монтажа гарантируют безаварийную эксплуатацию высоковольтных линий и мачтовых конструкций на протяжении 25–40 лет.

Специалисты компании АТЛАНТ Snab City обеспечат точный подбор типоразмеров грозозащитных тросов, резку в размер и оперативную доставку партий каната на объекты в Алматы и по всей территории Казахстана.