Соединение проводов воздушных линий электропередачи - Соединение проводов фасонными соединителями

Фасонные соединители применяются для соединения стальных канатов сечением более 50 мм², алюминиевых и сталеалюминиевых проводов по ГОСТ 839-59, сечением 240 мм² и более и других проводов больших сечений.

Рис. 11. Прессуемый соединитель для сталеалюминиевых проводов. а — алюминиевый корпус; б — стальная часть; k — прессуемые участки корпуса.
Прессуемый фасонный соединитель для соединения монометаллических многопроволочных проводов состоит из толстостенной трубки фасонного сечения, выполненной из того же металла, что и металл провода, но имеющего, как правило, несколько меньшую твердость, чем проволоки провода. Для соединения комбинированных биметаллических многопроволочных проводов применяются две толстостенные трубки фасонного сечения, причем каждая трубка должна быть выполнена из того же металла, что и провода, для соединения которых она предназначена (рис. 11). Соединение проводов выполняется путем опрессования фасонного соединителя с введенными в его отверстие концами проводов матрицами гидравлического пресса. В процессе опрессования фасонного соединителя происходит значительная деформация соединителя и введенного в него провода. Каждый конец провода защемляется в соединителе как вследствие сил трения, возникающих при опрессовании между соединителем и проводом, так и вследствие затекания металла соединителя между проволоками внешнего повива провода. Прочность сцепления провода с соединителем зависит от длины участка опрессования и от степени деформации металла соединителя при опрессовании. Длина прессуемой части соединителя определяется на основании экспериментальных данных, полученных при испытании опытных образцов соединителей.

Рис. 12. Схема деформации соединителя при опрессовании.
а — соединитель перед опрессованием; б — соединитель после опрессования; в — схема приложения усилий при опрессовании.
Степень деформации соединителя характеризуется коэффициентом опрессования, размерность которого принята на основании результатов исследования соединений. Методика расчета коэффициента опрессования, установленная также на основании многочисленных экспериментов, приведена ниже.
Схема деформации соединителя при опрессовании, поясняющая расчет коэффициента опрессования, приведена на рис. 12.
Под воздействием усилия опрессования металл соединителя перемещается в трех направлениях, указанных на рис. 12 стрелками: к центру отверстия соединителя, защемляя провод, по стенкам отверстия матрицы, образуя круглое сечение соединителя вместо фасонного, и вдоль оси соединителя, увеличивая его длину.
Коэффициент опрессования соединителя определяется по формуле
Площадь поперечного сечения фасонного соединителя до опрессования подсчитывается по формуле

где площадь сегмента (Fсегм) определяется формулой

Площадь поперечного сечения соединителя после опрессования (/чш) подсчитывается по формуле

где Ая — диаметр матрицы; d„гюв — диаметр соединяемого провода; 0,9— коэффициент, учитывающий заполнение впадин между проволоками металлом соединителя при опрессовании.
Так как объем металла соединителя в процессе опрессования остается неизменным, а изменяется только форма соединителя, можно вывести зависимость между удлинением соединителя и коэффициентом опрессования, исходя из уравнения исходного и конечного объемов его:


Коэффициент опрессования из формулы, приведенной выше, равен.преобразуя, можем записать:

откуда
где M/l — относительное удлинение; I — длина соединителя до опрессования; l1 — то же после опрессования; К — коэффициент опрессования.
Из приведенного следует, что относительное удлинение соединителя, полученное в результате опрессования, равно коэффициенту опрессования. Экспериментальными исследованиями установлены оптимальные значения коэффициентов опрессования, при которых достигается наибольшая прочность заделки провода в стальных и алюминиевых соединителях. Для стали коэффициент опрессования может быть принят близким к 20%, а для алюминия—около 10%.
Приведенные значения коэффициентов опрессования зависят от величины зазора между проводом и стенками соединителя и верны только при условии, когда отношение диаметра провода к диаметру отверстия в соединителе не превышает 1,06—1,1:

Фасонные прессуемые соединители, конструкция которых приведена выше, предназначены для соединения проводов встык. При этом каждый конец провода защемляется опрессованием в своей части длины соединителя и удерживается в нем. Как указывалось выше, прочность заделки конца провода в соединителе определяется коэффициентом опрессования и длиной прессуемой части соединителя, определяемой экспериментальными исследованиями. Корпус соединителя в своей средней части подвержен растягивающим усилиям и рассчитывается на растяжение. Принятые у нас прессуемые фасонные соединители имеют форму сечения, близкую к овалу. Эти соединители прессуются матрицами, имеющими форму прессующей поверхности в виде круга, их называют соединителями, прессуемыми «с овала на круг».
Почти 40-летний опыт эксплуатации соединений сталеалюминиевых проводов, выполненных фасонными соединителями способом опрессования «с овала на круг», на линиях электропередачи   показал, что соединения, смонтированные с соблюдением указаний инструкций по монтажу, сохранили свои первоначальные показатели до настоящего времени. Высокие электрические и механические характеристики этих соединений, равно как и способность длительно сохранять эти характеристики обеспечиваются следующими факторами.
Сердечник сталеалюминиевого провода соединяется стальным соединителем значительной длины, причем коэффициент опрессования принимается не менее 20%. Такая конструкция стального соединителя обеспечивает механическую прочность соединения сердечника, как правило, превышающую 90% его временного сопротивления.
Принятая высокая степень деформации алюминиевого корпуса соединителя, имеющего толстые стенки, обеспечивает текучесть металла соединителя и провода в процессе опрессования и получение вследствие этого больших по площади надежных «контактных пятен», а также почти полную герметизацию соединения, исключающую попадание влаги на контактную поверхность. Кроме того, значительные длины прессуемых участков соединений, необходимые для получения достаточной механической прочности, также способствуют увеличению контактных поверхностей и герметизации соединения.

Рис. 13. Гидравлический пресс с ручным приводом. 1 — захваты пресса; 2 — насос; 3 — бак для рабочей жидкости; 4 — вентиль для спуска рабочей жидкости из пресса в бак; 5 — трубка, соединяющая насос с прессом; 6 — пресс; 7 — заглушка; 8 —верхняя матрица; 9 — нижняя матрица; 10— инструментальный ящик.
Опрессование фасонных соединителей производят гидравлическим прессом с ручным приводом (пресс МИ-1, рис. 13) или с приводом от двигателя внутреннего сгорания (пресс Г 10-100 или ПОА-200).
Пресс ПО-100 с двигателем внутреннего сгорания смонтирован на одноосном автомобильном прицепе. Пресс состоит из следующих основных частей: масляного насоса, двигателя марки JI-6, распределителя, гидравлического пресса и аппарата для подачи зажима. Наибольшее усилие, развиваемое прессом, 100 т, ход поршня 50 мм, расстояние от оси пресса до уровня пола 1 210 мм, мощность двигателя 6 л. с. Размеры: длина 1 200 мм, ширина 1 180 мм, высота 1 200 мм; вес с прицепом 1 060 кг.
Передвижной опрессовочный агрегат усилием 200 т — пресс ПОА-200 предназначен для опрессования соединителей проводов больших сечений (АСУС-500, АСО- 10ОО; АСОД-1380), но может быть эффективно использован при опрессовании соединителей на проводах сечением 240 мм² и выше. Благодаря большому усилию, развиваемому прессом (200 т), на нем могут быть установлены матрицы с широкой прессующей частью, что позволит выполнять опрессование, производя меньшее количество циклов опрессовании. Пресс ПОА-200 смонитрован на одноосном автомобильном прицепе, имеет устройство для резки проводов и укомплектовывается приспособлением  для срезания алюминиевых повивов сталеалюминневых проводов. Технические характеристики пресса ПОА-200 следующие: развиваемое усилие номинальное 200 тс; давление в гидросистеме номинальное 400 кгс/мм²; двигатель марки УД-2СТ с воздушным охлаждением; мощность двигателя 8 л. е., насос гидравлический марки Н-451А; размеры: длина 1 450 мм, ширина 1 180 мм, высота 1 240 мм; вес около 1 300 кг. Усилие, необходимое для опрессования фасонных соединителей нормальными матрицами, составляет от 50 до 100 тс. Для опрессования проводов больших сечений (АСО-700 —АСО-1 000) и проводов особо усиленной конструкции, марки АСУС-500 и выше, необходимо усилие, превышающее 100 тс. В тех случаях, когда мощность пресса оказывается недостаточной, опрессование можно производить, уменьшив ширину прессующей части матриц, и наоборот, при наличии пресса большой мощности можно увеличить ширину прессующей части матриц, что позволит уменьшить число опрессований и сократить время монтажа соединения. Комплект матриц состоит из двух половин, пригнанных одна к другой и имеющих одинаковый порядковый номер. Кроме того, на матрицах указывается диаметр- прессующего отверстия и номер чертежа. Перед началом монтажа соединения проверяют правильность подбора соединителя, для чего по данным каталога или специальным таблицам проверяют соответствие марки соединителя марке соединяемых проводов и соответствие размеров соединителя размерам, приведенным в каталоге, а также соответствие матриц пресса монтируемому соединителю. Фактический размер прессующего отверстия матриц не должен отличаться от указанного на матрице или на чертеже более чем на 0,2 мм.