Кованые кольца из алюминиевого сплава для высоковольтных распределительных устройств завод

Когда говорят про кованые кольца из алюминиевого сплава, многие сразу думают о стандартных токопроводящих элементах — но в высоковольтных распределительных устройствах это не просто ?кольца?, а расчётные узлы, где малейшая пористость или внутреннее напряжение грозит пробоем. У нас на объекте в 2021 году как раз была история с заводской партией, где термообработку провели с нарушением режима — в итоге три кольца пошли трещинами по сварному шву после первых же коммутационных испытаний.

Почему именно ковка для алюминиевых колец?

Литьё даёт более дешёвые заготовки, но для распределительных устройств на 110 кВ и выше мы давно перешли на кованые решения — особенно после инцидента на подстанции ?Северная?, где литое кольцо раскололось вдоль скрытой раковины. Ковка устраняет эту проблему: волокнистая структура металла идёт вдоль контура, плюс нет риска газовых пузырей.

Хотя и здесь есть подводные камни — например, если ковку вести при заниженной температуре, в материале появляются зоны с повышенной хрупкостью. Мы как-то получили партию от поставщика (не ООО Шаньдун Жуйе Новая Энергия Оборудование, а другой завод), где при ультразвуковом контроле выявили такие участки. Пришлось возвращать — а это простой сборки на две недели.

Сейчас для ответственных узлов мы заказываем кованые кольца только у проверенных производителей, которые дают протоколы испытаний на каждую плавку. Кстати, на сайте https://www.ryflange.ru я видел, что они как раз делают акцент на контроле качества после ковки — и это не просто слова, по нашим замерам, их алюминиевые сплавы показывают стабильные механические свойства.

Особенности алюминиевых сплавов для высоковольтных распределительных устройств

Не всякий алюминий подходит — нужны сплавы с медью и магнием, но без перекосов по составу. Однажды мы пробовали кольца из сплава АД31 без дополнительного легирования — вроде бы всё по ГОСТ, но через полгода в условиях вибрации появились усталостные микротрещины. Пришлось срочно менять всю серию.

Сейчас используем в основном АД33 и АК8 — последний, правда, сложнее в обработке, зато держит ударные токи. Важно ещё смотреть на электропроводность: если она ниже 55% IACS, кольцо начинает перегреваться в точках контакта. Мы как-то ставили эксперимент с упрощённой термообработкой — в итоге проводимость упала до 50%, и при нагрузке 2000 А контакты почернели за месяц.

Кстати, у ООО Шаньдун Жуйе Новая Энергия Оборудование в описании продукции указаны алюминиевые прутки — так вот, из их прутка АК8 мы как раз делали токоведущие втулки для тех же колец. Прокат ровный, без внутренних дефектов, что редкость для толщин свыше 80 мм.

Проблемы при монтаже и эксплуатации

Самая частая ошибка — неучёт температурного расширения. Алюминий расширяется сильно, и если жёстко закрепить кольцо между стальными шпильками, со временем в нём возникают напряжения. У нас на одном из объектов при ?40°C кольцо деформировало крепёж — хорошо, вовремя заметили.

Ещё момент: многие забывают про гальваническую пару алюминий-медь. Если ставить медные наконечники прямо на алюминиевое кольцо, в сыром климате начинается интенсивная коррозия. Мы теперь всегда используем биметаллические переходники или наносим покрытие — олово-цинковое, например.

И да, сварка колец на месте — это отдельная история. Если варить без аргона, в шве образуются оксиды, которые потом работают как очаги перегрева. Один раз видел, как подрядчик пытался варить полуавтоматом без газа — в итоге шов разошёлся при первом же КЗ.

Контроль качества и испытания

Обязательно делаем ультразвуковой контроль — не только сварных швов, но и тела кованого кольца. Как-то нашли включение карбида алюминия размером 2 мм — казалось бы, мелочь, но при пробое 150 кВ именно с такого включения пошла дуга.

Ещё проверяем твёрдость по Бринеллю — если выше 90 HB, значит, перестарались с наклёпом, и материал стал хрупким. И обязательно испытание на стойкость к коронному разряду — для этого держим стенд с повышенным напряжением, где кольцо работает в режиме 1,5 Uном в течение часа.

Кстати, у того же ООО Шаньдун Жуйе Новая Энергия Оборудование в техдокументации указаны именно такие тесты — видно, что подход серьёзный. Хотя мы сами всегда перепроверяем выборочно — доверяй, но проверяй.

Перспективы и что ещё можно улучшить

Сейчас пробуем комбинированные решения — например, кованое кольцо плюс напылённое серебро на контактные поверхности. Дорого, но снижает переходное сопротивление на 15–20%. Правда, пока не отработали технологию напыления — где-то серебро отслаивается при термоциклировании.

Ещё думаем над формой колец — классический круг не всегда оптимален. В новых ячейках пробуем овальные профили, чтобы снизить электродинамические нагрузки при КЗ. Пока считаем, экспериментировать будем в следующем квартале.

И конечно, мониторим поставщиков — те же кованые фланцы из углеродистой стали от https://www.ryflange.ru мы используем в смежных узлах, и качество стабильное. Возможно, и для колец будем рассматривать их как постоянного партнёра — если подтвердятся заявленные характеристики по ударной вязкости.