Опоры электропередач. Опоры воздушных линий электропередач. Их устройство и основные типы. Преимущества деревянных опор

С полным перечнем опор ВЛ, представленных на нашем сайте, можно ознакомиться на вкладках, представленных ниже. Выберите сначала материал, из которого изготовлена опора, а затем номинал напряжения линии. После этого перейдите на страницу с перечнем опор ВЛ. Обратите внимание, что список опор постоянно обновляется.

Опоры линий электропередачи являются, пожалуй, одним из самых сложных элементов ЛЭП. При проектировании и строительстве этих сооружений необходимо принимать во внимание как климатические, так и грунтовые характеристики местности. В настоящее время производители опор стремятся к удешевлению производства и повышению прочностных характеристик изделий.

В виду этого разрабатываются различные конструкции, позволяющие снизить нагрузки на фундамент и обеспечить устойчивую эксплуатацию в различных режимах работы.

На нашем сайте Вы можете ознакомиться как со старыми, так и с новыми разработками российских инженеров.

Классификация по назначению

Каждая марка опор предназначен для выполнения своей конкретной функции. Именно поэтому конструкции делят на основные типы в зависимости от назначения:

1. промежуточные опоры — самый распространенный тип опор, рассчитаны на вертикальные нагрузки от веса проводов, устанавливаются только на прямых участках линии;
2. анкерные опоры — также устанавливаются на прямых участках трассы, однако провода на них крепятся анкерно. Таким образом опоры рассчитаны на продольные нагрузки от тяжения проводов;
3. угловые опоры — устанавливаются на углах трассы. Крепление проводов на них также в большинстве случаев анкерное, однако бывают исключения в виде промежуточных угловых опор;
4. концевые опоры — монтируются обычно перед подстанциями. Нагрузки воздействуют на них, в основном, с одной стороны линии;
5. транспозиционные — предназначены для выполнения транспозиции проводов ВЛ;
6. ответвительные — устанавливаются в местах ответвлений линии на смежное направление;
7. переходные — для обеспечения габарита над инженерным сооружением или естественной преградой.

Классификация по материалам изготовления

Конструкции устанавливаются в различных климатических, геосейсмических условиях. При этом стоит обратить внимание, что многие типы опор предназначены для эксплуатации в условиях городской застройки. Таким образом в каждом из случаев требуется использовать подходящий материал для изготовления стоек.

Деревянные опоры

Деревянные опоры ЛЭП широко распространены в условиях сельской местности, однако не стоит забывать, что соответствующие деревянные конструкции также применяются и на линиях вплоть до 220кВ.

Конструкции из дерева применяются чаще всего на линиях низшего напряжения, при этом они имеют ряд преимуществ:

1. относительная долговечность (до 50 лет при соответствующей пропитке);
2. небольшой вес;
3. простота строительства и транспортировки;
4. невысокая стоимость.

Железобетонные опоры

Железобетонные опоры устанавливаются на линиях напряжением менее 500 кВ. В основном это промежуточные опоры, не воспринимающие на себя нагрузку от тяжения проводов и тросов. В случае использования железобетонных стоек в качестве анкерных опор, их укрепляют укосами или оттяжками.

ЖБ опоры производятся из предварительно напряженного железобетона и имеют ряд преимуществ:

1. несложные конструктивные особенности;
2. не требуют сложной дополнительной сборки;
3. не подвержены гниению, как деревянные опоры;
4. в некоторых случаях возможна установка непосредственно в грунт;
5. относительно несложное строительство линии.

Стальные опоры

Стальные опоры на линиях 0,4-10 кВ ставятся крайне редко. Их прерогатива это линии среднего напряжения и выше. Опоры из металла в основном используются в качестве анкерных, однако при напряжении сети более 110 кВ применяются и промежуточные стальные опоры.

Конструкции могут быть изготовлены как из профиля и уголков, так и методом проката, так как в освещении зачастую используются металлические опоры на основе труб. Среди преимуществ опор такого типа можно отметить их износостойкость и долговечность, а также возможность изготовления очень высоких конструкция для обеспечения безопасного перехода через инженерные сооружения и естественные преграды.

Типовые проекты представлены для каждого из типов опор. В результате Вы будете уверены в своем выборе, так как ознакомитесь со всей необходимой документацией.

Опоры воздушных линий электропередач

Воздушные линии напряжением 0,4-35 кВ

Воздушные линии напряжением до 1 кВ называют линиями низкого напряжения (НН), 1 кВ и более – высокого напряжения (ВН).

Низковольтные линии представляют собой простейшие сооружения в виде одиночных столбов, заглубленных непосредственно в землю, с укрепленными на них металлическими штырями и изоляторами, к которым прикреплены провода.

В качестве опор применяют деревянные, железобетонные и реже – металлические опоры. Последние, как правило, используют на ответственных пересечениях (железные электрифицированные дороги, автострады и др.). Деревянные опоры могут быть составными на деревянных или железобетонных приставках или из цельных бревен соответствующей длины и диаметра. На линиях 6-35 кВ подвешивают три провода, а на линиях 0.4 кВ опоры допускают совместную подвеску до восьми проводов марки А (Ап) сечением 16-50 мм2.

Линии ВН 3-10 кВ принципиально не отличаются от линий НН однако благодаря большим расстояниям между фазами и между проводами и землей размеры элементов – столбов, штырей, изоляторов – увеличены.

Железобетонные опоры ЛЭП разработаны и эксплуатируются в районах с расчетной температурой воздуха до -55°С. Основным элементом таких опор являются центрифугированные железобетонные стойки. Помимо центрифугированных стоек, в состав железобетонной опоры ЛЭП могут входить опорно-анкерные плиты, ригели, анкеры для оттяжек, нижняя бетонная крышка (подпятник) и металлоконструкции в виде траверс, надставок, тросостоек, оголовников, хомутов, оттяжек, внутренних связей, узлов крепления. Крепление металлоконструкций к стойке опоры осуществляется с помощью хомутов или сквозных болтов. Закрепление в грунте железобетонных опор производится путем установки их в цилиндрический котлован с последующим заполнением пазух песчано-гравийной смесью. Для обеспечения необходимой прочности заделки в слабых грунтах на подземной части опор ВЛ с помощью полухомутов закрепляются ригели. Главный недостаток опор из железобетона - низкие прочностновесовые характеристики, и как следствие высокие затраты при транспортировке из-за больших габаритов и массы изделий. Достоинство - высокая коррозионная стойкость к агрессивной среде.

Классификация железобетонных опор ВЛ

По назначению

Промежуточные опоры устанавливаются на прямых участках трассы ВЛ, предназначены только для поддержания проводов и тросов и не рассчитаны на нагрузки направленные вдоль линии электропередачи. Как правило общее число промежуточных опор составляют 80 - 90 % от всех опор ЛЭП.

Анкерные опоры применяются на прямых участках трассы ВЛ в местах перехода через инженерные сооружения или естественные преграды для ограничения анкерного пролета, а также в местах изменения числа, марок и сечений проводов линии электропередачи. Анкерная опора воспринимает нагрузку от разности тяжения проводов и тросов, направленную вдоль ЛЭП. Конструкция анкерных железобетонных опор ВЛ отличается повышенной прочностью. Это обеспечивается, в том числе, применением в опоре железобетонных стоек повышенной прочности.

Угловые опоры рассчитаны на эксплуатацию в местах изменения направления трассы ВЛ, воспринимают результирующую нагрузку от тяжения проводов и тросов смежных межопорных пролетов. При небольших углах поворота (15 - 30°), где нагрузки невелики, применяют угловые промежуточные опоры. При углах поворота более 30° используют угловые анкерные опоры, которые имеют более прочную конструкцию и анкерное крепление проводов.

Концевые опоры являются разновидностью анкерных и устанавливаются в конце и начале линии электропередачи, рассчитаны на нагрузку от одностороннего тяжения всех проводов и тросов.

Специальные опоры применяются для выполнения специальных задач: транспозиционные - для изменения порядка расположения проводов на опорах; переходные - для перехода линии электропередачи через инженерные сооружения или естественные преграды; ответвительные - для устройства ответвлений от магистральной линии электропередачи; противоветровые - для усиления механической прочности участка ЛЭП; перекрестные - при пересечении воздушных ЛЭП двух направлений.

По конструкции

Портальные железобетонные опоры ВЛ с оттяжками

Портальные свободностоящие опоры с внутренними связями

Одно-, двух-, трех- и многостоечные свободностоящие опоры

Одно-, двух-, трех- и многостоечные опоры с оттяжками

По количеству цепей

Одноцепные

Двухцепные

Многоцепные

Опоры ВЛ делятся на анкерные и промежуточные . Опо­ры этих двух основных групп различаются способом под­вески проводов. На промежуточных опорах провода подве­шиваются с помощью поддерживающих гирлянд изолято­ров. Опоры анкерного типа служат для натяжения проводов, на этих опорах провода подвешива­ются с помощью подвесных гирлянд. Расстояние между промежуточными опорами называется промежуточным про­летом или просто пролетом, а расстояние между анкерны­ми опорами - анкерным пролетом.

1. Анкерные опоры предназначены для жесткого закрепле­ния проводов в особо ответственных точках ВЛ: на пересе­чениях особо важных инженерных сооружений (например, железных дорог, ВЛ 330-500 кВ, автомобильных дорог шириной проезжей части более 15 м и т. д.), на концах ВЛ и на концах прямых ее участков. Анкерные опоры на прямых участках трассы ВЛ при подвеске проводов с обеих сторон от опоры с одинаковыми тяжениями в нормальных режимах работы ВЛ выполняют те же функции, что и про­межуточные опоры. Но анкерные опоры рассчитываются также и на восприятие значительных тяжений по проводам и тросам при обрыве части из них в примыкающем пролете. Анкерные опоры значительно сложнее и дороже промежу­точных и поэтому число их на каждой линии должно быть минимальным.

В наихудших условиях находятся концевые анкерные опоры, устанавливаемые при выходе линии с электростан­ции или на подходах к подстанции. Эти опоры испытывают одностороннее тяжение всех проводов со стороны линии, так как тяжение проводов со стороны портала подстанции незначительно.

2. Промежуточные прямые опоры устанавливаются на прямых участках ВЛ для поддержания провода в анкерном пролете. Промежуточная опора дешевле и проще в изго­товлении, чем анкерная, так как благодаря одинаковому тяжению проводов по обеим сторонам она при необорван­ных проводах, т. е. в нормальном режиме, не испытывает усилий вдоль линии. Промежуточные опоры составляют не менее 80-90 % общего числа опор ВЛ.

3. Угловые опоры устанавливают в точках поворота линии.

Кроме нагрузок, воспринимаемых промежуточными прямыми опорами, на угловые опоры действуют также нагрузки от поперечных состав­ляющих тяжения проводов и тросов. Чаще всего при углах поворота линий до 20° применяют угловые опоры анкер­ного типа (см. рис. 1.). При углах поворота линии элек­тропередачи более 20° вес промежуточных угловых опор значительно возрастает.

Рис. 1. Схема анкерного пролета ВЛ и пролета пересечения с желез­ной дорогой.

4. Деревянные опоры широко применяют на ВЛ до 110кВ включительно. Разработаны деревянные опоры также и для ВЛ 220 кВ, но они не нашли широкого распространения. Достоинства этих опор - малая стоимость (в районах, располагающих лесными ресурсами) и простота изготовления. Недостаток - подверженность древесины гниению, особенно в месте соприкосновения с почвой. Эффективное средство против гниения - пропитка специальными антисептиками.

Опоры делают в большинстве случаев составными. Нога опоры состоит из двух частей длинной (стойки) и короткой (пасынка). Пасынок соединяют со стойкой двумя бандажами из стальной проволоки. Анкерные и промежуточные угловые опоры для ВЛ 6-10 кВ выполняются в виде А-образной конструкции.

Промежуточная опора представляет собой портал, имеющий две стойки с ветровыми связями и горизонтальную траверсу. Анкерные угловые опоры для В Л 35-110 кВ выполняются в виде пространственных А-П-образных конструкций.

5. Металлические опоры (стальные), применяемые на линиях электропередачи напряжением 35 кВ и выше , достаточно металлоемкие и требуют окраски в процессе эксплуатации для защиты от коррозии. Устанавливают металлические опоры на железобетонных фундаментах. Наиболее распространенная конструкция опоры 500 кВ - портал на оттяжках (рис.2). Для линии 750 кВ применяются как портальные опоры на оттяжках, так и V-образные опоры типа «Набла» с расщепленными оттяжками. Для использования на линиях 1150 кВ в кон­кретных условиях разработан ряд конструкций опор - пор­тальные, V-образные, с вантовой траверсой. Основным ти­пом промежуточных опор для линий 1150 кВ являются V-образные опоры на оттяжках с горизонтальным распо­ложением проводов (рис.2). Линию постоянного тока напряжением 1500 (±750) кВ Экибастуз-Центр проекти­руют на металлических опорах (рис.2).

Рис.2. Металлические опоры:

а - промежуточная одноцепная на оттяжках 500 кВ; б - промежуточная V-образная 1150 кВ; в - промежуточная опора ВЛ постоянного тока 1500 кВ; г - элементы пространственных решетчатых конструкций

6. Железобетонные опоры долговечнее деревянных, требу­ют меньше металла, чем металлические, просты в обслуживании и поэтому широко применяются на ВЛ до 500 кВ включительно. Проведена унификация конструкций металли­ческих и железобетонных опор для ВЛ 35-500 кВ. В ре­зультате сокращено число типов и конструкций опор и их деталей. Это позволило серийно производить опоры на за­водах, что ускорило и удешевило сооружение линий.

Типы опор

Воздушные линии электропередачи. Опорные конструкции.

Опоры и фундаменты на воздушные линии электропередач напряжением 35-110 кВ имеют значительный удельный вес как в части материалоёмкости, так и в стоимостном отношении. Достаточно сказать, что стоимость смонтированных опорных конструкций на этих воздушных линиях составляет, как правило, 60-70 % полной стоимости сооружения воздушных линий электропередач. Для линий, расположенных на промышленных предприятиях и непосредственно прилегающих к ним территориях, этот процент может быть ещё выше.

Опоры воздушной линии предназначены для поддержания проводов линий на определённом расстоянии от земли, обеспечивающем безопасность людей и надёжную работу линии.

Опоры воздушных линий электропередач делятся на анкерные и промежуточные. Опоры этих двух групп различаются способом подвески проводов.

Анкерные опоры полностью воспринимают тяжение проводов и тросов в смежных с опорой пролётах, т.е. служат для натяжения проводов. На этих опорах провода подвешиваются с помощью подвесных гирлянд. Опоры анкерного типа могут быть нормальной и облегчённой конструкции. Анкерные опоры значительно сложнее и дороже промежуточных и поэтому число их на каждой линии должно быть минимальным.

Промежуточные опоры не воспринимают тяжение проводов или воспринимают его частично. На промежуточных опорах провода подвешиваются с помощью поддерживающих гирлянд изоляторов, рис. 1.

Рис. 1. Схема анкерного пролёта воздушной линии и пролёта пересечения с железной дорогой

На базе анкерных опор могут выполняться концевые и транспозиционные опоры. Промежуточные и анкерные опоры могут бытьпрямыми и угловыми .

Концевые анкерные опоры, устанавливаемые при выходе линии с электростанции или на подходах к подстанции, находятся в наихудших условиях. Эти опоры испытывают одностороннее тяжение всех проводов со стороны линии, так как тяжение со стороны портала подстанции незначительно.

Промежуточные прямые опоры устанавливаются на прямых участках воздушных линий электропередач для поддержания проводов. Промежуточная опора дешевле и проще в изготовлении, чем анкерная, так как в нормальном режиме не испытывает усилий вдоль линии. Промежуточные опоры составляют не менее 80-90 % общего числа опор воздушных линий.

Угловые опоры устанавливаются в точках поворота линии. При углах поворота линии до 20 о применяют угловые опоры анкерного типа. При углах поворота линии электропередачи более 20 о – промежуточные угловые опоры.

На воздушных линиях электропередач применяются специальные опоры следующих типов: транспозиционные – для изменения порядка расположения проводов на опорах; ответвительные – для выполнения ответвлений от основной линии; переходные – для пересечения рек, ущелий и т.д.

Транспозицию применяют на линиях напряжением 110 кВ и выше протяжённостью более 100 км для того, чтобы сделать ёмкость и индуктивность всех трёх фаз цепи воздушных линий электропередач одинаковыми. При этом последовательно меняют на опорах взаимное расположение проводов по отношению друг к другу. Однако такое тройное перемещение проводов называют циклом транспозиции. Линия делится на три участка (шага), на которых каждый из трёх проводов занимает все три возможных положения, рис. 2.

Опоры ВЛ предназначены для обеспечения требуемых расстояний между фазами и землей. Горизонтальное расстояние между центрами двух соседних опор одной линии называется пролетом. Различают переходный, промежуточный и анкерный пролеты. Анкерный пролет обычно состоит из нескольких промежуточных.

Типы опор

По числу цепей опоры классифицируются на одноцепные и двухцепные. ВЛ, имеющая две цепи, выполненная на двухцепных опорах, дешевле, чем две параллельные линии, выполненные на одноцепных опорах, и может быть сооружена в более короткий срок.

Опоры ВЛ делятся на две основные группы: промежуточные и анкерные. Кроме того, выделяют угловые, концевые и специальные опоры.

Промежуточные опоры устанавливают на прямых участках трассы. В нормальном режиме они воспринимают вертикальные нагрузки от массы проводов, изоляторов, арматуры и горизонтальные нагрузки от давления ветра на провода и опоры. При обрыве одного или нескольких проводов промежуточные опоры воспринимают дополнительную нагрузку, направленную вдоль линии, и подвергаются кручению и изгибу. Поэтому они изготавливаются с определенным запасом прочности. Число промежуточных опор на ВЛ составляет до 80 %.

Анкерные опоры устанавливают на прямых участках трассы для перехода ВЛ через инженерные сооружения или естественные препятствия. Их конструкция жестче и прочнее, так как они воспринимают продольную нагрузку от разности тяжения проводов и тросов в смежных анкерных пролетах, а при монтаже – от тяжения подвешенных с одной стороны проводов.

Рис. 2.1. План и профиль участка ВЛ:

А – анкерная опора, П – промежуточная опора, УП – угловая промежуточная опора, УА- угловая анкерная опора, КА- концевая анкерная опора

Концевые опоры являются разновидностью анкерных и устанавливаются в конце и начале линии. В нормальных условиях работы они воспринимают нагрузку от одностороннего тяжения проводов.

К специализированным относят транспозиционные опоры, конструкция которых позволяет изменить порядок расположения проводов на опоре; ответвительные - для устройства ответвления от магистральной линии и т.д.

Материал опор

Согласно нормам технологического проектирования воздушных линий электропередачи напряжением 35 кВ и выше, рекомендуются следующие области использования различных материалов для изготовления опор.

Деревянные опоры (сосна, лиственница зимней рубки, для неответственных деталей – ель, пихта) с пропиткой антисептиком применяются для одноцепных ВЛ 35 - 150 кВ там, где использование древесины экономически выгодно. Преимущество деревянных опор обусловлено их низкой стоимостью, достаточно высокой механической прочностью, высокими электроизоляционными свойствами, дешевизной. Главный недостаток – недолговечность.

Железобетонные опоры используются в условиях равнинной местности для одноцепных линий 35 – 220 кВ, на всех двухцепных линиях - 35 – 110 кВ, на ВЛ - 500 кВ, проходящей в равнинной местности, где металлические опоры экономически нецелесообразны. Железобетонные опоры не разрешается применять на ВЛ, проходящей в горной или сильно пересеченной местности. Железобетонные опоры обладают высокой механической прочностью, долговечны, дешевы в эксплуатации, изготовлении и сборке по сравнению с металлическими. Их недостатком является большая масса, что увеличивает транспортные расходы. В железобетонных опорах основные усилия при растяжении воспринимает стальная арматура, так как бетон плохо работает на растяжение, но при сжатии основные нагрузки воспринимаются бетоном.

Совместная работа бетона и стали обусловлена следующими их свойствами. Бетон при твердении прочно скрепляется с арматурой за счет склеивания и трения, вызванного усадкой бетона при твердении, в результате чего происходит обжатие стержней арматуры бетоном. Вследствие этого при воздействии внешних усилий оба материала работают совместно, смежные участки бетона и стали получают одинаковые деформации. Сталь и бетон имеют примерно одинаковые коэффициенты линейного расширения, что исключает появление внутренних напряжений в железобетоне при изменениях наружной температуры. Бетон надежно защищает арматуру от коррозии и при скачках температуры воспринимает сжимающее напряжение. Недостаток железобетона – образование в нем трещин, особенно в местах соприкосновения с грунтом. Для повышения трещиностойкости применяют предварительное напряжение арматуры, которое создает дополнительное обжатие бетона. Основными элементами железобетонных опор являются стойки, траверсы, тросостойки и ригели. На железобетонных заводах стойки изготавливают либо на центрифугах, выполняющих формовку и уплотнение бетона, либо способом вибрирования, уплотняя бетонную смесь вибраторами. Способом центрифугирования изготавливают круглые полые конические и цилиндрические стойки, способом вибрирования – прямоугольные (ГОСТ 22387,0-85). Для двухцепных ВЛ напряжением более 35 кВ и выше используют центрифугированные стойки, имеющие маркировку СК (стойки конические) и СЦ (стойки цилиндрические). Стойки СК применяют на ВЛ 35-750 кВ двух типов: длиной 22,6 м и 26 м с соответственно верхним и нижним диаметрами 440/650 мм и 416/650 мм, изготовленные в одной унифицированной опалубке. Стойки СЦ изготавливают длиной 20 м и диаметром 800 мм. Для ВЛ 35 кВ используют вибростойки СВ длиной 16,4 м.

Металлические опоры применяются на двухцепных ВЛ 35-500 кВ, на одноцепных ВЛ 110, 220, 330 кВ, где невозможно или нецелесообразно применение железобетонных опор, на ВЛ 750 кВ. Основные конструкции металлических опор изготавливают из стали Ст3, наиболее напряженные узлы опор - из низколегированных сталей. Части опор подвергают заводской горячей оцинковке. Сборка опор производится с помощью болтовых соединений. Их преимущество перед железобетонными в том, что они позволяют создавать конструкции, рассчитанные на большие нагрузки и любые климатические условия, обладают высокой механической прочностью при относительно небольшой массе. Однако они достаточно дороги и подвержены коррозии. Стальные опоры могут быть по конструкции одностоечными (башенными) и портальными, а по способу закрепления на фундаментах – свободностоящими или с оттяжками.

Унификация опор

По результатам многолетней практики строительства и эксплуатации ВЛ определяются наиболее целесообразные и экономичные типы и конструкции опор и систематически проводится их унификация, которая позволяет использовать единую удобную систему обозначений и классификаций. Унификация позволяет сократить общее количество типов опор, количество типоразмеров деталей опор, подобрать при необходимости рациональную замену опор или их деталей, организовать их массовое производство на специализированных заводах. Согласно унификации, для каждого типа опоры установлены условия применения: напряжение ВЛ, число цепей, район по гололеду, максимальная скорость ветра, диапазоны марок проводов, марки тросов. Последняя унификация для стальных опор проводилась в 1995-96 гг., согласно ей, расширен диапазон применяемых сечений проводов, что позволяет обеспечить оптимальную плотность тока, унифицированы длины гирлянд изоляторов, выработаны рекомендации по учету степени загрязнения атмосферы при выборе изоляторов, внесены изменения в конструкции опор, изменены названия типов опор. По этим условиям в справочниках выбирается соответствующий тип опоры, в наименовании которого отражены следующие признаки:

1) вид опоры: П – промежуточная, У – угловая (промежуточная или анкерная), С – специализированная;

2) материал опор: Д – дерево, Б – железобетон, для металлических опор буквенное обозначение отсутствует;

3) номинальное напряжение ВЛ;

4) типоразмер – это цифра, отражающая прочностные свойства опоры: четная цифра присвоена двуцепной опоре, нечетная – одноцепной.

Например, ПБ35-3 – промежуточная железобетонная одноцепная опора для ВЛ напряжением 35 кВ (предназначена для строительства ВЛ в III-IV районах по гололеду, скорости ветра до 30 м/с, с проводами АС95/16-АС150/24 и тросом ТК-35).

Важнейшими характеристиками ВЛ, зависящими от типа опоры, являются понятия габарита и габаритного пролета. Габаритом Г называется наименьшее, допустимое ПУЭ, расстояние по вертикали между низшей точкой провисания провода до пересекаемых инженерных сооружений или поверхности земли, либо воды. Значения габарита определены из соображений безопасной эксплуатации ВЛ (табл. 2.1).

Таблица 2.1

Габаритный пролет – это пролет, определяемый по условию допустимого расстояния от проводов до земли при условии установки опор на идеально ровной поверхности. Значения габаритных пролетов указываются в технических характеристиках опор.

Конструкция опор воздушных линий электропередачи

Конструкция опор

Конструкции опор воздушных линий электропередачи весьма разнообразны и зависят от материала, из которого изготавливается опора (металлическая, железобетонная, деревянная, стеклопластиковая), назначения опоры (промежуточная, угловая, транспозиционная, переходная и т.д.), от местных условий на трассе линии (населенная местнсть или ненаселенная, горные условия, участки с болотными или слабыми грунтами и т.п.), напряжения линии, количества цепей (одноцепная, двухцепная, многоцепная) и т.д.

В конструкции многих типов опор можно встретить следующие элементы:

1. Стойка – является основным неотъемлемым элементом конструкции опоры, в отличие от остальных элементов которые могут отсутствовать. Стойка предназначена для обеспечения требуемых габаритов проводов (габарит провода - вертикальное расстояние от провода в пролёте до пересекаемых трассой инженерных сооружений, поверхности земли или воды). В конструкции опоры может быть одна, две, три и более стоек.

а	б

Рисунок. Опоры ВЛ: а – двухстоечная опора; б – трехстоечная опора.

Стойка металлических опор решетчатого типа называется стволом. Ствол обычно представляет собой четырехгранную усеченную решетчатую пирамиду, выполненную из профилей стального проката (уголка, полосы, листа), и состоит из пояса, решетки и диафрагмы. Решетка, в свою очередь, имеет стержни-раскосы и распорки, а также дополнительные связи.



Рисунок. Элементы конструкции металлической опоры: 1 – пояс стойки опоры; 2 – стержни-раскосы, образующие решетку стойки; 3 – диафрагма; 4 – траверса; 5 – тросостойка.

2. Подкосы – применяются для угловых, концевых, анкерных и ответвительных опор ВЛ напряжением до 10 кВ. Они воспринимают на себя часть нагрузки опоры от одностороннего тяжения провода.



Рисунок. Угловая опора с двумя подкосами: 1 – стойка; 2 – подкос.

3. Приставка (пасынок) – частично заглубляемая в грунт, нижняя часть конструкции комбинированной опоры ВЛ напряжением до 35 кВ, состоящей из деревянных стоек и железобетонных приставок.
4. Раскосы – наклонные элементы опоры служащие для усиления её конструкции и соединяющие несколько элементов опоры между собой, например, стойку с траверсой, либо две стойки опоры.



Рисунок. Элементы конструкции комбинированной опоры: 1 – деревянная стойка опоры; 2 – железобетонная приставка (пасынок); 3 – раскос; 4 – траверса.

5. Траверса – обеспечивает крепление проводов линии электропередачи на определенном (допустимом) расстоянии от опоры и друг от друга.

Рисунок. Траверсы опор: а - для ж/б опоры 10 кВ; б - для ж/б опоры 110 кВ.

Чаще всего можно встретить траверсы в виде жесткой металлической конструкции, однако существуют также деревянные траверсы и траверсы из композитных материалов.



Рисунок. Траверса опоры ВЛ 110 кВ из композитных материалов

Кроме того, на V-образных опорах типа «набла» и П-образных опорах можно встретить так называемые гибкие траверсы.



Рисунок. Опора ВЛ с «гибкой» траверсой

В некоторых конструкциях опор траверсы могут отсутствовать, например, у деревянных или железобетонных опор ВЛ напряжением до 1 кВ, у опор ВЛ с самонесущими изолированными проводами напряжением до 1 кВ, у анкерных опор ВЛ любого напряжение, где каждая фаза крепится на отдельной стойке.



Рисунок. Опора без траверсы

6. Фундамент – конструкция, заделанная в грунт и передающая на него нагрузки от опоры, изоляторов, проводов и внешних воздействий (гололед, ветер).



Рисунок. Грибовидный железобетонный фундамент

Для одностоечных опор, у которых нижний конец стойки заделывается в грунт, фундаментом служит низ стойки; для металлических опор применяются свайные или сборные грибовидные железобетонные, а при установке переходных опор и опор на болотах - монолитные бетонные фундаменты.



Рисунок. Железобетонные сваи, применяемые в односвайных и многосвайных фундаментах опор ВЛ



Рисунок. Опора ЛЭП на свайном фундаменте

7. Ригель – увеличивает боковую поверхность подземной конструкции железобетонных стоек и подножников металлических опор. Ригели увеличивают способность фундамента выдерживать горизонтальные нагрузки, действующие на опору, препятствуя ее опрокидыванию от сил тяжения проводов, при сооружении опор в слабом грунте.



Рисунок. Грибовидный железобетонный фундамент (1) с тремя ригелями (2)

8. Оттяжки – предназначены для повышения устойчивости опор и воспринимают на себя усилия от тяжения провода.



Рисунок. Опора, закрепленная с помощью оттяжек

Верхняя часть оттяжки крепится к стойке или траверсе опоры, а нижняя часть к якорю или железобетонной плите. Кроме того, в конструкцию оттяжки может входить натяжная муфта – талреп.

Рисунок. Нижняя часть оттяжки

9. Тросостойка – верхняя часть опоры, предназначенная для поддерживания грозозащитного троса. Обычно представляет собой трапециевидный шпиль на верхушке опоры. На опоре может быть одна или две тросостойки (на П-образных опорах), так же бывают опоры без тросостойки.

Линии электропередач (ЛЭП) являются одними из важнейших компонентов современной электрической сети. Линия электропередач - это система энергетического оборудования, выходящая за пределы электростанций и предназначенная для дистанционной передачи электроэнергии посредством электрического тока.

Линии электропередач разделяют на кабельные и воздушные. Кабельная линия электропередачи - это линия электропередачи, выполненная одним или несколькими кабелями, уложенными непосредственно в землю, кабельные каналы, трубы, на кабельные конструкции. Воздушная линия электропередачи (ВЛ) - это устройство, предназначенное для передачи и распределения электрической энергии по проводам, которые находятся на открытом воздухе.

Для устройства воздушных линий электропередач применяются специальные конструкции - опоры воздушной линии электропередач. Опоры ЛЭП - это специальные сооружения, предназначенные для удержания проводов воздушных линий электропередач на заданном расстоянии от поверхности земли и друг от друга.

Система опор воздушных линий электропередач была разработана в начале ХХ века, когда начали появляться первые мощные электростанции, и стало возможным осуществлять передачу электроэнергии на большие расстояния. До середины ХХ века раскатка проводов под опоры ЛЭП проходила по земле. Но такой способ раскатки имел множество недостатков: протащенный по земле провод получал многочисленные повреждения и требовал ремонта уже в процессе монтажа. Мелкие царапины и сколы становились причиной коронного разряда, приводящего к потерям передаваемой энергии.

В пятидесятых годах ХХ столетия в Европе был разработан специальный метод монтажа электропроводов - так называемый метод тяжения. Метод тяжения подразумевает под собой раскатку провода сразу на установленные опоры лэп с помощью специальных роликов, без опускания провода на землю. С одного конца воздушной линии устанавливается натяжная машина, с другого - тормозная. Благодаря этому методу при строительстве ЛЭП значительно снизилась возможность повреждения электропроводов и сократились расходы на ремонт, что, в свою очередь, привело к сокращению потерь передаваемой электроэнергии. Преимущество данного метода выражается и в том, что присутствие естественных (реки, озера, леса, горы и т.д.) и искусственных (автомобильные и железные дороги, здания и т.п.) преград облегчает и ускоряет монтаж ЛЭП. В России технология монтажа опор ЛЭП «под натяжением» применяется с 1996 года и на данный момент является наиболее целесообразным и популярным способом возведения опор воздушных линий электропередач.

В современном строительстве опоры ЛЭП применяются также в качестве опор для удержания заземленных молниеотводов и оптоволоконных линий связи. Также их используют в качестве освещения пространства на магистралях, улицах, площадях и т.п. в темное время суток. Опоры ВЛ предназначены для сооружений линий электропередач при расчетной температуре наружного воздуха до -65˚С включительно.

Опоры делятся на две основные группы, в зависимости от способа подвески проводов:

• промежуточные опоры ЛЭП. Провода на этих опорах закрепляются в поддерживающих зажимах;
• опоры анкерного типа. Провода на опорах анкерного типа закрепляются в натяжных зажимах. Данные опоры служат для тяжения проводов.

Две основные группы делятся на типы, имеющие специальные назначение:

• промежуточные прямые опоры. Устанавливаются на прямых участках линии и предназначаются для поддержания проводов и тросов и не рассчитаны на нагрузки от тяжения проводов вдоль линии. На промежуточных опорах с подвесными изоляторами провода закрепляются в специальных поддерживающих гирляндах, которые расположены вертикально. На опорах со штыревыми изоляторами закрепление проводов осуществляется проволочной вязкой. Промежуточные прямые опоры воспринимают горизонтальные нагрузки от давления ветра на провода и на опору и вертикальные - от веса проводов и собственного веса опоры ЛЭП;
• промежуточные угловые опоры. Устанавливаются на углах поворота линии с подвеской проводов в поддерживающих гирляндах. Помимо нагрузок, которые действуют на промежуточные прямые опоры, промежуточные опоры также воспринимают нагрузки от поперечных составляющих тяжения проводов и тросов;
• анкерно-угловые опоры. Устанавливаются при углах поворота ЛЭП более 20˚, имеют более жесткую конструкцию, чем промежуточные угловые опоры и рассчитаны на значительные нагрузки;
• анкерные опоры. Специальные анкерные опоры устанавливаются на прямых участках трассы для осуществления перехода через инженерные сооружения или естественные преграды. Воспринимают продольную нагрузку от тяжения проводов и тросов;
• концевые опоры. Являются разновидностью анкерных опор, устанавливаются в конце или начале ЛЭП и рассчитаны на восприятие нагрузок от одностороннего натяжения проводов и тросов;
• специальные опоры, которые включают в себя: транспозиционные - служат для изменения порядка расположения проводов на опорах; ответвлительные - для устройства ответвлений от магистральной линии; перекрестные - используются при пересечении ВЛ двух направлений; противоветровые - для усиления механической прочности ВЛ; переходные - при переходах ВЛ через инженерные сооружения или естественные преграды.

По способу закрепления в грунт поры делятся:

По конструкции опоры ЛЭП разделяются:

• свободностоящие опоры. В свою очередь, делятся на одностоечные и многостоечные ;
• опоры с оттяжками;
• вантовые опоры аварийного резерва.

Опоры ЛЭП подразделяются на опоры для линий с напряжением 0.4, 6, 10, 35, 110, 220, 330, 500, 750, 1150 кВ. Эти группы опор отличаются размерами и весом. Чем больше напряжение, проходящее по проводам, тем выше и тяжелее опора. Увеличение размеров опоры вызвано необходимостью получения нужных расстояний от провода до тела опоры и до земли, соответствующих ПУЭ (Правила устройства электроустановок) для различных напряжений линий.

По материалу изготовления опоры ЛЭП делятся на деревянные, металлические и железобетонные. Выбор вида опор ЛЭП обычно основывается на наличии соответствующих материалов в районе постройки линии электропередачи, экономической целесообразностью и техническими характеристиками строящегося объекта. Деревянные опоры применяют для линий с незначительным напряжением, до 220/380 В. Однако при таких преимуществах как низкая стоимость и простота изготовления, деревянные опоры имеют существенные недостатки: опоры из дерева недолговечны (срок службы составляет 10 - 25 лет), не обладают высокой прочностью, материал остро реагирует на изменения климатических условий.

Металлические опоры значительно прочнее деревянных, однако требуют постоянного техобслуживания - поверхность конструкций и соединительные элементы приходится периодически окрашивать или оцинковывать для предотвращения окисления или коррозии.

Высокая прочность и стойкость материала к деформации, коррозии и резкой смене климата, большой срок эксплуатации конструкций (порядка 50-70 лет), пожаростойкость, высокая технологичность и низкая стоимость - одни из немногих причин, которые позволяют сказать: железобетон является наиболее целесообразным решением для производства опор ЛЭП в России. Ведь в стране, имеющей огромную площадь и разнообразный климат, возникает необходимость не только в большом количестве протяженных линий связи, но и в высокой надежности в условиях резкой смены погодных условий и уровня влажности. Наличие качественных железобетонных опор для линий электропередач - важнейшее условие обеспечения стабильности в работе электроэнергетики. Группа компаний «Блок» производит и поставляет на строительный рынок только высококачественную продукцию из , в строгом соответствии с ГОСТ и СНиП.

Железобетонные стойки опор ЛЭП различаются на два типа по способу изготовления.

• вибрированные стойки опор. Метод изготовления, при котором бетонная смесь во время заливки в форму подвергается вибрации, благодаря которой обеспечивается увеличение плотности и однородности бетона при меньшем расходе цемента. Изготавливаются как из предварительно напряженного, так и ненапряженного железобетона и используются в качестве стоек и подкосов в опорах ЛЭП напряжением до 35 кВ, а также в качестве опор освещения;
• центрифугированные стойки опор. Метод приготовления бетонной смеси, при которой обеспечивается равномерное распределение смеси, следовательно, каждый участок получается полностью уплотненным. Центрифугированные стойки опор предназначаются для линий электропередач напряжением 35-750 кВ.

Конструктивно железобетонные опоры ЛЭП представляют собой вытянутые стойки с различные сечением в зависимости от предполагаемых условий эксплуатации и нагрузок. Конструкция стоек опор также предполагает наличие закладных деталей для установки зажимов, траверс и креплений для жестокого или шарнирного закрепления проводов, а также и плит для увеличения несущей функции изделий.

По типу конструкции железобетонные опоры делятся на основных вида:

• цилиндрические стойки опор;
• конические стойки опор.

Железобетонные опоры ЛЭП представлены широкой номенклатурой.

Для высоковольтных ЛЭП изготавливаются центрифугированные цилиндрические и конические опоры в соответствии с ГОСТ 22687.2-85 «Стойки цилиндрические железобетонные центрифугированные для опор высоковольтных линий электропередачи» и ГОСТ 22687.1-85 «Стойки конические железобетонные центрифугированные для опор высоковольтных линий электропередачи» соответственно.

Вибрированные стойки изготавливаются в соответствии с ГОСТ 23613-79 «Стойки железобетонные вибрированные для опор высоковольтных линий электропередачи. Технические условия», ГОСТ 26071-84 «Стойки железобетонные вибрированные для опор воздушных линий электропередачи напряжением 0,38 кВ. Технические уcловия» и сериями 3.407.1-136 «Железобетонные опоры ВЛ 0,38 кВ» и 3.407.1-143 «Железобетонные опоры ВЛ 10 кВ».

Специальные двустоечные опоры изготавливаются в соответствии с серией 3.407.1-152 «Унифицированные конструкции промежуточных двустоечных железобетонных опор ВЛ 35-500 кВ».
Серия 3.407.1-157 «Унифицированные железобетонные изделия подстанций 35-500 кВ» включает в себя вибрированные конические стойки с прямоугольным сечением центрифугированные цилиндрические стойки.Серия 3.407.1-175 «Унифицированные конструкции промежуточных одностоечных железобетонных опор ВЛ 35-220 кВ» содержит указания по изготовлению конических стоек опор.

Железобетонные центрифугированные опоры контактной сети и освещения изготавливаются по серии 3.507 КЛ-10 «Опоры контактной сети и освещения».

В качестве материала для изготовления железобетонных стоек опор ЛЭП используется устойчивый к электрокоррозии и коррозии от воздействия окружающей среды портландцемент различных классов по прочности на сжатие, от В25. В качестве заполнителей применяется мелкофракционный песок и гравийных щебень. Для каждого проекта подбирается различный вариант приготовления бетонной смеси: вибрирование применяется для стоек опор ЛЭП напряжением до 35 кВ и опор освещения, центрифугирование - для опор линий электропередач напряжением 35-750 кВ. Марки бетона по морозостойкости и водонепроницаемости назначаются в зависимости от условий эксплуатации и климата в зоне строительства, от F150 и от W4 соответственно. Дополнительно в бетон стоек опор добавляют специальные пластифицирующие и газововлекающие добавки.

Бетон стоек опор ЛЭП армируется предварительно напряженной арматурой для придания большей прочности изделиям. Все детали армирования и закладные изделия в обязательном порядке покрываются специальным веществом против внутренней коррозии.

В качестве рабочей арматуры применяется сталь следующих классов:

• стержневая термически упрочненная периодического профиля класса Ат-VI по ГОСТ 10884-71 при эксплуатации стоек в районе строительства с расчетной температурой наружного воздуха не ниже -55°С;
• стержневая горячекатаная периодического профиля классов А-IV и А-V. При расчетной температуре наружного воздуха ниже -55°С сталь этих классов следует применять в виде целых стержней мерной длины.В качестве поперечной арматуры применяется арматурная проволока класса В-I. Для изготовления хомутов, заземляющих проводников и монтажных петель применяется горячекатаная гладкая арматурная сталь класса А-I.

Маркировка стоек по ГОСТ 23613-79.

В обозначении марки стойки буквы и цифры означают: СВ - стойка вибрированная;дополнительные буквы «а» и «б» - варианты исполнения стоек, где:

• «а» - наличие в стойках закладных изделий (штырей) и отверстий для крепления проводов;
• «б» - наличие в стойках отверстий для крепления анкерных плит;
• цифра после букв - длину стойки в дециметрах;
• цифра после первого тире - расчетный изгибающий момент в тонна-сила-метрах;
• цифра после второго тире - проектную марку бетона по морозостойкости.

Для стоек, выполненных из сульфатостойкого цемента, после проектной марки бетона по морозостойкости ставится буква «с».

Для стоек, предназначенных к применению в районах с расчетной температурой наружного воздуха ниже -40°С или при наличии агрессивных грунтов и грунтовых вод, в третью группу марки включают также соответствующие обозначения характеристик, обеспечивающих долговечность стоек в условиях эксплуатации:М - для стоек, применяемых в районах с расчетной температурой наружного воздуха -40°С;

Для стоек, применяемых в условиях воздействия агрессивных грунтов и грунтовых вод - характеристики степени плотности бетона: П - повышенная плотность, О - особо плотный.

По ГОСТ 22687.1-85 и ГОСТ 22687.2-85 марка стойки состоит из буквенно-цифровых групп, разделенных дефисом.

Первая группа содержит обозначение типоразмера стойки, включающего:

буквенное обозначение типа стойки, где:

• СК - конические;
• СЦ - цилиндрические;
• далее указывается длина стойки в метрах в целых числах.

Вторая группа включает обозначения: несущей способности стойки и области ее применения в опоре и характеристики напрягаемой продольной арматуры:

• 1 - для арматурной стали класса A-V или Ат-VCK;
• 2 - то же, класса A-VI;
• 3 - для арматурных канатов класса К-7 при смешанном армировании;
• 4 - то же, класса К-19;
• 5 - для арматурных канатов класса К-7;
• 0 - для арматурной стали класса A-IV или Ат-IVK.

В третьей группе при необходимости отражают дополнительные характеристики (стойкость к воздействию агрессивной среды, наличие дополнительных закладных изделий и т.д.).

Маркировка по серии 3.407.1-136 для конструкций элементов опор ВЛ 0,38 кВ состоит из буквенно-цифрового обозначения.

В первой части указывается обозначение типа опоры ЛЭП:

• П - промежуточная;
• К - концевая;
• УА - угловая анкерная;
• ПП - переходная промежуточная;
• ПОА - переходная ответвительная анкерная;
• Пк - перекрестная.

Во второй части - типоразмер опоры: нечетные номера для одноцепных опор, четные - для восьми- и девятипроводных ВЛ.

Маркировка по серии 3.407.1-143 для опор ВЛ 10 кВ имеет в первой части буквенное обозначение типа опоры:

• П - промежуточная;
• ОА - ответвительная анкерная;
• И т.д.

Во второй части - цифровой индекс 10, указывающий на напряжение ВЛ.

В третьей части, через тире, пишется номер типоразмера опоры.

Элементы опор, в которую входят плиты и анкеры, маркируются буквенно-числовым обозначением.П - плита, АЦ - анкер цилиндрический.

Через дефис указывается номер типоразмера изделий.

Маркировка железобетонных промежуточных одностоечных опор по серии 3.407.1-175 и двустоечных опор по серии 3.407.1-152 состоит из буквенно-числового обозначения.

Первая цифра означает порядковый номер региона, в котором применяется опора;

Последующее сочетание букв - тип опоры:

• ПБ - промежуточная бетонная;
• ПСБ - промежуточная специальная бетонная;
• Последующая группа цифр - напряжение ВЛ в кВ, в габаритах которого выполнена опора;
• Следующее после тире число - порядковый номер опоры ЛЭП, в унификации, при этом нечетные номера принадлежат одноцепным опорам, а четные - двуцепным.

Маркировка изделий опор по серии 3.407.1-157:

Первая группа буквенно-цифрового обозначения включает литеры условного наименования изделий и основные габаритные размеры в дециметрах, где:

• ВС - вибрированная стойка.

Вторая группа, через дефис, обозначает несущую способность в кН.м;

Третья группа, через дефис, обозначает конструктивные особенности (вариант армирования, наличие дополнительных закладных деталей).

Маркировка опор серии 3.407-102 включает в себя следующие наименования:

• СЦП - стойка цилиндрическая полая;
• ВС - вибрированная стойка;
• ВСЛ - вибрированная стойка для осветительных линий и железнодорожных сетей;
• Далее следует цифра, означающая типоразмер изделия.

Маркировка опор контактной сети и освещения по серии 3.507 КЛ-10 состоит из буквенно-цифровых обозначений.

Центрифугированные опоры ЛЭП (выпуск 1-1):

• ОКЦ - опоры наружного освещения с кабельной подводкой питания;
• ОАЦ - анкерные опоры наружного освещения с воздушной подводкой питания;
• ОПЦ - промежуточные опоры наружного освещения с воздушной подводкой питания;
• ОСЦ - совмещенные опоры контактной сети и наружного освещения с кабельной подводкой питания.

Первая цифра после букв, через дефис, обозначает горизонтальную нормативную нагрузку на опору в центнерах, вторая - длину опоры в метрах.

Вибрированные опоры (выпуски 1-2, 1-4, 1-5):

• СВ - стойка вибрированная наружного освещения с кабельной или воздушной подводкой питания;
• Следующая после букв цифра указывает нормативный изгибающий момент в заделке, в тм;
• Вторая цифра, через дефис, указывает длину стойки в метрах.

Ненапряженные вибрированные стойки (выпуск 1-6):

• Первая группа содержит буквенное обозначение типа конструкции, СВ - стойка вибрированная, и числовое – длина стойки в дециметрах;
• Вторая группа - условное обозначение несущей способности.