Виды и типы опор воздушных линий электропередачи
Основой сложной разветвленной энергетической системы страны является сеть воздушных линий электропередач, подстанций. При передаче электроэнергии по не изолированным проводам требуется обеспечить определенное расстояние от сторонних объектов, а также расстояние между самими проводами во избежание замыканий. Поэтому одним из основных элементов линий электропередач являются опоры, поддерживающие провода на установленной высоте от земли, транспортных потоков, наземных объектов, людей, животных. Провода на столбах закрепляются в определенном порядке. Расстояние между линиями должно исключить случайный контакт и замыкание при любых погодных условиях и ветрах.
Энергетическая инфраструктура возводится при строительстве как гигантских промышленных объектов, так и малоэтажной жилой застройки. Чем больше протяженность воздушных линий, тем больше требуется поддерживающих провода конструкций для передачи энергии на такое расстояние. При проектировании линейных объектов необходимо учитывать климатические условия, особенности грунтов и рельефа местности.
Основные типы опор и их конструкции
Опорные конструкции ЛЭП различаются материалом, конструкцией (формой), способом установки (крепления на грунте), назначением.
Основная классификация опор ЛЭП, как правило, проводится по характеру воспринимаемых нагрузок, а проще говоря, по способу подвески проводов. Анкерные воспринимают натяжение проводов, которые крепятся в натяжных зажимах. Горизонтальные натяжные гирлянды являются продолжением провода, передают его натяжение на основу. Промежуточные опоры воспринимают вертикальную нагрузку веса проводов, которые закрепляются в поддерживающих зажимах, а также горизонтальные ветровые нагрузки, но не продольные нагрузки от тяжения проводов.
Промежуточные столбы составляют более 80% от общего числа всех опорных элементов ЛЭП. Они устанавливаются на прямых участках трасс или на участках поворота трассы с углом не более 20-30 градусов. Провода на них закреплены в вертикальных поддерживающих гирляндах или проволочной вязкой на штыревых изоляторах.
Опора анкерная устанавливается в местах изгиба трасс, при необходимости изменения характеристик проводов (сечения, марки), их количества, а также по требованиям ПУЭ и строительных норм и правил при пересечении линией электропередач с отдельными объектами инфраструктуры.
Таким образом, обычная линия электропередач состоит из основных анкерных стоек, устанавливаемых:- с определенным шагом на прямых участках трасс,
- при изменении рельефа местности (пересечение водных объектов, холмы, овраги)
- в местах изменения направления трассы,
- при разветвлении линии, соединении проводов различных характеристик,
Промежуточные
Основная функция промежуточных подпорок это поддержание проводов между основными несущими конструкциями на заданной высоте. Конструкция таких столбов может быть более легкой. Однако при проектировании закладывается определенный запас прочности на случай обрыва проводов, когда промежуточная подпорка должна будет временно принять нагрузку тяжения проводов.
Виды промежуточных опор
Промежуточные электроопоры делят на прямые, устанавливаемые на прямых участках, и угловые, применяемые при повороте трассы до 20 градусов.
Промежуточные стойки применяются на всех ЛЭП от высоковольтных, многоканальных до местных линий небольшого напряжения из нескольких проводов малого сечения. Их изготавливают из дерева, железобетона, металлоконструкций, композитных материалов.
Конструктивно промежуточная опора может быть свободностоящей или фиксироваться оттяжками. Сами оттяжки в свою очередь могут требовать специальных условий крепления к грунту, например, заливки фундамента. Свободностоящие опоры применяются при малой нагрузке.
Деревянные столбы в зависимости от проектной нагрузки бывают одностоечными («свечками») или двухстоечными (П-образными). Также промежуточные стойки по конструкции могут быть А-образными, АП-образными, треногами и других форм.
Опора анкерная
Анкерные стойки иначе называют переходными, поскольку они применяются:
-
в местах поворота линии
-
при изменении рельефа местности (перепад высот, прохождение водных преград)
-
при пересечении дорог общего пользования, железнодорожных линий
-
при необходимости соединения проводов разных характеристик
-
в случае разного натяжения линий с двух сторон.
Для обеспечения повышенной устойчивости к нагрузкам большинство анкерных стоек изготавливаются из металлоконструкций со сварными или болтовыми соединениями. Сталь специальных марок обрабатывается антикоррозийной защитой.
Расстояние между анкерными конструкциями составляет от 800 до 1500 метров. На анкерованном участке размещаются промежуточные столбы. А при переходе высоковольтной линией оврагов или рек образуется так называемый анкерованный пролет, то есть участок между двумя анкерными конструкциями, на котором отсутствуют другие стойки.
По целевому назначению электроопоры анкерного типа делятся на концевые, угловые, ответвительные, перекрестные, переходные, транспозиционные.
Концевая опора
Эти стойки начинают или завершают линию электропередач, они соединяются с подстанцией, а не со следующей опорой в цепочке. Концевая стойка испытывает продольное натяжение проводов только с одной стороны. Этим обусловлена её конструкция и особенности крепления (установки). Эту особенность следует учитывать при проектировании фундаментов и оттяжек стойки в сторону, противоположную тяжению проводов. В остальном визуально и конструктивно концевая анкерная опора не отличается от других анкерных элементов ВЛ.
Транспозиционные
Транспозиция проводов – это изменение расположения фаз, порядка проводов в составе высоковольтной линии. Транспозиционные опоры также применяют в местах пересечения двух и более линий электропередач. Потребность в изменении расположения проводов и фаз на самой конструкции обуславливает сочетание разных видов крепления проводов (по анкерному и по поддерживающему типу).
Сложная конструкция считается минусом транспозиционных стоек, поскольку усложняет ремонт и обслуживание. Также изготовление и монтаж нетиповой конструкции удорожает строительство. При проектировании высоковольтных сетей следует уменьшать количество транспозиционных электроопор за счет оптимальной компоновки, взаимного расположения элементов сети.
Угловые
В точках поворота высоковольтных линий устанавливаются угловые опоры ВЛ. В качестве угловой может использоваться как промежуточная стойка, так и мощная анкерная конструкция. Если угол поворота не превышает 20 градусов, допускается установка промежуточных столбов. При более остром угле поворота ВЛ применяются анкерные стойки, способные выдержать постоянное натяжение проводов смежных пролетов, кроме того может требоваться компенсация однонаправленного тяжения за счет дополнительных крепежных элементов. Иногда сама оттяжка требует заливки фундамента для надежного крепления.
Ответвительные
Ответвительные опоры устанавливаются в местах, где от основной линии отходит отвод для подключения потребителя, расположенного на удалении от линии электропередач. Но также ответвление может вести к другим объектам электросетевого хозяйства, в частности к тупиковым подстанциям. В качестве ответвительной может выступать как промежуточная, так и анкерная опора, в зависимости от характеристик проводов основной проходящей линии и ответвления. Иное название ответвительной стойки - отпаечная опора.
Если расстояние между ответвительной электроопорой и зданием потребителя превышает 10 метров, для поддержания проводов отвода может применяться подставная опора или даже несколько.
Переходная опора
Линии электропередач тянутся через различные природные зоны, в самых сложных с точки зрения рельефа местностях. Для того чтобы сократить протяженность трассы, не огибать природное препятствие, применяются переходные электроопоры. Назначение этих стоек – обеспечить надежность сетей, перекинутых через холмы, возвышенности, овраги, ущелья, русла рек, водоемы. Кроме того, переходные опорные конструкции позволяют высоковольтным линиям безопасно «перешагивать» объекты инфраструктуры. Из-за перепада высот, увеличенного в силу рельефа расстояния между анкерами, разницы грунтов, в которые монтируются две основы одного пролета, проектированию и расчету нагрузок на переходные опоры уделяется особое внимание.
Одностоечные конструкции опоры ВЛ
Что такое опора ЛЭП? Это любая вертикальная конструкция, обеспечивающая размещение проводов на определенной высоте для безопасной передачи электроэнергии на большие расстояния. Наиболее простой является одностоечная опора. Первоначально их изготавливали только из дерева.
Из чего состоит опора? Основным элементом электроопоры является стойка. Современные стойки могут быть сделаны из ствола дерева, железобетона, металлических конструкций. Металлическая решетчатая стойка также называется стволом опоры. Железобетонная одностоечная опора представляет собой прямоугольный в сечении железобетонный брус с закрепленными в верхней части траверсами, тросостойками, ригелями, а также с заземляющим спуском. При установке нижний конец стойки заделывается в грунт или бетонируемый фундамент.
Одностоечная опора чаще используется как промежуточная, но может быть и угловой, ответвительной (обычно с подкосом или А-образные).
В зависимости от материала, конструкции и веса одностоечные электроопоры могут устанавливаться крановыми машинами или вертолетами методом вывешивания в вертикальное положение и установки в котлован или фундамент. При большом весе объекта или недостаточности высоты стрелы крана может применяться метод подъема конструкции в сборе из горизонтального положения. Для металлических элементов большой высоты может применяться метод наращивания. Но этот метод подойдет лишь для свободно стоящих столбов.
Классификация по материалам опор ЛЭП
Основные материалы, применяемые при изготовлении стоек линий электропередач – это дерево, металлические конструкции, железобетон.
Деревянные
Самые первые столбы ЛЭП, конечно, были деревянными. Для их изготовления чаще всего применяли стволы деревьев лиственных пород (сосна, ель, лиственница), которые за счет большого количества смолы лучше защищены от воздействия влаги. Сейчас при изготовлении деревянных столбов дерево обрабатывают антисептиками, маслянистыми веществами.
Поскольку дерево со временем высыхает, это может приводить к разбалтыванию крепежных элементов. Поэтому древесина предварительно подвергается сушке, после чего проводится обработка для предотвращения гниения, размножения грибков и других микроорганизмов, а также антипаразитарная обработка от насекомых.
Деревянные столбы имеют ряд плюсов:
-
низкая стоимость
-
легкий вес, упрощающий транспортировку и установку
-
диэлектрические свойства
-
высокое сопротивление гололедным и ветровым нагрузкам
-
устойчивость к изгибающим нагрузкам
в случае падения достаточно легкая деревянная опора может удержаться на проводах и не увлечь за собой весь анкерный пролет, тем самым не допустив аварийное отключение потребителей.
Для линий низкого напряжения с малым количеством потребителей, на равнинных местностях деревянные опоры могут обеспечить достаточно быструю и экономичную прокладку трассы. Это позволяет электрифицировать малые населенные пункты, расположенные на удалении от основных высоковольтных линий.
Однако деревянные стойки имеют следующие недостатки:
-
со временем пропиточный состав вымывается из древесины
-
нарушение технологии сушки или прописки может значительно снизить срок службы опоры
-
вероятность возгорания древесины при замыкании, пробое изолятора, ударе молнии
-
химические вещества, применяемые для прописки опор, под воздействием температуры оказывают коррозирующее влияние на линейную арматуру.
Железобетонные
Стойки ЛЭП из бетона, армированного стальными элементами, дешевле, чем металлические конструкции. Кроме того, они обладают значительно большей прочностью по сравнению со стойками из дерева. Поэтому железобетонные столбы широко применяются при возведении линий электропередач.
Промышленное производство изделий из бетона позволяет стандартизировать размеры столбов. Также стальная арматура, размещаемая внутри бетонного изделия, защищена от коррозии, что вместе с низкой химической валентностью бетона делает конструкцию долговечной.
Для того чтобы минимизировать повреждение бетона в результате попадания в смесь пузырьков воздуха, железобетонные стойки прямоугольного сечения изготавливают методом вибрирования, уплотнения бетона в формах, а стойки круглого сечения – методом центрифугирования. При центрифугировании воздух, другие посторонние вкрапления под действием центробежной силы удаляются из изделия.
Недостатком бетонных столбов является большая масса (в 3 раза тяжелее деревянных), которая усложняет процесс доставки и установки. Бетонные столбы имеют более низкую стоимость, однако на то же расстояние их требуется больше, чем металлических стоек.
Важным плюсом этого вида электроопор является морозостойкость бетона, то есть способность выдерживать многократно повторяющиеся замораживание и оттаивание без трещин и разрушения. Требования к морозостойкости бетонных столбов высоковольтных линий определяет в частности ГОСТ 22687.1-85 «Стойки конические железобетонные центрифугированные для опор высоковольтных линий электропередачи. Конструкция и размеры».
ООО «РЕГИОНМЕТАЛЛКОМПЛЕКТ» производит железобетонные стойки для ЛЭП. Морозостойкость изделий F150-200, F200. Приобрести цельные или сборные стойки СК-22, СК-26, а также другие железобетонные изделия ООО «РМК» для электросетевого строительства, в том числе морозостойкие железобетонные ригели, можно в каталоге.
Стальные
Металлические опоры ВЛ производят из высокопрочных стальных сплавов.
Главной уязвимостью металлов является подверженность коррозии, то есть процессу окисления, в результате чего конструкция утрачивает заданные характеристики по прочности и надежности. Для предотвращения или замедления процесса окисления металла его покрывают слоем менее подверженного реакциям окисления вещества в процессе оцинковки, лужения, хромирования, воронения или окраски.
Элементы металлической конструкции опоры соединяют воедино болтовым или сварным соединением. Как места соединения с помощью болтов и гаек, так и сварные швы, где образуется окалина, особо подвержены ржавению. Металлические опоры ЛЭП или отдельные их элементы окрашиваются противокоррозийными составами.
По своей конструкции стальные стойки делятся на многогранные и решетчатые, открытого и закрытого профиля. Форма опоры может быть одностоечной, двустоечной (П-образной), иногда даже трехстоечной. Из металлических элементов создаются опоры этажерочного типа.
ООО «РМК» также продает металлические стойки для высоковольтных линий электропередач. Во всем вопросам приобретения стальных конструкций обращайтесь к нашей команде https://rmk67.ru/company/staff/.
Маркировка опор ЛЭП
Марка опор состоит из набора букв и цифр.
Буквенную часть маркировки несложно расшифровать после изучения приведенной выше классификации стоек линий электропередач. У анкерных опор в маркировке будет буква А, у промежуточных – П или ПС, угловых – У или УС, у концевых опор – К или КС. Бетонные столбы содержат в названии букву Б, деревянные – Д, металлические – М, композитные - К.
Сочетание этих обозначений дает, например, маркировку ПУ (ПУС) – промежуточная угловая стойка.
В каталоге продукции ООО «РМК» исходя из формы и способа производства железобетонных элементов применяются обозначения СК - стойка коническая, СВ - стойка вибрированная, а также СЦП – стойка цилиндрическая полая.
Первая цифра в марке обозначает напряжение ВЛ, а цифра после дефиса – число цепей: нечетными и четными цифрами обозначаются соответственно одноцепные и двухцепные опоры.
Кроме буквенного обозначения характеристик стойки, в маркировке кодируются конструктивные особенности других элементов электроопоры, например, Т – наличие тросостойки.