ООО "БЗСК" / Статьи / Виды и конструкция опор ЛЭП

Виды и конструкция опор ЛЭП

Содержание:

Требования экономической целесообразности учитываются в регламентах и СТО на монтаж воздушных ЛЭП, поэтому на практике проектировщик может выбирать решения и использовать изделия деревянные, металлические, железобетонные опоры или относительно новые композитные. При выборе учитываются ограничения по напряжению и току (мощности ЛЭП), ветровая нагрузка, показатели устойчивости на грунте и особенности распределения нагрузки от провешенной на опорах линии.

Требования к надежной установке опор ЛЭП

Нагрузки на линию электропередачи имеют сложное происхождение, это комплекс факторов, которые должны быть учтены при проектировании линии:

в зависимости от мощности ЛЭП может существенно меняться вес провода и крепежного оборудования;
при увеличении сечения и количества проводов ЛЭП возникает эффект парусности, что существенно влияет на устойчивость всего сооружения;
состояние грунтов и гидрогеологическая обстановка на месте монтажа определяют устойчивость опоры или группы опор (пролетов ЛЭП);
в зависимости от электрических и электроизоляционных характеристик ЛЭП меняется конструкция удерживающих элементов, могут возникать дополнительные нагрузки от выноса провода на расстояние от оси опоры.

Виды и конструкции опор ЛЭП учитывают перечисленные особенности. Это позволяет выбрать экономически и технологически оправданное решение при проектировании и строительстве воздушной кабельной линии. Кроме собственно опоры подбираются грибовидные монолитные и составные фундаменты для опор ЛЭП, изготовленные заводским способом на предприятиях ЖБИ.

Разновидности опор ЛЭП по назначению

Кабельная воздушная линия электропередачи представляет собой сложный инфраструктурный комплекс с определенной картиной нагрузок на опоры – несущие элементы конструкции. Их принято классифицировать по назначению и характеру нагружения.

Промежуточные. В силу особенностей организации сетей это наиболее распространенный тип опор для ЛЭП. Их задача состоит в удержании проводов (проводников) на установленной проектом высоте. Обычно именно на этот вид опор приходится до 90% всех опор в составе воздушной линии. Конструктивная и функциональная особенность состоит в том, что промежуточная опора удерживает проводники на определенной высоте, но на нее не приходится нагрузка от натяжения линии. Тем не менее делается расчет весовой нагрузки в направлении основания, исходя из веса поддерживаемой части линии.

Анкерные или переходные опоры ЛЭП применяются в местах, где ЛЭП пересекает рельефные или инфраструктурные участки, проходит над различными объектами. Любая смена топологии на трассе прокладки требует применения таких опор. По требованиям прочности, жесткости и нагружения делается расчет с учетом нагрузки от натяжения (условно вдоль горизонтальной оси ЛЭП) проводников в зоне воздействия на конструкцию. По массе и размерам анкерные опоры крупнее промежуточных.

Угловые опоры ЛЭП применяются в точках изменения направления трассы на углы в пределах 30 градусов. При больших значениях углов необходима установка анкерных опор. Однако, если поворот линии осуществляется поэтапно на малые углы, то достаточно угловых конструкций.

Концевые опоры устанавливаются соответственно в конце (начале) ЛЭП и обеспечивают переход кабелей от инфраструктурного объекта распределения энергии к непосредственно кабельной линии. Конструкция учитывает преобладание нагрузки от натяжения проводников с одной стороны опоры.

Транспозиционные опоры проектируются для конкретного случая – в точках ответвления, пересечения, усиления ЛЭП. Учитываются особенности обстановки и требования по прочности для данного участка, узла.

Виды опор ЛЭП по конструктивному исполнению

Конструктивные разновидности опор ЛЭП зависят от их назначения (выше) и основного материала. В зависимости от нагруженности и электрических характеристик ЛЭП применяются деревянные, железобетонные, сборные металлические и композитные конструкции.

Область применения деревянных опор ЛЭП ограничена воздушными линиями с напряжением 380 В. Конструктивно это вертикальная, П-образная или А-образная опора, собранная из целых бревен со специальной пропиткой для продления срока службы. При установке вертикальной опоры может использоваться конструкция из бетонного основания, к которому крепится как минимум в двух точках деревянная часть. Крепление к вертикальной бетонной части выполняется хомутами с натяжением без повреждения древесины, между бетоном и деревом может быть проложен компенсирующий материал. При креплении проволокой древесину защищают резиновой или металлической прокладкой от прорезания.

При невысокой стоимости дерево нельзя считать наилучшим решением из-за ограничений по мощности линии, недолговечности, слабой в сравнении с другими вариантами устойчивостью к нагрузкам. Деревянные опоры ЛЭП из бревна с бетонным стоечным креплением подходят для местных линий электроснабжения, светосигнальных и осветительных сетей, прокладки питания в небольших населенных пунктах с частными домовладениями и дачами. Срок службы такой опоры составляет 25-30 лет. В последнее время сетевые компании предпочитают заменять их железобетонными конструкциями.

Железобетонные стойки для опор ЛЭП могут использоваться как элементы для сборки конструкции с вертикальной и наклонной составляющей, узлом соединения и элементами подвески проводников. Изготовление таких опор регламентировано РАО «ЕЭС России» АООТ «РОСЭП». По области применения и технологии изготовления есть особенности – это необходимость центрифугирования изделий для линий 35-100 кВ. Такое решение необходимо для получения максимальной однородности армированного бетона и исключения воздушных прослоек в монолите.

При проектировании следует учитывать, каковы преимущества и недостатки железобетонных опор ЛЭП:

химически нейтральный материал с армированием создает хорошую прочность на сжатие и изгиб;
железобетон не подвержен коррозии, устойчив к перепадам температуры и влажности;
опора удобно устанавливается в готовые составные и цельные фундаменты с заглублением в грунт, при этом закладные соединительные элементы не контактируют с влажным воздухом;
ограничением является большой вес конструкции, неудобство перевозки и монтажа особенно в труднодоступных местах.

Срок службы железобетонной опоры достигает 80 лет. За счет армирования элементы конструкции не подвержены разрушению при возникновении нагрузок на изгиб в пределах проектных значений.

Наиболее разнообразны металлические опоры – металлоконструкция может быть собрана как плоская или объемная (открытая и закрытая) в поперечном сечении. Для сборки применяются типовые детали из оцинкованных и защищенных окрашиванием сталей определенных марок, разделенные на несущие (опорные) и вспомогательные. Несущие элементы выполняют роль ребра жесткости, вспомогательные создают частично нагруженный и достаточно гибкий для компенсации деформаций каркас, способный частично погасить нагрузки на сжатие, изгиб и закручивание. При сборке применяются сварочные методы и соединение элементов болтам с гайками.

Конструктивно металлическая опора ЛЭП может быть исполнена как решетчатая "плоская" или многогранная, с объемным поперечным сечением. Количество граней может доходить до восьми в зависимости от проектной нагрузки на конструкцию. В некоторых случаях, например, в сетях освещения или контактного питания городского транспорта опоры изготавливают из металлической трубы. Для них предусмотрены отдельные ТУ и регламенты использования.

Маркировка и условные обозначения опор ЛЭП

Обозначение опор ЛЭП и маркировка на изделии содержат основную информацию о типе изделия, назначении и конструктивных особенностях, связанных с установкой, монтажом подвески проводников, эксплуатации изделия в составе ЛЭП. Приводим основные символы и обозначения опор ЛЭП для воздушных линий 35-330 кВ.

Анкерные, анкерно-угловые, угловые обозначаются буквами А, АУ, У соответственно назначению.

Промежуточные опоры с обозначением П и ПС могут быть промежуточно-угловыми ПУ и ПУС, при наличии в конструкции опоры внутренних связей применяется маркировка ПВС.

Железобетонная опора обозначается буквой Б (до 500 кВ).

Концевая опора всегда обозначена буквой К с добавлением КС (стальная). Переходные и промежуточные изделия – ПК (композитные опоры) и ПП.

Для уточнения характеристик применяется цифровой индекс и дополнительная буква, например 2Т – тросостойка на два троса. Дополнительная буква П указывает, что в этой опоре применено решение для смены взаимоположения проводников, например, ярусный перевод с формированием последовательности.

Цифра после дефиса – количество цепей ЛЭП и тип исполнения опоры, знак + указывает добавленную высоту относительно базового изделия из стали.

Особенности проектирования ЛЭП и использования стандартных ЖБИ

При проектировании воздушных ЛЭП с изолированными и неизолированными проводниками применяются нормы и рекомендации в зависимости от напряжения передачи. Опоры подбирают по условиям на местности, обращая внимание на возможность применения типовых ЖБИ для закладки в основание.

Почему выгодно применять типовые фундаменты опор ЛЭП:

изделия адаптированы к стандартным требованиям по типоразмеру, весу, максимальной и номинальной проектной нагрузке;
готовый фундамент опоры ЛЭП ВЛ устанавливается в углубление с бетонной подготовкой, что значительно сокращает срок ожидания готовности элемента к дальнейшему монтажу;
форма основания и армированная опора позволяет оптимально распределить нагрузки от сооружения на любом виде грунтов;
при необходимости ремонта и демонтажа опоры снижаются затраты времени и труда на работы.

Этот тип фундамента подходит для монтажа бетонных и деревянных опор за счет возможности надежного соединения вертикальных частей основания и основной конструкции.

Для случаев, когда необходимо установить сборные металлоконструкции на линиях с высоким напряжением, предусмотрено применение типового решения – это фундаменты составные для стальных опор ВЛ 35-500 кВ с усиленной профильной вертикальной частью и многогранным объемным основанием в широком ассортименте по типоразмерам и нагрузке. Для изготовления этих конструкций используются бетоны класса прочности В30 с морозостойкостью 70-100 полных циклов. При соединении частей такой опоры происходит плотная установка вертикальной части в гнездо основания с усилением бетонным раствором.

Внутренний армирующий объемный каркас изделия защищен слоем плотного бетонного монолита. За счет армирования собранное изделие хорошо воспринимает вертикальную нагрузку на сжатие, усилия на излом и скручивание, что особо важно при установке стальных опор с гибкой конструкцией. Бетон надежно удерживает несущую часть стальной опоры – ребро жесткости. Заказать бетонные типовые фундаменты для опор ВЛ и стальных опор ВЛ 35-500 кВ можно с разными типоразмерами и по спецификации к проекту воздушной ЛЭП.