Опоры лэп. Разновидности железобетонных опор и способы применения Из чего делают опоры

Основные элементы воздушных линий. Опоры.

Опоры

Опоры являются одним из главных конструктивных элементов линий электропередач, отвечающим за подвеску электрических проводов на определённом уровне.

Классификация опор.

Классифицировать опоры можно по различным признакам: по назначению (по характеру воспринимаемых нагрузок), по особенностям их конструкции, по материалу из которого изготовлена опора, по способу закрепления в грунте, по количеству цепей передачи электрической энергии и т.д.

В зависимости от назначения опоры, она должна выдерживать определенные нагрузки. По характеру воспринимаемых нагрузок опоры разделяются на два вида: воспринимающие усилие натяжение от проводов и тросов и не воспринимающие такого тяжения. В зависимости от этого применяют следующие типы опор:

• Промежуточные - устанавливаемые на прямых участках трассы, воспринимают вертикальные усилия от веса проводов, изоляторов, арматуры и горизонтальные нагрузки от давления ветра на опору и провода. Промежуточные опоры также могут устанавливаться в местах изменения направления трассы при углах поворота менее 20-30 градусов, в этом случае они воспринимают и поперечные нагрузки от тяжения проводов. В аварийном режиме (при обрыве одного или нескольких проводов) промежуточные опоры воспринимают нагрузку от тяжения оставшихся проводов, подвергаются кручению и изгибу. Поэтому их рассчитывают с определенным запасом прочности. Промежуточные опоры на линиях составляют 80-90%.
• Анкерные - устанавливаются в местах изменения направления трассы, числа, марок и сечения проводов, а также на пересечении ВЛ с различными сооружениями, воспринимают усилия натяжения проводов ВЛ.

а	б

Рисунок. Опоры воздушных линий: а – промежуточная опора; б – анкерная опора.

На базе анкерных опор могут выполняться:

• концевые опоры - устанавливаются в начале и конце ВЛ, воспринимают односторонние усилия тяжения проводов,
• угловые опоры - устанавливаются в местах изменения направления трассы,
• ответвительные опоры - предназначены для выполнения ответвлений,
• перекрестные опоры - устанавливаются в местах пересечения трасс воздушных линий,
• переходные - устанавливаются в местах перехода трассы линии через различные препятствия (железные и автомобильные дороги, реки и водоемы и т.п.),
• транспозиционные опоры - предназначены для изменения расположения фаз на опоре.

Рисунок. Анкерные опоры: а – угловая; б – ответвительная; в - транспозиционная.

В разделе ГАЛЕРЕЯ размещен фотоальбом "Классификация опор ВЛ по назначению".

По материалу, из которого изготавливаются , опоры могут быть:

1. Низкая стоимость. Деревянные опоры дешевле железобетонных и металлических опор;
2. Деревянная опора значительно легче железобетонной (примерно в 3 раза), что снижает затраты на их транспортировку к месту монтажа, кроме того для установки деревянных опор не требуется применение крановых механизмов большой грузоподъемности. При необходимости, деревянную опору можно установить в грунт вручную;
3. Хорошие диэлектрические свойства, что приводит к снижению токов утечки на ВЛ;
4. Деревянные опоры лучше выдерживают изгибающие нагрузки, чем железобетонные (примерно в 1,5-2 раза), поэтому они лучше противостоят гололедным и ветровым нагрузкам;
5. Снижается вероятность «эффекта домино». Так как железобетонная опора значительно тяжелее деревянной то, падая она может увлечь за собой соседние опоры по всему анкерному пролету, более легкая деревянная опора будет удерживаться на натянутых проводах, что сокращает количество аварийных отключений на линиях;
6. «Условно» высокий срок службы. В соответствии с ГОСТ 20022.0-93 средний срок службы деревянных опор может достигать 45-50 лет.

Недостатки деревянных опор:

В настоящее время деревянные опоры применяются, как правило, на ВЛ до 1 кВ.

Металлические. Выполняют из стали специальных марок. Отдельные элементы соединяют сваркой или болтами. Для предотвращения окисления и коррозии поверхность металлических опор оцинковывают или периодически окрашивают специальными красками. Металлические опоры бывают решетчатого типа, а так же многогранные в виде гнутых стальных стоек.

Рисунок. Металлические опоры: а - решетчатого типа; б - из многогранных гнутых стоек.

Многогранные металлические опоры выполняются из стоек в виде полых усечённых пирамид из стального листа с поперечным сечением в форме правильного многогранника. Секции стоек соединяются между собой телескопическим или фланцевым соединениями. Траверсы таких опор выполняются многогранными, решётчатыми или изолирующими.

Преимущества многогранных опор ЛЭП:

1. Меньше сроки строительства. Сроки строительства ВЛ на многогранных опорах меньше чем у ВЛ выполненных железобетонными и металлическими решетчатыми опорами. Это обусловлено снижением трудозатрат за счет увеличенных пролетных расстояний, простоты установки многогранных опор, а также малого количества сборочных элементов.
2. Ниже затраты на транспортировку. Многогранные опоры отличает низкая стоимость транспортировки: в 1,5-2 раза дешевле решетчатых, и в 3-4 раза дешевле железобетонных опор. Длина секций 12 м позволяет использовать для перевозок стандартный габаритный транспорт. Телескопическая конструкция опор позволяет при транспортировке размещать одни секции внутри других.
3. Малый землеотвод. При применении многогранных опор затраты на постоянный землеотвод снижаются. По сравнению с железобетонными опорами выигрыш обеспечивается за счет меньшего количества опор при равном отводе на одну опору, а по сравнению с решетчатыми, за счет меньшего отвода под одну опору при примерно равном количестве опор.
4. Экономическая эффективность. С учетом выше приведенных преимуществ, использование при строительстве ВЛЭП стальных многогранных опор позволяет сэкономить до 10% денежных средств по сравнению с железобетонными и до 40% по сравнению с металлическими решетчатыми опорами.

Железобетонные. Массовое внедрение данного типа опор началось в 50-х годах прошлого века взамен более дорогих металлических опор. Основными элементами железобетонных опор являются стойки, траверсы, тросостойки, надставки, оголовники, хомуты, оттяжки, различные узлы крепления и ригели.

Стойки железобетонных опор выполняют из бетона, армированного металлом.

Рисунок. Конструкция железобетонной опоры.

Сопротивление бетона растяжению на порядок ниже сопротивления сжатию, поэтому для увеличения прочности опор при растяжении в бетон закладывается стальная арматура. Примерно одинаковые коэффициенты температурного расширения стали и бетона исключают появление в железобетоне внутренних напряжений при изменениях температуры.

В настоящее время доля ВЛ с железобетонными опорами составляет около 80% протяженности всех строящихся линий.

Широкое распространение железобетонных опор ВЛ обусловлено относительной дешевизной конструкций, высоким уровнем унификации и типизации стоек опор, и наличием широкой производственной базы. Железобетонные опоры обладают высокой механической прочностью, долговечны (срок службы около 40 лет) и не требуют больших расходов при эксплуатации. Затраты труда на их сборку значительно ниже, чем на сборку деревянных и металлических опор решетчатого типа. Положительным качеством железобетона является также надежная защита металлической арматуры от коррозии. С целью предохранения арматуры от коррозии опоры на заводе-изготовителе покрываются гидроизоляцией – асфальтобитумным лаком.

Недостатком железобетонных опор является большая масса, что удорожает транспортные расходы и вызывает необходимость применения при сборке и монтаже кранов большой грузоподъемности. Железобетонные опоры ВЛ способны выдерживать в 2-3 раза меньшие аварийные нагрузки, чем металлические, и для строительства линий требуется вдвое больше опор. Кроме того, при растяжении сталь может удлиняться в 5-6 раз больше, чем бетон, вследствие чего в бетоне могут появляться трещины. Для повышения трещиностойкости железобетонных конструкций применяют предварительное напряжение арматуры, которое создает дополнительное обжатие бетона.

Железобетонные стойки кольцевого сечения (конические и цилиндрические) изготовляют на специальных центробежных машинах (центрифугах), формующих и уплотняющих бетон путем вращения формы вокруг ее оси. Стойки прямоугольного сечения изготовляют способом вибрирования, при котором уплотнение бетона в формах производят вибраторами. Для линий электропередачи напряжением 110 кВ и выше используют только центрифугированные стойки, а для опор ВЛ до 35 кВ – как центрифугированные, так и вибрированные.

Рисунок. Железобетонные стойки опор воздушных линий: а – прямоугольного сечения; б – кольцевого сечения.

Траверсы железобетонных опор изготавливаются металлическими. Также проводятся работы по созданию стеклопластбетонных траверс, в которых бетон армирован стекловолокном. Отдельные участки ВЛ с такими траверсами и опорами находятся в опытно-промышленной эксплуатации.

Комбинированные. Для увеличения срока службы деревянных опор их выполняют составными: из более длинной основной деревянной стойки и короткого пасынка (приставки), как правило, железобетонного. Пасынок – часть опоры, которая заглубляется в землю.

Композитные. Применение опор из композитных материалов при сооружении воздушных линий является последним достижением в электромонтажном производстве. Основа применяемого материала - стекловолокно. Достоинством композитных опор является: малый вес, упрощение процедуры хранения и транспортировки, простота монтажа и технического обслуживания данных опор, высокая прочность и долговечность, огнестойкость и экологичность, хорошие диэлектрические свойства. К недостаткам данного типа опор можно отнести: относительно высокую стоимость, а также отсутствие опыта их монтажа и эксплуатации. Опоры из композитных материалов в настоящее время применяются в основном для организации сетей наружного освещения, однако все больше сетевых компаний начинает использовать стеклопластиковые стойки при сооружения ВЛ среднего и высокого напряжения.

По способу закрепления в грунте:

По количеству цепей:

Опоры ВЛ различают также по конструкции , которая зависит от назначения ВЛ, ее напряжения, количества проводов и тросов, подвешиваемых на опоре, их расположения, климатических и других условий. Простейшая конструкция опоры - одиночный столб («свечка»). Кроме «свечки» применяют более сложные опоры: А-образные, треноги, П-образные (портальные), АП-образные и т.д.

Рисунок. Опоры воздушных линий: а – V-образная опора (типа «набла»); б – Y-образная опора; в – опора типа «тренога».

В разделе ГАЛЕРЕЯ размещен фотоальбом "Классификация опор ВЛ по конструкции".

Кроме типовых конструкций опор ВЛ, на практике также можно встретить и уникальные опоры.

В разделе ГАЛЕРЕЯ размещен фотоальбом "Уникальные опоры воздушных линий".

По способу установки:

Основные сведения

Несколько нетиповых опор линии электропередачи.

Верхняя часть железобетонной опоры ЛЭП (220/380 В)

Опоры ЛЭП предназначены для сооружений линий электропередач при расчётной температуре наружного воздуха до –65 °C и являются одним из главных конструктивных элементов ЛЭП, отвечающим за крепление и подвеску электрических проводов на определённом уровне.

В зависимости от способа подвески проводов опоры делятся на две основные группы:

• опоры промежуточные, на которых провода закрепляются в поддерживающих зажимах;
• опоры анкерного типа, служащие для натяжения проводов; на этих опорах провода закрепляются в натяжных зажимах.

Эти виды опор делятся на типы, имеющие специальное назначение.

• Промежуточные прямые опоры устанавливаются на прямых участках линии. На промежуточных опорах с подвесными изоляторами провода закрепляются в поддерживающих гирляндах, висящих вертикально; на опорах со штыревыми изоляторами закрепление проводов производится проволочной вязкой. В обоих случаях промежуточные опоры воспринимают горизонтальные нагрузки от давления ветра на провода и на опору и вертикальные - от веса проводов, изоляторов и собственного веса опоры.
• Промежуточные угловые опоры устанавливаются на углах поворота линии с подвеской проводов в поддерживающих гирляндах. Помимо нагрузок, действующих на промежуточные прямые опоры, промежуточные и анкерно-угловые опоры воспринимают также нагрузки от поперечных составляющих тяжения проводов и тросов. При углах поворота линии электропередачи более 20° вес промежуточных угловых опор значительно возрастает. При больших углах поворота устанавливаются анкерно угловые опоры.

При установке анкерных опор на прямых участках трассы и подвеске проводов с обеих сторон от опоры с одинаковыми тяжениями горизонтальные продольные нагрузки от проводов уравновешиваются и анкерная опора работает так же, как и промежуточная, то есть воспринимает только горизонтальные поперечные и вертикальные нагрузки. В случае необходимости провода с одной и с другой стороны от опоры можно натягивать с различным тяжением проводов. В этом случае, кроме горизонтальных поперечных и вертикальных нагрузок, на опору будет воздействовать горизонтальная продольная нагрузка.

При установке анкерных опор на углах анкерно угловые опоры воспринимают нагрузку также от поперечных составляющих тяжения проводов и тросов.

Концевые опоры устанавливаются на концах линии. От этих опор отходят провода, подвешиваемые на порталах подстанций.

Помимо перечисленных типов опор, на линиях применяются также специальные опоры: транспозиционные, служащие для изменения порядка расположения проводов на опорах; ответвительные - для выполнения ответвлений от основной линии; опоры больших переходов через реки и водные пространства и т. д.

На линиях электропередач применяются деревянные, стальные и железобетонные опоры. Разработаны также опытные конструкции из алюминиевых сплавов.

Сталь является основным материалом, из которого изготавливаются металлические опоры и различные детали (траверсы, тросостойки, оттяжки) опор. Достоинством стальных опор по сравнению с железобетонными является их высокая прочность при малой массе.

По конструктивному решению ствола стальные опоры могут быть отнесены к двум основным схемам - башенным (одностоечным) и портальным, по способу закрепления на фундаментах - к свободностоящим опорам и опорам на оттяжках, по способу соединения элементов разделяются на сварные и болтовые.

Опоры изготавливаются из стального уголкового проката, причем в подавляющем большинстве случаев применяется равнобокий уголок, высокие переходные опоры могут быть изготовлены из стальных труб.

В СНГ насчитывается несколько основных центров производства стальных конструкций опор ЛЭП - центральный, уральский и сибирский.

Классификация опор

По назначению

Концевая анкерная опора

• Промежуточные опоры устанавливаются на прямых участках трассы ВЛ , предназначены только для поддержания проводов и тросов и не рассчитаны на нагрузки от тяжения проводов вдоль линии. Обычно составляют 80-90 % всех опор ВЛ.
• Угловые опоры устанавливаются на углах поворота трассы ВЛ, при нормальных условиях воспринимают равнодействующую сил натяжения проводов и тросов смежных пролётов, направленную по биссектрисе угла, дополняющего угол поворота линии на 180°. При небольших углах поворота (до 15-30°), где нагрузки невелики, используют угловые промежуточные опоры. Если углы поворота больше, то применяют угловые анкерные опоры, имеющие более жёсткую конструкцию и анкерное крепление проводов.
• Анкерные опоры устанавливаются на прямых участках трассы для перехода через инженерные сооружения или естественные преграды, воспринимают продольную нагрузку от тяжения проводов и тросов. Их конструкция отличается жесткостью и прочностью.
• Концевые опоры - разновидность анкерных и устанавливаются в конце или начале линии. При нормальных условиях работы ВЛ они воспринимают нагрузку от одностороннего натяжения проводов и тросов.
• Специальные опоры : транспозиционные - для изменения порядка расположения проводов на опорах; ответвлительные - для устройства ответвлений от магистральной линии; перекрёстные - 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 грунте

• Опоры, устанавливаемые непосредственно в грунт
• Опоры, устанавливаемые на фундаменты

Специальная концевая опора - переход от воздушной линии к подземной кабельной линии

По конструкции

• Свободностоя́щие опоры
• Опоры с оттяжками

По количеству цепей

• Одноцепные
• Двухцепные
• Многоцепные

По напряжению

Опоры подразделяются на опоры для линий 0,4, 6, 10, 35, 110, 220, 330, 500, 750, 1150 кВ. Отличаются эти группы опор размерами и весом. Чем больше напряжение, тем выше опоры, длиннее её траверсы и больше её вес. Увеличение размеров опоры вызвано необходимостью получения нужных расстояний от провода до тела опоры и до земли, соответствующих ПУЭ для различных напряжений линий.

По материалу изготовления

Железобетонная опора

• Железобетонные - выполняют из бетона, армированного металлом. Для линий 35-110 кВ и выше обычно применяют опоры из центрифугированного бетона. Достоинством железобетонных опор является их стойкость в отношении коррозии и воздействия химических реагентов, находящихся в воздухе.
• Металлические - выполняют из стали специальных марок. Отдельные элементы соединяют сваркой или болтами. Для предотвращения окисления и коррозии поверхность металлических опор оцинковывают или периодически окрашивают специальными красками.

• Металлические решётчатые опоры
• Металлические многогранные опоры

• Деревянные - выполняют из круглых брёвен. Наиболее распространены сосновые опоры и несколько меньше опоры из лиственницы. Деревянные опоры применяют для линий напряжением до 220/380 В включительно в СНГ и до 345 В в США, однако кое-где до сих пор можно увидеть применение деревянных опор в линиях 6, 10 и 35 кВ. Основные достоинства этих опор - малая стоимость (при наличии местной древесины) и простота изготовления. Основной недостаток - гниение древесины, особенно интенсивное в месте соприкосновения опоры с почвой. Пропитка древесины специальным антисептиками увеличивает срок её службы с 4-6 до 15-25 лет. Для увеличения срока службы деревянную опору обычно выполняют не из целого бревна, а составной: из более длинной основной стойки и короткого стула, пасынка, или железобетонной стойки. Стул скрепляют с основной стойкой при помощи проволочного бандажа. Широко применяют составные деревянные опоры с железобетонными стульями. Деревянные опоры выполняют А-образными или П-образными. П-образная конструкция является более устойчивой, но требует бо́льших капиталовложений из-за повышенного расхода материала по сравнению с А-образной.

Срок службы железобетонных и металлических оцинкованных или периодически окрашиваемых опор достигает 50 лет и более. Стоимость металлических и железобетонных опор значительно превышает стоимость деревянных опор. Выбор того или иного материала для опор обусловливается экономическими соображениями, а также наличием соответствующего материала в районе сооружения линии.

Унификация опор

На основании многолетней практики строительства, проектирования и эксплуатации ВЛ определяются наиболее целесообразные и экономичные типы и конструкции опор для соответствующих климатических и географических районов и проводится их унификация.

Обозначение опор

Для металлических и железобетонных опор ВЛ 35-330 кВ в СНГ принята следующая система обозначения.

Цифры после букв обозначают класс напряжения. Наличие буквы «т» указывает на тросостойку с двумя тросами, буквы «п» - на изменение взаимного расположения проводов на опоре (обычно заключается в переносе проводов верхнего или нижнего яруса на средний ярус). Цифра через дефис указывает количество цепей: нечётное - одноцепная линия, четное - двух и многоцепные, или типоисполнение опоры. Цифра через «+» означает высоту приставки к базовой опоре (применимо к металлическим опорам). Cистема обозначений иногда нарушается заводами-изготовителями.

• У110-2+14 - металлическая анкерно-угловая двухцепная опора с подставкой 14 м;
• УС110-3 - металлическая анкерно-угловая одноцепная специальная (с горизонтальным расположением проводов) опора;
• УС110-5 - металлическая анкерно-угловая одноцепная специальная (для городской застройки - с уменьшенной базой и увеличенной высотой подвеса) опора (геометрически аналогична опоре У110-2+5);
• ПМ220-1 - промежуточная металлическая многогранная одноцепная опора;
• У220-2т - металлическая анкерно-угловая двухцепная опора с двумя тросами;
• ПБ110-4 - промежуточная железобетонная двухцепная опора;
• ПМ110-4ф - промежуточная металлическая многогранная двухцепная опора с конструктивно отдельным фундаментом. У другого изготовителя имеет маркировку ППМ110-2 (переходная), хотя конструктивно аналогичная

Проектирование

• Научно-исследовательская лаборатория конструкций электросетевого строительства (НИЛКЭС), входит в состав СевЗап НТЦ .
• НТЦ электроэнергетики (ранее РОСЭП)

Самые высокие опоры

В настоящее время самые высокие опоры установлены на переходе через реку Янцзы в Китае в местечке Янгун (Jiangyin). Место установки опор 31.971389 , 120.053333 31°58′17″ с. ш. 120°03′12″ в. д.  /  31.971389° с. ш. 120.053333° в. д. (G) (O) и на 31.951111 , 120.048056 31°57′04″ с. ш. 120°02′53″ в. д.  /  31.951111° с. ш. 120.048056° в. д. (G) (O) на ВЛ 500кВ. Высота обеих опор составляет 346,5 метров, каждая имеет вес 4192 т. Переход, построенный в апреле 2004 года, имеет длину 2303 м.

См. также

Литература

• Электромонтажные работы. В 11 кн. Кн. 8. Ч. 1. Воздушные линии электропередачи: Учеб. пособие для ПТУ. / Магидин Ф. А.; Под ред. А. Н. Трифонова. - М.: Высшая школа, 1991. - 208 с. ISBN 5-06-001074-0 .
• Мельников Н. А. Электрические сети и системы. - М.: Энергия, 1969. - 456 с.
• Крюков К. П. , Новгородцев Б. П. Конструкции и механический расчет линий электропередачи. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергия, Ленингр. отд-ние, 1979. - 312 с.
• ИОЛИТ М Каталог описаний и чертежей опор воздушных линий . Архивировано из первоисточника 18 октября 2012. Проверено 28 сентября 2012.

Ссылки

• Опоры линий электропередачи будут выглядеть по-человечески . статья о дизайнерском конкурсе фирмы Landsnet . Мембрана (2 сентября 2010). Архивировано из первоисточника 19 мая 2012.

Энергетика структура по продуктам и отраслям
Электроэнергетика : электроэнергия	Традиционная Тепловые электростанции Конденсационная электростанция (КЭС) Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) Гидроэнергетика Гидроэлектростанция (ГЭС) Гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС) Атомная Атомная электростанция (АЭС) Плавучая атомная электростанция (ПАТЭС) Альтернативная Геотермальная Геотермальные электростанции (ГеоТЭС) Гидроэнергетика Малые гидроэлектростанции (МГЭС) Приливные электростанции (ПЭС) Волновые электростанции Осмотические электростанции Ветроэнергетика Ветряные электростанции (ВЭС) Солнечная Солнечные электростанции (СЭС) Водородная Водородные электростанции Установки на топливных элементах Биоэнергетика Биоэлектростанции (БиоТЭС) Малая Дизельные электростанции Газопоршневые электростанции Газотурбинные установки малой мощности Бензиновые электростанции Электрическая сеть Электрические подстанции Линии электропередачи (ЛЭП) Опоры линий электропередачи
Теплоснабжение : теплоэнергия
Децентрализованное

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.

Угловые опоры устанавливаются на углах поворота трассы ВЛ. Углом поворота линии называется угол в плане линии (рис. 2.1), дополняющий до 180 0 внутренний угол линии. Если угол поворота трассы меньше 20 0 , устанавливают угловые промежуточные опоры, если больше 20 0 – угловые анкерные (рис. 2.1).

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.

В зависимости от способа подвески проводов опоры делятся на две основные группы:

опоры промежуточные, на которых провода закрепляются в поддерживающих зажимах;

опоры анкерного типа, служащие для натяжения проводов; на этих опорах провода закрепляются в натяжных зажимах.

Эти виды опор делятся на типы, имеющие специальное назначение.

Промежуточные прямые опоры устанавливаются на прямых участках линии. На промежуточных опорах с подвесными изоляторами провода закрепляются в поддерживающих гирляндах, висящих вертикально; на опорах со штыревыми изоляторами закрепление проводов производится проволочной вязкой. В обоих случаях промежуточные опоры воспринимают горизонтальные нагрузки от давления ветра на провода и на опору и вертикальные - от веса проводов, изоляторов и собственного веса опоры.

Промежуточные угловые опоры устанавливаются на углах поворота линии с подвеской проводов в поддерживающих гирляндах. Помимо нагрузок, действующих на промежуточные прямые опоры, промежуточные и анкерно-угловые опоры воспринимают также нагрузки от поперечных составляющих тяжения проводов и тросов. При углах поворота линии электропередачи более 20° вес промежуточных угловых опор значительно возрастает. При больших углах поворота устанавливаются анкерно угловые опоры.

Классификация.

По назначению

Промежуточные опоры устанавливаются на прямых участках трассы ВЛ, предназначены только для поддержания проводов и тросов.

Угловые опоры устанавливаются на углах поворота трассы ВЛ. При небольших углах поворота (до 15-30°), где нагрузки невелики, используют угловые промежуточные опоры.

Анкерные опоры устанавливаются на прямых участках трассы для перехода через инженерные сооружения или естественные преграды. Жесткие и прочные.

Концевые опоры - разновидность анкерных и устанавливаются в конце или начале линии.

Специальные опоры: транспозиционные, ответвлительные, перекрёстные, противоветровые.

По способу закрепления в грунте

Узкобазовая опора; Опоры, устанавливаемые непосредственно в грунт; Опоры, устанавливаемые на фундаменты

Классические (с широкой базой более 4 м2), как правило, рамные (каркасные) с заливкой бетоном или пригрузом, засыпанным песчано-гравийной смесью

Узкобазовые (менее 4 м2) (например: с креплением на стальную трубу, стальную винтовую или железобетонную сваю)

Специальная концевая опора - переход от воздушной линии к подземной кабельной линии

По конструкции

Вантовая опора ПС110ПВ-1М; Трехстоечная анкерно-угловая опора 35 кВ конструкции ГК ЭЛСИ; Свободностоящие опоры (одностоечные многостоечные); Опоры с оттяжками; Вантовые опоры аварийного резерва

По количеству цепей

Одноцепные; Двухцепные; Многоцепные

По напряжению

Опоры подразделяются на опоры для линий 0.4, 6, 10, 35, 110, 220, 330, 500, 750, 1150 кВ. Отличаются эти группы опор размерами и весом. Чем больше напряжение, тем выше опоры, длиннее её траверсы и больше её вес. Увеличение размеров опоры вызвано необходимостью получения нужных расстояний от провода до тела опоры и до земли, соответствующих ПУЭ для различных напряжений линий.

По материалу изготовления

Железобетонные - выполняют из бетона, армированного металлом. Для линий 35-110 кВ и выше обычно применяют опоры из центрифугированного бетона. Достоинством железобетонных опор является их стойкость в отношении коррозии и воздействия химических реагентов, находящихся в воздухе. Основной недостаток значительный вес, относительно высокий процент возникновения дефектов при транспортировке.

Металлические - выполняют из стали специальных марок. Отдельные элементы соединяют сваркой или болтами. Для предотвращения окисления и коррозии поверхность металлических опор оцинковывают или периодически окрашивают специальными красками. Виды: Металлические решётчатые опоры, Металлические многогранные опоры, Опоры из стальных труб

Общая информация об опорах ЛЭП

Опоры ЛЭП - это конструкции, которые служат для поддерживания над земной поверхностью проводов под напряжением и грозозащитных тросов. Они бывают различных форм и размеров. Опоры могут быть железобетонными, деревянными, металлическими или даже из композитных материалов. Основные элементы опоры линий электропередачи - стойки, фундаменты, траверсы (перекладины на которых держатся провода), часто используются также тросостойки и оттяжки.

АНКЕРНЫЕ ОПОРЫ ЛЭП
Различают анкерные и промежуточные опоры линий электропередачи. Прочная конструкция анкерных опор выдерживает значительные усилия от натяжения проводов; анкерные опоры линий электропередачи устанавливают в начале и в конце ЛЭП, на поворотах, при пересечении ЛЭП через небольшие речки, железные дороги, автодороги и мосты.
Разновидность анкерных опор - переходные опоры применяют при пересечении ЛЭП рек и прочих крупных преград. Именно переходные опоры несут самые большие нагрузки и сами могут достигать высоты 300 метров! Эти опоры являются самыми тяжёлыми и высокими из всех опор ЛЭП, нередко их окрашивают в яркие цвета, например, часто встречаются красно-белые опоры, применяют и оранжевый, серый и другие цвета. Подробнее о переходных опорах- см. соответствующий очерк http://io.ua/s73072.

ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ОПОРЫ ЛЭП
Промежуточные опоры имеют менее прочную конструкцию, чем анкерные; они обычно служат для поддержания проводов и тросов на прямых участках трассы ЛЭП. Большинство опор на трассах - промежуточные. Как правило, промежуточную опору, можно отличить от анкерной по такому признаку: если гирлянды изоляторов свисают перпендикулярно к земной поверхности, значит опора промежуточная. А на анкерных опорах провода закрепляются в зажимах натяжных гирлянд, эти гирлянды являются как бы продолжением линии и находятся к поверхности земли под острым углом, а иногда почти параллельно.
Также опоры линий электропередачи подразделяют на:
- транспозиционные (для изменения порядка расположения фаз),
- ответвительные,
- перекрёстные,
- повышенные, пониженные и др.
По числу подвешиваемых проводов (цепей) опоры разделяют на одно- и многоцепные; по конструкции - на одностоечные, А- и АП-образные, П-образные, V-образные (например, типа «Набла»), типа «рюмка» и др.

ДЕРЕВЯННЫЕ ОПОРЫ ЛЭП
Сегодня применяют, в основном, железобетонные и металлические опоры линий электропередач. Деревянные опоры линий электропередачи устанавливали на ЛЭП напряжением до 220 кВ. На изготовление опор линий электропередач обычно шли сосновые и лиственничные столбы, пропитанные противогнилостным составом (антисептиком). Часто деревянные опоры укрепляли на железобетонных приставках (пасынках) или сваях. Деревянные опоры линий электропередачи были дёшевы, сравнительно просты в изготовлении и надёжны в эксплуатации. Первая крупная советская ЛЭП - Каширская ГРЭС - Москва - напряжением 110 кВ и протяжённостью 120 км была сооружена именно на деревянных опорах. Сегодня ЛЭП с деревянными опорами уже не строят.

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ОПОРЫ ЛЭП
Более высокую механическую прочность имеют железобетонные опоры линий электропередачи, конструкции которых были разработаны в СССР в 1933-м году. Однако из-за отсутствия индустриальной базы, массовое применение их на строительстве ЛЭП всех напряжений началось лишь в 1955 году. Преимущества железобетонных опор линий электропередачи - простота конструкции и технологичность заводского изготовления. Такие опоры линий электропередачи обычно кольцевого или прямоугольного сечения, их изготовляют в основном из предварительно напряженного железобетона.
Наиболее распространены промежуточные одностоечные железобетонные опоры линий электропередачи с металлическими траверсами, которые устанавливают непосредственно в грунте. Кроме того, на ЛЭП напряжением 110-500 кВ широко применяли промежуточные и анкерно-угловые железобетонные опоры линий электропередачи с оттяжками.

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ОПОРЫ ЛЭП
Металлические опоры линий электропередачи обладают меньшей, чем железобетонные, массой и высокой механической прочностью. Это позволяет создавать опоры значительной высоты, рассчитанные на большие нагрузки. Их применяют на ЛЭП всех напряжений, часто в сочетании с железобетонными промежуточными опорами. Металлические опоры линий электропередачи незаменимы на линиях с большими нагрузками (например, на переходах).
Металлические опоры линий электропередачи изготовляют в основном из стали, в отдельных случаях из алюминиевых сплавов. По способу изготовления металлические опоры линий электропередачи делят на сварные, поступающие с заводов в виде готовых секций, и болтовые, которые собирают на трассе из отдельных элементов (раскосов, стержней, поясов) на болтах.
Опоры из металла делятся на две обширные группы - решётчатые и МГС (многогранные гнутые стойки). Если первые всем хорошо известны, то МГС только начинают получать распространение в странах СНГ. Много полезной информации об этих опорах можно узнать на сайте www.energobud.com.ua
По напряжению ЛЭП, в пределах СНГ, разделяют на 35 кВ,110 кВ, 154кВ (150кВ), 220кВ, 330 кВ, 400кВ, 500кВ, 750кВ, 800кВ,1150кВ и 1500 кВ. Большинство всех ЛЭП в мире работают на переменном токе, но есть и линии, работающие на постоянном, к примеру, ЛЭП постоянного тока Волгоград-Донбасс (об этих линиях электропередачи можно прочитать тут http://io.ua/s91331).

КЛАССЫ НАПРЯЖЕНИЯ ЛЭП
Точно определить напряжение в ЛЭП неспециалисту бывает трудно, но, как правило, это можно сделать простым способом - посчитать, сколько изоляторов в гирлянде подвешено на траверсе. Так ЛЭП 35 кВ имеют в каждой гирлянде по три-пять изоляторов. А вот в гирляндах ЛЭП 110 кВ уже шесть-десять изоляторов. Если изоляторов от десяти до пятнадцати, значит это ЛЭП 220 кВ.
Если провода ЛЭП раздваиваются (это называется расщепление), тогда линия может иметь напряжение 330 кВ. Если проводов по три в каждой фазе - то 500 кВ, если проводов по четыре - 750 кВ.
Из каждого правила бывают исключения. Так линии 220кВ и 150кВ имеют расщепление, хотя это характерно для линий 330кВ. ЛЭП 330кВ, в особых случаях, могут работать без расщепления.
ЛЭП 35кВ -110кВ применяются повсеместно, в качестве распределительных сетей (например, ЛЭП 110 кВ может снабжать подстанцию, которая питает небольшой посёлок или микрорайон). Класс 150 кВ - более совершенный аналог стодесятки, это напряжение применяются в энергосистеме «Днепроэнерго» и некоторых прилегающих к ней районов, а также в Кольской энергосистеме (Кольский полуостров). Этот класс напряжения попал в СССР в начале 30-х годов, вместе с американским оборудованием компании «General Electric» для Днепрогэса.
ЛЭП 220 кВ в основном служат для связи электростанций с подстанциями и крупными потребителями. Линии 330 кВ часто строят на большие расстояния, для связи между мощными электростанциями и подстанциями (межсистемные связи), а иногда и для нужд очень энергоёмких предприятий. Линии напряжением 400кВ, 500 кВ, и 750 кВ и выше используются также для межсистемных связей, для передачи электроэнергии на большие расстояния, в том числе в соседние страны.

УНИФИКАЦИЯ ОПОР ЛЭП В СССР
В 1976 году, в связи с унификацией опор ЛЭП в СССР, была принята следующая система обозначения металлических и железобетонных опор 35—330 кВ:
буквами П и ПС обозначили промежуточные опоры,
ПВС— промежуточные с внутренними связями,
ПУ или ПУС - промежуточные угловые,
ПП — промежуточные переходные,
АН УС — анкерно-угловые,
К или КС — концевые.
Буквой Б обозначают железобетонные опоры, а отсутствие ее указывает, что опоры стальные. Цифры 35, 110, 150, 220 и т. д., следующие после букв указывают напряжение линии, а цифры, стоящие за ними — типоразмер опор. Буквы У и Т добавляют соответственно в обозначение промежуточных опор, используемых в качестве угловых, и с тросостойкой. А в современном электросетевом строительстве, наблюдается «деунификация», разрабатываются новые оригинальные опоры, предназначенные для условий конкретной трассы ЛЭП. Так, в развитых странах уже отказались от массового применения типовых проектов. Каждая линия должна строиться с учетом всех нюансов рельефа, климата и т.п.

КЛАССИФИКАЦИЯ ОПОР ЛЭП ПО ОБЩЕМУ ВИДУ

Башенные опоры
Классические, самые распространенные из всех опор ЛЭП высокого напряжения. Могут иметь от одной до 9-ти параллельных траверс, и применятся для одно- двух- или многоцепных ЛЭП. Все башенные опоры решётчатые объединяет общая черта - их ствол сужается от базы к верхушке. Подразделяются на два семейства:
- широкоствольные решётчатые (если основание мачты шире товарного вагона, см. фото 1). Это самые распространенные опоры. Могут быть одноцепными («крымского типа»), двухцепные (типа «бочка») и многоцепные.
Самые интересные представители одноцепных башенных опор - Т-образные опоры для линий постоянного тока.
- решётчатые узкобазные (соответственно их база по размерам несколько уже, чем основание товарного вагона).

Портальные опоры
Опоры из металла, дерева или железобетона, напоминающие букву «П» либо букву «Н». Пользуются широким распространением на ЛЭП 330-750 кВ. Как правило, одноцепные.

АП-образные опоры
Одноцепные опоры, созданные при помощи сварных металлических труб, МГС либо дерева, в профиль напоминающие букву «А», в анфас букву «П». Сечение труб в этих опорах может достигать 1300 мм, а высота может быть свыше 80 м.
На фото 4, пример такой трубчатой опоры при переходе линии 330кВ через Днепр, на Украине. Внутри её стоек, находятся лестницы для подъёма на вершину, а всего опора имеет четыре колена высотой 21 метр каждый (они окрашены в разные цвета), общая высота мачты около 85 метров. Подробнее можно прочитать тут - http://io.ua/s93360.

Трехстоечные раздельностоящие решётчатые опоры
Трёхстоечные решётчатые опоры, как правило, стоят на поворотах и переходах ЛЭП 500кВ и 750кВ, используются в качестве анкерных (фото 5).

Л-образные опоры
Представляют собой плоские Л-образные решётчатые конструкции, шарнирно сочленённые с двумя фундаментами. Наверху опоры - траверса для крепления 4-х несущих тросов, удерживающих опору в вертикальном положении. Ниже расположены ещё три (реже две) траверсы, для подвеса проводов. Л-образные вышки применялись, в частности, как переходные для двух цепей ВЛ 110кВ или 220 кВ. Их применение позволило сэкономить металл и упростить фундамент. Такие опоры было целесообразно применять на территориях, заливаемых водою при половодье. Особенности конструкции не дали этим опорам получить широкое распространение.

Y-образные опоры, "рюмки"
Одноцепные мачты напоминающие букву «Y» или рюмку (фото 6). Существуют разных типов и применяются достаточно давно и у нас и за границей, в том числе в качестве переходных (например, ПС-101). Эти опоры всегда выполнены из металла, обычно решётчатые, реже состоят из многогранных гнутых стоек.

V-образные, "Набла"
Промежуточные поры с оттяжками, применяются на трассах ЛЭП 330-1150кВ, к примеру, опоры типа «Набла» для 750 кВ. Напоминают перевернутый треугольник - наблу. Исключительно одноцепные.

Класс: Опоры типа "Кошка"
Весьма интересные оригинальные опоры, пользуются большой популярности в странах западной Европы, особенно во Франции (фото 10).

Столбовые опоры (т.е. не решётчатые)
Это опоры, в основе которых деревянные, металлические либо железобетонные столбы. Существуют одностоечные и портальные. Одностоечные опоры из железобетона - самые широко распространенные промежуточные опоры ЛЭП при напряжении 35-220 кВ. Относительно недавно получил распространение прогрессивный тип металлических одностоечных столбовых опор - с применением МГС. Если говорить точнее, то в США такие опоры применяются довольно давно, а в СНГ они только начинают завоёвывать популярность. Применение МГС позволило создавать столбовые многоцепные опоры (см. фото 8).
Портальные столбовые опоры состоят из двух столбов (деревянных, железобетонных или МГС) скреплённых общей траверсой. Особое распространение у нас получили столбовые одноцепные портальные железобетонные опоры ПВС (с внутренними связями) для линий 220 и 330 кВ (фото 9).

Нестандартные опоры
К ним относятся различные, не относящиеся к данной классификации нестандартные опоры и экзотика, например многочисленные декоративные опоры.

2011 «POWERLINER»

Обновлен 20 янв 2016 . Создан 30 ноя 2010