Стальные опоры на оттяжках

Обновлено: 10.05.2024

Производство промежуточных одноцепных опор ВЛ напряжением 500кВ, используемых в регионах с чистой атмосферой, осуществляется по рабочим чертежам типового альбома № 3539тм-том2 института «Энергосетьпроект». В альбоме разработаны промежуточные опоры двух видов: одностоечные свободностоящие и портальные с оттяжками. Для реконструкции и ремонта, построенных ранее, трасс ВЛ производителями выпускаются пять вариантов нормальных портальных опор с оттяжками ПБ1, ПБ2, ПБ3, ПБ4, ПБ5, каждая из них для удобства установки стоек, находящихся на разных высотах, имеет четыре косогорных модификации ПБ1-I, ПБ1-II, ПБ1-III, ПБ1-IV, ПБ2-I, ПБ2-II, ПБ2-III, ПБ2-IV, ПБ3-I, ПБ3-II, ПБ3-III, ПБ3-IV, ПБ4-I, ПБ4-II, ПБ4-III, ПБ4-IV, ПБ5-I, ПБ5-II, ПБ5-III, ПБ5-IV.

Перечисленные опорные конструкции с оттяжками занимают значительную площадь, что в большинстве случаев делает невозможным их применение в условиях городской застройки с высокой плотностью инженерных коммуникаций. Для строительства в стесненных условиях, изготавливают свободностоящие опоры Р1, Р2 и соответствующие повышающие подставки для опор Р1+5, Р1+10, Р2+5, Р2+10. Применение разработанных в проекте пойменных подставок позволяет устанавливать опоры Р1+5П, Р1+10П, Р2+5П, Р2+10П в болотах, поймах рек. По рабочим чертежам альбома № 3539тм-том2, также производят промежуточно-угловые опоры ПУБ-2, ПУБ-5, ПУБ-20, которые рассчитаны на соответствующие углы поворота ВЛ 2, 5 и 20 градусов.

Взамен указанных опор, в настоящее время производят соответствующие одноцепные портальные опоры с оттяжками ПП500-1, ПП500-3 разработанные институтом «Энергосетьпроект» в серии 3.407.2-155 выпуск 1. Двухцепных опор по настоящему проекту не предусмотрено. Каждая из портальных опор имеет четыре модификации ПП500-1-I, ПП500-1-II, ПП500-1-III, ПП500-1-IV, ПП500-3-I, ПП500-3-II, ПП500-3-III, ПП500-3-IV, соответствующие четырем схемам косогорности. Кроме того, по чертежам указанного проекта, изготавливают одностоечные свободностоящие опоры ПС500-1, и подставки повышенных опор ПС500-1+5, ПС500-1+10. Выпуск 2 этой же серии содержит чертежи, по которым выполняют промежуточно-угловую трехстоечную опору с оттяжками ПУ500-1, и её повышенную модификацию ПУ500-1+5.

Одноцепные портальные опоры с оттяжками ПП500-5, ПП500-5+3, ПП500-5-I, ПП500-5-II, ПП500-5-III, ПП500-5-IV для эксплуатации в условиях загрязненой атмосферы, и опоры ПП500-7, ПП500-7-I, ПП500-7-II, ПП500-7-III, ПП500-7-IV для горных районов изготавливают по чертежам серии 3.407.2-160 выпуск 1. Кроме того, в серии разработаны чертежи промежуточных одностоечных свободностоящих опор ПС500-3, ПС500-3+5, ПС500-3+10, применяемых в условиях загрязненной атмосферы и горных районах.

Перечисленные промежуточные и промежуточно-угловые опоры рассчитаны для строительства ВЛ 500кВ в регионах с различными гололедно-ветровыми нагрузками. Высокий экономический эффект от внедрения опор на оттяжках определил их широкое распространение, и сделал основным видом промежуточных опор данного класса напряжения. Конструкция свободностоящих опор ЛЭП 500кВ из-за больших габаритов верхней части и большей массы опоры значительно усложняется и потому менее предпочтительна.

Несмотря на это, полностью отказаться от выпуска свободностоящих промежуточных опор ВЛ 500кВ не удается. Они остаются незаменимыми при прохождении пойм рек и болот, строительстве в насыщенной подземными и надземными инженерными коммуникациями населенной местности, и в других стесненных условиях.

В условиях, когда строящуюся ЛЭП планируется выводить на расчетную мощность не сразу, опоры из этого раздела каталога могут быть применены в качестве промежуточных опор ВЛ 330кВ . Все указанные конструкции, предназначены для установки в стандартных и слабых минеральных грунтах, на типовых свайных, свайно-винтовых и грибовидных фундаментах.

Цена на нормальные стальные опоры ЛЭП зависит от марки стали и антикоррозионного покрытия конструкций.

Узнать цену опор ВЛ

Промежуточные опоры на оттяжках ПБ1, ПБ2

Промежуточные опоры на оттяжках ПБ1-I, ПБ1-II, ПБ1-III, ПБ1-IV, ПБ2-I, ПБ2-II, ПБ2-III, ПБ2-IV

Промежуточные опоры на оттяжках ПБ3, ПБ4, ПБ5

Промежуточные опоры на оттяжках ПБ3-I, ПБ3-II, ПБ3-III, ПБ3-IV, ПБ4-I, ПБ4-II, ПБ4-III, ПБ4-IV, ПБ5-I, ПБ5-II, ПБ5-III, ПБ5-IV

Промежуточные опоры на оттяжках ПП500-1, ПП500-3, ПП500-5, ПП500-7

Промежуточные свободностоящие опоры ПС500-1, ПС500-1+5, ПС500-1+10, ПС500-3, ПС500-3+5, ПС500-3+10

Промежуточные свободностоящие опоры Р-1, Р-2

Промежуточно-угловые опоры на оттяжках ПУБ-2

Промежуточно-угловые трехстоечные опоры на оттяжках ПУ500-1, ПУ500-1+5

Характеристики металлических опор ВЛ 500 кВ:

Отгрузка металлических опор ВЛ производится автомобильным и железнодорожным транспортом.

Использование новых конструкций опор из гнутых металлических профилей при строительстве воздушных линий электропередачи высших классов напряжения

Выполнен анализ технических решений, реализованных в традиционных типах стальных опор линий электропередачи высших классов напряжения. Выявлены достоинства и недостатки опор различных типов. Предложены опоры новых конструкций из гнутых профилей переменного сечения, в которых реализованы достоинства опор, выполненных по различным традиционным схемам. Предложенные новые конструкции опор линий электропередачи, разработанные ГК ЭЛСИ, имеют лучшие технико-экономические характеристики, чем опоры традиционных конструкций.

Ключевые слова: опоры ЛЭП из гнутых стальных профилей, новые конструкции опор линий электропередачи, разработка опор новых конструкций

В настоящее время при строительстве воздушных линий электропередачи (ЛЭП) высших классов напряжения (220 кВ и выше) в России в основном применяются стальные опоры. При этом опоры выполняются свободностоящими или на оттяжках. Свободностоящие стальные опоры могут быть башенного типа или узкобазыми [ 1 ].

Усилия в несущих поясах свободностоящих опор определяются, в основном, изгибающими моментами от нагрузок, которые в нормальных режимах направлены перпендикулярно оси ВЛ, а в аварийных – вдоль оси ВЛ. При этом изгибающий момент, воздействующий на стойки опор, увеличивается в направлении к поверхности земли. Для восприятия этого возрастающего момента в опорах башенного типа и в узкобазых опорах используются разные технические идеи.

Стальные свободностоящие опоры башенного типа.

Стойки стальных свободностоящих опор башенного типа выполняются в виде четырехгранных пространственных ферм с элементами поясов и решетки из прокатных уголков (Рис.1.а.). Конструктивно стойки по высоте делятся на секции высотой 5-9 м; в пределах каждой секции сечения поясов постоянны. Так как изгибающие моменты в верхних сечениях меньше, а в нижних больше, выгодно делать секции с наклонными поясами, чтобы, по возможности, сблизить усилия в поясах верхних и нижних панелей каждой секции. При равенстве этих усилий можно полностью использовать прочность материала поясов по всей высоте секции, что минимизирует затраты стали на пояса. Однако, большой наклон поясов, приводит к расширению стоек опор в нижней части, увеличению массы решетки и необходимости установки опор на четыре фундамента. Характерный размер сечения в основании для опор башенного типа – около 5 метров для опор 220 кВ, 5-8 метров для опор 500 кВ, и до 14 метров для опор 1150 кВ.

Опоры башенного типа широко используются не только на территории РФ и СНГ, но и во всей мировой практике строительства ЛЭП, и являются наиболее распространенными.

На фундаменты опор башенного типа в основном воздействуют сжимающие и вырывающие нагрузки. Характер нагрузок, воздействующих на фундамент, определяет выбор типа фундаментов, которые выполняются из железобетона грибовидными или свайными. При использовании свайных фундаментов, в связи с необходимостью обеспечивать закрепление на действие вырывающих усилий, необходимая длина свай колеблется от 8 до 12 метров, а в некоторых случаях возникает необходимость установки под каждый несущий пояс нескольких свай – до четырех штук.

Преимуществом стальных опор башенного типа является простота технологического процесса по их изготовлению. Производство опор состоит в нарезке в размер стандартных прокатных профилей и продавливании в них монтажных отверстий. Сварочные работы ограничиваются приваркой фланцев для установки опор на фундаменты.

Недостатки стальных опор башенного типа состоят в следующем:

значительные трудозатраты на укрупнительную сборку опор на базах монтажных организаций;
большие размеры секций опор после укрупнительной сборки, что снижает эффективность загрузки транспортных средств;
значительные затраты на строительство фундаментов;
плохая устойчивость опор к пучениям (пучение фундаментов всегда неравномерно, что приводит к разрушению пояса опоры со стороны фундамента, подверженного пучению в большей степени);
сложность закрепления опор в "слабых" и заболоченных грунтах, где для удержания опоры необходимо значительно увеличивать вес свайных фундаментов с целью компенсации выдергивающих усилий;
большая отчуждаемая под опоры площадь.

Стальные свободностоящие узкобазые опоры выполнены по схеме консоли с защемленным концом. Стойки опор выполняются многогранными с изменяющимся по высоте опоры сечением (Рис1.б.). Опоры подобного типа в последние десятилетия получили широкое распространение в США и Канаде, где большая часть новых ЛЭП строится с использованием опор этого типа, получивших название "poles". Опоры типа poles выполняются в виде многогранных стоек сплошного сечения с изменяемой по высоте опоры площадью поперечного сечения. Стойки опор состоят из отдельных секций длиной 10 – 15 метров. В СССР были разработаны аналогичные опоры серии ПМ [ 1 ], однако они не нашли широкого применения при строительстве ЛЭП, очевидно в силу своей высокой цены и сложной технологии производства.

Недостатком опор со стойками сплошного многогранного сечения является относительно большой расход материала. Объясняется это тем, что при воздействии изгибающих усилий напряжение в волокнах, расположенных в районе нейтральных осей сечения оказываются существенно ниже допускаемых, т.е. прочность материала в этих волокнах полностью не используется. Еще одним недостатком подобных конструкций является наличие замкнутых полостей, для которых необходимо обеспечить герметичность на протяжении всего срока эксплуатации опор, т.к. при разгерметизации замкнутых полостей возможна интенсивная коррозия внутренней поверхности конструкции, вызванная конденсирующейся внутри полости влагой.

Опоры этого типа устанавливаются на один фундамент. Фундаменты опор ЛЭП выполняются буронабивными железобетонными, либо в виде сваи из стальной трубы или в виде продолжения стойки.

К достоинствам узкобазых свободностоящих опор следует отнести малый поперечный размер секций (как правило не более 1 м), установку опор на один фундамент и, как следствие малую площадь, отчуждаемую под опору.

Недостатки стальных свободностоящих узкобазых опор состоят в следующем:

большой вес;
повышенные требования к эксплуатации, состоящие в необходимости обеспечения герметичности конструкции в течение всего срока службы;
невозможность подъема на опоры монтажного и ремонтного персонала без использования специальной грузоподъемной техники;
сложность технологического процесса по изготовлению опор;
высокая цена.

Стальные опоры на оттяжках

Стальные опоры на оттяжках выполняются по различным механическим схемам. Опоры этого типа могут быть одностоечными и двухстоечными с количеством оттяжек от двух до шести. Пример исполнения опоры на оттяжках приведен на рис.1.в. Независимо от схемы, стойки опор на оттяжках, в отличии от свободностоящих опор, испытывают не изгибающие, а сжимающие усилия, оттяжки в таких опорах воспринимают растягивающие усилия. Характер нагрузок, воздействующих на стойки опор на оттяжках, позволяет использовать для стоек малые сечения. Размер сечения для стоек опор этого типа определяется из соображений общей устойчивости конструкций. Характерный размер сечения стоек опор на оттяжках находится в пределах 1 метра. Закрепление оттяжек выполняется при помощи анкерных плит, винтовых анкеров или свай.

Преимуществом стальных опор на оттяжках является их малый вес, малый поперечный размер секций и простота технологического процесса по их изготовлению. Производство опор, так же, как и для опор башенного типа, состоит в нарезке в размер стандартных прокатных профилей и продавливании в них монтажных отверстий.

Недостатки стальных опор на оттяжках состоят в следующем:

значительные трудозатраты на укрупнительную сборку опор на базах монтажных организаций;
значительные затраты на строительство фундаментов;
сложность монтажа;
сложность закрепления опор в "слабых" и заболоченных грунтах, где для закрепления оттяжек необходимо значительно увеличивать вес свайных фундаментов с целью компенсации выдергивающих усилий;
большая площадь, отчуждаемая под опоры из-за наличия оттяжек;
повышенные требования к эксплуатации, состоящие в необходимости контроля за усилиями в оттяжках;
возможность повреждения оттяжек транспортными средствами и сельскохозяйственной техникой.

Учитывая то, что все рассмотренные конструкции опор имеют как определенные достоинства, так и некоторые недостатки, вытекающие из реализованных в них технических идей, представляется целесообразным выполнение работ, направленных на создание более оптимальных конструкций опор линий электропередачи. При этом, чтобы удовлетворить требованиям оптимальности, новые разрабатываемые конструкции должны с одной стороны максимально вобрать в себя достоинства существующих опор различных типов, а с другой стороны, максимально избавиться от присущих существующим опорам недостатков.

Такой подход может быть реализован при использовании механических схем опор с узкой базой (как для опор ПМ и poles), но с заменой сплошного металлического листа в области нейтральных осей сечения на легкие раскосы (как у опор башенного типа). При этом с тем, чтобы избежать увеличения базы опор, несущие пояса должны изготавливаться переменного по высоте сечения, что требует применения в конструкции стоек опор гнутых стальных профилей, т.к. металлургическая промышленность не выпускает требуемых для решения поставленной задачи стандартных профилей переменного сечения. Полученные в результате такого усовершенствования опоры представляют собой эволюцию узкобазых опор замкнутого сечения. Преимущества новых конструкций опор, разработанных в рамках предложенного подхода, состоят в снижении веса опор и в отсутствии замкнутых полостей.

На сегодняшний день есть примеры разработки более совершенных конструкций стальных опор линий электропередачи с использованием гнутых стальных профилей переменного сечения для ЛЭП напряжением 35 – 110 кВ [ 2 ]. В ЗАО "ВНПО ЭЛСИ" разработана и испытана базовая стойка [ 3 ], на которой выполняются опоры для ЛЭП 35 – 110 кВ в одноцепном и двухцепном исполнениях. Стойка выдерживает изгибающий момент 40 тсм. На рис.2.а. в качестве примера представлена механическая схема двухцепной опоры 110 кВ и поперечное сечение стойки опоры в основании и в верхней части опоры.

Однако, механических характеристик стойки, используемой группой компаний ЭЛСИ при изготовлении опор линий электропередачи 35-110 кВ, недостаточно для использования этой стойки для разработки и производства опор ЛЭП более высоких классов напряжения.

Разработка новых конструкций опор для ЛЭП высших классов напряжения – 220 кВ и выше годами сдерживалась отсутствием спроса на строительство ЛЭП этих классов напряжения на протяжении последних 10 лет. В настоящее время эта ситуация начинает меняться – с конца 2002 года интерес к новым конструкциям опор для ЛЭП 220 кВ стали проявлять некоторые энергосистемы РФ и компания АЛРОСА. В связи с этим в ЗАО "ВНПО ЭЛСИ" с начала 2003 г. возобновлены работы по разработке новых конструкций опор для линий электропередачи высших классов напряжения.

Самым простым способом увеличения несущей способности стойки на изгиб является изменение ее геометрических размеров. На рис.2.б. представлена механическая схема одноцепной опоры для ЛЭП 220 кВ и поперечное сечение стойки опоры в основании. Стойка с новыми геометрическими размерами воспринимает изгибающий момент до 55 тсм. При такой прочности стойки предлагаемая опора позволяет использовать провод АС 400/51, обеспечивая при этом габаритные пролеты 310 м для III ветрового и II гололедного районов, и 260 м для III ветрового и IV гололедного районов. По сравнению со стальной опорой башенного типа П-220-3, предлагаемая конструкция дает экономию стали на 1 км ЛЭП 29 % для II и на 35 % для IV гололедных районов.

Кроме сокращенного объема стали на производство опор, существенная экономия денежных средств и времени строительства при сооружении ЛЭП с использованием опор подобного типа будет определяться тем, что опора устанавливается на один фундамент, что резко сокращает самую трудоемкую, дорогостоящую и продолжительную составляющую строительства – устройство фундаментов.

Не существует принципиальных препятствий для того, чтобы разработать и изготовить узкобазую стойку опоры с практически любым изгибающим моментом. Так в ЗАО "ВНПО ЭЛСИ" разработаны стойки, воспринимающие изгибающие моменты до 100 тсм [ 4 ]. Однако, при использовании таких стоек возникают проблемы с их закреплением в большинстве типов грунтов, т.к. довольно сложно выполнить фундамент с такой несущей способностью по грунту на опрокидывание. По этой причине, на наш взгляд, для двухцепных опор линий электропередачи высших классов напряжения схему опору "консоль с защемленным концом" вряд ли стоит рассматривать как оптимальную.

Для опор двухцепных ЛЭП высших классов напряжения и для одноцепных ЛЭП высших классов напряжения с расщепленными проводами предлагается новая механическая схема, включающая в себя основную несущую стойку и легкий подкос, установленный в плоскости, перпендикулярной оси ЛЭП. Выбор этой схемы основан на том, что для указанных выше опор определяющими являются нагрузки нормальных режимов, а нагрузка аварийного режима заметно ниже. При таком распределении воздействующих на опоры нагрузок, подкос позволяет снять изгибающие нагрузки рабочих режимов, переведя их ниже точки крепления подкоса в сжимающие и растягивающие. Это позволяет выбирать несущую способность основной стойки на изгиб по аварийному режиму. Фактически, в такой схеме дополнительно к преимуществам основной стойки добавляется преимущество опор с оттяжками, не испытывающими изгибающих воздействий, с той разницей, что функции оттяжек выполняет подкос. Использование подкоса позволяет добиться по сравнению с оттяжками двух преимуществ: применить один подкос вместо двух оттяжек (т.к. подкос может работать не только на растяжение, но и на сжатие), за счет чего достигается экономия одного фундамента, и избежать необходимости периодической проверки и регулировки оттяжек в процессе эксплуатации опор.

На рис.2.в. представлена механическая схема двухцепной опоры ЛЭП 220 кВ с одним подкосом и сечение основной стойки в части ниже крепления подкоса. Двухцепная опора 220 кВ, выполненная по такой схеме, позволяет использовать провод АС 400/51, обеспечивая при этом габаритные пролеты 440 м для IV ветрового и II гололедного районов, и 355 м для IV ветрового и IV гололедного районов. По сравнению со стальной опорой башенного типа П-220-2, предлагаемая конструкция дает экономию стали на 1 км ЛЭП 26 %.

Кроме сокращенного объема стали на производство опор, существенная экономия денежных средств и времени строительства при сооружении ЛЭП с использованием опор подобного типа будет определяться тем, что опора устанавливается на два фундамента (а не четыре, как опора башенного типа), что значительно сокращает самую трудоемкую, дорогостоящую и продолжительную составляющую строительства – устройство фундаментов.

Дополнительные преимущества предлагаемых новых конструкций опор:

лучшая устойчивость к пучениям;
опоры "лазовые", что позволяет производить монтаж ЛЭП и ее обслуживание без применения автовышек;
в отличие от опор типа ПМ и "poles", нет необходимости обеспечивать герме-тичность конструкций в процессе эксплуатации;
нет необходимости проверки и регулировки оттяжек.

С использованием предложенных подходов и конструктивных решений могут быть разработаны опоры с улучшенными технико-экономическими характеристиками для ЛЭП более высоких классов напряжения.

НОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ ОПОР ИЗ ГНУТЫХ СТАЛЬНЫХ ПРОФИЛЕЙ

В настоящее время при строительстве воздушных линий электропередачи (ЛЭП) напряжением 220 кВ, в России в основном применяются стальные опоры. При этом опоры выполняются свободностоящими или на оттяжках. Свободностоящие опоры могут быть башенного типа или узкобазыми.

Усилия в несущих поясах свободностоящих опор определяются, в основном, из-гибающими моментами от нагрузок, которые в нормальных режимах направлены перпендикулярно оси ВЛ, а в аварийных - вдоль оси ВЛ. При этом изгибающий момент, воздействующий на стойки опор, увеличивается в направлении к поверхности земли. Для восприятия этого возрастающего момента в опорах башенного типа и в узкобазых опорах используются разные технические идеи.

Стойки стальных свободностоящих опор башенного типа выполняются в виде четырехгранных пространственных ферм с элементами поясов и решетки из прокатных уголков (Рис.1.а.). Конструктивно стойки по высоте делятся на секции высотой 5-9 м; в пределах каждой секции сечения поясов постоянны. Так как изгибающие моменты в верхних сечениях меньше, а в нижних больше, выгодно делать секции с наклонными поясами, чтобы, по возможности, сблизить усилия в поясах верхних и нижних панелей каждой секции. При равенстве этих усилий можно полностью использовать прочность материала поясов по всей высоте секции, что минимизирует затраты стали на пояса. Однако, большой наклон поясов, приводит к расширению стоек опор в нижней части, увеличению массы решетки и необходимости установки опор на четыре фундамента. Характерный размер сечения в основании для опор башенного типа - около 5 метров для опор 220 кВ, 5-8 метров для опор 500 кВ, и до 14 метров для опор 1150 кВ.

На фундаменты опор башенного типа в основном воздействуют сжимающие и вырывающие нагрузки. Характер нагрузок, воздействующих на фундамент, определяет выбор типа фундаментов, которые выполняются из железобетона грибовидными или свайными. При использовании свайных фундаментов в связи с необходимостью обеспечивать закрепление на действие вырывающих усилий, необходимая длина свай колеблется от 8 до 12 метров, а в некоторых случаях возникает необходимость установки под каждый несущий пояс нескольких свай - до четырех штук.

значительные трудозатраты на укрупнительную сборку опор на базах монтажных организаций;
большие размеры секций опор после укрупнительной сборки, что снижает эффективность загрузки транспортных средств;
значительные затраты на строительство фундаментов;
плохая устойчивость опор к пучениям (пучение фундаментов всегда неравно-мерно, что приводит к разрушению пояса опоры со стороны фундамента, подверженного пучению в большей степени);
сложность закрепления опор в "слабых" и заболоченных грунтах, где для удержания опоры необходимо значительно увеличивать вес свайных фундаментов с целью компенсации выдергивающих усилий;
большая отчуждаемая под опоры площадь.

Стальные свободностоящие узкобазые опоры.

Стальные свободностоящие узкобазые опоры выполнены по схеме консоли с за-щемленным концом. Стойки опор выполняются многогранными с изменяющимся по высоте опоры сечением (Рис1.б.). Опоры подобного типа в последние десятилетия получили широкое распространение в США и Канаде, где большая часть новых ЛЭП строится с использованием опор этого типа, получивших название "poles". Опоры типа poles выполняются в виде многогранных стоек сплошного сечения с изменяемой по высоте опоры площадью поперечного сечения. Стойки опор состоят из отдельных секций длиной 10 - 15 метров. В СССР были разработаны аналогичные опоры серии ПМ, од-нако они не нашли широкого применения при строительстве ЛЭП, очевидно в силу своей высокой цены и сложной технологии производства.

Недостатком опор со стойками сплошного многогранного сечения является отно-сительно большой расход материала. Объясняется это тем, что при воздействии изгибающих усилий напряжение в волокнах, расположенных в районе нейтральных осей сечения оказываются существенно ниже допускаемых, т.е. прочность материала в этих волокнах полностью не используется. Еще одним недостатком подобных конструкций является наличие замкнутых полостей, для которых необходимо обеспечить герметичность на протяжении всего срока эксплуатации опор, т.к. при разгерметизации замкнутых полостей возможна интенсивная коррозия внутренней поверхности конструкции, вызванная конденсирующейся внутри полости влагой.

Опоры этого типа устанавливаются на один фундамент. Фундаменты выполня-ются буронабивными железобетонными, либо в виде сваи из стальной трубы или в виде продолжения стойки.

К достоинствам узкобазых свободностоящих опор следует отнести малый попе-речный размер секций ( как правило не более 1 м ), установку опор на один фундамент и, как следствие малую площадь, отчуждаемую под опору.

большой вес;
повышенные требования к эксплуатации, состоящие в необходимости обеспе-чения герметичности конструкции в течение всего срока службы;
невозможность подъема на опоры монтажного и ремонтного персонала без использования специальной грузоподъемной техники;
сложность технологического процесса по изготовлению опор;
высокая цена.

Преимуществом стальных опор на оттяжках является их малый вес, малый поперечный размер секций и простота технологического процесса по их изготовлению. Производство опор, также, как и для опор башенного типа, состоит в нарезке в размер стандартных прокатных профилей и продавливании в них монтажных отверстий.

значительные трудозатраты на укрупнительную сборку опор на базах монтажных организаций;
значительные затраты на строительство фундаментов;
сложность монтажа;
сложность закрепления опор в "слабых" и заболоченных грунтах, где для за-крепления оттяжек необходимо значительно увеличивать вес свайных фундаментов с целью компенсации выдергивающих усилий;
большая площадь, отчуждаемая под опоры из-за наличия оттяжек;
повышенные требования к эксплуатации, состоящие в необходимости контроля за усилиями в оттяжках;
возможность повреждения оттяжек транспортными средствами и сельскохозяйственной техникой.

Новые конструкции опор из гнутых стальных профилей.

Учитывая то, что все рассмотренные конструкции опор ЛЭП имеют как определенные достоинства, так и некоторые недостатки, вытекающие из реализованных в них технических идей, представляется целесообразным выполнения работ, направленных на создание более оптимальных конструкций опор ЛЭП. При этом, чтобы удовлетворить требованиям оптимальности, вновь разрабатываемые конструкции должны с одной стороны максимально вобрать в себя достоинства существующих опор различных типов, а с другой стороны, максимально избавиться от присущих существующим опо-рам недостатков.

Такой подход может быть реализован при использовании механических схем опор с узкой базой ( как для опор ПМ и poles ), но с заменой сплошного металлическо-го листа в области нейтральных осей сечения на легкие раскосы ( как у опор башенного типа ). При этом с тем, чтобы избежать увеличения базы опор, несущие пояса должны изготавливаться переменного по высоте сечения, что требует применения в конструкции стоек опор гнутых стальных профилей, т.к. металлургическая промышленность не выпускает требуемых для решения поставленной задачи стандартных профилей переменного сечения. Полученные в результате такого усовершенствования опоры представляют собой эволюцию узкобазых опор замкнутого сечения. Преимущества новых опор, разработанных в рамках предложенного подхода, состоят в снижении веса опор и в отсутствии замкнутых полостей.

На сегодняшний день есть примеры разработки более совершенных конструкций стальных опор ЛЭП с использованием гнутых стальных профилей переменного сечения для ЛЭП напряжением 35 - 110 кВ. В ЗАО "ВНПО ЭЛСИ" разработана и испытана базовая стойка, на которой выполняются опоры для ЛЭП 35 - 110 кВ в одноцепном и двухцепном исполнениях. Стойка выдерживает изгибающий момент 40 тсм. На рис.2.а. в качестве примера представлена механическая схема двухцепной опоры 110 кВ и поперечное сечение стойки опоры в основании и в верхней части опоры.

Однако, механических характеристик стойки, используемой группой компаний ЭЛСИ при изготовлении опор ЛЭП 35-110 кВ, недостаточно для использования этой стойки для разработки и производства опор ЛЭП более высоких классов напряжения.

Разработка новых конструкций опор для ЛЭП 220 кВ и выше сдерживалась отсутствием спроса на строительство ЛЭП этих классов напряжения на протяжении послед-них 10 лет. В настоящее время эта ситуация начинает меняться - с конца 2002 года ин-терес к новым конструкциям опор для ЛЭП 220 кВ стали проявлять некоторые проектные институты и энергосистемы РФ, а также компания АЛРОСА, которая планирует строительство ЛЭП 220 кВ большой протяженности для энергоснабжения своих новых рудников по добыче алмазов. В связи с этим в ЗАО "ВНПО ЭЛСИ" с начала 2003 г. возобновлены работы по созданию новых конструкций опор для ЛЭП высших классов напряжения.

Самым простым способом увеличения несущей способности стойки на изгиб является изменение ее геометрических размеров. На рис.2.б. представлена механическая схема одноцепной опоры для ЛЭП 220 кВ и поперечное сечение стойки опоры в основании. Стойка с новыми геометрическими размерами воспринимает изгибающий момент до 55 тсм. При такой прочности стойки предлагаемая опора позволяет использовать провод АС 400/51, обеспечивая при этом габаритные пролеты 310 м для III ветро-вого и II гололедного районов, и 260 м для III ветрового и IV гололедного районов. По сравнению со стальной опорой башенного типа П-220-3, предлагаемая конструкция дает экономию стали на 1 км ЛЭП 29 % для II и на 35 % для IV гололедных районов.

Не существуют принципиальных препятствий для того, чтобы разработать и изго-товить узкобазую стойку опоры с практически любым изгибающим моментом. Так в ЗАО "ВНПО ЭЛСИ" разработаны стойки, воспринимающие изгибающие моменты до 100 тсм. Однако, при использовании таких стоек возникают проблемы с их закреплением в большинстве типов грунтов, т.к. довольно сложно выполнить фундамент с такой несущей способностью по грунту на опрокидывание. По этой причине, на наш взгляд, для двухцепных опор ЛЭП высших классов напряжения схему опору "консоль с защемленным концом" вряд ли стоит рассматривать как оптимальную.

Для опор двухцепных ЛЭП высших классов напряжения и для одноцепных ЛЭП высших классов напряжения с расщепленными проводами предлагается новая механическая схема, включающая в себя основную несущую стойку и легкий подкос, установленный в плоскости, перпендикулярной оси ЛЭП. Выбор этой схемы основан на том, что для указанных выше опор определяющими являются нагрузки нормальных режимов, а нагрузка аварийного режима заметно ниже. При таком распределении воздействующих на опоры нагрузок, подкос позволяет снять изгибающие нагрузки рабочих режимов, переведя их ниже точки крепления подкоса в сжимающие и растягивающие. Это позволяет выбирать несущую способность основной стойки на изгиб по аварийному режиму. Фактически, в такой схеме дополнительно к преимуществам основной стойки добавляется преимущество опор с оттяжками, не испытывающими изгибающих воздействий, с той разницей, что функции оттяжек выполняет подкос. Использование подкоса позволяет добиться по сравнению с оттяжками двух дополнительных преимуществ: применить один подкос вместо двух оттяжек (т.к. подкос может работать не только на растяжение, но и на сжатие ), за счет чего достигается экономия одного фундамента, и избежать необходимости периодической проверки и регулировки оттяжек в процессе эксплуатации опор.

На рис.2.в. представлена механическая схема двухцепной опоры ЛЭП 220 кВ с одним подкосом и сечение основной стойки в ее нижней части. Двухцепная опора 220 кВ, выполненная по такой схеме, позволяет использовать провод АС 400/51, обеспечивая при этом габаритные пролеты 440 м для IV ветрового и II гололедного районов, и 355 м для IV ветрового и IV гололедного районов. По сравнению со стальной опорой башенного типа П-220-2, предлагаемая конструкция дает экономию стали на 1 км ЛЭП 26 %.

Кроме сокращенного объема стали на производство предлагаемых опор нового типа, будет достигнута существенная экономия денежных средств и времени строительства при сооружении ЛЭП. Это определяться тем, что опоры устанавливается на один или два фундамента, что резко сокращает самую трудоемкую, дорогостоящую и продолжительную составляющую строительства - устройство фундаментов.

лучшая устойчивость к пучениям;
опоры "лазовые", что позволяет производить монтаж ЛЭП и ее обслуживание без применения автовышек;
в отличии от опор типа ПМ и "poles", нет необходимости обеспечивать герме-тичность конструкций в процессе эксплуатации;
нет необходимости проверки и регулировки оттяжек.

Металлические опоры ЛЭП

В электросетевом строительстве в России и странах СНГ широкое распространение получили металлические опоры ЛЭП из стального уголка. Это объясняется, прежде всего, повсеместным внедрением проектными организациями унифицированных нормальных металлических опор ВЛ, которые представляют собой пространственный каркас из стального проката, собираемый на болтовых соединениях или при помощи сварки. Металлические опоры ЛЭП на болтовых соединениях экономичны при транспортировке за счет компактности пакетов деталей, а также пригодны для горячего оцинкования, что повышает их эксплуатационные характеристики, и расширяет область применения. Главный недостаток металлических высоковольтных опор ЛЭП из уголкового проката – большое количество сборочных единиц, и как следствие, увеличенные трудозатраты при монтаже. Сроки монтажа решетчатых стальных опор ВЛ в 10 раз больше, чем у аналогичных железобетонных или стальных многогранных. Этого недостатка лишены сварные опоры разработанные для районов крайнего Севера, монтаж которых производится при помощи авиации. Высокая стоимость такого монтажа оправдана труднодоступностью районов строительства.

Металлические опоры ЛЭП решетчатого типа применяются для строительства воздушных линий электропередачи и эксплуатируются в районах с температурой воздуха до -65˚С. Опоры изготавливаются из стали марки 09Г2С, С345 по ГОСТ 27772-88. Антикоррозионная защита выполняется при помощи горячего оцинкования, цинконаполненного композитного покрытия, или грунтовки. Закрепление стальных опор в грунте производится путем их установки на предложенный проектировщиком фундамент.

Классификация унифицированных металлических опор ЛЭП

По назначению

Промежуточные опоры ЛЭП оцинкованные устанавливаются на прямых участках ЛЭП, предназначены только для поддержания проводов и тросов, и не рассчитаны на нагрузки направленные вдоль трассы. Обычно количество промежуточных опор составляют 80 — 90 % от всех опор линии электропередачи.
Анкерные опоры применяются на прямых участках ЛЭП в местах перехода через инженерные сооружения или естественные преграды для ограничения анкерного пролета, а также в местах изменения числа, марок и сечений проводов. Анкерная опора воспринимает нагрузку от разности тяжения проводов и тросов, направленную вдоль линии электропередачи. Конструкция анкерных опор ЛЭП отличается повышенной прочностью.
Угловые опоры рассчитаны на эксплуатацию в местах изменения направления трассы ВЛ, воспринимают результирующую нагрузку от тяжения проводов и тросов смежных пролетов трассы. При небольших нагрузках - на углах поворота до 30°, 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: транспозиционные — для изменения порядка расположения проводов на опорах ВЛ; 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 ЛЭП двух направлений.

По конструкции

Опоры ВЛ с оттяжками
Свободностоящие опоры
Повышенные и пониженные опоры

По количеству цепей

Одноцепные
Двухцепные
Многоцепные

Номенклатура поставляемых типовых опор ЛЭП из стального уголка

В нашей компании Вы можете заказать и приобрести унифицированные нормальные стальные опоры ВЛ. Металлические опоры ЛЭП решетчатого типа изготавливаются в соответствии типовыми проектами, и могут быть укомплектованы линейной арматурой, изоляторами. Также мы продаем и доставляем на место монтажа грибовидные и свайные железобетонные фундаменты, конструкции поверхностных фундаментов, винтовые сваи и ростверки.

Анкерно-угловые металлические опоры ЛЭП 35 кВ типа У 35

Унифицированные анкерно-угловые металлические опоры У35-1, У35-2 производятся согласно типового проекта № 5736тм-т3, опоры У35-1, У35-1+5, У35-1Т, У35-1Т+5, У35-2, У35-2+5, У35-2Т, У35-2Т+5 производятся согласно типового проекта № 3078тм-т8, опоры У35-2, У35-2+5, У35-2+10, У35-2Т, У35-2Т+5, У35-2Т+10 производятся согласно типового проекта 3.407.2-170, опоры У35-3, У35-3+5, У35-3+9, У35-4, У35-4+5, У35-4+9 производятся согласно типового проекта № 7227тм-т2, и используются для строительства линий электропередачи напряжением 35 кВ.

Опоры для линий электропередач

Стальные свободностоящие опоры башенного типа. Стойки стальных свободностоящих опор башенного типа выполняются в виде четырехгранных пространственных ферм с элементами поясов и решетки из прокат-ных уголков (рис.1,а.). Конструктивно стойки по высоте делятся на секции высотой 5-9 м; в пределах каждой секции сечения поясов постоянны. Так как изгибающие мо-менты в верхних сечениях меньше, а в нижних больше, выгодно делать секции с на-клонными поясами, чтобы, по возможности, сблизить усилия в поясах верхних и нижних панелей каждой секции. При равенстве этих усилий можно полностью ис-пользовать прочность материала поясов по всей высоте секции, что минимизирует за-траты стали на пояса. Однако, большой наклон поясов, приводит к расширению стоек опор в нижней части, увеличению массы решетки и необходимости установки опор на четыре фундамента. Характерный размер сечения в основании для опор башенного типа для опор 220-330 кВ составляет от 4,5 до 5,5 метров.

Опоры башенного типа широко используются не только на территории РФ и СНГ, но и во всей мировой практике строительства ВЛ, и являются наиболее распро-страненными.

На фундаменты опор башенного типа в основном воздействуют сжимающие и вырывающие нагрузки. Характер нагрузок, воздействующих на фундамент, определя-ет выбор типа фундаментов. Наибольшую сложность при выполнении фундаментов опор башенного типа представляет удержание вырывающих нагрузок. Для этой цели используют грибовидные фундаменты или сваи. Грибовидные подножники удержи-вают вырывающие усилия за счет создаваемого их конструкцией в грунте конуса вырывания, для ВЛ 220-330 кВ характерное заглубление для грибовидных фундаментов составляет 2,5 - 3 метра, характерный размер фундамента в основании – 2,7х2,7 и 3,2х3,2 метра. Свайные фундаменты удерживают вырывающие усилия за счет трения о грунт, создаваемого на боковой поверхности сваи, что требует достаточно большой длины свай. Необходимая длина свай колеблется от 8 до 12 метров, а в некоторых случаях, когда грунт не обеспечивает необходимого трения, возникает необходимость установки под каждый несущий пояс нескольких свай – до четырех штук с тем, чтобы компенсировать вырывающие нагрузки фактически весом свай. Погружение свай должно выполняться без устройства котлованов – забиванием, вдавливанием или вибропогружением. В случае погружения свай в сверленые котлованы, пазухи долж-ны бетонироваться для обеспечения сцепления сваи с ненарушенным грунтом. Слож-ность и высокая цена устройства фундаментов является одним из существенных не-достатков опор башенного типа.

Преимуществом стальных опор башенного типа является простота технологиче-ского процесса по их изготовлению. Производство опор состоит в нарезке в размер стандартных прокатных профилей и продавливании в них монтажных отверстий. Сварочные работы ограничиваются приваркой фланцев для установки опор на фун-даменты.

- значительные трудозатраты на укрупнительную сборку опор на базах монтаж-ных организаций;

- большие размеры секций опор после укрупнительной сборки, что снижает эффективность загрузки транспортных средств;

- значительные затраты на строительство фундаментов;

- плохая устойчивость опор к пучениям (пучение фундаментов всегда неравномерно, что приводит к разрушению пояса опоры со стороны фундамента, подверженного пучению в большей степени);

- сложность закрепления опор в «слабых» и заболоченных грунтах, где для удержания опоры необходимо значительно увеличивать вес свайных фундаментов с целью компенсации выдергивающих усилий;

- большая отчуждаемая под опоры площадь.

Стальные свободностоящие узкобазые многогранные опоры. Стальные свободностоящие узкобазые опоры выполнены по схеме консоли с защемленным концом. Стойки опор выполняются многогранными с изменяющимся по высоте опоры сечением (рис1,б). Опоры подобного типа в последние десятилетия получили широкое распространение в США и Канаде, где большая часть новых ЛЭП строится с использованием опор этого типа, получивших название «poles». Опоры типа poles выполняются в виде многогранных конических стоек сплошного сечения с изменяемой по высоте опоры площадью поперечного сечения. Стойки опор состоят из отдельных секций длиной 10 – 15 метров. В СССР были разработаны аналогичные опоры серии ПМ [1], однако они не нашли широкого применения при строительстве ЛЭП, очевидно в силу своей высокой цены и сложной технологии производства.

Опоры этого типа устанавливаются на один фундамент. Фундаменты выполняются буронабивными, железобетонными, в виде сваи из стальной трубы или как продолжение стойки опоры.

К достоинствам узкобазых многогранных опор следует отнести малый поперечный размер секций (как правило не более 1 м ), установку опор на один фундамент и, как следствие малую площадь, отчуждаемую под опору.

- повышенные требования к эксплуатации, состоящие в необходимости обеспе-чения герметичности конструкции в течение всего срока службы;

- невозможность подъема на опоры монтажного и ремонтного персонала без ис-пользования специальной грузоподъемной техники;

- сложность технологического процесса по изготовлению опор;

Стальные опоры на оттяжках.

Стальные опоры на оттяжках выполняются по различным механическим схемам. Опоры этого типа могут быть одностоечными и двухстоечными с количеством оттяжек от двух до шести. Пример исполнения опоры на оттяжках приведен на рис.1.в. Независимо от схемы, стойки опор на оттяжках, в отличии от свободностоящих опор, испытывают не изгибающие, а сжимающие усилия, оттяжки в таких опорах воспри-нимают растягивающие усилия. Характер нагрузок, воздействующих на стойки опор на оттяжках, позволяет использовать для стоек малые сечения. Размер сечения для стоек опор этого типа определяется из соображений общей устойчивости конструк-ций. Характерный размер сечения стоек опор на оттяжках находится в пределах до 1 метра. Закрепление оттяжек выполняется при помощи анкерных плит, винтовых ан-керов или свай.

Преимуществом стальных опор на оттяжках является их малый вес, малый по-перечный размер секций и простота технологического процесса по их изготовлению. Производство опор, также, как и для опор башенного типа, состоит в нарезке в размер стандартных прокатных профилей и продавливании в них монтажных отверстий.

-значительные трудозатраты на укрупнительную сборку опор на базах монтаж-ных организаций;

- значительные затраты на строительство фундаментов и сложность монтажа;

- сложность закрепления опор в «слабых» и заболоченных грунтах, где для за-крепления оттяжек необходимо значительно увеличивать вес свайных фундаментов с целью компенсации выдергивающих усилий;

- большая площадь, отчуждаемая под опоры из-за наличия оттяжек;

- повышенные требования к эксплуатации, состоящие в необходимости контроля за усилиями в оттяжках;

- возможность повреждения оттяжек транспортными средствами и сельскохо-зяйственной техникой.

Читайте также: