Опоры какие бывают для лэп. Опоры воздушных лэп классификация опор лэп

Что может быть обыденнее линий электропередач? Опоры ЛЭП — одно из самых распространенных инженерных сооружений, и они все время у нас перед глазами. Однако и в этой сфере тоже есть свои технологические тонкости и даже простор для технического прогресса. Не очень заметные для нас воздушные линии электропередач обретают новый облик и новую конструкцию.

Чаще всего мы представляем себе опору ЛЭП в виде решетчатой конструкции. Лет 30 назад это был единственный вариант, да и в наши дни их продолжают строить. На место строительства привозят набор металлических уголков и шаг за шагом свинчивают из этих типовых элементов опору. Затем приезжает кран и ставит конструкцию вертикально. Такой процесс занимает довольно много времени, что сказывается на сроках прокладки линий, а сами эти опоры с унылыми решетчатыми силуэтами весьма недолговечны. Причина — слабая защита от коррозии. Технологическое несовершенство такой опоры дополняет простой бетонный фундамент. Если сделан он недобросовестно, например с применением раствора ненадлежащего качества, то спустя какое-то время бетон растрескается, в трещины попадет вода. Несколько циклов заморозки-оттаивания, и фундамент надо переделывать или серьезно ремонтировать.

Трубки вместо уголков

Почему гудят провода

«Старые провода мы сейчас хотим заменить на провода новой конструкции, которую разрабатываем, — говорит представитель ПАО «Россети». — Это тоже сталь-алюминиевые провода, но проволока там применяется не круглого сечения, а скорее трапециевидного. Повив получается плотным, а поверхность провода гладкая, без щелей. Влага внутрь попасть почти не может, смазка не вымывается, сердечник не ржавеет, и срок службы такого провода приближается к тридцати годам. Провода схожей конструкции уже используются в таких странах, как Финляндия и Австрия. Линии с новыми проводами есть и в России — в Калужской области. Это линия «Орбита-Спутник» длиной 37 км. Причем там провода имеют не просто гладкую поверхность, но и другой сердечник. Он выполнен не из стали, а из стекловолокна. Такой провод легче, но прочнее на разрыв, чем обычный сталь-алюминиевый».

Однако самым последним конструкторским достижением в данной области можно считать провод, созданный американским концерном 3M. В этих проводах несущая способность обеспечивается только токопроводящими повивами. Там нет сердечника, но сами повивы армированы оксидом алюминия, чем достигается высокая прочность. У этого провода прекрасная несущая способность, и при стандартных опорах он за счет своей прочности и малого веса может выдерживать пролеты длиной до 700 м (стандарт 250−300 м). Кроме того, провод очень стоек к тепловым нагрузкам, что обусловливает его использование в южных штатах США и, например, в Италии. Однако у провода от 3M есть один существенный минус — слишком высокая цена.

Лед и струны

Другой враг — высокочастотные и низкочастотные колебания. Натянутый провод воздушной линии — это струна, которая под воздействием ветра начинает вибрировать с высокой частотой. Если эта частота совпадет с собственной частотой провода и произойдет совмещение амплитуд, провод может порваться. Чтобы справиться с данной проблемой, на линиях устанавливают специальные устройства — гасители вибрации, имеющие вид тросика с двумя грузиками. Эта конструкция, имеющая свою частоту колебаний, расстраивает амплитуды и гасит вибрацию.

С низкочастотными колебаниями связан такой вредный эффект, как «пляска проводов». Когда на линии происходит обрыв (например, из-за образовавшегося льда), возникают колебания проводов, которые идут волной дальше, через несколько пролетов. В результате могут погнуться или даже упасть пять-семь опор, составляющих анкерный пролет (расстояние между двумя опорами с жестким креплением провода). Известное средство борьбы с «пляской» — установление межфазных распорок между соседними проводами. При наличии распорки провода будут взаимно гасить свои колебания. Другой вариант — использование на линии опор из композитных материалов, в частности из стеклопластика. В отличие от металлических опор, композитная имеет свойство упругой деформации и легко «отыграет» колебания проводов, нагнувшись, а затем восстановив вертикальное положение. Такая опора может предотвратить каскадное падение целого участка линии.

Опоры-уникумы

Отдельную группу опор представляют конструкции, призванные не только держать провода, но и нести в себе определенную эстетическую ценность, например опоры-скульптуры. В 2006 году компания «Россети» инициировала проект с целью разработать опоры с оригинальным дизайном. Были интересные работы, но авторы их, дизайнеры, часто не могли оценить возможность и технологичность инженерного воплощения этих конструкций. Вообще надо сказать, что опоры, в которые вложен художественный замысел, как, например, опоры-фигуры в Сочи, обычно устанавливаются не по инициативе сетевых компаний, а по заказу каких-то сторонних коммерческих или государственных организаций. Например, в США популярна опора в виде буквы M, стилизованной под логотип сети фастфуда «Макдоналдс».

Классификация опор ЛЭП Промежуточные, на которых провода закрепляются в поддерживающих зажимах. Анкерного типа, служащие для натяжения проводов; на этих опорах провода закрепляются в натяжных зажимах. Промежуточные прямые — на прямых участках ЛЭП. Провода закрепляются в зажимах на гирляндах, либо проволочной вязкой. Промежуточные угловые — на углах до 20°. Анкерно–угловые — при больших углах поворота. Специальные — транспозиционные, ответвительные, переходные.

МАТЕРИАЛ ОПОР ЛЭП Железобетонные - из бетона, армированного металлом. Для линий 35- 110 к. В и выше обычно применяют опоры из центрифугированного бетона. Металлические (решетчатые, многогранные) - из стали специальных марок. Соединения элементов сваркой или болтами. Металл оцинковывают или периодически окрашивают специальными красками. Деревянные — в основном, сосновые опоры и реже из лиственницы. Применяют в России для ВЛ напряжением до 220 к. В (в США –до 330 к. В).

Обозначения опор Для металлических и железобетонных опор ВЛ 35- 330 к. В в России принята следующая система обозначений: П, ПС — промежуточные опоры ПВС- промежуточные опоры с внутренними связями ПУ, ПУС -промежуточные угловые ПП — промежуточные переходные У, УС — анкерно-угловые К, КС – анкерно-концевые Cистема обозначений иногда нарушается заводами-изготовителями.

Технология производства деревянных опор 1. Сортировка на линии с электронным считывающим устройством. 2. Окорка на линии, оборудованный окорочными станками, контроль качества обработки древесины и выбраковка. 3. Пропитка антисептиком. Пропитка и сушка в автоклавах способом «вакуум – давление – вакуум» . Глубина пропитки не менее 85% заболони. Фиксация пропитки в древесине перегретым паром. Длина автоклавов-27, 0 м. ; диаметр-2, 0 м; объем- 84, 78 куб. м.

Пропит ка и сушка д ре ве с ины Пропитка антисептиком ССА (медь, хром, мышьяк), ТУ 5314 -002 -05020332 -2005 Срок службы в контакте с почвой до 40 -45 лет, Опоры ЛЭП можно устанавливать непосредственно в грунт без применения железобетонных приставок (пасынков).

Производительность современного цеха пропитки до 200 опор в смену (2 сушильныых и 2 пропиточных автоклава). Годовой объем – до 120 000 опор. Стандартная длина опор составляет 6, 5 – 11 м. Цена порядка 50 -60 USD(шт). Отгрузка опор ЛЭП покупателям производится в полувагонах (норма погрузки до 4 вагонов в сутки) или автомобильным транспортом (норма погрузки до 20 автомобилей сутки).

Преимущества деревянных опор Деревянные опоры легче и дешевле железобетонных на 40 % Высокие изоляционные свойства древесины позволяют снизить число изоляторов на линиях 35 -110 к. В. Срок эксплуатации деревянных опор достигает 45 лет, что на 20% превышает срок эксплуатации железобетонных опор Эффективна эксплуатация ЛЭП в сейсмоактивных зонах. Деревянные опоры хорошо работают на изгиб и не ломаются при больших ветровых и ледовых нагрузках. При падении деревянных опор нет эффекта «домино», так как повреждённая опора удерживается на проводах. Химический состав пропитывающих веществ делает опоры устойчивыми к огню. Деревянные опоры имеют исключительно высокие диэлектрические свойства.

Многогранные конические опоры (МКО ЛЭП) Опоры представляют собой многогранную коническую конструкцию, изготовленную из стального листа. Опора может состоять из одной, двух и более секций. Длина секции – до 16 метров. Обычно, для удобства транспортировки, используются секции длиной до 11, 5 м, Соединение секций между собой возможно как фланцевое, так и безфланцевое (телескопическое). Высота опор: до 40 метров и более. Толщина стенки: от 3 до 12 мм. Диаметр опор: до 2 метров.

Установка опор многогранных металлических опор В грунт опоры устанавливаются либо непосредственно в пробуренную скважину, либо крепятся на фланцах к железобетонному фундаменту. Большое разнообразие типоразмеров многогранных металлических опор позволяет применять их в электроэнергетике (ВЛ 6 -35 к. В) , на железнодорожном транспорте и т. д.

Преимущества МКО ЛЭП Надежность. Многогранные конические опоры значительно надежнее ж/б и решетчатых, особенно в сложных гололедно-ветровых условиях. В аварийном режиме многогранная стальная опора выдерживает нагрузки в 2 -3 раза больше, чем ж/б опора. Адаптивность. Многогранные опоры, составляющие типовой ряд могут быть легко модифицированы путем увеличения или уменьшения высоты, толщины стенки, диаметра и т. д. Транспортабельность. Многогранные опоры в несколько раз легче бетонных и решетчатых. Промежуточная опора ВЛ-35 весит около 1 т. , аналогичная ж/б – 4 т. , решетчатая – 2 т. Удобство монтажа. Малый вес и высокая степень заводской готовности позволяют устанавливать опору за несколько часов. Долговечность. Срок службы многогранных опор (50 лет) в два раза выше, чем у ж/б опор. Экономичность. Капитальные затраты на сооружение 1 км ЛЭП на 25 – 50% ниже, чем при использовании ж/б и решетчатых опор. При этом эффект выше при сооружении ЛЭП в отдаленных и сложных регионах.

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.

Расположение проводов на опоре горизонтальное - в один ярус, вертикальное - один над другим в два-три яруса, с мешанное - вертикально расположенные провода смещены один относительно другого по горизонтали, “ треугольник” - на одноцепных опорах, “ зигзаг” — на промежуточных опорах одноцепных ВЛ; высота подвеса нижних проводов увеличивается в среднем на половину расстояния между нижней и верхней траверсами, что позволяет увеличить пролёт между опорами.

Опоры одноцепных ВЛ 6 -220 к. В рассчитаны на подвеску трёх фазных проводов. На опорах двухцепных ВЛ подвешивают две параллельно идущие цепи. На опорах ВЛ с расщеплёнными фазами (330 к. В и выше) подвешивается несколько проводов на фазу для устранения появления “короны”, создающей дополнительные активные потери и радиопомехи. При необходимости над фазными проводами подвешивается один или несколько грозащитных тросов.

ВЛ до 1 к. В — подвешивают от 2 -х до 5 -и проводов (однофазные и трехфазные ЛЭП), ВЛ 6 -220 к. В — по одному проводу на фазу, ВЛ 330 к. В — два провода (на фазу) горизонтально, ВЛ 500 к. В — три провода по вершинам треугольника, ВЛ 750 к. В — четыре или пять проводов, ВЛ 1150 к. В — восемь проводов.

Маркировка проводов Неизолированные провода. М - провод, состоящий из одной или скрученный из нескольких медных проволок. А - провод, скрученный из нескольких алюминиевых проволок. ПСО и ПС - провода, изготовленные из стали, соответственно однопроволочный и многопроволочный. В марке провода указывается и его номинальное сечение. Например, А-50 означает алюминиевый провод 50 мм². Для стальных однопроволочных проводов в марке указывают диаметр провода. Так, ПСО-5 означает однопроволочный стальной провод диаметром 5 мм

– АС - провод, состоящий из стального сердечника и алюминиевых проволок (получил наибольшее распространение). – АСКС - провод марки АС, но межпроволочное пространство стального сердечника, включая его наружную поверхность, заполнено нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости. – АСКП - провод марки АС, но межпроволочное пространство всего провода, за исключением наружной поверхности, заполнено нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости. – АСУ - сталеалюминиевые провода с усиленным стальным сердечником. – АСО - сталеалюминиевые провода с облегчённым стальным сердечником.

Изолированные провода Самонесущий изолированный провод(СИП) — многожильный провод, содержащий изолированные жилы и несущий элемент, предназначенный для крепления или подвески провода. Токоведущие жилы из медной или алюминиевой проволоки. Изолирующая оболочка из резины или ПХВ пластиката. Защитные покровы проводов с резиновой изоляцией в виде оплётки из волокнистых материалов, пропитанной противогнилостным составом. Провода с ПВХ-изоляцией обычно изготовляют без защитных покровов. Применяют также металлические защитные оболочки для защиты от механических повреждений. Защищённый провод — провод с экструдированной полимерной защитной изоляцией поверх токопроводящей жилы (исключается короткое замыкание между проводами при схлестывании и снижается вероятность замыкания на землю).

2 -х цепная ВЛ 330 к. В на решетчатых металлических опорах

В зависимости от способа подвески проводов опоры воздушных линий (ВЛ) 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.

Расстояние между опорами воздушных линий электропередачи (ЛЭП) называется пролетом, а расстояние менаду опорами анкерного типа - анкерованным участком (рис. 1).

В соответствии с требованиями ПУЭ пересечения некоторых инженерных сооружений, например железных дорог общего пользования, необходимо выполнять на опорах анкерного типа. На углах поворота линии устанавливаются угловые опоры, на которых провода могут быть подвешены в поддерживающих или натяжных зажимах. Таким образом, две основные группы опор - промежуточные и анкерные - разбиваются 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 промежуточных 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.

При необорванных проводах и тросах промежуточные опоры, как правило, не воспринимают горизонтальной нагрузки от тяжения проводов и тросов в направлении линии и поэтому могут быть выполнены более легкой конструкции, чем опоры других типов, например концевые, воспринимающие тяжение проводов и тросов. Однако для обеспечения надежной работы линии промежуточные опоры должны выдерживать некоторые нагрузки в направлении линии.

Промежуточные угловые опоры устанавливаются на углах поворота линии с подвеской проводов в поддерживающих гирляндах. Помимо нагрузок, действующих на промежуточные прямые опоры, промежуточные и анкерные 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. Поэтому промежуточные угловые опоры применяются для углов до 10 - 20°. При больших углах поворота устанавливаются анкерные угловые опоры.

Анкерные опоры. На линиях с подвесными изоляторами провода закрепляются в зажимах натяжных гирлянд. Эти гирлянды являются как бы продолжением провода и передают его тяжение на опору. На линиях со штыревыми изоляторами провода закрепляются на анкерных опорах усиленной вязкой или специальными зажимами, обеспечивающими передачу полного тяжения провода на опору через штыревые изоляторы.

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, т. е. воспринимает только горизонтальные поперечные и вертикальные нагрузки.

В случае необходимости провода с одной и с другой стороны от анкерной опоры можно натягивать с различным тяжением, тогда анкерная опора будет воспринимать разность тяжения проводов. В этом случае, кроме горизонтальных поперечных и вертикальных нагрузок, на опору будет также воздействовать горизонтальная продольная нагрузка. При установке анкерных опор на углах (в точках поворота линии) анкерные 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. При подвеске проводов на линии до окончания сооружения подстанции концевые опоры воспринимают полное одностороннее тяжение проводов и тросов ВЛ.

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 др.

Основным типом опор на воздушных линиях являются промежуточные, число которых обычно составляет 85 -90% общего числа опор.

По конструктивному выполнению опоры можно разделить на свободностоящие и опоры на оттяжках. Оттяжки обычно выполняются из стальных тросов. На воздушных линиях применяются деревянные, стальные и железобетонные опоры. Разработаны также конструкции опор из алюминиевых сплавов.

Шарнирно неподвижная опора

Шарнирно неподвижная опора (рис. 7.2, а, опора А) - это закрепление конца балки, при котором балка может поворачиваться, но не может перемещаться ни в горизонтальном (влево или вправо), ни в вертикальном (вверх или вниз) направлениях, то есть не может перемещаться ни в каком направлении. В шарнирно неподвижной опоре может возникнуть реакция, которую удобно представить в виде двух составляющих: вертикальной () и горизонтальной ().

Шарнирно неподвижная опора на условно изображается посредством двух стерженьков. Нижние их концы шарнирно прикреплены к «земле», а верхние концы соединены между собой и с балкой шарниром.

Шарнирно подвижная опора

Шарнирно подвижная опора (рис. 7.2, б, опора B) - это устройство, в котором конец балки может свободно перемещаться в горизонтальном направлении, может поворачиваться при , но не может перемещаться в вертикальном направлении. Со стороны шарнирно подвижной опоры может возникнуть только вертикальная реакция (). Шарнирно подвижная опора изображается посредством одного стерженька, шарнирно соединенного и с землей, и с балкой.

Жесткая заделка

Жесткая заделка - это закрепление (рис. 7.2, в), при котором конец балки не может ни поворачиваться, ни перемещаться. В заделке могут возникнуть реактивный момент (момент жесткой заделки) и реакции и . Балка при жестком закреплении показывается заделанной в часть стены, которая штрихуется.

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

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

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

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

3. Угловые опоры устанавливают в точках поворота линии.

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

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

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

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

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

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

Рис.2. Металлические опоры:

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

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