Опорные конструкции

Опорные конструкции

 Опора – это один из основных конструктивных элементов ЛЭП, который отвечает за размещение линии проводов на одном уровне.

Классификация опорных конструкций

Существует несколько признаков, по которым могут классифицироваться опоры: назначение, конструктивные особенности, основной материал изготовления, способ крепления на земле, число цепей передачи электроэнергии.

Назначением опорной конструкции является удержание определённой нагрузки. Все существующие опоры могут быть воспринимающими натяжку проводов электролиний, или не воспринимающими такого натяжения. Опорные конструкции бывают нескольких типов:

• Промежуточные, которые устанавливаются на прямом участке трассы, способные воспринимать вертикальное усилие тяжести проводов или изоляторов, а также горизонтальные нагрузки, такие как воздействие ветра на опорную конструкцию с проводами. Допускается установка промежуточных опор в месте, где трасса ВЛ изменяет направление при угле поворота менее 20°. Такими опорами воспринимаются поперечные нагрузки, созданные натяжением проводов. В аварийной ситуации, когда обрывается один или несколько проводов, промежуточными опорами может восприниматься нагрузка, создаваемая оставшимися проводами – перекрученными или изогнутыми. По этой причине они рассчитаны на определённый запас мощности. В состав ЛЭП входит 85% промежуточных опор.
• Анкерные, установленные в месте перенаправления КЛ, номера, марки, сечения кабелей, а также в месте пересечения воздушной линии с сооружением, воспринимаемым усилие натяжения электролинии.

Анкерные опорные конструкции могут служить базой для выполнения нескольких видов опор:

• концевая, устанавливаемая в начале и конце воздушной линии, способная воспринимать одностороннее усилие натяжения проводов;
• угловая, устанавливаемая в месте, где трасса меняет своё направление;
• ответвительная, с помощью которой выполняются ответвления;
• перекрёстная, устанавливаемая в месте пересечения трасс ВЛ;
• переходная, устанавливаемая в месте перехода трассы ВЛ через препятствие;
• транспозиционная, изменяющая расположение фаз на опорной конструкции.

В зависимости от материала, используемого для изготовления, опорные конструкции бывают:

1. деревянные.

Долгое время воздушные линии мощностью менее 220 кВ возводились на опорах из дерева, обработанного при помощи антисептика. При производстве опор из древесины используют круглые брёвна, как минимум, третьего сорта. Обычно с этой целью применяется сосна, лиственница или ель. В древесине сосны или лиственницы содержится большое количество смолы, что делает её влагоустойчивой.

Показатель прочности деревянной опоры обусловлен степенью влажности древесины. После сушки древесины в деревянной опоре происходит ослабление гаек. Для получения древесины, пригодной для изготовления опоры, её необходимо просушить. Влажность такого материала составляет 20%. Атмосферный способ сушки является наиболее распространённым. Такой метод подразумевает длительную естественную сушку.

На степень прочности древесины также оказывает влияние наличие гнили, сучков, трещин и прочих деформаций. Наибольшую опасность представляет гниль, причиной появления которой является грибковое поражение древесины. Чтобы предотвратить гниение, сырьё обрабатывается с применением маслянистых и минеральных антисептиков. Наиболее легко поддающимся обработке материалом считается сосна. Сложнее всего обработать верхние слои лиственницы и ель.

При эксплуатации происходит вымывание антисептического раствора из стойки опорной конструкции. Когда осуществляется установка опорной конструкции из дерева, верхний торец закрывается крышкой из оцинкованной стали или пластмассы, а нижний – водонепроницаемым покрытием.

В перечень преимуществ деревянных опор входят:

• экономичность – цена на такие конструкции ниже, чем на железобетонные или металлические;
• меньший вес – в три раза, по сравнению с железобетонной, из-за чего становится возможным снижение затрат на транспортировку на место монтажных работ; нет необходимости в использовании грузоподъёмных кранов при установке; возможность установки в грунт ручным способом;
• высокие диэлектрические характеристики, снижающие утечку тока на воздушной линии;
• благодаря большей устойчивости к изгибающим нагрузкам – в два раза, по сравнению с железобетонными, деревянные опоры менее подвержены деформациям от сильного ветра или гололёда;
• маловероятен «эффект домино» — после падения деревянная опора держится на натянутых проводах, что способствует уменьшению числа отключений на воздушных линиях;
• в среднем, деревянная опора способна прослужить около пятидесяти лет.

В перечень недостатков деревянных опор входят:

• лёгкая воспламеняемость по причине пожара, удара молнии или утечки тока, произошедшей из-за загрязнения или пробоя изоляторов;
• если технология сушки и антисептической обработки была нарушена, что значительно сокращает срок службы; при отказе от обработки антисептиком, деревянная опора прослужит пять лет;
• при обработке применяются опасные или вредные химические составы;
• из-за веществ, выделяемых из дерева в условиях высокой температуры, происходит коррозия неоцинкованной линейной арматуры и, как следствие, затруднение утилизации опоры.

Опорные конструкции из дерева устанавливаются на воздушные кабельные трассы мощностью до киловольта.

1. металлические.

Для их создания применяется сталь особых марок. Соединение отдельных элементов осуществляется при помощи сварки или болтов. Чтобы предотвратить окисление или коррозию, поверхность металлической опоры оцинковывается или время от времени покрывается специальной краской. Металлическая опора может быть решётчатой или многогранной, представляющей собой гнутые стальные стойки.

Многогранная металлическая опора – это стойка из стальных листов, имеющих поперечное сечение в виде ровного многогранника. Для соединения секции стоек используются телескопические или фланцевые крепления. Траверс такой опорной конструкции может быть многогранным, решётчатым или изолирующим.

В перечень преимуществ многогранных опор входят:

• сокращение сроков строительства, в сравнении с решётчатыми или сделанными из железобетона; трудовые затраты снижены за счёт увеличения расстояния между пролётами, несложностью в установке и небольшого числа сборочных элементов;
• снижение расходов на транспортировку – в два раза по сравнению с решётчатыми и четыре раза – с железобетонными; перевозка может быть осуществлена при помощи стандартного габаритного транспорта; при телескопической конструкции допустимо помещение одной секции внутри более крупной;
• небольшой землеотвод, что способствует снижению финансовых затрат;
• экономия 12% денежных средств, в сравнении с конструкциями из железобетона и 43% в сравнении с металлической решётчатой опорой.

1. железобетонные.

Опоры из железобетона массово начали применяться в 1950-х годах. Целью их применения стала замена менее бюджетных металлических. В конструкцию железобетонной опоры входит стойка, траверс, тросостойка, надставка, оголовник, хомут, оттяжка, ригель, узлы крепления.

Для изготовления железобетонной стойки используется бетон, армированный металлом.

Из-за более низкого сопротивления бетона растяжению относительно сжатия, чтобы увеличить прочность опоры при растяжке, в цемент закладывается стальной каркас. Равные коэффициенты теплового уширения стали и цемента предупреждают возникновение в железобетоне закрытых перенапряжений по причине температурных деформаций.

Ж/б опоры используют в 85% всех существующих воздушных ЛЭП.

Опорные конструкции из железобетона широко распространены на воздушных линиях по причине бюджетности, высокого уровня унификации стоек и наличия обширной производственной базы. Железобетонные опоры не поддаются механическому воздействию, способны прослужить около сорока лет, их эксплуатация не требует значительных материальных затрат. Процесс их сборки более бюджетный, по сравнению с деревянными и решётчатыми металлическими опорами. Благодаря металлической арматуре, железобетон не подвергается коррозии. Чтобы предохранить арматуру от коррозии, завод-изготовитель покрывает её гидроизоляционным асфальтобитумным лаком.

Недостаток железобетонной арматуры – увеличение транспортных расходов из-за большой массы, а также необходимость использования в процессе сборки и монтажа грузоподъёмных кранов. Железобетонная опора ВЛ выдерживает в три раза меньшую аварийную нагрузку, в сравнении с металлической и, кроме того, требует при строительстве линии в два раза больше опор. Из-за растяжения стали в пять раз, иногда в бетоне происходит образование трещин. С целью повышения стойкости конструкции к появлению трещин, применяется предварительное напряжение, создающее обжатие бетона.

Железобетонная стойка кольцевого сечения (коническая и цилиндрическая) изготовляется в центрифуге, формующей и уплотняющей бетон вращением формы вокруг оси. Для ЛЭП мощностью свыше 115 кВ, а также ниже 36 кВ используются центрифугированные стойки.

Траверсы железобетонных опорных конструкций изготавливаются из металла. Существуют также стеклопластбетонные траверсы из бетона, армированного стекловолокном.

1. комбинированные.

С целью увеличения срока эксплуатации деревянной опоры, для её изготовления используется длинная основная деревянная стойка и короткая железобетонная приставка, заглубляемая в грунт.

1. композитные.

Применение композитных опорных конструкций в строительстве ВЛ – одно из последних достижений в области электромонтажного производства. В качестве основного сырья используется стекловолокно. Композитные опоры мало весят, легко хранятся и транспортируются, отличаются простотой ремонта и техобслуживания, прочные, долговечные, огнестойкие и экологичные, обладают хорошими диэлектрическими характеристиками. Недостатками данных опорных конструкций являются высокая стоимость, а также недостаточный опыт монтажа и эксплуатации. Композитные опоры чаще всего применяются в сетях наружного освещения.

По методу крепления в землю опоры бывают:

1. закреплённые в грунт.
2. установленные на фундамент.

В зависимости от числа цепей опоры могут быть:

1. одноцепными.
2. двухцепными.
3. многоцепными.

Кроме этого, опоры надземных кабельных трасс могут отличаться по следующим признакам: конструкция, в зависимости от назначения воздушной линии, количество проводов с тросами, размещённых на опоре, месторасположение, климатические условия. Самой простой опорной конструкцией считается «свечка» — в виде одиночного столба. Также существуют усложнённые виды опор: А-образная, тренога, портальная, АП-образная.

По технологии, используемой при установке, опоры бывают:

1. свободностоящие.
2. с наличием оттяжек.

Все опоры подразделяются на одностоечные и портальные. Свободностоящей можно считать А-образную опору и конструкцию с подкосами. Опора такого типа предназначена для передачи на неё действующего напряжения через стойку к земле или фундаменту. Через стойку с подкосами в землю или фундамент происходит передача вертикальной нагрузки; поперечная или продольная нагрузка передаётся к земле через оттяжки, укреплённые за анкерными плитами.