Опоры для высоковольтных линий ВЛ, линий электропередач ЛЭП

Опоры для высоковольтных линий ВЛ, линий электропередач ЛЭП

Опора для высоковольтных линий ВЛ, линий электропередач ЛЭП – важный элемент линии электропередач ЛЭП, ведь именно на ней держатся все главные элементы конструкции высоковольтной линии ВЛ.

Виды опор для высоковольтных линий ВЛ, линий электропередач ЛЭП разбиты на классы

Признаки, позволяющие определить класс опоры:

• Назначение;
• Особенности строения;
• Материал изготовления;
• Метод фиксирования опоры в земле;
• Цепи электропередачи и их численность.

Разными опорами может  выдерживаться разная нагрузка, что напрямую зависит от того, какое назначение имеет та или иная опора. Характер опор делятся на: лояльные к силе тяжения провода и нелояльные. Последнее определило наиболее подходящие виды опорных конструкций:

1. Промежуточная опора. Ставится на прямой трассе. Промежуточным опорам положено вертикально выдерживать провода, арматуру, изоляторы, а также противостоять горизонтальным нагрузкам (ветру и др.). Подобными опорами пользуются на извилистой трассе, и если угол поворотов от 20 до 30 ⁰, то задача опор – принятие поперечных нагрузок. При аварии на линии, промежуточным опорам положено воспринимать тяжение остальных линий, подвергшихся деформации. Промежуточных опор на трассах более 79 %;
2. Анкерная опора монтируется на участках, где трасса меняет направление. А также, установка этих опор ведётся там, где изменяются числа, марки, сечение проводов. Данный вид опор встречается в местах пересечения воздушных линий;

Подвиды анкерных опор

1. Опора концевая, её установка начинает и заканчивает ВЛ. Концевая опора воспринимает тяжение провода в одностороннего типа;
2. Угловая опора, устанавливают на поворотах трассы;
3. Ответвительная опора необходима при процессе ответвления;
4. Опора перекрёстная, необходима на трассе с пересечением ВЛ;
5. Переходная опора. Ставится на трассе на участках, где проходят линии ж/д, либо автодорога, водоём и т.д.;
6. Опора транзисторная – изменяет расположение фазы в опоре.

ВЛ менее 220 кВ монтируются преимущественно на опорах деревянного типа. Для изготовления этих опор берутся округлые брёвна из не менее чем 3-сортной древесины (подходят породы: сосна, лиственница и ель). В лиственнице имеется смола в большом количестве, которая противостоит разрушительному воздействию сырости. Влажность дерева, её процент, имеющийся в породе, определяет прочность, или наоборот, опоры. Когда влага испаряется механическим  путём, то может нарушиться баланс соединений с гайками и бандажами, потому влага в дереве должна оставаться на уровне 23 %. Нужного количества влаги помогает добиться способ сушки опоры естественного типа, сушить древесину лучше на открытом пространстве, не используя специальные приборы.

Опоры из дерева воздушной линии на 110 кВ

Опаснейший для дерева враг – это грибки, вызывающие гниение. Чтобы предупредить ситуацию и продлить работоспособность опоры, нужно обработать столб специальными составами, а именно — маслянистым, либо антисептиком минерального происхождения. Пропитать без проблем получится не каждый вид древесины, однако особенно хорошо можно пропитать поверхность сосны. При этом лиственница «возьмёт» средство лишь наружными слоями. А вот ель не поддаётся пропиткам.

Процесс работы опор сопровождается вымыванием антисептика, потому через некоторое время состав  потеряет 10 % защитной способности.  Торцевая часть опоры может терять  и вовсе 80 % защитного покрытия, во избежание этого на верхнюю торцевую часть накладывают крышки из стали, либо пластика, а нижнюю часть покрывают влагостойким составом.

Плюсы деревянных опор:

• Относительная дешевизна;
• Опоры из дерева лёгкие (нежели чем металлические, либо железобетонные), потому и транспортировка таких изделий не запрашивает больших затрат. При погружении опоры в землю, можно обойтись без сопутствующей тяжелой техники, так как деревянная опора вполне может быть установлена вручную;
• Снижаются вероятность утечки тока ВЛ;
• Нагрузка изгибающая хорошо выдерживается опорами из дерева. С этой задачей деревянная опора справляется лучше, чем опоры ж/б;
• Опора из дерева, при вероятности падения, не станет, падая, цеплять ряд других столбов, а просто останется висеть на линиях. Всё это благодаря относительной лёгкости материала, а, например, более тяжелые опоры, металлические или из железобетона, при падении, спровоцируют критический уклон остальных столбов ВЛ и порыв линии ЛЭП в итоге;
• Опора из дерева служит до 50 лет.

Минусы опор из дерева:

• При нарушении нормативов и правил в производстве таких стоек их работоспособность в разы уменьшится (стойка с нарушением техпроизводства прослужит не более 7 лет);
• Чувствительность к провоцирующим пожар факторам;
• При нанесении средств с химическим составом на поверхность такой опоры, часть вредных веществ при жаркой погоде, либо других ситуациях, в которых повышается температура воздуха и поверхности опоры испаряется. Выделение из пор и трещин дерева химических веществ создают все условия для коррозийного процесса на арматуре линейного типа. Также обработанные опоры трудно утилизировать.

Сегодня же опоры из дерева встречаются на ВЛ 1 кВ. На смену пришли опоры из металла их  изготавливают из специальной стали, для соединения опорных деталей — пользуются болтами, либо сваривают их. Чтобы уберечь поверхность опоры от окисления, её красят спец. краской, либо опора подвергается оцинковыванию. Модели таких опор бывают:  решетчатые и «многогранники».

«Многогранники» заключаются в стойках из стали, повторяющих форму пирамиды (они полые внутри). Каждый отрезок этой детали опоры соединяют с другим при помощи телескопических или фланцевых соединений. Траверса здесь также будет многогранной  (решетчатой, либо изолирующей).

Плюсы многогранной опоры ЛЭП:

• Быстрое возведение, в отличие от опор ВЛ из железобетона и металлических решетчатых опор. Скорость постройки велика, благодаря снижению затраты прилагаемого труда и регламентированного большого пролёта. Многогранные опоры устанавливаются просто и имеют небольшое количество составляющих деталей;
• Малая затрата процесса доставки опоры на трассу. Стоят такие опоры тоже недорого в отличие от решетчатого железобетонного  типа. В первом случае цена будет ниже в полтора раза, а во втором в 4. Каждая секция равна высоте  — 12 м., потому для перевозки годится обычный грузовой транспорт. Из-за того, что опоры собираются по типу конструктора, то перевозя их, можно вставлять одну часть внутрь другой;
• Занимает относительно немного места. Многогранная опора не требует большого количества земли вокруг;
• Имеется большой процент экономической эффективности. Преимущества многогранника дают возможность 10-процентной экономии финансовых затрат, если сравнить с опорой из ж/б, а сравнивая с решетчатой, то экономия составит —  40 %.

Опора железобетонная — частый выбор в деле монтажа ВЛ, имеет  большой набор составляющих и комплектующих. Ж/б опоры состоят из: траверс, тросостоек, надставок, хомутов, оттяжек, узлов креплений и ригелей, и т.д. Сама стойка – это бетон + железная арматура.

Сопротивление сжатию у бетона выше относительно растяжения, потому прочность материалу добавляет арматура из стали. Железобетон исключает внутреннее напряжение, благодаря коэффициенту расширения при высоких температурах стального материала и бетона. Сегодня опоры из ж/б (железобетона) – выбор для установки ВЛ многих организаций и составляют более 70 % от всех воздушных линий электропередачи.

Такие опоры относительно недороги, имеют высокую типизацию и унификацию. Опоры ж/б очень прочны и имеют длительный срок службы (до 40 лет), не требуют огромных  затрат во время их эксплуатации. Сборка имеет относительную простоту характера, нежели чем сборка деревянной опоры, либо металлической-решетчатой. Чтобы уберечь арматуру от порчи, её покрывают битумом, что спасает сооружение от влаги и других опасных факторов.

Железобетонные опоры имеют большую массу, что относится к ряду неудобств в монтажных работах. Из-за массивности изделия, необходимо применять тяжелое оборудование (краны и т.д.), при помощи которого ведётся сборка и установка опоры ж/б. На линиях опоры таких типов в количестве преобладают над линиями ВЛ с участием опор из железа. Этот факт обусловлен возможностью меньшей аварийной нагрузки, в отличие от опор из металла. Железная арматура при механическом воздействии на опору изменяет свою длину,  что становится причиной коррозии бетонной конструкции. Во избежание повреждений, арматура подвергается заблаговременному напряжению дополнительным обжатием бетона.

Стойки ж/б с кольцевым сечением изготавливаются машинами-центрифугами. Эти машины формируют нужную форму бетона силой вращения. Прямоугольное сечение стоек изготавливают методом вибрации. При этом бетон уплотняется прямо в специальной форме. Опоры ВЛ 110 кВ производятся исключительно центрифугой,  для 35 кВ подходит метод создания, как при помощи центрифуги, так и вибрации. Траверса у опоры из ж/б исключительно металлические, либо она может быть стеклопластбетонной.

Опоры комбинированного типа увеличивают службу опор из дерева. Комбинированная опора состоит из основы – стойки (из дерева), к ней приставляют  железобетонный столб (приставку). Именно последний элемент вкапывается в грунт.

Опора композитного типа имеет в своём составе стекловолокно. Такие опоры немного весят, неприхотливы в хранении и не доставляют неудобств во время процесса доставки их на линию. Опора композитная проста в установке, а также прочна, экологична и огнеупорна. Однако есть и свои минусы — высокая цена и «новизна» на рынке (в последнем случае, этот материал в отличие от  других материалов для опор ВЛ не испытан многими годами эксплуатации).

Такие опоры используют для наружных осветительных сетей и для воздушных линий под высоким напряжением.

Опоры имеют разный способ установки в земле:

1. Монтаж в грунте;
2. Монтаж на фундамент;

В свою очередь опоры делятся на разновидности цепей. Они могут быть: одно, двух и многоцепными

От предназначения ВЛ, зависит внешний вид и конструкция опор. На то влияет и напряжение линии, количество проводов и даже климат в месте, где возводится опора. Например, свечеобразные опоры являются наипростейшим вариантом для монтажа ВЛ. Еще существует А- , П -, АП-образный тип. Каждый из этих вариантов подходит под отдельные требования к монтажу.

Опора может быть свободостоящей, либо иметь оттяжки. Каждый тип бывает, как одностоечным, так и портальным. В первом случае, это А-образная опора, во втором, опора предназначена для передачи нагрузки, предаваемой стойкой на основание (землю в котловане, либо забетонированное основание). Опора с оттяжкой воздействует на грунт вертикальной нагрузкой, а продольная опора передаёт на землю нагрузку при помощи оттяжек, которые закреплены на анкерных плитах.

Провода ЛЭП

Высоковольтный провод ВЛ очень прочный и устойчив к повреждениям. Провод ЛЭП бывает:

1. Неизолированным, или голым. Такой провод устанавливается на ВЛ напряжение которой — до 1 кВ, а также на ВЛ, напряжением от 1 кВ;
2. Изолированный провод находит применение на ВЛ в 1 кВ. ВЛЭП до 1 кВ предусматривает самонесущие провода, или СИП. СИПом называется скрученный жгутом «пучок» изолированных жил;
3. Провода защищенные подходят для ВЛ от 1 до 20 кВ. Отличны от голого типа проводов и покрыты защитной оболочкой.

Если повод голый, то его материалом будет – сталеалюминий, алюминий, либо сплав алюминия, также эти провода бывают выполнены из меди или стали. Если провод изготовлен из одного из этих материалов, то его технико-экономические показатели будут отвечать всем требованиям.  Провода АС (из сталеалюминия) имеют отличную энерго-проходимость и отличаются особой прочностью. Их использование особенно популярно на ВЛ от 1 кВ.

Алюминиевый провод (А) очень прочный и хорошо проводят ток. Находят применение на воздушных линиях менее 35 кВ (иногда и на линиях в 110 кВ). Провода, в чьём составе есть сплав алюминиевый могут быть, как термообратными, так и наоборот. Находятся на линиях до 1 кВ и более.

Провод из стали (ПС) механически прочен, но легко подвергается негативному воздействию  химии и наделён повышенным сопротивлением. Из-за чего такой провод крепят на не столь ответственные линии и при малых порогах токов проводов. Такой вид проводов на рынке дешев и не несёт большой ценности в пунктах приёма цветного лома, потому его устанавливают в коллективных садах, либо небольших посёлках.

Медный провод обладает отличной электропроходимостью и не реагирует коррозиями на своём покрытии на непогоду. Очень прочен. Однако такой провод весьма тяжелый, он в несколько раз тяжелее того же алюминия, из-за чего возрастает нагрузка на опоры и остальные части ВЛ. Эти факторы, в купе, приводят к повышению стоимости всей линии с участием меди, от чего дорожает и сама работа по установки ЛЭП. Медные провода встречаются на ВЛ напряжением в 1 кВ (или менее).

Провода бывают однопроволочными (для ВЛ до 1 кВ) и многопроволочными (для ВЛ от 1 кВ). Однопроволочный провод может быть многометаллическим (выполняться из стали и аллюминия), также провод может быть биметаллчиеским (создан из стали и алюминия). Комбинированный вид провода – это провод из сталеалюминия и сталебронзы.

ВЛ 110 кВ проявляет коронирование, другими словами, над поверхностью провода начинает ионизироваться воздух, из-за чего ЛЭП теряет электрическую энергию. Коронирование возможно в меньшем проценте случаев, если провод имеет больший диаметр. С помощью расщепления фазы, что поможет сократить фин. затраты на ВЛ,  можно сделать сечение проводов меньше, а именно, при помощи замены провода с большим сечением на провода с сечением относительно меньшим. Посредством расчетов определяется размер диаметра провода, число в фазе  и т.д. ВЛ 330 кВ, в случае необходимости, требует расщепления на несколько проводов – 2 или три, ВЛ — 500 кВ на два или четыре, а провода ВЛ 750 кВ расщепятся на четыре или пять. Провод с расщеплённой фазой, находящийся в пролёте, либо на петлях между анкерными опорами должен быть оснащен распорками дистанционного типа.