Опоры линий электропередач ЛЭП

Опоры линий электропередач ЛЭП

Опоры – один из основополагающих элементов конструкции линий электропередачи, которые созданы для поддержки проводов — различаются по назначению, конструктивным особенностям, материалу изготовления, методу фиксации в земле и числу цепей, предназначенных передачи электроэнергии.

Опоры могут выдерживать разнообразные нагрузки в зависимости от того, для чего они предназначены, и подразделяются на опоры, которые принимают натяжение от проводов и тросов и не воспринимающие натяжение такого рода опоры. При монтаже ВЛ используют разные виды опор:

1. Промежуточные опоры, представляющие собой свыше 80% от всех имеющихся опор на ЛЭП. Монтируются на участках, где ЛЭП проходит прямо, не меняя своего направления. Они выдерживают вертикальные нагрузки от веса конструктивных частей ВЛ, а также горизонтальные усилия, которые возникают при воздействии ветра не только на провода, но и на непосредственно опору ЛЭП. Такого рода опоры могут возводиться на тех участках, где линия электропередачи меняет свое расположение, поворачивая не более чем на 30 градусов, в таком случае на опоры начинает воздействовать еще и поперечные нагрузки от натяжения проводов. В случае аварии, если обрываются несколько проводов, на опоры начинает действовать нагрузка от проводов, оставшихся на ЛЭП, при этом опоры деформируются, поэтому их создают с увеличенной прочностью.
2. Анкерные опоры возводятся в местах, где линия электропередачи меняет свое направление или пересекается с разнообразным постройками, а также изменяется количество проводов, их сечение и марка. На анкерные опоры действует нагрузка от ВЛ.

На основе анкерных опор конструируются:

• концевые опоры, которые выдерживают односторонние усилия натяжения проводов и возводятся в начале и конце ЛЭП;
• угловые опоры, возводящиеся там, где ВЛ меняет свое направление;
• опоры, помогающие создавать разветвления на ВЛ;
• перекрестные опоры, которые возводят в местах, где направления ЛЭП пересекаются;
• переходные опоры — возводятся на участках, где ВЛ пересекается с различными препятствиями, как естественными, так и искусственно созданными;
• транспозиционные опоры, изменяющие места фаз.

По материалу изготовления опоры делятся на:

• Деревянные. Изначально для установки ЛЭП до 220 кВ использовались деревянные опоры, изготовленные из округлых бревен, как минимум III сорта, которые пропитывались антисептиком. В настоящее время опоры из дерева используются на ЛЭП до 1000 В. Для изготовления опор применяют сосну, лиственницу, а также их изготавливают из ели, так как повышенное содержание смолы в этих деревьях отлично защищает опору от воздействия воды. От содержания влаги в древесине напрямую зависит качество опоры, так как при высушивании снижается прочность крепления из-за ослабления гаек и бандажей. Чтобы получить идеальное по содержанию влажности ( около 20%) сырье для создания опор, древесину высушивают на открытом воздухе. Именно такая технология в итоге дает лучший результат, хоть и является довольно долгой по времени.

Важными факторами, которые влияют на качество древесины являются  наличие сгнивших участков, сучков и различных дефектов. Из всевозможных негативных факторов самым страшным считается гниль, которая возникает в результате атаке дерева грибками. Для борьбы с гнилью дерево обрабатывается антисептиками, на основе масел или минералов. Со временем пропитка может вымываться из дерева, поэтому при возведении опоры, выполненной из дерева, ее верхний край накрывают специальной крышкой, в нижний — влагостойким материалом.

У опор, выполненных из дерева, существует ряд положительных качеств:

• низкая цена, особенно в сравнении с опорами, изготовленными из иных материалов;
• низкий удельный вес, что способствует понижению затрат на их перевозку и монтаж. Деревянные опоры допустимо устанавливать даже без использования специальной техники;
• отличные изолирующие свойства, что снижает вероятность утечки электроэнергии на ЛЭП;
• опоры, изготовленные из дерева, более устойчивы к изгибающим нагрузкам и тверже противостоят сильным ветрам и наледи;
• при падении, деревянные опоры остаются висеть за счет натяжения проводов, не повреждая ничего вокруг себя;
• довольно продолжительный срок эксплуатации, достигающий в отдельных случаях полувека.

Отрицательными качествами опор, выполненных из дерева, являются:

• высокая пожароопасность: опора может загореться в результате попадания в нее молнии или утечки электротока;
• для защиты опор использую пропитку, состоящую из  токсичных  химических соединений, которые при нагревании начинают выделяться в окружающую среду, вызывая порчу некоторых элементов опоры, а также значительно усложняя процесс избавления от отслуживших свой срок конструкций.
• Металлические, изготавливающиеся из особой стали. Различные элементы таких опор соединяются при помощи сварки или с применением болтов. Для профилактики окисления или коррозии металла, поверхность опор покрывается цинком или окрашивается особыми составами. Опоры, выполненные из металла, делятся на:
• опоры решетчатого типа;
• опоры многогранного типа, которые изготавливаются из согнутых стоек.

Многогранные опоры из металла создаются из стоек в виде пустых внутри усеченных пирамид, выполненных из листовой стали с поперечным сечением в виде правильной фигуры, имеющей множество граней. Стойки стыкуются друг с другом с использованием телескопического или фланцевого соединения. Перекладины у опор такого вида создаются могут иметь много граней, решетки или быть изолирующими.

Преимущества опор ЛЭП, имеющих большое количество граней:

• Небольшие сроки создания, особенно в сравнении с иными видами опор из металла. Это обуславливается увеличением расстояния между пролетами, легкости монтажа опор и небольшого количества конструктивных элементов, что существенно облегчает сборку.
• Сокращение затрат на перевозку, так как конструктивные особенности таких опор позволяют при транспортировки использовать стандартный спецтранспорт, а также помещать одни секции в другие, что экономит место.
• Опоры с множеством граней занимают сравнительно небольшой участок земли;
• По сравнению с другими видами опор, многогранные позволяют сэкономить свыше 30% денежных средств.
• Железобетонные, выполненные из металла и бетона, начали активно использоваться с середины 20 века в качестве замены дорогостоящих металлических опор, на данный момент их доля среди всех составляет свыше 78%.

Для того, чтобы сделать бетон прочнее и повысить его сопротивляемость, внутрь помещается арматура из стали, что помогает еще и избежать внутренних повреждений при изменении температуры снаружи, а также такой способ надежно предохраняет металл от коррозии. Для профилактики возникновения коррозии опоры при изготовлении дополнительно покрываются асфальтобитумным  лаком, предохраняющим  их от воздействия воды.

Повсеместное распространение железобетонных опор связано с их невысокой стоимостью, долговечностью (они могут служить до 40 лет) и дешевым обслуживанием.

К недостаткам такого рода опор относят:

• высокий вес, что влечет за собой довольно дорогую транспортировку с использованием особой спецтехники;
• так как железобетонные опоры не могут выдержать высоких нагрузок, для поддержания стабильной работы ЛЭП их приходится монтировать в большем количестве;
• со временем сталь внутри бетона может значительно растягиваться, в результате чего на опорах появляются повреждения. Для того, чтобы сделать опоры более крепкими, во время изготовления арматуру искусственно растягивают, а затем заливают бетоном, который в процессе застывания еще крепче связывается с ней.

Конические и цилиндрические стойки создают с помощью центрифуг, которые при  вращении делают бетон более плотным. При производстве прямоугольных стоек бетон уплотняется с помощью вибраций. На ВЛ свыше 110 кВ используют только стойки, созданные с помощью центрифуг, до 35 кВ — все виды стоек.

Траверсы для железобетонных опор создаются из металла. Существует технология изготовления их из стекла, пластмассы и бетона, в которых вместо арматуры используется стекловолокно, но они не распространены повсеместно.

• Комбинированные. Для того чтобы продлить срок использования опор из дерева, их выполняют из двух частей: деревянной стойки и железобетонной приставки, которая закапывается в землю.
• Композитные опоры, в своей основе содержащие стекловолокно, являются новой разработкой в сфере электромонтажа. Их преимущества это:
• небольшой вес;
• облегчение процессов хранения и перевозки;
• продолжительный срок службы и устойчивость к повреждениям;
• пожаробезопасность и безопасность для окружающей среды;
• хорошие токозащитные свойства.

Недостатками такого рода опор является их дороговизна и из-за редкого использования, отсутствие компетентных специалистов в области их возведения и обслуживания. В основном они используются при монтаже уличного освещения, однако  чаще к ним обращаются при создании ЛЭП среднего и высокого напряжения.

По способу установки в земле опоры делятся на:

• устанавливающиеся в землю;
• устанавливающиеся на фундамент.

По количеству цепей:

• с одной цепью;
• с двумя цепями;
• со множеством цепей.

По конструкции, которая определяется  предназначением ЛЭП, ее напряжением, числом проводов и местом их  расположения, а также условиями, в которых будет эксплуатироваться опора, они делятся на:

• одиночные столбы;
• А-образные треноги;
• портальные;
• АП-образные.

По виду установки:

• стоящие свободно, передающие нагрузки через стойки на землю или фундамент;
• опоры с оттяжками, в которых на землю или фундамент поступают только вертикальные нагрузки, все же остальные нагрузки передаются на землю с помощью оттяжек.