Опоры воздушных линий

Основное назначение опор - поддержка проводов на требуемой высоте над землей и наземными сооружениями. Опоры состоят из вертикальных стоек, траверс и фундаментов. Основными материалами, из которых изготавливаются опоры, являются древесина хвойных пород, железобетон и металл.

Опоры из древесины простые в изготовлении, транспортировке и эксплуатации, применяются для ВЛ напряжением до 220 кВ включительно в районах лесоразработок или близких к ним. Основной недостаток таких опор - подверженность древесины загниванию. Для увеличения срока службы опор древесину просушивают и пропитывают антисептиками, препятствующими развитию процесса гниения.

Вследствие ограниченной строительной длины древесины, опоры выполняют составными (см. рисунок 3.1,а). Деревянную стойку 1 сочленяют металлическими бандажами 2 с железобетонной приставкой 3. Нижняя часть приставки заглубляется в грунте. Опоры, соответствующие рисунку 3.4,а, применяются на напряжение до 10 кВ включительно. На более высокие напряжения опоры из древесины выполняют П-образными (портальными). Такая опора показана на рисунке 3.1,б.

Следует отметить, что в современных условиях необходимости сохранения лесов целесообразно сокращение применения опор из древесины.

Железобетонные опоры состоят из железобетонной стойки 1 и траверс 2 (см. рисунок 3.1,в). Стойка представляет собой пустотелую конусную трубу с малым наклоном образующих конуса. Нижняя часть стойки заглубляется в грунте. Траверсы изготавливаются из стального оцинкованного проката. Эти опоры долговечнее опор из древесины, просты в обслуживании, требуют меньше металла, чем стальные опоры.

Основные недостатки опор из железобетона: большой вес, затрудняющий транспортировку опор в труднодоступные места трассы ВЛ, и относительно малая прочность бетона на изгиб.

Для увеличения прочности опор на изгиб при изготовлении железобетонной стойки используется предварительно напряженная (растянутая) стальная арматура.

Для обеспечения высокой плотности бетона при изготовлении стоек опор применяют виброуплотнение и центрифугирование бетона.

Стойки опор ВЛ напряжением до 35 кВ выполняют из вибробетона, при более высоких напряжениях - из центрифугированного бетона.

а) б) в) г)

Рисунок 3.1 – Промежуточные опоры ВЛ

Стальные опоры обладают высокой механической прочностью и большим сроком службы. Эти опоры с помощью сварки и болтовых соединений собираются из отдельных элементов, поэтому имеется возможность создания опор практически любой конструкции (см. рисунок 3.1,г). В отличие от опор из древесины и железобетона металлические опоры устанавливаются на железобетонных фундаментах 1.

Стальные опоры являются дорогими. Кроме того, сталь подвержена коррозии. Для увеличения срока службы опор их покрывают антикоррозийными составами и окрашивают. Очень эффективной против коррозии является горячая оцинковка стальных опор.

Опоры из алюминиевых сплавов эффективны при сооружении ВЛ в условиях труднодоступных трасс. Вследствие стойкости алюминия к коррозии, эти опоры не нуждаются в антикоррозийном покрытии. Однако высокая стоимость алюминия существенно ограничивает возможности использования таких опор.

При прохождении по определенной территории воздушная линия может менять направление, пересекать различные инженерные сооружения и естественные преграды, подключаться к шинам распределительных устройств подстанций.

На рисунке 3.2 показан вид сверху фрагмента трассы ВЛ. Из этого рисунка видно, что разные опоры работают в разных условиях и, следовательно, должны иметь отличающуюся конструкцию. По конструктивному исполнению опоры делятся:

на промежуточные (опоры 2, 3, 7), устанавливаемые на прямом участке ВЛ;

угловые (опора 4), устанавливаемые на поворотах трассы ВЛ;

концевые (опоры 1 и 8), устанавливаемые в начале и конце ВЛ;

переходные (опоры 5 и 6), устанавливаемые в пролете пересечения воздушной линией какого-либо инженерного сооружения, например железной дороги.

Рисунок 3.2 – Фрагмент трассы ВЛ

Промежуточные опоры предназначены для поддерживания проводов на прямом участке ВЛ. Провода с этими опорами не имеют жесткого соединения, так как крепятся с помощью поддерживающих гирлянд изоляторов. На эти опоры действуют силы тяжести проводов, тросов, гирлянд изоляторов, гололеда, а также ветровые нагрузки. Примеры промежуточных опор приведены на рисунке 3.1.

На концевые опоры дополнительно воздействует сила тяжения Т проводов и тросов, направленная вдоль линии (см. рисунок 3.2). На угловые опоры дополнительно воздействует сила тяжения Т проводов и тросов, направленная по биссектрисе угла поворота ВЛ.

Переходные опоры в нормальном режиме ВЛ выполняют роль промежуточных опор. Эти опоры принимают на себя тяжение проводов и тросов при их обрыве в соседних пролетах и исключают недопустимое провисание проводов в пролете пересечения.

Концевые, угловые и переходные опоры должны быть достаточно жесткими и не должны отклоняться от вертикального положения при воздействии на них силы тяжения проводов и тросов.

Такие опоры выполняются в виде жестких пространственных ферм или с применением специальных тросовых растяжек и называются анкерными опорами. Провода с анкерными опорами имеют жесткое соединение, так как крепятся с помощью натяжных гирлянд изоляторов.

а) б)

Рис. 3.3 – Анкерные угловые опоры ВЛ

Анкерные опоры из древесины выполняются А-образными при напряжениях до 10 кВ и АП-образными при более высоких напряжениях. Железобетонные анкерные опоры имеют специальные тросовые растяжки (см. рисунок 3.3,а). Металлические анкерные опоры имеют более широкую базу (нижнюю часть), чем промежуточные опоры (см. рисунок 3.3,б).

По количеству проводов, подвешиваемых на одной опоре, различают одноцепные и двухцепные опоры.

На одноцепных опорах подвешивается три провода (одна трехфазная цепь), на двухцепных -шесть проводов (две трехфазных цепи). Одноцепные опоры приведены на рисунках 3.1,а,б,г и рисунке 3.3,а; двухцепные - на рисунке 3.1,в и рисунке 3.3,б.

Двухцепная опора по сравнению с двумя одноцепными является более дешевой. Надежность передачи электроэнергии по двухцепной линии несколько ниже, чем по двум одноцепным.

Опоры из древесины в двухцепном исполнении не изготовляются. Опоры ВЛ напряжением 330 кВ и выше изготовляются только в одноцепном исполнении с горизонтальным расположением проводов (см. рисунок 3.4). Такие опоры изготовляются П-образными (портальными) или V-образными с тросовыми растяжками.

а) б)

Рисунок 3.4 – Опоры ВЛ напряжением 330 кВ и выше

Среди опор ВЛ отдельно выделяются опоры, имеющие специальную конструкцию. Это ответвительные, повышенные и транспозиционные опоры. Ответвительные опоры предназначены для промежуточного отбора мощности от ВЛ. Повышенные опоры устанавливаются в больших пролетах, например, при переходе через широкие судоходные реки. На транспозиционных опорах осуществляется транспозиция проводов.

Несимметричное расположение проводов на опорах при большой длине ВЛ приводит к несимметрии напряжений фаз. Симметрирование фаз за счет изменения взаимного расположения проводов на опоре называется транспозицией. Транспозиция предусматривается на ВЛ напряжением 110 кВ и выше длиной более 100 км и осуществляется на специальных транспозиционных опорах. Провод каждой фазы проходит первую треть длины ВЛ на одном, вторую треть - на другом и третью - на третьем месте. Такое перемещение проводов называется полным циклом транспозиции (рис. 3.5).

Рисунок 3.5 – Транспозиция проводов (полный цикл)

Все опоры ВЛ унифицированы. Унификация означает объединение опор ВЛ в единую систему конструкций, сокращение типоразмеров опор и устанавливает для каждой опоры область ее применения. В маркировке унифицированной опоры указываются:

вид опоры (П - промежуточная, У - анкерно-угловая, С -специальная);

материал опоры (Д - дерево, Б - железобетон, у стальных опор буква отсутствует);

номинальное напряжение;

номер опоры, характеризующий область ее применения и количество цепей на опоре (четная цифра соответствует двухцепной опоре, нечетная - одноцепной).

Например, опора ПБ110-4 - это промежуточная (П), железобетонная (Б) опора, на номинальное напряжение 110 кВ, двухцепная (4).

В технических характеристиках опоры указываются районы по гололеду и ветру, в которых может использоваться опора, диапазон сечений проводов и массогабаритные показатели опоры.