Конструкции металлических многогранных облегченных опор для ВЛ 35, 110 и 220 Кв и их преимущества

В настоящее время в отечественном электросетевом строительстве при сооружении ВЛ 35, 110 и 220 кВ традиционно используются стальные опоры или опоры из центрифугированного железобетона.

К преимуществу железобетонных опор (ЖБО) следует отнести простоту их монтажа, малый объем земляных работ при их установке, низкую стоимость, невозможность расхищения деталей опор. Однако, использование ЖБО на практике реально только для районов с простыми условиями строительства, т.к. ЖБО имеют ряд недостатков: большая длина стоек (22 м), затрудняющая их транспортировку; невозможность заглубления опор ниже 3 м, что недостаточно для надежного закрепления опор в слабых и пучинистых грунтах; большой вес стоек - около 5 т; слабая устойчивость ЖБО к повреждениям при транспортировке.

К преимуществу стальных опор башенного типа, собранных из пространственных ферм (которые, в свою очередь, собираются на болтах из прокатных уголков) можно отнести: относительно небольшой расход стали; простую транспортировку до момента выполнения укрупнительной сборки; возможностью подъема на опору без применения автовышек. Вместе с тем эти опоры обладают следующими недостатками: большое число деталей; трудоемкость укрупнительной сборки на монтаже; высокозатратные перевозки после укрупнительной сборки; большие затраты на строительство фундаментов.

Стальные опоры из сварных секций в виде конических труб многогранного или круглого поперечного сечения фактически повторяют геометрию железобетонных опор. Подобные опоры обладают рядом достоинств: сокращаются расходы на фундаменты, так как стойки опор из труб занимают небольшую площадь и могут устанавливаться на один цилиндрический фундамент; резко сокращается объем и номенклатура собираемых на монтаже элементов и болтовых соединений, за счет чего снижается трудоемкость сборки; эстетичность конструкций. К главному конструктивному недостатку многогранных опор переменного сечения можно отнести повышенный расход стали, обусловленный тем, что при работе на изгиб металл, расположенный в районе нейтральных осей сечения не воспринимает механических нагрузок. Дополнительные недостатки этих конструкций: замкнутое пространство внутри труб в случае не герметичности конструкции способствует коррозии; невозможность подъема на опору без применения автовышек; повышенный вес и более сложная технология изготовления определяют высокую цену опор такого типа.

Таким образом, недостатки железобетонных опор обусловлены используемым материалом, а недостатки стальных опор башенного типа и многогранных опор их конструкцией.

В ЗАО «ВНПО ЭЛСИ» разработаны новые конструкции опор для ВЛ 35, 110 и 220 кВ из гнутых стальных профилей переменного по высоте сечения. Опоры серии С35/110П и С220П конструктивно выполнены на основе одной базовой стойки, которая собирается из двух секций и рассчитана на различные несущие моменты. В стойке этих опор применена комбинация технических решений, использованных в решетчатых башенных опорах и в многогранных опорах переменного сечения. Стойка опор серии С35/110П и С220П выполнена в виде 4-х несущих поясов, представляющих собой полуразогнутые швеллеры переменного по высоте опоры сечения, т.е. сечение поясов меняется по высоте как у многогранных опор, а поверхности стойки в области нейтральных осей сечения выполнены решетчатыми как у опор башенного типа. В результате такой доработки получена конструкция стойки, обеспечивающая оптимальное использование механических свойств стали, что привело к уменьшению веса опоры без снижения ее несущей способности.

Подобная конструкция стойки позволяет соединить в опорах ПС35П, ПС110П и ПС220П преимущества решетчатых опор башенного типа и узкобазовых опор многогранного сечения. К основным преимуществам узкобазовых быстромонтируемых опор серии С35/110П и С220П, которые можно рассматривать как многогранные металлические облегченные опоры, следует отнести:

- сниженный вес конструкций опор, составляющий для опор ВЛ 35-110 кВ около 1 300-1 700 кг, и для опор ВЛ 220 кВ - 1 930 кг;

- повышенная гибкость конструкций делает их более устойчивыми к динамическим воздействиям при пляске и обрыве проводов, сбросе гололеда, землетрясениях;

- удобство транспортировки - загрузка составляет 4 опоры в полуприцеп;

- малый объем земляных работ и простота выполнения фундаментов;

- отсутствие укрупненной сборки и сокращенное время сборки опор на пикете за счет высокой степени заводской сборки;

- высокая механическая стойкость опор при пучениях за счет применения одного свайного фундамента;

- простое закрепление опор в пучинистых, вечномерзлых и болотистых грунтах за счет установки свайного фундамента на необходимую глубину и применения анкерного крепления фундамента;

- простота подъема на опору монтажного и ремонтного персонала;

- меньшие объемы строительно-монтажных работ и потребления ресурсов при сооружении ВЛ;

- сниженные стоимость и сроки строительства ВЛ.

Опоры серии С35/110П и С220П имеют высокую степень заводской сборки и поставляются в виде укрупненных секций длиной 10,5 м. Наличие решетчатых граней позволяет выполнять монтажные операции и обслуживание ВЛ без применения грузоподъемных механизмов.

Опоры закрепляются в грунте при помощи свайных фундаментов, выполненных из стальных труб диаметром 530 или 720 мм. В сложных грунтах (глыбово-щебенистых и скальных) применяются специальные конструкции поверхностных, приповерхностных и скальных фундаментов.

Практика использования узкобазовых быстромонтируемых опор серии С35/110П при сооружении ВЛ в районах с суровыми геолого-климатическими условиями показала, что на стадии проведения монтажно-строительных работ по сооружению опор и фундаментов экономия затрат строительства составляет от 20% до 40% при существенном сокращении сроков строительства ЛЭП из-за меньшего объема физических работ.

Разработанные конструкции стальных опор серии С35/110П и С220П отвечают требованиям ПУЭ седьмого издания и предназначены для применения в I-IV районах по нормативному давлению ветра и в I-IV районах по гололеду, рассчитаны на эксплуатацию в районах с расчетной температурой холодной пятидневки до -65°С. За счет гибкой конструкции опоры этой серии могут эксплуатироваться в районах сейсмичностью до 9 баллов.

По заказу ряда энергосистем ЗАО «ВНПО ЭЛСИ» разработало опоры аварийного резерва, которые используются для оперативной ликвидации аварий, связанных с падением опор ВЛ 35-110 кВ.

Конструктивно опора состоит из двух стоек, шарнирно закрепленных на одном основании, а вершины стоек соединены вантовой полимерной траверсой. Каждая стойка представляет собой трубу квадратного сечения из четырех стальных уголков, расположенных по ее углам и соединенных через определенное расстояние планками. Поперечные и продольные оттяжки обеспечивают необходимую механическую прочность опоры при воздействии ветровых и весовых нагрузок, а также в аварийных режимах эксплуатации ВЛ. Опора устанавливается на лежневой фундамент, выполненный из сваи СЗО. Оттяжки закрепляются в грунте заглубленными железобетонными или винтовыми сваями, либо цилиндрическими анкерами.

Опора имеет вес 860 кг, при этом вес самой тяжелой секции составляет 110 кг, что позволяет, при необходимости, производить погрузочно-разгрузочные и монтажные работы вручную. Подъем опоры в рабочее положение выполняется через падающую стрелу лебедкой с тяговым усилием 2 т.

ВЛ, построенная на относительно невысоких опорах рассматриваемой конструкции, даже при отсутствии грозозащитного троса обладает достаточной грозоупорностью за счет горизонтального расположения проводов в одном ярусе и естественного эффекта экранирования ВЛ поверхностью земли. Использование опор с вантовой полимерной траверсой без грозозащитного троса исключает возникновение аварийных ситуаций, связанных с обрывом грозозащитного троса в районах с сильным гололедом, при одновременном снижении числа грозовых поражений ВЛ.

По заказу предприятий нефтегазового комплекса ЗАО «ВНПО ЭЛСИ» в 2007 году разработало промежуточные и анкерные угловые опоры для ВЛ 35 и 110 кВ, трассы которых проходят в районных вечной мерзлоты. Разработанные конструкции опор отвечают требованиям ПУЭ седьмого издания и предназначены для применения в II-V районах по нормативному давлению ветра и в I-III районах по толщине стенки гололеда. Опоры рассчитаны на провод сечением 150-240 мм(2) и имеют расчетные значения габаритных пролетов 200-230 м и 220-250 м, соответственно для ВЛ 35 и 110 кВ. Опора крепится посредством шарнирного соединения к фундаменту из винтовой сваи диаметром 219 мм, а вертикальное положение опоры фиксируется с помощью трех оттяжек, которые закрепляются на анкерном фундаменте из винтовой сваи диаметром около 110 мм. Оттяжки обеспечивают необходимую прочность опоры при воздействии ветровых и весовых нагрузок, а также в аварийных режимах эксплуатации ВЛ.

ЗАО ВНПО "ЭЛСИ"

630024, г. Новосибирск,

ул. Сибиряков-Гвардейцев,50

тел./факс: (383) 353-46-62,217-40-17,

217-40-09,217-40-1-, 217-40-11

e-mail: elsi@elsi.ru   www.elsi.ru