2.3. Опорные конструкции
Опоры и фундаменты на В Л напряжением 35-110 кВ имеют значительный удельный вес как в части материалоёмкости, так и в стоимостном отношении. Достаточно сказать, что стоимость смонтированных опорных конструкций на этих В Л составляет, как правило, 60-70% полной стоимости сооружения В Л. Для
13
линий, расположенных на промышленных предприятиях и непосредственно прилегающих к ним территориях, этот процент может быть еще выше.
Опоры воздушной линии предназначены для поддержания проводов линий на определенном расстоянии от земли, обеспечивающем безопасность людей и надёжную работу линии.
Опоры ВЛ делятся на анкерные и промежуточные. Опоры этих двух групп различаются способом подвески проводов.
Анкерные опоры полностью воспринимают тяжение проводов и тросов в смежных с опорой пролётах, т.е. служат для натяжения проводов. На этих опорах ^провода подвешиваются с помощью подвесных гирлянд. Опоры анкерного типа могут быть нормальной и облегчённой конструкции. Анкерные опоры значительно сложнее и дороже промежуточных и поэтому число их на каждой линии должно быть минимальным.
Рис. 2.3. Схема анкерного пролета ВЛ и пролета пересечения с железной дорогой
Промежуточные опоры не воспринимают тяжение проводов или воспринимают его частично. На промежуточных опорах провода подвешиваются с помощью поддерживающих гирлянд изоляторов, рис.2.3.
На базе анкерных опор могут выполняться концевые и транспозиционные опоры. Промежуточные и анкерные опоры могут быть прямыми и угловыми.
Концевые анкерные опоры, устанавливаемые при выходе линии с электростанции или на подходах к подстанции, находятся в наихудших условиях. Эти опоры испытывают одностороннее тяжение всех проводов со стороны линии, так как тяжение со стороны портала подстанции незначительно.
Промежуточные прямые опоры устанавливаются на прямых участках ВЛ для поддержания проводов. Промежуточная опора дешевле и проще в изготовлении, чем анкерная, так как в нормальном режиме не испытывает усилий вдоль линии. Промежуточные опоры составляют не менее 80-90% общего числа опор ВЛ.
Угловые опоры устанавливаются в точках поворота линии. При углах поворота линии до 20° применяют угловые опоры анкерного типа. При углах поворота линии электропередачи более 20° - промежуточные угловые опоры.
На В Л применяются специальные опоры следующих типов: транспозиционные - для изменения порядка расположения проводов на опорах; ответвительные — для выполнения ответвлений от основной линии; переходные - для пересечения рек, ущелий и т.д.
Транспозицию применяют на линиях напряжением НО кВ и выше протяженностью более 100 км для того, чтобы сделать ёмкость и индуктивность всех трех фаз цепи ВЛ одинаковыми. При этом последовательно меняют на опорах взаимное расположение проводов по отношению друг к другу. Одно такое тройное перемещение проводов называют циклом транспозиции. Линия делится на три участка (шага), на которых каждый из трёх проводов занимает все три возможных положения, рис. 2.4.
15
Рис. 2.4. Цикл транспозиции проводов одноцепной линии
В зависимости от количества подвешиваемых на опорах цепей опоры могут быть одноцепные и двухцепные. Провода располагаются на одноцепных линиях горизонтально или треугольником, на двухцепных опорах - обратной елкой
или шестиугольником. Наиболее часто встречающиеся расположения проводов на опорах схематически изображены на рис.2.5. Там же указано и возможное расположение грозозащитных тросов. Расположение проводов по вершинам треугольника (рис.2.5,а) широко распространено на линиях до 20-35 кВ и на линиях с металлическими и железобетонными опорами напряжением 35-330 кВ. Горизонтальное расположение проводов применяют на линиях 35кВи110кВна деревянных опорах и на линиях более высокого напряжения на других опорах. Для двухцепных опор более удобно с точки зрения монтажа расположение > проводов по типу «обратная ёлка», но увеличивает массу опор и требует подвески двух защитных тросов.
Деревянные опоры широко применялись на В Л до 110 кВ включительно. Наиболее распространены сосновые опоры и несколько меньше опоры из лиственницы Достоинства этих опор — малая стоимость (при наличии местной древесины) и простота изготовления. Основной недостаток - гниение древесины, особенно интенсивное в месте соприкосновения опоры с почвой.
Рис. 2.5. Наиболее часто встречающиеся расположения проводов и тросов на опорах: а — расположение по вершинам треугольника; б — горизонтальное расположение; в — расположение обратной ёлкой.
Металлические опоры выполняются из стали специальных марок для линий 35 кВ и выше, требуют большого количества металла. Отдельные элементы соединяют сваркой или болтами. Для предотвращения окисления и коррозии поверхность металлических опор оцинковывают или периодически окрашивают специальными красками. Однако они обладают высокой механической прочностью и большим сроком службы. Устанавливают металлические опоры на железобетонных фундаментах. Эти опоры по конструктивному решению тела опоры могут быть отнесены к двум основным схемам - башенным или одностоечным, рис. 2.6, и портальным, рис. 2.7,а, по способу закрепления на фундаментах - к свободностоящим опорам, рис. 2.6 и 2.8, и опорам на оттяжках, рис. 2.7,а-в.
На металлических опорах высотой 50 м и более должны быть установлены лестницы с ограждениями, доходящими до вершины опоры. При этом на каждой секции опор должны быть выполнены площадки с ограждениями.
линии:
1 - провода; 2 - изоляторы;
- грозозащитный трос;
- тросостойка;
- траверсы опоры;
— стойка опоры;
- фундамент опоры
гис. 2.7. Металлические
опоры:
а -
промежуточная одноцепная на оттяжках
500 кВ; б - промежуточная V-образная
1150 кВ; в - промежуточная опора В Л
постоянного тока 1500 кВ; г -элементы
пространственных решетчатых конструкций
Рис. 2.7. Металлические
опоры:
а -
промежуточная одноцепная на оттяжках
500 кВ; б - промежуточная V-образная
1150 кВ; в - промежуточная опора В Л
постоянного тока 1500 кВ; г -элементы
пространственных решетчатых конструкций
Рис. 2.8. Металлические свободностоящие двухцепные опоры: а - промежуточная 220 кВ; б - анкерная угловая 110 кВ
Железобетонные опоры выполняются для линий всех напряжений до 500 кВ из центрифугированного бетона. Они долговечнее деревянных, отсутствует ^ коррозия деталей, просты в эксплуатации и поэтому получили широкое распространение. Железобетонные опоры имеют меньшую стоимость, но обладают большей массой и относительной хрупкостью поверхности бетона, а также малую прочность на поперечный изгиб, рис. 2.9.
Траверсы одностоечных железобетонных опор - металлические оцинкованные.
Срок службы железобетонных и металлических оцинкованных или периодически окрашиваемых опор велик и достигает 50 лет и более.
Рис. 2.9 Промежуточные железобетонные свободностоящие одноцепные опоры: а - со штыревыми изоляторами 6-10кВ;б-35кВ;в-110кВ;г- 220 кВ
I
( ,
/ .
Экологически безопасные линии компактной конструкции.
Необходимость передачи больших потоков мощности на значительные расстояния привела к созданию воздушных линий сверхвысокого напряжения. К недостаткам этих линий относятся:
- значительные потери электроэнергии на корону;
отрицательное влияние на человека и окружающую среду;
большая металлоёмкость;
высокая стоимость.
Новый тип компактных ВЛ переменного тока - двухцепные коаксиальные ^ максимально скомпенсированные высоковольтные воздушные линии передачи (ДКВЛ) - свободны от перечисленных недостатков. В основу этих линий положен принцип максимальной компенсации как электрических, так и магнитных полей.
Максимально скомпенсировать электрические и магнитные поля, т.е. добиться резкого уменьшения напряженности электрического и магнитного полей под ВЛ, позволяет коаксиальное расположение одноименных фаз различных цепей ВЛ.
В таблице 2.1 дано сравнение параметров традиционных и двухцепных коаксиальных В Л электропередачи.
Таблица 2.1. Параметры традиционных ВЛ и ДКВЛ
I I
В результате компенсации электромагнитных полей на ДКВЛ достигается:
увеличение пропускной способности в 3-6 раз;
полная симметрия параметров фаз;
- уменьшение на 60-90% уровня экологического влияния.
На рис. 2.10, 2.11 показаны принципиальные конструкции двух ДКВ Л 500 кВ (соответственно с 2-мя и 3-мя проводами в фазе наружной цепи), а на рис. 2.12 -геометрическое расположение проводов двухцепной однорадиусной В Л 500 кВ (ДОРВ 500).
Рис.2.10. Геометрическое расположение проводов коаксиальной ВЛ 500 кВ с двумя проводами в фазе, Рн=3,5 ГВт
Рис. 2.11. Геометрическое расположение проводов ВЛ 500 кВ с тремя проводами в фазе, рн= 5,2 ГВт
Рис. 2.12. Геометрическое расположение проводов двухцепной однорадиусной коаксиальной В Л 500 кВ, Рн =3,2 ГВт
Размещение ДКВЛ и ДОРВЛ на опорах нетрадиционного типа показано на рис. 2.13-2.15. ** Двухцепные коаксиальные и однорадиусные ВЛ дают возможность
Рис. 2.13. ДОРВЛ 330 кВ на свободностоящей опоре портального типа, Рн=1,98 Г&Г
оптимизировать их геометрические параметры по минимуму напряженностей электрического и магнитного полей вне области коаксиальной пары, что позволяет не только увеличить пропускную способность линии, но и значительно снизить интенсивность электрического и магнитного полей под линией, т. е. сделать ее практически экологически безопасной.
Рис. 2.14. ДОРВЛ 500 кВ на свободностоящей опоре охватывающего типа Рн-4,85 ГВт '
Рис. 2.15. ДОРВЛ 500 кВ на свободностоящей промежуточной опоре, Рн=3,2 /~ВГ
...