Конструкция металлических (стальных) опор [41]

В электросетевом строительстве в России широкое распространение получили металлические опоры ВЛЭП из стального уголка, которые представляют собой пространственный каркас из стального проката, собираемый на болтовых соединениях или при помощи сварки. Металлические опоры на болтовых соединениях экономичны при транспортировке за счет компактности пакетов деталей, а также пригодны для горячего оцинкования, что повышает их эксплуатационные характеристики и расширяет область применения. Главный недостаток металлических  опор ЛЭП из уголкового проката – большое количество сборочных единиц, и увеличенные трудозатраты при монтаже. Сроки монтажа решетчатых стальных опор ВЛЭП в 10 раз больше, чем у аналогичных железобетонных или стальных многогранных опор. Этого недостатка лишены сварные опоры, разработанные для районов Крайнего Севера, монтаж которых производится при помощи авиации. Металлические опоры решетчатого типа применяются для строительства ВЛЭП и эксплуатируются в районах с температурой воздуха до - 65˚С. Закрепление опор в грунте производится путем их установки на фундамент.

Металлические опоры (рис. 2.22 и рис. 2.23) имеют следующие детали: стойка или ствол опоры (пояса, решетки, диафрагмы, косынки и накладки), траверсы (пояса, решетки, тяги и косынки), тросостойки или тросовые траверсы (пояса, решетки), оттяжки, узлы крепления изолирующих подвесок.

Рисунок 2.22 - Детали металлических опор и их элементы:

а - свободностоящая одностоечная одноцепная опора, б - портальная с оттяжками опора; 1 - стойка (ствол) опоры; 2 - пояс стойки (траверсы); 3 - решетка; 4 - диафрагма; 5 - траверсы; 6 - тяга; 7 - тросостойки; 8 - оттяжки; 9 - фундамент (подножник); 10 - анкерная плита

Стальные многогранные опоры представляют собой многогранную коническую конструкцию, изготовленную из стального листа. Опора может состоять из одной, двух и более секций (в зависимости от требуемой высоты). Длина секции - до 16 метров. Однако чаще всего используются секции длиной до 11,5 метров, что обусловлено удобством транспортировки стальных листов и секций готовых опор железнодорожным и автомобильным транспортом. Соединение секций между собой возможно как фланцевое, так и безфланцевое (телескопическое). Высота опор -до 40 метров и более. Толщина стенки - от 3 до 12 мм. Диаметр опор - до 2 метров. В грунт опоры устанавливаются либо непосредственно в пробуренную скважину, либо крепятся на фланцах к железобетонному фундаменту (рис.2.24 – рис. 2.26).

Большое разнообразие технических характеристик многогранных металлических опор позволяет применять их в электроэнергетике различных отраслей экономической деятельности.

Рисунок 2.23 - Металлическая решетчатая опора

Рисунок 2.24 – Стальная многогранная опора

Многогранные стальные металлические опоры имеют ряд преимуществ по сравнению с применяемыми железобетонными и металлическими решетчатыми опорами. Они значительно надежнее железобетонных и металлических решетчатых, особенно в сложных гололедно-ветровых условиях. Стальные многогранные опоры в несколько раз легче бетонных и решетчатых. Для транспортировки не требуются специальные транспортные средства.

Малый вес и высокая степень заводской готовности позволяют устанавливать опору за несколько часов. При этом не требуется использование специальных подъемных механизмов и заливки мощных фундаментов. Резко сокращаются трудозатраты на монтаже и сроки сооружения объектов.

Срок службы многогранных опор 50 лет, что в два раза выше, чем у железобетонных. Долговечность может быть повышена при использовании полимерных покрытий, наносимых в заводских условиях.

Капитальные затраты на сооружение 1 км линий электропередачи на многогранных опорах на 25-50 % ниже, чем железобетонных и металлических решетчатых опор. Эксплуатационные затраты снижаются в несколько раз. Монтаж и установка стальных многогранных опор достаточно проста на всех этапах монтажа. Выкладка опоры облегчена малым количеством элементов. Так, промежуточная опора для ВЛЭП 330-2 состоит из 3-х многогранных секций стойки опоры и 6-и многогранных траверс, т. е. всего 10 элементов.

Р исунок 2.25 – Промежуточная стальная многогранная опора одностоечная.

Рисунок 2.26 – Стальная многогранная опора четырехстоечная.

Опора для ВЛЭП 110-1 включает 2 секции стойки, 3- многогранные траверсы и тросостойку - 6 элементов. Сборка опоры так же проста. Сначала, с помощью лебедок, стыкуются секции стойки - нижняя со второй, вторая с третьей и т. д. Обычно, бригада из 7-8 человек тратит на это около 1 часа. Затем к стойке крепятся траверсы, каждая с помощью 4-9 болтов (для 110 кВ и 330 кВ). На это уходит менее часа. Установка опоры на фундамент производится обычным краном так как опоры компактны и имеют небольшой вес. Крепится к фундаменту опора 330 кВ с помощью болтов.

Для предприятий нефтегазового комплекса ГК «ЭЛСИ» в 2007 году разработала промежуточные и анкерные угловые опоры для ВЛЭП 35 и 110 кВ, трассы которых проходят в районах вечной мерзлоты. Разработанные конструкции опор отвечают требованиям ПУЭ [23] и предназначены для применения в II-V районах по нормативному давлению ветра и в I-III районах по толщине стенки гололеда.

Опоры закрепляются в грунте на свайных фундаментах, выполненных из стальных труб диаметром 219 или 325 мм – для опор ВЛЭП 6-10 кВ и 530 или 720 мм – для опор ВЛЭП 35-110 кВ и 220 кВ. Крепление опор линий электропередачи к фундаментам осуществляется с помощью фланцевого соединения или стальными скобами.

Наряду со свайными фундаментами разработаны поверхностные и приповерхностные фундаменты, позволяющие осуществлять закрепление опор в сложных грунтах: глыбово-щебенистых и скальных грунтах.