2.1 Классификация опор .
Опоры предназначены для закрепления на них штыревых изоляторов, гирлянд подвесных изоляторов и стержневых изоляторов с проводами, а также грозозащитных тросов ВЛ. В зависимости от назначения и конструкции различают промежуточные, анкерные, угловые, концевые опоры, а также опоры специального назначения. Материалом для изготовления опор служат древесина, металл и железобетон. Методы и объемы работ по обслуживанию опор в основном зависят от материала, из которого они изготовлены.
Металлические опоры. Для изготовления металлических опор рис применяют малоуглеродистую сталь и некоторые сорта высоколегированной стали, а также алюминиевые сплавы, прошедшие специальную обработку. Стержни в узлах опор соединяют сваркой или болтами.
Металлические опоры устанавливаются на сборные( в некоторых случаях на монолитные) и свайные железобитоные фундаменты .
Механические повреждения металлических опор часто происходят в результате некачественной сварки стержней в узлах, прогиба стержней, непрочных болтовых соединений отдельных секций, а также от коррозии. Последняя появляется под действием на металл воздуха и атмосферной влаги, а также из-за наличия в воздухе солей и кислот ( вблизи химических комбинатов, крупных промышленных предприятий и морских побережей). все это значислено снижает несущую способность опор, поэтому применяют следующие способы защиты металлических опор:
- оцинковка деталей опор горячим или гальваническим способом, а также распылением расплавленного металла по обрабатываемой поверхности. Окраска как минимум в два слоя.
-Грунтовка ВА-1РП, суриком на олифе или другими грунтами и нанесение двух-трех слоев краски ( масляная краска на железном сурике, алюминиевая краска на битумной основе, полихлорвиниловая эмаль ПХВ-26 и другие ).
Металлические опоры, имеющие механические повреждения, ремонтируют с помощью специальных приспособлений ( домкратов, струбцин и скоб).Если необходима замена или усиление отдельных уголков, то сварные швы накладывают вдоль уголка, а не поперек, так кК поперечные сварные швы снижают прочность данного элемента опоры. Усиление элементов выполняют с помощью равнопрочных накладок на болтах.
Железобетонные опоры . Железобетонные опоры изготавливаются из бетона и арматурной стали. В процессе изготовления металлическая арматура обволакивается бетоном, образуя монолитный железобетонный элемент, хорошо воспринимающий растягивающие и изгибающие усилия. Слой бетона надежно защищает стальные элементы от коррозии. Возможность совместной работы этих материалов объясняется тем, что они имеют близкие по значению коэффициенты температурного расширения.
Для ВЛ напряжением до 35кВ применяют опоры различных сечений из вибробетона, а при напряжении 35…750кВ- опоры с центрифугированным стойками цилиндрической или конической формы.
основным способом закреплением опор в грунте является установка их без ригелей в пробуренные котлованы. В слабых грунтах опоры устанавливают в котлованы и укрепляют ригелями. Стойки опор на оттяжках опираются на железобетонные подножники, а их стальные оттяжки крепят к оголовку ствола и к зарытым в землю ригелям из железобетонных плит рис. .
Для железобетонных опор могут допускаться отклонения по длине стойке + 25мм, по то толщине стенки +5мм, по кривизне стойки вдоль оси не более 2 мм на 1 м и смещения закладных частей по вертикальным отметкам +10мм.
толщина защитного слоя бетона должна быть:
-для продольной рабочей арматуры ( ненапрягаемой и напрягаемой, натягиваемой на упоры) –не менее диаметра стержня или каната арматуры;
для поперечной, распределительной и конструктивной арматуры- не менее диаметра указанной арматуры и не менее 10мм при толщине конструкции до 250мм.
Поверхность элементов железобетонных опор, подножников, свай, предназначенных для установки агрессивном грунте, должна иметь заводские гидроизоляционное покрытие. Для установки в грунт высокой степени агрессивности железобетонные опоры должны изготавливается на сульфатостойком цементе.
Проверка наличия и ширины трещин в бетоне опор производится один раз в 6 лет. Размер трещин измеряется специальным оптическим прибором- микроскопом Бринелля . Если ширина и количество трещин в бетоне более установленных нормами, применяют следующие виды ремонта: покрытия поверхности бетона в зоне образования трещин краской; заделка трещин, раковин и сколов полимерцементным раствором; усиления опор устройством железобетонных или металлических бандажей. рис.
Отклонения железобетонной опоры от вертикальной оси снижает механическую прочность опоры. Установлено , что при наклоне опоры только на 2 градуса ее несущая способность уменьшатся на 8-10%. выправления опор производиться при помощи механизмов, обеспечивающих плавное увеличения нагрузки на опору. Применение опор с оттяжками особенно целесообразно в тех случаях, когда закрепление основания опоры затруднено ( например, в болотистых грунтах). Устойчивость опор достигается предварительным натяжением оттяжек. Стяжками задается натяжения 80..85% от расчетного. В процессе эксплуатации натяжения в оттяжках проверяется и не должно отличатся от проектного более чем на 20%. Подъем на железобетонные опоры производится при помощи телескопических вышек или с применением специальных приспособлений ( лестниц, лазов).
Деревянные опоры. древесина является наиболее дешевым материалом для сооружения опор применяются в основном в лесных районах страны. Для деревянных опор срользуют сосну, лиственницу, ель и пихту. Существенным недостатком древесины является подверженность ее загниванию. Одной из наиболее стойких пород древесины является лиственница. Сосна уступает лиственицепо прочности и гнилостойкости, однако она легко подвергается пропитке специальными составами- антисептиками, препятствующими гниению древесины.
Дерево обладает неплохими механическими свойствами, особенно если учитывать его легкость. Предел прочности при растяжении (вдоль волокон, т.е. в направлении длины ствола) древесины разных пород составляет 700 …1300 кг/см2, причем объемная масса дерева колеблется примерно от 0,5 до 0,8 г/см3 , редко – до 1 г/см3; в то же время обычная сталь имеет предел прочности при растяжении 4000 …5000 кг/см3, но при плотности 7,8 г/см3. таким образом , прочность дерева, отнесенная не к геометрическим размерам, а к массе, не ниже прочности стали.
Тяжелые породы деревьев прочнее, чем легкие. Прочность дерева в различных направлениях различна: прочность поперек волокон меньше, чем вдоль.
Различают маслянистые антисептики, не растворимые в воде, и водорастворимые антисептики. Маслянистые антисептики – это продукты переработки нефти. Пропитке маслянистыми антисептиками можно подвергать только сухую древесину. Для пропитки водорастворимыми антисептиками древесина, наоборот, должна иметь повышенную влажность, так как в этом случае антисептик диффундирует в глубь древесины; если столб сухой, диффузии не происходит.
Пропитка деревянных опор водорастворимыми антисептиками может производиться как перед установкой их на линии, так и непосредственно на линиях, находящихся в эксплуатации.
Ель и пихта незначительно уступают сосне в прочности, но очень плохо поддаются пропитке антисептиком, поэтому применяются они только для линий с напряжением до 35кВ, линий связи и иногда в качестве вспомогательных элементов опор на линиях с напряжением выше 35кВ.
По назначению различают следующие типы опор: промежуточные, анкерные, угловые и специальные.
Промежуточные опоры, являющиеся наиболее многочисленными на линии, предназначены для поддерживания проводов на прямых участках трассы. Провода крепятся к опорам через поддерживающие гирлянды изоляторов. В нормальном режиме опоры этого типа воспринимают нагрузки от веса смежных полупролетов проводов и тросов, веса изоляторов, линейной арматуры и отдельных элементов опор, а также ветровые нагрузки, обусловленные давлением ветра на провода, тросы и саму опору. В аварийном режиме промежуточные поры должны выдерживать напряжения, возникающие при обрыве одного провода или троса.
Расстояния между двумя соседними промежуточными опорами называется промежуточным пролетом.
Угловые опоры могут быть промежуточными и анкерными. Промежуточные угловые опоры применяют обычно при небольших углах поворота трассы (до 20о).
Устанавливаются анкерные или промежуточные угловые опоры на участках трассы линии, где меняется ее направление.
Промежуточные угловые опоры в нормальном режиме, кроме нагрузок, действующих на обычные промежуточные опоры, воспринимают суммарные усилия от тяжения проводов и тросов в смежных пролетах, приложенные в точках их подвеса на опоре по биссектрисе угла поворота линии.
Число анкерных угловых опор составляет обычно небольшой процент от общего числа опор на линии (10 …15%). Применение их обуславливается условиями монтажа линий, требованиями, предъявляемыми к пересечениям линии с различными объектами, естественными препятствиями, т.е. они применяются, например, в горной местности, а также когда промежуточные угловые опоры не обеспечивают требуемой надежности. Используются анкерные угловые опоры и в качестве концевых опор, с которых провода линии идут в распределительное устройство подстанции или станции. На линиях, проходящих в населенной местности, число анкерных угловых опор также увеличивается. Провода к анкерным угловым опорам крепятся через натяжные гирлянды изоляторов. В нормальном режиме на эти опоры, кроме нагрузок, указанных для промежуточных опор, действуют разность тяжений по проводам и тросам в смежных пролетах и равнодействующая сил тяжения по проводам и тросам. Обычно все угловые опоры устанавливаются так, чтобы равнодействующая сил тяжения была направлена по оси траверсы опоры. В аварийном режиме анкерные опоры должны выдерживать обрыв двух проводов или тросов.
Расстояние между двумя соседними анкерными опорами называют анкерным пролетом.
Ответвительные опоры предназначены для выполнения ответвлений от магистральных воздушных линий при необходимости электроснабжения потребителей, находящихся на некотором расстоянии от трассы.
Перекрестные опоры применяются для выполнения на них скрещивания проводов ВЛ двух направлений.
Концевые опоры устанавливаются в начале и конце воздушной линии. Они воспринимают направленные вдоль линии усилия, создаваемые нормальным односторонним тяжением проводов.
Для воздушных линий применяются также анкерные опоры, имеющие повышенную по сравнению с перечисленными выше типами опор прочности и более сложную конструкцию.
Для воздушных линий с напряжением до 1кВ в основном применяются деревянные и железобетонные опоры.
Все элементы деревянной опоры делятся на основные – пасынки, стойки, траверсы, и вспомогательные – раскосы, распорки, подтраверсные брусья, ригели и подкосы.
Пасынок – нижняя часть опоры, заглубляемая в землю. При больших расчетных нагрузках на каждую стойку опоры устанавливают по два пасынка. Пасынки являются одной из наиболее подверженных загниванию деталей опор, поэтому чаще всего изготавливаются из железобетона.
Стойка – верхняя часть опоры, к которой крепится траверса. Каждая стойка соединяется с пасынком двумя проволочными бандажами. Стойка и пасынок образуют ногу опоры. Они воспринимают воздействие основных нагрузок при нормальном и аварийном режимах работы линии.
Траверса служит для подвески проводов на гирляндах изоляторов. На промежуточных опорах без троса траверса крепится на расстоянии 0,25 м от вершины стойки, на опорах с тросом – на расстоянии 2 …2,5 м от вершины, что определяется условиями защиты линии от грозы. Траверса воспринимает нагрузки, обусловленные весом проводов, изоляторов и арматуры, а в аварийном режиме и дополнительной тяжение проводов.
Раскос и распорка служат для укрепления основных элементов деревянных опор. Усилия, действующие на распорки и раскосы, незначительны. Раскосы промежуточной опоры увеличивают ее жесткость и снижают изгибающие моменты, действующие на стойки. Раскосы и распорки анкерных угловых опор образуют вместе с основными деталями жесткую конструкцию, хорошо воспринимающую условия, направленные вдоль траверсы.
Подтраверсные брусья устанавливаются только на анкерных угловых опорах и служат для крепления траверсы к стойкам. Число подтраверсных брусьев зависит от нагрузок на опору и колеблется от четырех до восьми.
Грозозащитные тросы подвешиваются непосредственно к стойкам опоры. При недостаточной длине стоек применяют металлические специальные тросостойки, которые крепятся на конце основной стойки.
Ригели служат для повышения прочности установки опор в грунте. Размер, число и глубина заложения ригелей зависят от нагрузки на опору и свойств грунта, в котором она устанавливается. Изоляторы предназначены для изоляции проводов от опор Условия работы изоляторов на линиях вызывают определенные требования к материалу изоляторов и их конструкции.