1.1.4 Опоры

Опоры ВЛ делятся на анкерные и промежуточные. Опоры этих двух основных групп различаются способом подвески проводов. На промежуточных опорах провода подвешиваются с помощью поддерживающих гирлянд изолято­ров, имеющих длину l_г (рис. 1.3). Длина гирлянды тем больше, чем выше номинальное напряжение линии. Опоры анкерного типа служат для натяжения проводов, на этих опорах провода подвешива­ются с помощью подвесных (натяжных) гирлянд. Расстояние между промежуточными опорами называется промежуточным про­летом или просто пролетом, а расстояние L_a между анкерными опорами – анкерным пролетом. В промежуточном пролете провода и тросы провисают. Расстояние по вертикали между точкой подвеса на опоре и низшей точкой в пролете называется стрелой провеса. На рис. 1.3 стрела провеса провода обозначена f_П, а троса − f_Т. Расстояние от низшей точки провода до земли, воды или пересекаемых объектов h_г называется габаритом линии. Оно определяется в ПУЭ в зависимости от U_ном, характера местности и типа пересекаемого линией сооружения.

Анкерные опоры предназначены для жесткого закрепления проводов в особо ответственных точках ВЛ: на пересечениях особо важных инженерных сооружений (например, железных дорог, автомобильных дорог шириной проезжей части более 15 м и т. д.), на концах ВЛ и на концах прямых ее участков. Анкерные опоры на прямых участках трассы ВЛ при подвеске проводов с обеих сторон от опоры с одинаковыми тяжениями в нормальных режимах работы ВЛ выполняют те же функции, что и промежуточные опоры. Но анкерные опоры рассчитываются также и на восприятие значительных тяжений по проводам и тросам при обрыве части из них в примыкающем пролете. Анкерные опоры значительно сложнее и дороже промежуточных и поэтому число их на каждой линии должно быть минимальным.

В наихудших условиях находятся концевые анкерные опоры, устанавливаемые при выходе линии с электростан­ции или на подходах к подстанции. Эти опоры испытывают одностороннее тяжение всех проводов со стороны линии, так как тяжение проводов со стороны портала подстанции незначительно.

Промежуточные прямые опоры устанавливаются на прямых участках ВЛ для поддержания провода в анкерном пролете. Промежуточная опора дешевле и проще в изготовлении, чем анкерная, так как благодаря одинаковому тяжению проводов по обеим сторонам она при необорванных проводах, т. е. в нормальном режиме, не испытывает усилий вдоль линии. Промежуточные опоры составляют не менее 80−90 % общего числа опор ВЛ.

Промежуточные опоры могут быть гибкой и жесткой конструкции; анкерные опоры должны быть жесткими. Допускается применение анкерных опор гибкой конструкции для ВЛ до 35 кВ.

К опорам жесткой конструкции относятся опоры, отклонение верха которых (без учета поворота фундаментов) при воздействии расчетных нагрузок по второй группе предельных состояний не превышает 1/100 высоты опоры. При отклонении верха опоры более 1/100 высоты опоры относятся к опорам гибкой конструкции. Опоры анкерного типа могут быть нормальной и облегченной конструкции. Анкерные опоры следует применять в местах, определяемых условиями работ на ВЛ при ее сооружении и эксплуатации, а также условиями работы конструкции опоры.

Угловые опоры устанавливают в точках поворота линии. Углом поворота линии называется угол α в плане линии (рис. 1.4), дополнительный до 180° к внутреннему углу β линии. Траверсы угловой опоры устанавливают по биссектрисе угла β.

Рис. 1.4. Угол поворота ВЛ:

1 – подножники опоры; 2 – траверса;

3 - петля

Угловые опоры могут быть анкерного и промежуточного типа. Кроме нагрузок, воспринимаемых промежуточными прямыми опорами, на промежуточные и анкерные угловые опоры действуют также нагрузки от поперечных составляющих тяжения проводов и тросов. Чаще всего при углах поворота линий до 20° применяют угловые опоры анкерного типа (см. рис. 1.3). При углах поворота линии электропередачи более 20° вес промежуточных угловых опор значительно возрастает. Поэтому промежуточные угловые опоры применяются для углов поворота линий до 10−20°. На ВЛ применяются специальные опоры сле­дующих типов: транспозиционные − для изменения порядка расположения проводов на опорах, устанавливаются по концам участков цикла транспозиции; ответвительные − для выполнения ответвлений от основной линии; пе­реходные − для пересечения рек, ущелий и т. д.

Под транспозицией понимается циклическая перестановка фаз с целью снижения несимметрии систем векторов токов и напряжений в конце линии (при симметричных системах этих векторов в ее начале), вызываемой различием реактивных параметров фаз (индуктивностей и емкостей) вследствие несимметричного расположения проводов на опорах. Транспозицию применяют на линиях напряжением 110 кВ и выше протяженностью более 100 км для того, чтобы сделать емкость и индуктивность всех трех фаз цепи ВЛ одинаковыми. При этом последовательно меняют на опорах взаимное расположение проводов по отношению друг к другу на разных участках линии. Провод каждой фазы проходит одну треть длины линии на одном, вторую − на другом и третью − на третьем месте. Одно такое тройное перемещение проводов называют циклом транспозиции (рис. 1.5).

Наиболее распространенные расположения проводов и грозозащитных тросов на опорах изображены на рис. 1.6. Расположение проводов треугольником (рис. 1.6, а) применяют на ВЛ 20 кВ и на одноцепных ВЛ 35−330 кВ с металлическими и железобетонными опорами. Горизонтальное расположение проводов (рис. 1.6, б) используют на ВЛ 35−220 кВ с деревянными опорами и на ВЛ 330 кВ. Это расположение проводов позволяет применять более низкие опоры и уменьшает вероятность схлестывания проводов при образовании гололеда и пляске проводов. Поэтому горизонтальное расположение предпочтительнее в гололедных районах.

На двухцепных ВЛ расположение проводов обратной елкой удобнее по условиям монтажа (рис. 1.6, в), но увеличивает массу опор и требует подвески двух защитных тро­сов. Наиболее экономичны и распространены в России на двухцепных ВЛ 35−330 кВ стальные и железобетонные опоры с расположением проводов бочкой (рис. 1.6, г).

Деревянные опоры (рис. 1.7) применяют на ВЛ до 110 кВ включительно. Достоинства этих опор − малая стоимость (в районах, располагающих лесными ресурсами) и простота изготовления. Недостаток − подверженность древесины гниению, особенно в месте соприкосновения с почвой. Эффективное средство против гниения − пропитка специальными антисептиками.

Металлические опоры (стальные), применяемые на ВЛ 35 кВ и выше, достаточно металлоемкие и требуют окраски в процессе эксплуатации для защиты от коррозии. Их основными элементами являются ствол (у свободностоящих опор башенного типа) или стойки (у портальных и V-образных опор), траверсы в форме пространственных ферм, тросостойки и оттяжки, если они предусмотрены конструкцией. На рис. 1.8 представлены примеры промежуточных металлических опор перечисленных выше типов (башенного, портального и V-образного). Устанавливают металлические опоры на железобетонных фундаментах. Эти опоры по конструктивному решению тела опоры могут быть отнесены к двум основным схемам − башенным или одностоечным и портальным, а по способу закрепления на фундаментах − к свободностоящим опорам. Ствол башенной опоры состоит из четырех вертикальных поясов из стальных угольников, связывающих соседние пояса раскосов, образующих решетку, и диафрагм (горизонтальных крестообразных связей поясов), придающих опоре жесткость и устойчивость. По способу сборки металлические опоры могут быть сварными и болтовыми. Сварные опоры изготовляются на заводе секциями, размеры которых лимитируются условиями транспортировки на трассу, где эти секции сочленяются с помощью болтов. Болтовые опоры полностью собираются на трассе. Их преимуществами являются большее удобство транспортировки составных элементов и упрощение технологии защиты от коррозии (горячей оцинковки) этих элементов в заводских условиях. Независимо от конструктивного решения и схемы металлические опоры выполняются в виде пространственных решетчатых конструкций.

Железобетонные опоры долговечнее деревянных, требуют меньше металла, чем металлические (рис. 1.9), просты в обслуживании и поэтому широко применяются на ВЛ до 500 кВ включительно. При изготовлении железобетонных опор для обеспечения необходимой плотности бетона применяются виброуплотнение и центрифугирование. Виброуплотнение производится различными вибраторами (инструментами или навесными приборами), а также на вибростолах. Центрифугирование обеспечивает очень хорошее уплотнение бетона и требует специальных машин − центрифуг. На ВЛ 110 кВ и выше стойки опор и траверсы портальных опор − центрифугированные трубы, конические или цилиндрические.

Н

Рис. 1.10. Промежуточная железобетонная опора: одностоечная свободностоящая двухцепная 110 кВ

а ВЛ 35 кВ стойки – центрифугированные или из вибробетона, а для ВЛ более низкого напряжения − только из вибробетона. Траверсы одностоечных опор − метал­лические оцинкованные. Одностоечные опоры 6−10 кВ и 35−220 кВ бывают как свободностоящие (промежуточные, рис. 1.9, 1.10), так и на оттяжках (анкерные угловые). Применение металлических тросовых оттяжек, которые крепятся с одной стороны к верхним частям опоры, а с другой стороны к анкерным плитам, заглубленным в грунт на 2−3 м, обеспечивает устойчивость опоры и по сравнению со свободностоящими опорами позволяет значительно сократить расход материала, из которого изготавливаются элементы опоры, а, следовательно, и ее стоимость.

Нижние части опоры (пасынки) заглублены в землю на 2,5 м. Для повышения прочности заделки опор в грунте к пасынкам крепятся поперечные ригели. В настоящее время применяются опоры с железобетонными пасынками, что способствует увеличению срока службы опор. Последний определяется стойкостью древесины к гниению. Поэтому все остальные элементы − стойки, траверса и раскосы (или перекрестные ветровые связи) пропитываются антисептиком. Для их изготовления используется древесина лиственницы или сосны. Стойки соединяются с пасынками проволочными бандажами.

Классификации опор приведены в табл. 1.3, где представлены соответствующие определенному признаку разновидности опор, а также некоторые краткие комментарии.

Таблица 1.3