Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени В.И. Ленина
Кафедра автоматического управления электроэнергетическими системами
Опоры ЛЭП и ВЛ.
Студент группы III-26 __________________В.М. Касаткин
Преподаватель кафедры, к.т.н ___________________В.Д. Лебедев
Иваново 2012
Общие сведения.
Опоры ЛЭП предназначены для сооружений линий электропередач при расчётной температуре наружного воздуха до –65 °C и являются одним из главных конструктивных элементов ЛЭП, отвечающим за крепление и подвеску электрических проводов на определённом уровне.
Опоры подразделяются на опоры для линий 0,4, 6, 10, 35, 110, 220, 330, 500, 750, 1150 кВ. Отличаются эти группы опор размерами и весом. Чем больше напряжение, тем выше опоры, длиннее её траверсы и больше её вес. Увеличение размеров опоры вызвано необходимостью получения нужных расстояний от провода до тела опоры и до земли, соответствующих ПУЭ для различных напряжений линий.
В зависимости от способа подвески проводов опоры воздушных линий (ВЛ) делятся на две основные группы:
а) опоры промежуточные, на которых провода закрепляются в поддерживающих зажимах,
б) опоры анкерного типа, служащие для натяжения проводов. На этих опорах провода закрепляются в натяжных зажимах.
Расстояние между опорами воздушных линий электропередачи (ЛЭП) называется пролетом, а расстояние менаду опорами анкерного типа — анкерованным участком (рис. 1).
В соответствии с требованиями ПУЭ пересечения некоторых инженерных сооружений, например железных дорог общего пользования, необходимо выполнять на опорах анкерного типа. На углах поворота линии устанавливаются угловые опоры, на которых провода могут быть подвешены в поддерживающих или натяжных зажимах. Таким образом, две основные группы опор - промежуточные и анкерные - разбиваются на типы, имеющие специальное назначение.
Рис. 1. Схема анкерованного участка воздушной линии
Промежуточные опоры.
Промежуточные прямые опоры устанавливаются на прямых участках линии. На промежуточных опорах с подвесными изоляторами провода закрепляются в поддерживающих гирляндах, висящих вертикально, на промежуточных опорах со штыревыми изоляторами закрепление проводов производится проволочной вязкой. В обоих случаях промежуточные опоры воспринимают горизонтальные нагрузки от давления ветра на провода и на опору и вертикальные — от веса проводов, изоляторов и собственного веса опоры.
При необорванных проводах и тросах промежуточные опоры, как правило, не воспринимают горизонтальной нагрузки от тяжения проводов и тросов в направлении линии и поэтому могут быть выполнены более легкой конструкции, чем опоры других типов, например концевые, воспринимающие тяжение проводов и тросов. Однако для обеспечения надежной работы линии промежуточные опоры должны выдерживать некоторые нагрузки в направлении линии.
Промежуточные угловые опоры устанавливаются на углах поворота линии с подвеской проводов в поддерживающих гирляндах. Помимо нагрузок, действующих на промежуточные прямые опоры, промежуточные и анкерные угловые опоры воспринимают также нагрузки от поперечных составляющих тяжения проводов и тросов.
Рис.2. Угол поворота ВЛ
1 - подножники опоры; 2- траверса; 3 - петля
При углах поворота линии электропередачи более 20° вес промежуточных угловых опор значительно возрастает. Поэтому промежуточные угловые опоры применяются для углов до 10 - 20°. При больших углах поворота устанавливаются анкерные угловые опоры.
Рис. 3. Промежуточные опоры ВЛ.
Анкерные опоры.
На линиях с подвесными изоляторами провода закрепляются в зажимах натяжных гирлянд. Эти гирлянды являются как бы продолжением провода и передают его тяжение на опору. На линиях со штыревыми изоляторами провода закрепляются на анкерных опорах усиленной вязкой или специальными зажимами, обеспечивающими передачу полного тяжения провода на опору через штыревые изоляторы.
При установке анкерных опор на прямых участках трассы и подвеске проводов с обеих сторон от опоры с одинаковыми тяжениями горизонтальные продольные нагрузки от проводов уравновешиваются и анкерная опора работает так же, как и промежуточная, т. е. воспринимает только горизонтальные поперечные и вертикальные нагрузки.
В случае необходимости провода с одной и с другой стороны от анкерной опоры можно натягивать с различным тяжением, тогда анкерная опора будет воспринимать разность тяжения проводов. В этом случае, кроме горизонтальных поперечных и вертикальных нагрузок, на опору будет также воздействовать горизонтальная продольная нагрузка. При установке анкерных опор на углах (в точках поворота линии) анкерные угловые опоры воспринимают нагрузку также от поперечных составляющих тяжения проводов и тросов.
Концевые опоры устанавливаются на концах линии. От этих опор отходят провода, подвешиваемые на порталах подстанций. При подвеске проводов на линии до окончания сооружения подстанции концевые опоры воспринимают полное одностороннее тяжение проводов и тросов ВЛ.
Помимо перечисленных типов опор, на линиях применяются также специальные опоры: транспозиционные, служащие для изменения порядка расположения проводов на опорах, ответвительные - для выполнения ответвлений от основной линии, опоры больших переходов через реки и водные пространства и др.
Основным типом опор на воздушных линиях являются промежуточные, число которых обычно составляет 85 -90% общего числа опор.
Рис. 4. Опоры ВЛ анкерного типа.
Материал изготовления опор.
По конструктивному выполнению опоры можно разделить на свободностоящие и опоры на оттяжках. Оттяжки обычно выполняются из стальных тросов. На воздушных линиях применяются деревянные, стальные и железобетонные опоры. Разработаны также конструкции опор из алюминиевых сплавов.
Железобетонные опоры — выполняют из бетона, армированного металлом. Для линий 35—110 кВ и выше обычно применяют опоры из центрифугированного бетона. Достоинством железобетонных опор является их стойкость в отношении коррозии и воздействия химических реагентов, находящихся в воздухе. Железобетонные опоры долговечнее деревянных, требуют меньше металла, чем металлические, просты в обслуживании и поэтому широко применяются на ВЛ до 500кВ 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 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. На ВЛ 35кВ стойки - центрифугированные или из вибробетона, а для ВЛ более низкого напряжения - только из вибробетона. Траверсы одностоечных опор - металлические оцинкованные.
Для ВЛ 35—500 кВ применяются преимущественно унифицированные конструкции металлических и железобетонных опор. В результате этого сокращено число типов и конструкций опор и их деталей. Это позволило серийно производить опоры на заводах, что позволяет ускорить и удешевить сооружение линий.
Рис.5. Промежуточные железобетонные опоры:
а - одностоечная свободностоящая двухцепная 110 кВ;
б - портальная с оттяжками одноцепная 500 кВ
Деревянные — выполняют из круглых брёвен. Наиболее распространены сосновые опоры и несколько меньше опоры из лиственницы. Деревянные опоры применяют для линий напряжением до 220 кВ включительно в СНГ и до 345 кВ в США. Основные достоинства этих опор — малая стоимость (при наличии местной древесины) и простота изготовления. Основной недостаток — гниение древесины, особенно интенсивное в месте соприкосновения опоры с почвой. Пропитка древесины специальным антисептиками увеличивает срок её службы с 4—6 до 15—25 лет. Для увеличения срока службы деревянную опору обычно выполняют не из целого бревна, а составной: из более длинной основной стойки и короткого стула, пасынка, или железобетонной стойки. Стул скрепляют с основной стойкой при помощи проволочного бандажа. Широко применяют составные деревянные опоры с железобетонными стульями. Деревянные опоры выполняют А-образными или П-образными. П-образная конструкция является более устойчивой, но требует бо́льших капиталовложений из-за повышенного расхода материала по сравнению с А-образной.
Срок службы железобетонных и металлических оцинкованных или периодически окрашиваемых опор достигает 50 лет и более. Стоимость металлических и железобетонных опор значительно превышает стоимость деревянных опор. Выбор того или иного материала для опор обусловливается экономическими соображениями, а также наличием соответствующего материала в районе сооружения линии.
Но все же сталь является основным материалом, из которого изготавливаются металлические опоры и различные детали (траверсы, тросостойки, оттяжки) опор. Достоинством стальных опор по сравнению с железобетонными является их высокая прочность при малой массе. Металлические (стальные) опоры, применяемые на линиях электропередачи напряжением 35 кВ и выше, для защиты от коррозии в процессе эксплуатации требуют окраски. Устанавливают металлические опоры на железобетонных фундаментах. Эти опоры по конструктивному решению тела опоры могут быть отнесены к двум основным схемам - портальным (рис. 6, а,б) и башенным или одностоечным (рис. 6, в,г) а по способу закрепления на фундаментах - к свободностоящим опорам (рис. 6.г) и опорам на оттяжках (рис. 6, а-в) по способу соединения элементов разделяются на сварные и болтовые.
Рис. 6. Металлические опоры:
а - промежуточная одноцепная на оттяжках 500 кВ;
б - промежуточная V - образная 1150кВ;
в - промежуточная опора ВЛ постоянного тока 1500 кВ;
г - свободностоящая 110 кВ
Опоры изготавливаются из стального уголкового проката, причем в подавляющем большинстве случаев применяется равнобокий уголок, высокие переходные опоры могут быть изготовлены из стальных труб.
В СНГ насчитывается несколько основных центров производства стальных конструкций опор ЛЭП — центральный, уральский и сибирский.
Унификация опор.
На основании многолетней практики строительства, проектирования и эксплуатации ВЛ определяются наиболее целесообразные и экономичные типы и конструкции опор для соответствующих климатических и географических районов и проводится их унификация.
Для металлических и железобетонных опор ВЛ 35—330 кВ в СНГ принята следующая система:
П, ПС промежуточные опоры
ПВС промежуточные опоры с внутренними связями
ПУ, ПУС промежуточные угловые
ПП промежуточные переходные
У, УС анкерно-угловые
К, КС концевые
Б железобетонные
М Многогранные
Отсутствие Б стальные
Цифры после букв обозначают класс напряжения. Наличие буквы «т» указывает на тросостойку с двумя тросами, буквы «п» — на изменение взаимного расположения проводов на опоре (обычно заключается в переносе проводов верхнего или нижнего яруса на средний ярус). Цифра через дефис указывает количество цепей: нечётное — одноцепная линия, четное — двух и многоцепные, или типоисполнение опоры. Цифра через «+» означает высоту приставки к базовой опоре (применимо к металлическим опорам). Cистема обозначений иногда нарушается заводами-изготовителями.
Примеры:
У110-2+14 — металлическая анкерно-угловая двухцепная опора с подставкой 14 м;
УС110-3 — металлическая анкерно-угловая одноцепная специальная (с горизонтальным расположением проводов) опора;
УС110-5 — металлическая анкерно-угловая одноцепная специальная (для городской застройки — с уменьшенной базой и увеличенной высотой подвеса) опора (геометрически аналогична опоре У110-2+5);
ПМ220-1 — промежуточная металлическая многогранная одноцепная опора;
У220-2т — металлическая анкерно-угловая двухцепная опора с двумя тросами;
ПБ110-4 — промежуточная железобетонная двухцепная опора;
ПМ110-4ф — промежуточная металлическая многогранная двухцепная опора с конструктивно отдельным фундаментом.
С более подробными характеристиками вы можете ознакомиться в Приложении 1.
Охрана окружающей среды.
Сооружение ВЛ, как и любая другая производственная деятельность человека, наносит ущерб окружающей среде. Это выражается в повреждении верхнего плодородного слоя земли, вырубке деревьев и кустарников, потраве сельскохозяйственных культур, нарушении устойчивости поверхностного слоя грунта а полупустынях и вечной мерзлоты в тундре и лесотундровой зоне, а также гибели птиц, вредном влиянии сильных электромагнитных полей на здоровье людей и животных и др.
Самый значительный ущерб природе наносит отчуждение под ВЛ пахотных земель (исключение их из севооборота). Поэтому, как правило, для сооружения ВЛ отводят земли, непригодные для сельского хозяйства. В исключительных случаях ВЛ прокладывают через поля, причем ее трассу обычно располагают вдоль дорог, оврагов, лесополос и других разграничителей. При этом ширина полосы земли в ненаселенной местности, отводимая на период строительства ВЛ, составляет не более 8-17 м, а площадь дополнительных участков в местах сборки и установки опор - не более 150-800 м (для ВЛ 1-220 кВ). В населенной местности эти размеры обусловливают проектом.
На участках отвода полосы ВЛ должны приниматься меры по сохранению плодородия земли. При рытье котлованов и траншей верхний слой грунта следует до начала работ срезать и сдвигать в кучи, а после окончания работ укладывать на место (рекультивировация земли). Повреждения плодородного слоя можно уменьшить, применяя машины и механизмы с небольшим удельным давлением на грунт, а также производя работы в зимний период. Правильный выбор времени строительства ВЛ (например, после уборки урожая) позволяет избегать потравы сельскохозяйственных культур.
Особое внимание охране окружающей среды должно уделяться при производстве работ в зоне вечной мерзлоты. Уничтожение растительности, удерживающей влагу и закрывающей грунт от прямых солнечных лучей, нарушает устойчивость поверхностного слоя земли, увеличивает глубину сезонного промерзания и оттаивания грунта и, как следствие, приводит к выпучиванию (выталкиванию) фундаментов и опор. При этом заметное пучение грунта, т.е. увеличение его объема при замерзании, обычно происходит до глубины 2 м. Еще большие нарушения естественного природного равновесия возникают при тепловом способе бурения скважин для свай. Поэтому в первую очередь необходимо организовать транспортировку грузов строго по дорогам, так как мерзлые и заболоченные грунты необратимо деформируются при интенсивном движении гусеничных машин, и ограничить тепловые способы разработки котлованов.
Вредное влияние сильных электромагнитных полей ВЛ высокого и сверхвысокого напряжения уменьшают, размещая их провода на такой высоте, при которой напряженность электрического поля не превышает допустимую (15 и 5 кВ/м- соответственно в ненаселенной и населенной местности, 10 кВ/м - на пересечениях дорог). Поэтому ВЛ сверхвысокого напряжения, как правило, сооружают не ближе 250-300 м от границ населенных пунктов.
Для сохранения окружающих ландшафтов при сооружении ВЛ необходимо совершенствовать конструкции опор с эстетической точки зрения, а также располагать их на трассе так, чтобы они как можно меньше выделялись на местности и гармонировали с ней.
Список используемых источников:
http://www.masterbetonov.ru/content/view/388/235/
http://www.oemz.ru/opory-lep-opory-vl
http://ru.wikipedia.org/wiki/Опора_линии_электропередачи
http://www.block-gbi.ru/production/14_1.html
Приложение 1.
Анкерно-угловые опоры ВЛ 35кВ:
Анкерно-угловые опоры ВЛ 110кВ:
Анкерно-угловые опоры ВЛ 220кВ:
Анкерно-угловые опоры ВЛ 330кВ:
Опоры 500 кВ:
Промежуточные
опоры ВЛ 35кВ:
Промежуточные опоры ВЛ 110кВ:
Промежуточные опоры ВЛ 220кВ:
Промежуточные опоры ВЛ 330кВ:
Железобетонные опоры вл 10 кВ
П 10-1, П 10-2 и П 10/0,38 кВ
Промежуточная опора П 10-1 черт.3.407.1-143.1.7
|
Промежуточная опора П 10-2 черт. 3.407.1-143.1.8 |
Промежуточная опора П 10/0,38 черт.3.407.1-143.1.16 |
|
|
|
3. Железобетонные опоры вл 10 кВ
А 10-1, УП 10-1, ОА 10-1, А 10/0,38, УП 10/0,38 и ОА 10/0,38
Анкерная (концевая) опора А 10-1 черт.3.407.1-143.1.10 |
Угловая промежуточная опора УП 10-1 черт.3.407.1-143.1.9
|
Ответвительная анкерная опора ОА 10-1 черт.3.407.1-143.1.12 |
|
|
|
Анкерная (концевая) опора А 10/0,38 черт.3.407.1-143.1.18 |
Угловая промежуточная опора УП 10/0,38 черт.3.407.1-143.1.17
|
Ответвительная анкерная опора ОА 10/0,38 черт.3.407.1-143.1.20 |
|
|
|
4. Железобетонные опоры вл 10 кВ
УА 10-1, УАО 10-1 и УА 10/0,38 к/В
Угловая анкерная опора УА 10-1 черт.3.407.1-143.1.11
|
Угловая анкерная ответвительная опора УАО 10-1 черт.3.407.1-143.1.13
|
Угловая анкерная опора УА 10/0,38 черт.3.407.1-143.1.19
|
|
|
|
5. Деревянные промежуточные опоры
ВЛ 6-10 кВ на деревянных приставках П 10-4ДД и П 10-5ДД
Промежуточная деревянная опора на деревянной приставке П 10-4ДД черт.3.407-85, альб.III, лист 8
|
Промежуточная деревянная опора на деревянной приставке П 10-5ДД черт.3.407-85, альб.III, лист 11
|
|
|
6. Деревянные промежуточные опоры
ВЛ 6-10 кВ на железобетонных приставках П 10-8ДБ и П 10-9ДБ
Промежуточная деревянная опора на железобетонной приставке для ненаселенной и населенной местности П 10-8ДБ (ненаселенная местность), П 10-9ДБ (населенная местность) черт.3.407-85, альб.IV, лист 13
|
|
7 Деревянные угловые промежуточные и концевые (анкерные) опоры на деревянных приставках уп 10-2дд,
УП 10-3ДД, АК 10-2ДД и АК 10-3ДД и железобетонных приставках УП 10-3ДБ,
УП 10-4ДБ, АК-10-3ДБ и АК 10-4ДБ ВЛ 6-10 кВ
Угловая промежуточная деревянная опора на:
- деревянных приставках: УП 10-2ДД, УП 10-3ДД черт.3.407-85, альб.III, лист 19;
- железобетонных приставках: УП 10-3ДБ, УП 10-4ДБ черт.3.407-85, альб.III, лист 20
|
Концевая (анкерная) деревянная опора на:
- деревянных приставках: АК 10-2ДД, АК 10-3ДД черт.3.407-85, альб.III, лист 25;
- железобетонных приставках: АК 10-3ДБ, АК 10-4ДБ черт.3.407-85, альб.III, лист 26
|
|
|
8. Деревянные угловые анкерные опоры
на деревянных приставках УА 10-2ДД и УА 10-3ДД ВЛ 6-10 кВ
Угловая анкерная деревянная опора на деревянных приставках для населенной и ненаселенной местности УА 10-2ДД, УА 10-3ДД черт.3.407-85, альб.III, лист 32
|
|
9. Деревянные угловые анкерные опоры
на железобетонных приставках УА 10-3ДБ и УА 10-4ДБ ВЛ 6-10 кВ
Угловая анкерная деревянная опора на железобетонных приставках для населенной и ненаселенной местности УА 10-3ДБ, УА 10-4ДБ черт.3.407-85, альб.III, лист 33
|
|
