Виды и типы опор воздушных линий электропередачи

Виды и типы опор воздушных линий электропередачи

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 между 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 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.

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. 2. 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.

Рис. 3. Опоры ВЛ анкерного типа

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.

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.
Конструкции опор ВЛ

1. Деревянная опора ЛОП 6 кВ (рис. 4) — одностоечная, промежуточная. Выполняется из сосны, иногда лиственницы. Пасынок выполняется из пропитанной сосны. Для линий 35—110 кВ применяются деревянные П-образные двухстоечные опоры. Дополнительные элементы конструкции опоры: подвесная гирлянда с подвесным зажимом, траверса, раскосы.
2. Железобетонные опоры выполняются одностоечными свободностоящими, без оттяжек или с оттяжками на землю. Опора состоит из стойки (ствола), выполненной из центрифугированного железобетона, траверсы, грозозащитного троса с заземллителем на каждой опоре (для молниезащиты линии). С помощью заземляющего штыря трос связан с заземлителем (проводник в виде трубы, забитой в землю рядом с опорой). Трос служит для защиты линий от прямых ударов молнии. Другие элементы: стойка (ствол), тяга, траверса, тросостойка.
3. Металлические (стальные) опоры (рис. 5) применяются при напряжении 220 кВ и более.

Рис. 4. Деревянная одностоечная промежуточная опора ЛЭП 6 кВ: 1 — опоры, 2 — пасынок, 3 — бандажа, 4 — крюка, 5 — штыревых изоляторов, 6 — провода

Рис. 5. Металлическая опора ЛЭП 220-330 кВ: 1 — стойка (ствол) опоры, 2 — фундамент сборный железобетонный иди монолитный, 3 — раскосы, 4 — пояс опоры, 5 — траверса (тяга и пояс траверсы), 6 — гирлянда изоляторов натяжная или подвесная в зависимости от назначения опоры, 7 — провод, S — тросостойка, 9 — трос грозозащитный, 10 — заземлитель, 11 — заземляющий стержень

Опоры воздушных линий электропередач. Их устройство и основные типы

При прокладке воздушных линий электропередач помимо выбора кабеля необходимо также осуществлять и выбор опор, на которых он будет закреплен, а также изоляторов. Данную статью мы посвятим опорам воздушных линий электропередач.

Для устройства воздушных линий применяют металлические, железобетонные и деревянные, как их часто называют в обычной жизни, электроопоры.

Деревянные опоры

Изготавливаются, как правило, из сосновых бревен со снятой корой. Для ЛЭП с напряжением питания до 1000 В допускается применение и других пород деревьев, например, пихта, дуб, кедр, ель, лиственница. Бревна, которые впоследствии должны будут стать опорами линий электропередач, должны соответствовать определенным техническим требованиям. Естественная конусность ствола, проще говоря, изменение его диаметра от толстого нижнего конца (комля) к верхнему отрубу не должна превышать 8 мм на 1 метр длины бревна. Диаметр бревна на верхнем отрубе для линий с напряжением до 1000 В принимается не менее 12 см, для линий с напряжением выше 1000 В, но не выше 35 кВ – 16 см, а для линий с более высоким напряжением не менее 18 см.

Деревянные опоры могут применять для сооружения воздушных линий с напряжением не выше 110 кВ включительно. Наиболее широкое распространение деревянные опоры получили в воздушных линиях с напряжением до 1000 В, а также в линиях связи. Плюсом деревянных опор есть их относительно небольшая стоимость и простота изготовления. Однако есть и минус, существенный минус – они подвержены гниению и срок службы сосновых опор составляет порядка 4-5 лет. Для предохранения древесины от гниения ее пропитывают специальными антисептиками против гниения, например антраценовым или креозотовым маслом. Особенно тщательной обработке поддаются те части, которые будут вкапываться в землю, а также врубки концов, раскосов и траверс. Благодаря антисептикам срок службы увеличивается примерно в 2-3 раза. Для этой же цели довольно часто ноги деревянной электроопоры изготавливают из двух частей – основной стойки и стула (пасынка):

Где – 1) основная стойка, а 2) стул (пасынок)

При сильном загнивании нижней части достаточно сменить только пасынка.

Металлические опоры

Плюс – прочные и надежные в эксплуатации. Минус – необходим большой расход металла, что влечет за собой значительное увеличение стоимости (в сравнении с деревянными). Применяют металлические опоры воздушных линий электропередач, как правило, при напряжениях от 110 кВ, так как эксплуатация металлических опор вызвана с большими расходами на выполнение очень трудоемких и дорогостоящих работ по периодической покраске, предохраняющей от коррозии.

Железобетонные опоры

При промышленном процессе изготовления являются наиболее оптимальным вариантом для воздушных линий как до 1000 В, так и выше 1000 В. Применение железобетонных опор резко снижает эксплуатационные расходы, так как они практически не требуют ремонта. В настоящее время, практически повсеместно, при сооружении воздушных линий 6-10 кВ и до 110 кВ применяют железобетонные опоры. Особенно широкое распространение они получили в городских сетях до и выше 1000 В. Железобетонные опоры могут выполнятся как монолитными (литыми), так и в виде сборок, которые собираются непосредственно на месте монтажа. Прочность их зависит от способа уплотнения бетона, которых два – центрифугование и вибрирование. При использовании способа центрифугования получается хорошая плотность бетона, которая, впоследствии, оказывает хорошее влияние на готовое изделие.

На воздушных линиях электропередач применяют специальные, анкерные, угловые, концевые, промежуточные опоры.

Анкерные опоры

Их назначение – жесткое закрепление на них проводов и линии. Места для их установки определяет проект. По своей конструкции анкерная опора должна быть прочной, так как при обрыве провода с одной стороны она должна выдержать механическую нагрузку проводов с другой стороны линии.

Анкерными пролетами называют расстояние между анкерными опорами. На прямолинейных участках (в зависимости от сечения проводов) анкерные пролеты имеют длину до 10 км.

Промежуточные опоры

Служат только для поддержки проводов на прямых участках линии между анкерными опорами. Из общего количества установленных на линии электроопор, промежуточные занимают порядка 80-90%.

Угловые опоры

Предназначены для установки в местах поворота трассы линии электропередач. Если угол поворота линии до 20 0 , то электроопора может изготавливаться по типу промежуточной, а если угол составляет порядка 20-90 0 , то по типу анкерной.

Концевые опоры

Имеют анкерный тип и устанавливаются в начале и в конце линий. Если в анкерных электроопорах сила одностороннего тяжения проводов может возникнуть только в аварийной ситуации, при обрыве провода, то в концевых электроопорах она действует всегда.

Специальные опоры

Представляют собой электроопоры повышенной высоты и применяются в местах пересечения линий электропередач ЛЭП с шоссейными и железными дорогами, реками, пересечении между самими ЛЭП и в других случаях, когда стандартной высоты электроопоры недостаточно для обеспечения необходимого расстояния до проводов. Промежуточные электроопоры линий с напряжением до 10 кВ выполняют одностоечными (свечообразными). В сетях низкого напряжения одностоечные опоры выполняют функции угловых или концевых опор, а также снабжаются дополнительно или оттяжками, прикрепленными в сторону, противоположную тяжению проводов, или подкосами (подпорками), которые устанавливаются со стороны тяжения проводов:

Для линий с напряжением 6-10 кВ электроопоры выполняются А-образными:

Также характеризуются воздушные линии и основными габаритами и размерами.

Габарит воздушной линии – вертикальное расстояние от самой низкой точки провода к земле или воде.

Стрела провеса – это расстояние между воображаемой прямой линией между точками крепления проводов на опоре и самой низкой точкой провода в пролете:

Все габариты ЛЭП строго регламентируются ПУЭ и напрямую зависят от величины напряжения питания, а также местности, по которой проходит трасса.

ПУЭ также регламентирует и другие габариты при пересечении и сближении ЛЭП как между собой, так и между линиями связи, авто- и железнодорожными магистралями, воздушными трубопроводами, канатными дорогами.

Для проверки запроектированной ЛЭП требованиям ПУЭ производятся расчеты на механическую прочность, методы которых даются в специальных курсах электрических сетей.

Виды опор линий электропередачи по материалу

Вступление

Какие ассоциации возникают про упоминание воздушных линий электропередачи? Конечно же, провода натянутые по воздуху от опоры к опоре или от столба к столбу. Причем визуально, чем больше пролет между опорами, тем выше натянуты провода, следовательно, выше должна быть сама опора. На самом деле, нет прямой зависимости высоты опоры, от длинны пролета.

Основой проектирования ЛЭП является напряжение воздушной линии, и её мощность. По ним рассчитывается сечение и вид провода (кабеля), по сечению определяется вес кабеля, по весу вычисляются длины анкерных и промежуточных пролетов, а также виды и размеры опор. Также вид опоры зависит от количества «ниток» проводов , которые запланированы на участке ЛЭП, какие отводы придется делать и т.д.

Виды опор линий электропередачи

В процессе развития линий электропередачи утвердились четыре вида опор по материалу, из которого они изготавливаются:

• Опоры деревянные;
• Опоры железобетонные;
• Металлические опоры;
• Опоры сборно-составные.

Обо всем по порядку.

Деревянные опоры ЛЭП

Опора деревянная исторически самая старшая из всех видов опор. По конструкции деревянная опора это столб, сделанный из лесоматериала хвойных пород, методом оцилиндрования, длинной 8,5 – 13 метров. Также из дерева производятся детали к деревянным опорам: траверсы (деревянная горизонтальная балка на опоре), подкосы (крепление траверсы к опоре), ригели (поперечина на край опоры и подкоса, вкопанный в землю).

Преимущества деревянных опор

Деревянные опоры, как и любой строительный материал, имеет свои достоинства и недостатки. К достоинствам деревянных опор можно отнести их дешевизну, малый вес и гибкость при землетрясении. Нельзя забывать про общедоступность деревянных опор. Малый вес опор позволяет упростить их установку, а также упрощается доставка, разгрузка/погрузка опор на подготовительном этапе работ. Но и недостатков у деревянных опор, хоть отбавляй.

Недостатки деревянных опор

1. Во-первых, деревянные опоры отлично горят;
2. Будучи биологическим материалом, они гниют, плесневеют, разъедаются жучками;
3. Под дождем они мокнут, разбухают, трескаются.

Но в защиту деревянных опор, стоит отметить, что современные технологии пропитки столбов, а это пропитка 100 % заболони столба, производители гарантируют 50 летний срок эксплуатации деревянных опор, даже закопанных в землю.

Примечание: Заболонь – слабый слой древесины, находящейся между корой и сердцевиной бревна.

Подробно о конструкциях деревянных опор читайте статью: Деревянные опоры ЛЭП.

• Нормативы: ГОСТ 9463-88, ГОСТ 20022.0-93.

Чтобы снизить контакт древесины с землей, были гостированы сборные опоры.

Опоры сборно-составные

Сборно-составная опора состоит из двух частей. Нижняя часть называется пасынок и делается из железобетона, верхняя часть, это деревянный столб. Соединятся две части стальной проволокой в двух местах. Стоит отметить, что вместо железобетонного пасынка, может использоваться пасынок из дерева. К сборным опорам, также относятся опоры собранные из железобетонного пасынка и металлической верхней частью.

Подробно о конструкциях сборных опор читайте отдельную статью: Сборные опоры ЛЭП.

Железобетонные опоры, ЖБ столбы

Железобетонные опоры, давно пришли на смену деревянным опорам. Они прочно завоевали любовь и признание, как электромонтеров, так и заказчиков. И в этом несколько причин.

• Железобетонная опора не подвержена повреждениям характерным для деревянных опор;
• Срок эксплуатации ЖБ опор практически неограничен;
• Внутри опоры из бетона, заложена арматура, которая используется для повторного заземления воздушных линий. Причем, концы заземляющей арматуры выведены, сверху и снизу столба. Вывод арматуры упрощает монтаж, а защита заземляющего спуска бетоном увеличивает электробезопасность.

Маркируются железобетонные опоры, как СВ 95/105/110/164 и предназначены для воздушных линий различной мощности. Смотрим фото.

• Нормативные документы: ТУ 5863-007-00113557-94

Металлические опоры ЛЭП

Для воздушных линий электропередачи большой мощности и сверх высоких токов, используются металлические опоры. Несмотря на то, что этот вид опор изготавливают из специальной стали, они «боятся» коррозии и для защиты от неё опоры из металла покрывают антикоррозийным составом. В зависимости от размеров опоры, металлическая опора может быть сборной или сварной. Сборную опору доставляют на место раздельно.

По месту собирают и устанавливают на заранее подготовленный фундамент. Установка опоры металлической, сложный технологический процесс, с применением тяговых механизмов, обычно тракторов. К фундаменту опора крепится болтами, предварительно выравниваясь по строгой вертикали. Металлические опоры практически не находят применение в частном домостроении и в загородных товариществах различного типа, за исключением круглых металлических столбов.

Конструкций металлических опор настолько много, что пришлось написать отдельную статью: Металлические опоры и их конструкции.

Конструкция ВЛЭП

К основным элементам воздушных линий электропередач относятся: провода, траверсы, изоляторы, арматура, опоры, грозозащитные тросы, разрядники, заземление, секционирующие устройства, волоконно-оптические линии связи (в виде отдельных самонесущих кабелей, либо встроенные в грозозащитный трос, силовой провод), вспомогательное оборудование для нужд эксплуатации (аппаратура высокочастотной связи, ёмкостного отбора мощности и др.), а также элементы маркировки высоковольтных проводов и опор ЛЭП для обеспечения безопасности полётов воздушных судов(опоры маркируются сочетанием красок определённых цветов, провода авиационными шарами для обозначения в дневное время, для обозначения в дневное и ночное время суток применяются огни светового ограждения).

Виды и классификация опор ЛЭП

Опоры ЛЭП предназначены для сооружений линий электропередач и являются одним из ее главных конструктивных элементов, отвечающим за крепление и подвеску электрических проводов на определённом уровне.

В зависимости от способа подвески проводов опоры делятся на две основные группы:

• § опоры промежуточные, на которых провода закрепляются в поддерживающих зажимах;
• § опоры анкерного типа, служащие для натяжения проводов; на этих опорах провода закрепляются в натяжных зажимах.
• § Эти виды опор делятся на типы, имеющие специальное назначение.
• § Промежуточные прямые опоры устанавливаются на прямых участках линии. На промежуточных опорах с подвесными изоляторами провода закрепляются в поддерживающих гирляндах, висящих вертикально; на опорах со штыревыми изоляторами закрепление проводов производится проволочной вязкой.

Рисунок 4. Схема анкерованного участка воздушной линии

• § 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.
• § Промежуточные угловые опоры устанавливаются на углах поворота линии с подвеской проводов в поддерживающих гирляндах. Помимо нагрузок, действующих на промежуточные прямые опоры, промежуточные и анкерно-угловые опоры воспринимают также нагрузки от поперечных составляющих тяжения проводов и тросов. При углах поворота линии электропередачи более 20° вес промежуточных угловых опор значительно возрастает. При больших углах поворота устанавливаются анкерно угловые опоры.

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, то есть воспринимает только горизонтальные поперечные и вертикальные нагрузки. В случае необходимости провода с одной и с другой стороны от опоры можно натягивать с различным тяжением проводов. В этом случае, кроме горизонтальных поперечных и вертикальных нагрузок, на опору будет воздействовать горизонтальная продольная нагрузка.

При установке анкерных опор на углах анкерно-угловые опоры воспринимают нагрузку также от поперечных составляющих тяжения проводов и тросов.

Рисунок 5. Анкерно-угловая опора многоцепной линии

Концевые опоры устанавливаются на концах линии. От этих опор отходят провода, подвешиваемые на порталах подстанций.

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 т. д.

На линиях электропередач применяются деревянные, стальные и железобетонные опоры. Разработаны также опытные конструкции из алюминиевых сплавов.

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.

По конструктивному решению ствола стальные опоры могут быть отнесены к двум основным схемам — башенным (одностоечным) и портальным, по способу закрепления на фундаментах — к свободностоящим опорам и опорам на оттяжках, по способу соединения элементов разделяются на сварные и болтовые.

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[1,c.240]

Классификация опор ЛЭП

Опоры линий электропередач подразделяются по следующим критериям.

• § Промежуточные опоры устанавливаются на прямых участках трассы ВЛ, предназначены только для поддержания проводов и тросов и не рассчитаны на нагрузки от тяжения проводов вдоль линии. Обычно составляют 80—90 % всех опор ВЛ.
• § Угловые опоры устанавливаются на углах поворота трассы ВЛ, при нормальных условиях воспринимают равнодействующую сил натяжения проводов и тросов смежных пролётов, направленную по биссектрисе угла, дополняющего угол поворота линии на 180°. При небольших углах поворота (до 15—30°), где нагрузки невелики, используют угловые промежуточные опоры. Если углы поворота больше, то применяют угловые анкерные опоры, имеющие более жёсткую конструкцию и анкерное крепление проводов.
• § Анкерные опоры устанавливаются на прямых участках трассы для перехода через инженерные сооружения или естественные преграды, воспринимают продольную нагрузку от тяжения проводов и тросов. Их конструкция отличается жесткостью и прочностью.
• § Концевые опоры — разновидность анкерных и устанавливаются в конце или начале линии. При нормальных условиях работы ВЛ они воспринимают нагрузку от одностороннего натяжения проводов и тросов.
• § Специальные опоры: транспозиционные — для изменения порядка расположения проводов на опорах; ответвлительные — для устройства ответвлений от магистральной линии; перекрёстные — при пересечении ВЛ двух направлений; противоветровые — для усиления механической прочности ВЛ; переходные — при переходах ВЛ через инженерные сооружения или естественные преграды.

По способу закрепления в грунте

• § Опоры, устанавливаемые непосредственно в грунт
• § Опоры, устанавливаемые на фундаменты

• § Свободностоящие опоры
• § Опоры с оттяжками
• а) промежуточная одноцепная на оттяжках 500 кВ
• б) промежуточная свободностоящая опора

По количеству цепей

• § Одноцепные
• § Двухцепные
• § Многоцепные

Рисунок 6. Металлические опоры

Опоры подразделяются на опоры для линий 0,4, 6, 10, 35, 110, 220, 330, 500, 750 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.

По материалу изготовления

• § Железобетонные — 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.
• § Металлические — выполняют из стали специальных марок. Отдельные элементы соединяют сваркой или болтами. Для предотвращения окисления и коррозии поверхность металлических опор оцинковывают или периодически окрашивают специальными красками.

Рисунок 7. Железобетонная опора ЛЭП

Рисунок 8. Металлическая опора ЛЭП

• § Метталлические опоры в свою очередь подразделяются на:
• § Металлические решётчатые опоры
• § Металлические многогранные опоры
• § 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 больших капиталовложений из-за повышенного расхода материала по сравнению с А-образной.

Рисунок 9. П-образная деревянная опора ЛЭП

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.

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.

Первые конструкции опор лэп в россии и ссср. Виды и типы опор воздушных линий электропередачи Видах и типах опор воздушных

Опоры ЛЭП — это конструкции, которые служат для поддерживания над земной поверхностью проводов под напряжением и грозозащитных тросов. Они бывают различных форм и размеров. Опоры могут быть железобетонными, деревянными, металлическими или даже из композитных материалов. Основные элементы опоры линий электропередачи — стойки, фундаменты, траверсы (перекладины на которых держатся провода), часто используются также тросостойки и оттяжки.

АНКЕРНЫЕ ОПОРЫ ЛЭП
Различают анкерные и промежуточные опоры линий электропередачи. Прочная конструкция анкерных опор выдерживает значительные усилия от натяжения проводов; анкерные опоры линий электропередачи устанавливают в начале и в конце ЛЭП, на поворотах, при пересечении ЛЭП через небольшие речки, железные дороги, автодороги и мосты.
Разновидность анкерных опор — переходные опоры применяют при пересечении ЛЭП рек и прочих крупных преград. Именно переходные опоры несут самые большие нагрузки и сами могут достигать высоты 300 метров! Эти опоры являются самыми тяжёлыми и высокими из всех опор ЛЭП, нередко их окрашивают в яркие цвета, например, часто встречаются красно-белые опоры, применяют и оранжевый, серый и другие цвета. Подробнее о переходных опорах- см. соответствующий очерк http://io.ua/s73072.

ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ОПОРЫ ЛЭП
Промежуточные опоры имеют менее прочную конструкцию, чем анкерные; они обычно служат для поддержания проводов и тросов на прямых участках трассы ЛЭП. Большинство опор на трассах — промежуточные. Как правило, промежуточную опору, можно отличить от анкерной по такому признаку: если гирлянды изоляторов свисают перпендикулярно к земной поверхности, значит опора промежуточная. А на анкерных опорах провода закрепляются в зажимах натяжных гирлянд, эти гирлянды являются как бы продолжением линии и находятся к поверхности земли под острым углом, а иногда почти параллельно.
Также опоры линий электропередачи подразделяют на:
— транспозиционные (для изменения порядка расположения фаз),
— ответвительные,
— перекрёстные,
— повышенные, пониженные и др.
По числу подвешиваемых проводов (цепей) опоры разделяют на одно- и многоцепные; по конструкции — на одностоечные, А- и АП-образные, П-образные, V-образные (например, типа «Набла»), типа «рюмка» и др.

ДЕРЕВЯННЫЕ ОПОРЫ ЛЭП
Сегодня применяют, в основном, железобетонные и металлические опоры линий электропередач. Деревянные опоры линий электропередачи устанавливали на ЛЭП напряжением до 220 кВ. На изготовление опор линий электропередач обычно шли сосновые и лиственничные столбы, пропитанные противогнилостным составом (антисептиком). Часто деревянные опоры укрепляли на железобетонных приставках (пасынках) или сваях. Деревянные опоры линий электропередачи были дёшевы, сравнительно просты в изготовлении и надёжны в эксплуатации. Первая крупная советская ЛЭП — Каширская ГРЭС — Москва — напряжением 110 кВ и протяжённостью 120 км была сооружена именно на деревянных опорах. Сегодня ЛЭП с деревянными опорами уже не строят.

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ОПОРЫ ЛЭП
Более высокую механическую прочность имеют железобетонные опоры линий электропередачи, конструкции которых были разработаны в СССР в 1933-м году. Однако из-за отсутствия индустриальной базы, массовое применение их на строительстве ЛЭП всех напряжений началось лишь в 1955 году. Преимущества железобетонных опор линий электропередачи — простота конструкции и технологичность заводского изготовления. Такие опоры линий электропередачи обычно кольцевого или прямоугольного сечения, их изготовляют в основном из предварительно напряженного железобетона.
Наиболее распространены промежуточные одностоечные железобетонные опоры линий электропередачи с металлическими траверсами, которые устанавливают непосредственно в грунте. Кроме того, на ЛЭП напряжением 110-500 кВ широко применяли промежуточные и анкерно-угловые железобетонные опоры линий электропередачи с оттяжками.

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ОПОРЫ ЛЭП
Металлические опоры линий электропередачи обладают меньшей, чем железобетонные, массой и высокой механической прочностью. Это позволяет создавать опоры значительной высоты, рассчитанные на большие нагрузки. Их применяют на ЛЭП всех напряжений, часто в сочетании с железобетонными промежуточными опорами. Металлические опоры линий электропередачи незаменимы на линиях с большими нагрузками (например, на переходах).
Металлические опоры линий электропередачи изготовляют в основном из стали, в отдельных случаях из алюминиевых сплавов. По способу изготовления металлические опоры линий электропередачи делят на сварные, поступающие с заводов в виде готовых секций, и болтовые, которые собирают на трассе из отдельных элементов (раскосов, стержней, поясов) на болтах.
Опоры из металла делятся на две обширные группы — решётчатые и МГС (многогранные гнутые стойки). Если первые всем хорошо известны, то МГС только начинают получать распространение в странах СНГ. Много полезной информации об этих опорах можно узнать на сайте www.energobud.com.ua
По напряжению ЛЭП, в пределах СНГ, разделяют на 35 кВ,110 кВ, 154кВ (150кВ), 220кВ, 330 кВ, 400кВ, 500кВ, 750кВ, 800кВ,1150кВ и 1500 кВ. Большинство всех ЛЭП в мире работают на переменном токе, но есть и линии, работающие на постоянном, к примеру, ЛЭП постоянного тока Волгоград-Донбасс (об этих линиях электропередачи можно прочитать тут http://io.ua/s91331).

КЛАССЫ НАПРЯЖЕНИЯ ЛЭП
Точно определить напряжение в ЛЭП неспециалисту бывает трудно, но, как правило, это можно сделать простым способом — посчитать, сколько изоляторов в гирлянде подвешено на траверсе. Так ЛЭП 35 кВ имеют в каждой гирлянде по три-пять изоляторов. А вот в гирляндах ЛЭП 110 кВ уже шесть-десять изоляторов. Если изоляторов от десяти до пятнадцати, значит это ЛЭП 220 кВ.
Если провода ЛЭП раздваиваются (это называется расщепление), тогда линия может иметь напряжение 330 кВ. Если проводов по три в каждой фазе — то 500 кВ, если проводов по четыре — 750 кВ.
Из каждого правила бывают исключения. Так линии 220кВ и 150кВ имеют расщепление, хотя это характерно для линий 330кВ. ЛЭП 330кВ, в особых случаях, могут работать без расщепления.
ЛЭП 35кВ -110кВ применяются повсеместно, в качестве распределительных сетей (например, ЛЭП 110 кВ может снабжать подстанцию, которая питает небольшой посёлок или микрорайон). Класс 150 кВ — более совершенный аналог стодесятки, это напряжение применяются в энергосистеме «Днепроэнерго» и некоторых прилегающих к ней районов, а также в Кольской энергосистеме (Кольский полуостров). Этот класс напряжения попал в СССР в начале 30-х годов, вместе с американским оборудованием компании «General Electric» для Днепрогэса.
ЛЭП 220 кВ в основном служат для связи электростанций с подстанциями и крупными потребителями. Линии 330 кВ часто строят на большие расстояния, для связи между мощными электростанциями и подстанциями (межсистемные связи), а иногда и для нужд очень энергоёмких предприятий. Линии напряжением 400кВ, 500 кВ, и 750 кВ и выше используются также для межсистемных связей, для передачи электроэнергии на большие расстояния, в том числе в соседние страны.

УНИФИКАЦИЯ ОПОР ЛЭП В СССР
В 1976 году, в связи с унификацией опор ЛЭП в СССР, была принята следующая система обозначения металлических и железобетонных опор 35—330 кВ:
буквами П и ПС обозначили промежуточные опоры,
ПВС— промежуточные с внутренними связями,
ПУ или ПУС — промежуточные угловые,
ПП — промежуточные переходные,
АН УС — анкерно-угловые,
К или КС — концевые.
Буквой Б обозначают железобетонные опоры, а отсутствие ее указывает, что опоры стальные. Цифры 35, 110, 150, 220 и т. д., следующие после букв указывают напряжение линии, а цифры, стоящие за ними — типоразмер опор. Буквы У и Т добавляют соответственно в обозначение промежуточных опор, используемых в качестве угловых, и с тросостойкой. А в современном электросетевом строительстве, наблюдается «деунификация», разрабатываются новые оригинальные опоры, предназначенные для условий конкретной трассы ЛЭП. Так, в развитых странах уже отказались от массового применения типовых проектов. Каждая линия должна строиться с учетом всех нюансов рельефа, климата и т.п.

КЛАССИФИКАЦИЯ ОПОР ЛЭП ПО ОБЩЕМУ ВИДУ

Башенные опоры
Классические, самые распространенные из всех опор ЛЭП высокого напряжения. Могут иметь от одной до 9-ти параллельных траверс, и применятся для одно- двух- или многоцепных ЛЭП. Все башенные опоры решётчатые объединяет общая черта — их ствол сужается от базы к верхушке. Подразделяются на два семейства:
— широкоствольные решётчатые (если основание мачты шире товарного вагона, см. фото 1). Это самые распространенные опоры. Могут быть одноцепными («крымского типа»), двухцепные (типа «бочка») и многоцепные.
Самые интересные представители одноцепных башенных опор — Т-образные опоры для линий постоянного тока.
— решётчатые узкобазные (соответственно их база по размерам несколько уже, чем основание товарного вагона).

Портальные опоры
Опоры из металла, дерева или железобетона, напоминающие букву «П» либо букву «Н». Пользуются широким распространением на ЛЭП 330-750 кВ. Как правило, одноцепные.

АП-образные опоры
Одноцепные опоры, созданные при помощи сварных металлических труб, МГС либо дерева, в профиль напоминающие букву «А», в анфас букву «П». Сечение труб в этих опорах может достигать 1300 мм, а высота может быть свыше 80 м.
На фото 4, пример такой трубчатой опоры при переходе линии 330кВ через Днепр, на Украине. Внутри её стоек, находятся лестницы для подъёма на вершину, а всего опора имеет четыре колена высотой 21 метр каждый (они окрашены в разные цвета), общая высота мачты около 85 метров. Подробнее можно прочитать тут — http://io.ua/s93360.

Трехстоечные раздельностоящие решётчатые опоры
Трёхстоечные решётчатые опоры, как правило, стоят на поворотах и переходах ЛЭП 500кВ и 750кВ, используются в качестве анкерных (фото 5).

Л-образные опоры
Представляют собой плоские Л-образные решётчатые конструкции, шарнирно сочленённые с двумя фундаментами. Наверху опоры — траверса для крепления 4-х несущих тросов, удерживающих опору в вертикальном положении. Ниже расположены ещё три (реже две) траверсы, для подвеса проводов. Л-образные вышки применялись, в частности, как переходные для двух цепей ВЛ 110кВ или 220 кВ. Их применение позволило сэкономить металл и упростить фундамент. Такие опоры было целесообразно применять на территориях, заливаемых водою при половодье. Особенности конструкции не дали этим опорам получить широкое распространение.

Y-образные опоры, «рюмки»
Одноцепные мачты напоминающие букву «Y» или рюмку (фото 6). Существуют разных типов и применяются достаточно давно и у нас и за границей, в том числе в качестве переходных (например, ПС-101). Эти опоры всегда выполнены из металла, обычно решётчатые, реже состоят из многогранных гнутых стоек.

V-образные, «Набла»
Промежуточные поры с оттяжками, применяются на трассах ЛЭП 330-1150кВ, к примеру, опоры типа «Набла» для 750 кВ. Напоминают перевернутый треугольник — наблу. Исключительно одноцепные.

Класс: Опоры типа «Кошка»
Весьма интересные оригинальные опоры, пользуются большой популярности в странах западной Европы, особенно во Франции (фото 10).

Столбовые опоры (т.е. не решётчатые)
Это опоры, в основе которых деревянные, металлические либо железобетонные столбы. Существуют одностоечные и портальные. Одностоечные опоры из железобетона — самые широко распространенные промежуточные опоры ЛЭП при напряжении 35-220 кВ. Относительно недавно получил распространение прогрессивный тип металлических одностоечных столбовых опор — с применением МГС. Если говорить точнее, то в США такие опоры применяются довольно давно, а в СНГ они только начинают завоёвывать популярность. Применение МГС позволило создавать столбовые многоцепные опоры (см. фото 8).
Портальные столбовые опоры состоят из двух столбов (деревянных, железобетонных или МГС) скреплённых общей траверсой. Особое распространение у нас получили столбовые одноцепные портальные железобетонные опоры ПВС (с внутренними связями) для линий 220 и 330 кВ (фото 9).

Нестандартные опоры
К ним относятся различные, не относящиеся к данной классификации нестандартные опоры и экзотика, например многочисленные декоративные опоры.

10.4. Классификация опор ВЛ

Многообразие применяемых в электросетевом строительстве типов опор влечет за собой необходимость их классификации по целому ряду признаков. Они приведены в табл. 10.6, где также представлены соответствующие каждому признаку разновидности опор, а также некоторые краткие комментарии.

Итак, по количеству трехфазных цепей различают опоры:

одноцепные, которые применяются при сооружении ВЛ любых номинальных напряжений;

двухцепные, которые в России применяются для ВЛ 35—330 кВ, а за рубежом и на линиях 380—750 кВ;

многоценные, которые применяются за рубежом в густонаселенных районах с высокой стоимостью земли для экономии территории, отчуждаемой под трассу ВЛ. В качестве примера такой конструкции на рис. 10.4 показана металлическая шестицепная опора комбинированной

Классификация опор воздушных линии

Количество трехфазных цепей

Способ крепления проводов

Положение на трассе

В точках поворота трассы

С вободносгоя щая

До 220 кВ включительно

До 500 кВ включительно

По концам участков цикла

Ответвления от магистрали

Переходы через реки и т.п.

ВЛ, где на верхних двух ярусах расположены фазы двух цепей 380 кВ, под ними размещены две цепи 220 кВ, а на нижней траверсе подвешены две цепи ПО кВ. Вертикальный размер этой опоры составляет 63,4 м, зато горизонтальный габарит — только 34 м.

Основанием второго признака служит способ креплении проводов. Здесь в первую очередь выделяются промежуточные опоры, на которых провода закрепляются в поддерживающих зажимах. Это основной тип опор, составляющий около 90 % их общего числа. Кроме них выделяются анкерные опоры, на которых провода закрепляются в натяжных зажимах. Эти опоры расположены по концам анкерного пролета (анкерованного участка), эскиз которого был показан на рис. 10.2.

По положению на трассе различают опоры, расположенные на прямых ее участках, и угловые (или анкерные угловые), расположенные в точках изменения направления (поворота) трассы линии. В этих точках на опору действует сила гяжения проводов и тросов, направленная по биссектрисе

Рис. 10.4. Опора многоценной комбинированной ВЛ 380—220—110 кВ

Рис. 10.5. Деревянная промежуточная опора ВЛ 110 кВ:

Рис. 10.6. Железобетонная промежуточная одноцепная свободностоящая опора ВЛ 220 кВ

1 — пасынок; 2 — стойка; 3 — траверса; 4 — раскос; 5 — бандаж; б — ригель

внутреннего угла. Поэтому в отличие от обычной промежуточной опоры угловая должна иметь раскосы, противодействующие опрокидывающему моменту в направлении действия этой силы. При углах поворота, превышающих 20°, устанавливают анкерные угловые опоры.

По конструктивному выполнению опоры делятся на свободностоящие и на оттяжках. 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.

В качестве материала для изготовления опор используются древесина, железобетон и сталь. Деревянные опоры в России применяют на ВЛ с номинальным напряжением до 220 кВ включительно, хотя в США есть опыт строительства ВЛ 345 кВ на опорах из клееной древесины [10.7]. В качестве примера на рис. 10.5 показана одноцепная свободностоящая промежуточная деревянная опора ВЛ 110 кВ.

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.

Унифицированные железобетонные опоры (ЖБО) в России применяются для сооружения ВЛ с номинальным напряжением до 500 кВ включительно. Они имеют металлические траверсы и тросостойки. Стойки изготовляют из вибрированного или центрифугированного железобетона. В первом случае они имеют двутавровое, квадратное или прямоугольное сечение. Стойки из центрифугированного железобетона имеют кольцевое сечение и цилиндрическую либо коническую форму. Двухцепные одностоечные железобетонные опоры применяют при напряжениях ПО—220 кВ, одноцепные (одно- и двухстоечные) на линиях 35—500 кВ. В качестве примера на рис. 10.6 показана промежуточная одноцепная свободностоящая железобетонная опора ВЛ 220 кВ с треугольным расположением проводов (на рисунке не показаны). Ее стойка имеет длину 26 м и заглубляется в грунт на 3,3 м.

Металлические опоры применяются во всем диапазоне номинальных напряжений (35—1150 кВ). Их основными элементами являются ствол (у свободностоящих опор башенного типа) или стойки (у портальных и У-образных опор), траверсы в форме пространственных ферм, тросостойки и оттяжки, если они предусмотрены конструкцией. На рис. 10.7 представлены примеры промежуточных металлических опор перечисленных выше типов (башенного, портального и У-образного).

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. Примеры различных конструкций металлических опор показаны на рис. 10.8 (см. цветную вклейку).

Наряду с описанными выше металлическими решетчатыми опорами (МРО) перспективным направлением является применение многогранных металлических опор (ММО). В мировой практике опыт строительства ВЛ с использованием ММО насчитывает около 40 лет. Внешний вид таких опор аналогичен виду железобетонных опор (см. рис. 10.6). Отличие состоит в том, что стойки таких опор собираются из полых конусообразных секций длиной 11—12 м, каждая из которых в поперечном сечении имеет форму многогранника. Так, например, стойка ММО ПО кВ состоит

Рис. 10.7. Типы промежуточных металлических опор:

a — двухцепная свободно- стоящая башенная 220 кВ; б — одноцепная портальная 500 кВ на оттяжках; в — одноцепная V-образ- ная 1150 кВ на оттяжках

из двух 12-гранных секций длиной 11,45 м каждая с толщиной стенки 6 мм [10.12]. Сопоставление ВЛ 35—220 кВ, сооружаемых с использованием упомянутых выше видов опор (ЖБО, МРО и ММО), показало экономическую эффективность ВЛ на ММО как по критерию минимума инвестиций (капиталовложений), так и по критерию минимума дисконтированных затрат. Однако в настоящее время в России существует лишь одно предприятие, оснащенное оборудованием для изготовления многогранных стоек.

Рис. 10.9. Схема цикла транспозиции фаз А, В, С воздушной линии

Помимо перечисленных выше выделяется группа опор специального назначения. К ним относятся транспозиционные, ответвительные и переходные опоры. Транспозиционные опоры устанавливаются по концам участков цикла транспозиции (рис. 10.9). Под транспозицией понимается циклическая перестановка фаз с целью снижения ыесимметрии 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. На линиях длиной до 100 км обычно осуществляется один цикл транспозиции, если это допустимо по условиям влияния на проводные линии связи, прокладываемые параллельно ВЛ. Ответвительные опоры служат для выполнения ответвлений от основной линии, а переходные — для осуществления переходов через реки и другие водные пространства. Высота последних в ряде случаев достигает 100 м.

На одноцепных опорах в настоящее время применяют два расположения проводов — по вершинам треугольника (на ВЛ 35—330 кВ с железобетонными и стальными опорами) и горизонтальное (на всех ВЛ напряжением 220 кВ и выше и на ВЛ 35—110 кВ с деревянными опорами). На двухцепных опорах рекомендуется расположение проводов по вершинам шестиугольника (типа «бочка»),