Опоры воздушных лэп классификация опор лэп. Опоры воздушных линий электропередач

Электричество в наше время это основной вид энергии используемый повсюду. Повсеместное использование её стало возможным благодаря электрическим сетям , которые объединяют источники и потребителей электроэнергии. Линии электропередачи или сокращённо ЛЭП выполняют функцию транспортировки электричества. Они прокладываются либо над поверхностью земли и именуются «воздушными», либо заглубляются в землю и или под воду и именуются «кабельными».

Воздушные линии электропередачи, несмотря на их сложную инфраструктуру получаются более дешёвыми по сравнению с кабельными линиями. Сам по себе высоковольтный кабель является дорогим и сложным изделием. По этой причине этими кабелями прокладываются только некоторые участки на трассе воздушной ЛЭП в тех местах, где невозможно установить опоры с проводами, например через морские проливы, широкие реки и т.п. Кабелями прокладываются электрические сети в населённых пунктах, где сооружение опор также невозможно из-за городской инфраструктуры.

ЛЭП, несмотря на большую протяжённость это всё те же электрические цепи, для которых закон Ома применим так же, как и для остальных. Поэтому экономичность ЛЭП напрямую связана с увеличением напряжения в ней. Сила тока уменьшается, а вместе с ней и потери становятся меньше. По этой причине, чем дальше от электростанции расположены потребители, тем более высоковольтной должна быть ЛЭП. Современные сверхдальние ЛЭП передают электрическую энергию с напряжениями в миллионы вольт.

Но увеличение напряжения с целью уменьшения потерь имеет ограничения. Причиной их является коронный разряд. Это явление проявляется, вызывая ощутимые потери энергии, начиная с напряжений выше 100 киловольт. Жужжание и потрескивание высоковольтных проводов является следствием коронного разряда на них. По этой причине, с целью уменьшения потерь на коронный разряд, начиная с 220 киловольт, применяется два провода и более для каждой фазы воздушной ЛЭП.

Протяжённость линий электропередачи и рабочее напряжение их являются взаимосвязанными.

• С напряжениями от 500 киловольт работают сверхдальние ЛЭП.
• 220 и 330 киловольт это напряжения для магистральных линий электропередачи.
• 150, 110, и 35 киловольт это напряжения распределительных ЛЭП.
• Напряжения 20 киловольт и менее характерны для местных электросетей, по которым снабжаются электроэнергией конечные потребители.

Опоры для проводов

Кроме проводов в состав линий электропередачи в качестве главных конструктивных элементов входят опоры. Их назначение это удерживание проводов. В каждой ЛЭП есть несколько разновидностей опор, что показано на изображении ниже:

Анкерные опоры воспринимают большие нагрузки и поэтому имеют прочную жёсткую конструкцию, которая может быть весьма разнообразной. Все опоры соприкасаются со слабым или сырым грунтом через бетонный фундамент. В прочном грунте делаются скважины, в которые непосредственно погружаются опоры ЛЭП. Примеры конструкций металлических анкерных опор показаны на изображении далее:

Опоры также могут быть изготовлены с применением бетона или древесины. Деревянные опоры хотя и менее долговечные, но в полтора раза более дешёвые в сравнении с металлическими и бетонными конструкциями. Особенно оправдано их применение в регионах с сильными морозами и большими запасами древесины. Наиболее широкое распространение деревянные опоры получили в электросетях с напряжением до 1000 Вольт. Конструкция таких опор показана на изображении далее:

Провода линий электропередачи

Провода современных ЛЭП в основном изготовлены из алюминиевой проволоки. Для местных линий электропередачи применяются провода из чистого алюминия. Ограничением является длина пролёта между опорами в 100 – 120 метров. Для более протяжённых пролётов применяются провода из алюминия и стали. Такой провод имеет внутри стальной трос, охваченный алюминиевыми жилами. Трос воспринимает механическую нагрузку, алюминий – электрическую.

Полностью стальные провода применяются только на непротяжённых участках, где необходима максимальная прочность при минимальном весе провода. Все линии электропередачи с напряжением выше 35 киловольт снабжены стальным тросом для защиты от удара молний. Провода из меди и бронзы в настоящее время применяются только в ЛЭП специального назначения. Медная и алюминиевая проволока используется для изготовления полых трубчатых проводов. Это делается для уменьшения потерь в коронном разряде и для уменьшения радиопомех. Изображения проводов различной конструкции показаны далее:

Провод для линий электропередачи выбирается с учётом условий работы и возникающих при этом механических нагрузок. В тёплое время года это ветер, который раскачивает провода и увеличивает нагрузку на разрыв. Зимой к ветру добавляется гололёд. Слой льда на проводах своим весом существенно увеличивает нагрузку на них. Тем более что понижение температуры приводит к уменьшению длины проводов и усиливает внутренне напряжение в их материале.

Изоляторы и арматура

Для безопасного соединения проводов с опорами используются изоляторы. Материалом для них служит либо электротехнический фарфор, либо закалённое стекло, либо полимер, как показано на изображении ниже:

Стеклянные изоляторы при одних и тех же условиях получаются меньше и легче, чем фарфоровые. Конструктивно изоляторы разделяют на штыревые и подвесные. Штыревая конструкция для ЛЭП с напряжением выше 35 киловольт не применяется. Механические нагрузки, воспринимаемые подвесными изоляторами больше, нежели у штыревых изоляторов. По этой причине подвесная конструкция может применяться и на более низких напряжениях вместо штыревых изоляторов.

Подвесной изолятор состоит из отдельных чашек, соединённых в гирлянду. Число чашек зависит от напряжения ЛЭП. Для соединения чашек в гирлянду и всех остальных креплений проводов и изоляторов применяется специальная арматура. Надёжность, прочность и долговечность в условиях открытой среды определяют такие материалы для изготовления арматуры как сталь и чугун. При необходимости получения повышенной стойкости к коррозии выполняется покрытие деталей цинком.

К арматуре относятся различные зажимы, распорки, гасители вибрации, сцепные соединители, промежуточные звенья изоляторов, коромысла. Общее представление об арматуре даёт изображение ниже:

Защитные приспособления

Ещё одним компонентом устройства линий электропередачи являются конструкции защищающие оборудование, присоединённое к ЛЭП от атмосферных и коммутационных перенапряжений. От ударов молний защитой являются трос, протянутый выше всех проводов линии электропередачи и молниеотводы, которые обычно устанавливаются вблизи подстанций. Защитные промежутки располагаются на опорах ЛЭП. Пример такого промежутка показан на изображении слева. Вблизи подстанций устанавливаются трубчатые разрядники, в которых внутри есть искровой промежуток. Если он пробивается и при этом возникает дуга питаемая током короткого замыкания, выделяется газ, который гасит эту дугу.

Все технические и организационные нюансы по устройству линий электропередачи регулируются Правилами устройства электроустановок (ПУЭ). Какие – либо отступления от этих правил категорически запрещаются и могут рассматриваться как преступление той или иной тяжести в зависимости от последствий оного.

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.

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.

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.

Опоры высоковольтных линий электропередач служат для надежного крепления и необходимого натяжения электропроводов, по которым вырабатываемая электростанциями электрическая энергия передается потребителям на большие расстояния.

По своему назначению и применяемому способу крепления электропроводов опоры ЛЭП бывают:

• промежуточного типа;
• анкерного типа;
• углового типа;
• концевого типа;
• специального типа.

Каждый вид этих опор обладает своими конструкционными и функциональными особенностями и может применяться в определенных ситуациях в соответствии со своим назначением.

Промежуточные опоры ЛЭП

Являются самым распространенным видом опор, применяемых для монтажа высоковольтных линий электропередач. Электропровода крепятся на них в специальных поддерживающих зажимах в виде вертикально расположенных подвесных изоляторов, воспринимающих горизонтальные нагрузки от веса проводов и тросов и ветрового воздействия. На продольное усилие от натяжения проводов между опорами они не рассчитаны. Устанавливаются такие опоры на прямолинейных участках и при небольших углах поворота магистральных трасс ЛЭП.

Анкерные опоры ЛЭП

Обеспечивают крепление электропроводов с их продольным регулируемым натяжением при помощи специальных натяжных приспособлений. Конструкция данного типа опор отличается повышенной жесткостью и особой прочностью, так как кроме поперечных горизонтальных и вертикальных нагрузок на них действует и продольная горизонтальная нагрузка, соответствующая усилию натяжения проводов. Такой вид опор применяется на прямолинейных участках линий электропередач при их пересечении естественных преград или инженерных сооружений, а также на местах изменения направления магистральных трасс при больших углах поворота (более 30 градусов) .

Угловые опоры ЛЭП

Применяются в местах изменения направления магистральных линий электропередач. При небольших значениях углов поворота (до 20–30 градусов), обеспечивающих небольшую нагрузку на конструктивные элементы применяются угловые опоры промежуточного типа. При больших углах поворота используются угловые с анкерным типом крепления проводов.

Концевые опоры ЛЭП

Устанавливаются на начале и конце высоковольтных линий электропередач для подключения основных и промежуточных трансформаторных подстанций и потребителей электроэнергии. На них используется анкерный тип крепления электропроводов, обеспечивающий их одностороннее натяжение.

Специальные опоры ЛЭП

Используются в определенных ситуациях и в свою очередь подразделяются на:

• транспозиционные опоры, позволяющие изменять порядок расположения электропроводов в линиях электропередач;
• ответвительные опоры, обеспечивающие подключение дополнительных ответвлений от магистральной трассы;
• перекрёстные опоры, используемые в случае взаимного пересечения линий электропередач в разных направлениях;
• переходные опоры ЛЭП, применяемые при пересечении линий электропередач с естественными преградами или различными инженерными сооружениями.

В зависимости от наибольшей допустимой мощности электроэнергии, передаваемой по высоковольтной линии потребителям, опоры классифицируются на следующие категории:

• опоры ЛЭП 35 кв;
• опоры ЛЭП 110 кв;
• опоры ЛЭП 220 кв;
• опоры ЛЭП 330 кв.

Чем выше мощность предаваемой по высоковольтной линии электроэнергии, тем больше сечение и вес используемых при этом электропроводов и тем прочнее и надежнее должна быть конструкция опор.

Обращаясь к нам, вы получаете

yarsmp.ru

Типы опор ЛЭП

Виды опор ВЛ

Услуги по изготовлению металлоконструкций опор ЛЭП, производству металлоизделий, услуги по металлообработке на заказ предоставляются компанией "Схид-будконструкция", Украина.

Какие типы опор ЛЭП существуют?

При производстве металлоконструкций ЛЭП различают сдующие типы опор ВЛ: промежуточные опоры ЛЭП, анкерные опоры ЛЭП, угловые опоры ЛЭП и специальные металлоизделия для ЛЭП. Разновидности типов конструкций воздушных линий электропередач, являющиеся наиболее многочисленными на всех ЛЭП, это промежуточные опоры, которые предназначены для поддерживания проводов на прямых участках трассы. Все высоковольтные провода крепятся к траверсам ЛЭП через поддерживающие гирлянды изоляторов и другие конструктивные элементы воздушных линий электропередач. В нормальном режиме опоры ВЛ 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 металлоконструкцию ЛЭП. В аварийном режиме конструкции промежуточных опор ЛЭП должны выдерживать напряжения, возникающие при обрыве одного провода или троса.

Расстояние между двумя соседними промежуточными опорами ВЛ называется промежуточным пролетом. Угловые опоры ВЛ могут быть промежуточными и анкерными. Промежуточные угловые элементы ЛЭП применяют обычно при небольших углах поворота трассы (до 20°). Устанавливаются анкерные или промежуточные угловые элементы ЛЭП на участках трассы линии, где меняется ее направление. Промежуточные угловые опоры ВЛ в нормальном режиме, кроме нагрузок, действующих на обычные промежуточные элементы ЛЭП, воспринимают суммарные усилия от тяжения проводов и тросов в смежных пролетах, приложенные в точках их подвеса по биссектрисе угла поворота линии ЛЭП. Число анкерных угловых опор ВЛ составляет обычно небольшой процент от общего числа на линии (10… 15%). Применение их обуславливается условиями монтажа линий, требованиями, предъявляемыми к пересечениям линий с различными объектами, естественными препятствиями, т. е. они применяются, например в горной местности, а также когда промежуточные угловые элементы не обеспечивают требуемой надежности. Используются анкерные угловые опоры и в качестве концевых, с которых провода линии идут в распределительное устройство подстанции или станции. На линиях, проходящих в населенной местности, число анкерных угловых элементов ЛЭП также увеличивается. Провода ВЛ крепятся через натяжные гирлянды изоляторов. В нормальном режиме на эти опоры леп, кроме нагрузок, указанных для промежуточных элементов леп, действуют разность тяжений по проводам и тросам в смежных пролетах и равнодействующая сил тяжения по проводам и тросам. Обычно все опоры анкерного типа устанавливаются так, чтобы равнодействующая сил тяжения была направлена по оси траверсы опоры. В аварийном режиме анкерные стойки ЛЭП должны выдерживать обрыв двух проводов или тросов. Расстояние между двумя соседними анкерными опорами ЛЭП называют анкерным пролетом. Ответвительные элементы ЛЭП предназначены для выполнения ответвлений от магистральных воздушных линий при необходимости электроснабжения потребителей, находящихся на некотором расстоянии от трассы. Перекрестные элементы применяются для выполнения на них скрещивания проводов ВЛ двух направлений. Концевые стойки ВЛ 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 ЛЭП, имеющие повышенную по сравнению с перечисленными выше типами стойки прочность и более сложную конструкцию. Для воздушных линий с напряжением до 1 кВ в основном применяются железобетонные стойки.

Какие бывают опоры ЛЭП? Классификация разновидностей

По способу закрепления в грунте классифицируют:

Опоры ВЛ, устанавливаемые непосредственно в грунт - Опоры ЛЭП, устанавливаемые на фундаменты Разновидности опор ЛЭП по конструкции:

Свободностоящие опоры ЛЭП - Столбы с оттяжками

По количеству цепей классифицируют опоры ЛЭП:

Одноцепные - Двухцепные - Многоцепные

Унифицированные опоры ЛЭП

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.

Обозначение опор ЛЭП

Какие виды опор применяют для сооружения вл?

Для металлических и железобетонных опор ВЛ 10 - 330 кВ принята следующая система обозначения.

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

Опоры ВЛ как маркируются?

Цифры после букв в маркировке обозначают класс напряжения. Наличие буквы «т» указывает на тросостойку с двумя тросами. Цифра через дефис в маркировке опор ВЛ указывает количество цепей: нечётное, например единица в нумерации опоры ЛЭП - одноцепная линия, четное число в нумерации - двух и многоцепные. Цифра через «+» в нумерации означает высоту приставки к базовой опоре (применимо к металлическим).

Например, условные обозначения опор ВЛ:У110-2+14 - Металлическая анкерно-угловая двухцепная опора с подставкой 14 метров ПМ220-1 - Промежуточная металлическая многогранная одноцепная опора У220-2т - Металлическая анкерно-угловаяПБ110-4 - Промежуточная железобетонная

sbk.ltd.ua

КЛАССИФИКАЦИЯ ОПОР ЛЭП ПО ОБЩЕМУ ВИДУ

• Ratings
• Disable ads

• Login
• CREATE BLOG Join
• English (en)
  • English (en)
  • Русский (ru)
  • Українська (uk)
  • Français (fr)
  • Português (pt)
  • español (es)
  • Deutsch (de)
  • Italiano (it)
  • Беларуская (be)

novoklimov.livejournal.com

ЭлектрО - Виды опор

ВИДЫ ОПОР

Опоры бывают анкерными (в том числе концевыми), промежуточ­ными, угловыми, транспозиционными и специальными. Примене­ние того или иного вида опор диктуется их назначением, которое в свою очередь зависит от места установки опор на трассе воздушной линии.

Анкерные опоры устанавливают для жесткого закреп­ления проводов в особо ответственных точках линии (на концах линии, на концах прямых ее участков, на пересечениях особо важ­ных инженерных сооружений и больших водоемов). Анкерные опоры должны выдерживать одностороннее тяжение двух проводов. 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 незначительно.

Рис. 1. Анкерная деревянная опора линии напряжением 110 кВ.

На рис. 1 показана деревян­ная анкерная опора для линий передачи напряжением 110 кВ, предназначенная для прямых участков трассы.

Анкерные опоры значительно сложнее и дороже промежуточных, и поэтому число их на каждой линии должно быть минимальным. На прямых участках линий напряжением выше 1000 В с глухими зажимами расстояние между анкерными опорами практически достигает 10-15 км и нормами не ограничивается.

Промежуточные опоры (рис. 2 и 3) служат для поддержания провода на прямых участках линии в анкерном пролете. Промежуточная опора дешевле опор других типов и проще их в изго­товлении, так как благодаря одинако­вому тяжению проводов по обеим сторо­нам она в нормальном режиме (т. е. при необорванных проводах) не испытывает усилий вдоль линии. Характерная осо­бенность промежуточных опор - их массовость; они составляют не менее 80-90% общего числа опор воздуш­ной линии. Вот почему при проек­тировании воздушных линий надо об­ращать особое внимание на выбор наибо­лее экономичного типа промежуточных опор.

Рис. 2. Промежуточная деревянная опора на бестросовой линии напряжением 110 кВ.

Рис. 3. Промежуточная свободностоящая металлическая опора двухцепной линии напряжением 220 кВ.

Угловые опоры устанавливают в точках поворота линии. Углом поворота линии называется угол α (рис. 4), дополнительный до 180° к внутреннему углу β линии. Траверсы угловой опоры устанавливают по бис­сектрисе угла β.

Чаще всего применяют угловые опоры анкерного типа (рис. 5, а). При углах поворота до 60° можно устанавливать одностоечные железобетонные опоры с оттяжками (рис. 5, б), а при углах поворота до 20° и ровном профиле трассы разрешается вместо угловых применять промежуточные опоры, соответственно изме­нив способ закрепления проводов.

Рис. 4. Угол поворота линии электропередачи: 1 – ноги опоры; 2 – траверса; 3 – петля.

Рис. 5. Угловые опоры: а – анкерная портальная на линии напряжением 220 кВ; б – одностоечная железобетонная с оттяжками на одноцепной линии напряжением 110 кВ.

Транспозиционные опоры применяют для транс­позиции проводов. На рис. 6 представлена транспозиционная опора одноцепной линии напряжением 220 кВ, а на рис. 7 - транспозиция проводов на опо­ре двухцепной линии.

Рис. 6. Транспозиционная опора одноцепной линии напряжением 220 кВ.

Рис. 7. Транспозиция проводов на опоре двухцепной линии.

Специальные опоры бывают двух типов: пере­ходные (рис. 8) - для больших пролетов (пересечения рек, ущелий, озер и др.) и ответвительные (рис. 9).- когда требуется глухое ответвление от линии.

Рис. 8. Переходная опо­ра.

Рис. 9. Ответвительная опора двухцеп­ной линии напряжением 110 кВ.

По материалу изготовления опоры воздушных линий бы­вают деревянные, железобетон­ные и металлические.

Деревянные опоры просты в изготовлении и дешевы.

В нашей стране их делают из сосны, листвен­ницы. Недостаток этих опор - их недолговечность, объясняющаяся гниением древесины, т. е. разрушением ее особыми грибками. Наиболее подвержены поражениям нижние части столбов, вка­пываемые в грунт, а также врубки в дереве и места болтовых сое­динений. Срок службы тех частей опор из непропитанной сосны, которые находятся у поверхности земли, составляет в среднем 3-5 лет. Срок службы деревянных опор можно повысить, если готовые деревянные детали пропитать антисептиками (креозотом, антраценовым маслом) и тем предотвратить развитие грибков в древесине. Заводская пропитка увеличивает срок службы дере­вянных опор до 15-20 лет.

Деревянные опоры применяют при строительстве одноцепных линий напряжением до 220 кВ включительно. Из экономи­ческих соображений опоры делают в большинстве случаев состав­ными. Нога опоры состоит из двух частей: длинной (основной стойки) и короткой (пасынка). Пасынок соединяют со стойкой двумя бандажами из стальной проволоки диаметром 4-6 мм. Для натяжки бандажа служат металлические накладки, стягиваемые сквозными болтами. Соприкасающиеся места пасынка и основной стойки затесывают так, чтобы они плотнее прилегали друг к другу. В грунт пасынок заделывают на глубину 1,8 м для опор линий передачи напряжением до 10 кВ и 2,5 м для линий 35-220 кВ.

Рис. 10. Одностоечные деревянные опо­ры бестросовых линий напряжением 6-10 кВ (размеры в метрах).

Деревянные опоры линий передачи напряжением до 10 кВ изготавливают одностоечными, изоляторы закрепляют на крюках (рис. 10, а). Для проводов средних сечений изоляторы крепятся на штырях (рис. 10, б). На линиях напряжением 110 кВ и на боль­шинстве линий напряжением 35 кВ устанавливают двухстоечные опоры П-образного типа (см. рис. 2).

Деревянные опоры для ли­ний электропередачи приме­няют главным образом в рай­онах, богатых строевым лесом, где влажность воздуха незна­чительная и среднегодовая температура не выходит за пределы от 0 до + 5° С. Для увеличения срока службы деревянных опор их делают преимущественно с железобетонными па­сынками. В торфянистых и слабых грунтах в качестве пасынков при­меняют железобетонные сваи.

Железобетонные опоры долговечнее деревянных, требуют меньше металла, чем металлические, просты в обслужи­вании и поэтому получили в последнее время широкое применение на линиях электропередачи всех напряжений до 500 кВ включи­тельно.

На одноцепных линиях напряжением 6-10 кВ применяются одностоечные свободностоящие опоры из вибробетона, прямо­угольного сечения. Провода крепятся на штыревых изоляторах, установленных на горизонтальной металлической траверсе и приваренной к ней вертикальной стойке (верхний провод). Одностоеч­ные опоры для линий 35 кВ с большим сечением проводов и для линий 110-330 кВ изготовляют из центрифугированного бетона, с металлическими траверсами. Одностоечные опоры бывают как свободностоящие (рис. 11), так и на оттяжках (рис. 12).

Рис. 11. Одностоечная свободностоящая железобетонная опора двухцепной линии напряжением 110 кВ.

Рис. 13. Портальная промежуточная железобетонная опора с оттяжками линии напряжением 330 кВ.

При горизонтальном расположении проводов на линиях напря­жением 330-500 кВ применяют портальные железобетонные промежуточные опоры на оттяжках (рис. 13). Опоры устанавливают на железобетонных фундаментах с шарнирами в опорных точках стоек. Фундаменты заделывают в грунт с таким наклоном, чтобы оси стоек опоры и оси фундаментов совпадали. Оттяжки делают из стального спирального каната. Нижние концы оттяжек при­крепляют к заделанным в грунт якорным плитам с помощью специальных U-образных анкерных тяг с нарезкой на концах для регулирования натяжения.

Металлические опоры применяют на линиях напряжением 35 кВ и выше. Эти опоры требуют затраты большого количества металла и регулярной окраски в процессе эксплуатации для защиты от коррозии. Изготавливают их из стали 3 с дополни­тельными гарантиями прочности.

Металлические опоры преимущественно используют в горных районах и в другой труднодоступной местности, так как они транс­портируются отдельными секциями. Устанавливают металличе­ские опоры на железобетонных фундаментах, которые могут быть монолитными (сплошными), сборными и свайными. Монолитные фундаменты изготавливают па месте установки опоры, а свайные и сборные - на заводах. При нормальном грунте, т. е. при отсут­ствии скалы, плывунов, болот и т. п., предпочтение отдают свай­ным железобетонным фунда­ментам, так как их погруже­ние в грунт осуществимо механизированным способом (например, при помощи ви­бропогружателей).

На рис. 14 показана ан­керная металлическая опора с широкой базой для двухцепной линии напряжением 110 кВ, а на рис. 15 - угловая анкерная опора для линии напряжением 500 кВ.

Рис. 17. Промежуточные метал­лические опоры двухцепных ли­ний: а - напряжением 220 кВ; б - 330 кВ; (размеры в метрах).

ellectroi.ucoz.ru

Виды и типы опор воздушных линий электропередачи - Школа для электрика: устройство, монтаж, наладка, эксплуатация и ремонт электрооборудования

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 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 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

fix-builder.ru

типы опор ЛЭП | electric-zone.ru

Типы опор линий электропередач (по роду материала).

По роду материала различают следующие типы опор ЛЭП: железобетонные, деревянные (пропитанные) и металлические опоры.

Деревянные опоры в наше время устарели и уже не применяются. Раньше они применялись на ВЛ напряжением до 220 кВ включительно. Такие опоры обычно изготовливались из сосны и лиственницы. Срок службы сосновых опор 5-7 лет, а из лист­венницы 15 -25 лет. Для повышения срока службы деревянные опоры пропитывали антисептиками, предотвращающими гниение В зависимости от концентрации пропиточного состава и способа пропитки срок службы опор из сосны повышается до 15-25 лет. Для таких опор вместо деревянных пасынков применяли железо­бетонные. что еще более увеличивает срок их службы. Пример на рисунке 1.

Рисунок 1. Дере­вянная П-образная промежуточная опора для одноцепний линии передачи 110 кВ

Железобетонные опоры изготовляют из центрифуги­рованного железобетона, при этом достигается экономия металла. Опоры выполняют конусообразными с небольшим наклоном обра­зующих. изготовляют их в заводских условиях на специальных станках. Длина стойки опоры 20-25 м. Такие опоры используют на линиях напряжением 35 и 110 кВ. Их устанавливают краном в котлован цилиндрической формы, вырытый буровой машиной. На линиях напряжением 220 и 500 кВ применяют также П-образные опоры с оттяжками. Пример на рисунке 2.

Рисунок 2. Железобетонная П-образная промежуточная опора для одноцепний линии передачи 220 кВ.

Металлические опоры изготовляют из стали марок СтЗ, Ст5 и низколегированной стали. Они прочны и надежны, но требуют-больших затрат металла. Для зашиты от коррозии метал­лические опоры покрывают масляной краской. Применяют их на линиях напряжением 110 кВ и выше и устанавливают наа металли­ческих подножках или бетонных фундаментах. Пример на рисунке 3.

Рисунок 3. Металлическая П-образная промежуточная опора для одноцепний линии передачи 110 кВ

Читайте так же: Типы опор линий электропередач по назначению.

Свяжитесь со мной:

1. Устройство воздушных линий электропередач.

Основные элементы воздушных линий. Опоры.

Опоры

Опоры являются одним из главных конструктивных элементов линий электропередач, отвечающим за подвеску электрических проводов на определённом уровне.

Классификация опор.

Классифицировать опоры можно по различным признакам: по назначению (по характеру воспринимаемых нагрузок), по особенностям их конструкции, по материалу из которого изготовлена опора, по способу закрепления в грунте, по количеству цепей передачи электрической энергии и т.д.

В зависимости от назначения опоры, она должна выдерживать определенные нагрузки. По характеру воспринимаемых нагрузок опоры разделяются на два вида: воспринимающие усилие натяжение от проводов и тросов и не воспринимающие такого тяжения. В зависимости от этого применяют следующие типы опор:

• Промежуточные - устанавливаемые на прямых участках трассы, воспринимают вертикальные усилия от веса проводов, изоляторов, арматуры и горизонтальные нагрузки от давления ветра на опору и провода. Промежуточные опоры также могут устанавливаться в местах изменения направления трассы при углах поворота менее 20-30 градусов, в этом случае они воспринимают и поперечные нагрузки от тяжения проводов. В аварийном режиме (при обрыве одного или нескольких проводов) промежуточные опоры воспринимают нагрузку от тяжения оставшихся проводов, подвергаются кручению и изгибу. Поэтому их рассчитывают с определенным запасом прочности. Промежуточные опоры на линиях составляют 80-90%.
• Анкерные - устанавливаются в местах изменения направления трассы, числа, марок и сечения проводов, а также на пересечении ВЛ с различными сооружениями, воспринимают усилия натяжения проводов ВЛ.

а	б

Рисунок. Опоры воздушных линий: а – промежуточная опора; б – анкерная опора.

На базе анкерных опор могут выполняться:

• концевые опоры - устанавливаются в начале и конце ВЛ, воспринимают односторонние усилия тяжения проводов,
• угловые опоры - устанавливаются в местах изменения направления трассы,
• ответвительные опоры - предназначены для выполнения ответвлений,
• перекрестные опоры - устанавливаются в местах пересечения трасс воздушных линий,
• переходные - устанавливаются в местах перехода трассы линии через различные препятствия (железные и автомобильные дороги, реки и водоемы и т.п.),
• транспозиционные опоры - предназначены для изменения расположения фаз на опоре.

Рисунок. Анкерные опоры: а – угловая; б – ответвительная; в - транспозиционная.

В разделе ГАЛЕРЕЯ размещен фотоальбом "Классификация опор ВЛ по назначению".

По материалу, из которого изготавливаются , опоры могут быть:

1. Низкая стоимость. Деревянные опоры дешевле железобетонных и металлических опор;
2. Деревянная опора значительно легче железобетонной (примерно в 3 раза), что снижает затраты на их транспортировку к месту монтажа, кроме того для установки деревянных опор не требуется применение крановых механизмов большой грузоподъемности. При необходимости, деревянную опору можно установить в грунт вручную;
3. Хорошие диэлектрические свойства, что приводит к снижению токов утечки на ВЛ;
4. Деревянные опоры лучше выдерживают изгибающие нагрузки, чем железобетонные (примерно в 1,5-2 раза), поэтому они лучше противостоят гололедным и ветровым нагрузкам;
5. Снижается вероятность «эффекта домино». Так как железобетонная опора значительно тяжелее деревянной то, падая она может увлечь за собой соседние опоры по всему анкерному пролету, более легкая деревянная опора будет удерживаться на натянутых проводах, что сокращает количество аварийных отключений на линиях;
6. «Условно» высокий срок службы. В соответствии с ГОСТ 20022.0-93 средний срок службы деревянных опор может достигать 45-50 лет.

Недостатки деревянных опор:

В настоящее время деревянные опоры применяются, как правило, на ВЛ до 1 кВ.

Рисунок. Металлические опоры: а - решетчатого типа; б - из многогранных гнутых стоек.

Многогранные металлические опоры выполняются из стоек в виде полых усечённых пирамид из стального листа с поперечным сечением в форме правильного многогранника. Секции стоек соединяются между собой телескопическим или фланцевым соединениями. Траверсы таких опор выполняются многогранными, решётчатыми или изолирующими.

Преимущества многогранных опор ЛЭП:

1. Меньше сроки строительства. Сроки строительства ВЛ на многогранных опорах меньше чем у ВЛ выполненных железобетонными и металлическими решетчатыми опорами. Это обусловлено снижением трудозатрат за счет увеличенных пролетных расстояний, простоты установки многогранных опор, а также малого количества сборочных элементов.
2. Ниже затраты на транспортировку. Многогранные опоры отличает низкая стоимость транспортировки: в 1,5-2 раза дешевле решетчатых, и в 3-4 раза дешевле железобетонных опор. Длина секций 12 м позволяет использовать для перевозок стандартный габаритный транспорт. Телескопическая конструкция опор позволяет при транспортировке размещать одни секции внутри других.
3. Малый землеотвод. При применении многогранных опор затраты на постоянный землеотвод снижаются. По сравнению с железобетонными опорами выигрыш обеспечивается за счет меньшего количества опор при равном отводе на одну опору, а по сравнению с решетчатыми, за счет меньшего отвода под одну опору при примерно равном количестве опор.
4. Экономическая эффективность. С учетом выше приведенных преимуществ, использование при строительстве ВЛЭП стальных многогранных опор позволяет сэкономить до 10% денежных средств по сравнению с железобетонными и до 40% по сравнению с металлическими решетчатыми опорами.

Стойки железобетонных опор выполняют из бетона, армированного металлом.

Рисунок. Конструкция железобетонной опоры.

Сопротивление бетона растяжению на порядок ниже сопротивления сжатию, поэтому для увеличения прочности опор при растяжении в бетон закладывается стальная арматура. Примерно одинаковые коэффициенты температурного расширения стали и бетона исключают появление в железобетоне внутренних напряжений при изменениях температуры.

В настоящее время доля ВЛ с железобетонными опорами составляет около 80% протяженности всех строящихся линий.

Широкое распространение железобетонных опор ВЛ обусловлено относительной дешевизной конструкций, высоким уровнем унификации и типизации стоек опор, и наличием широкой производственной базы. Железобетонные опоры обладают высокой механической прочностью, долговечны (срок службы около 40 лет) и не требуют больших расходов при эксплуатации. Затраты труда на их сборку значительно ниже, чем на сборку деревянных и металлических опор решетчатого типа. Положительным качеством железобетона является также надежная защита металлической арматуры от коррозии. С целью предохранения арматуры от коррозии опоры на заводе-изготовителе покрываются гидроизоляцией – асфальтобитумным лаком.

Недостатком железобетонных опор является большая масса, что удорожает транспортные расходы и вызывает необходимость применения при сборке и монтаже кранов большой грузоподъемности. Железобетонные опоры ВЛ способны выдерживать в 2-3 раза меньшие аварийные нагрузки, чем металлические, и для строительства линий требуется вдвое больше опор. Кроме того, при растяжении сталь может удлиняться в 5-6 раз больше, чем бетон, вследствие чего в бетоне могут появляться трещины. Для повышения трещиностойкости железобетонных конструкций применяют предварительное напряжение арматуры, которое создает дополнительное обжатие бетона.

Железобетонные стойки кольцевого сечения (конические и цилиндрические) изготовляют на специальных центробежных машинах (центрифугах), формующих и уплотняющих бетон путем вращения формы вокруг ее оси. Стойки прямоугольного сечения изготовляют способом вибрирования, при котором уплотнение бетона в формах производят вибраторами. Для линий электропередачи напряжением 110 кВ и выше используют только центрифугированные стойки, а для опор ВЛ до 35 кВ – как центрифугированные, так и вибрированные.

Рисунок. Железобетонные стойки опор воздушных линий: а – прямоугольного сечения; б – кольцевого сечения.

Траверсы железобетонных опор изготавливаются металлическими. Также проводятся работы по созданию стеклопластбетонных траверс, в которых бетон армирован стекловолокном. Отдельные участки ВЛ с такими траверсами и опорами находятся в опытно-промышленной эксплуатации.

По способу закрепления в грунте:

По количеству цепей:

Опоры ВЛ различают также по конструкции , которая зависит от назначения ВЛ, ее напряжения, количества проводов и тросов, подвешиваемых на опоре, их расположения, климатических и других условий. Простейшая конструкция опоры - одиночный столб («свечка»). Кроме «свечки» применяют более сложные опоры: А-образные, треноги, П-образные (портальные), АП-образные и т.д.

Рисунок. Опоры воздушных линий: а – V-образная опора (типа «набла»); б – Y-образная опора; в – опора типа «тренога».

В разделе ГАЛЕРЕЯ размещен фотоальбом "Классификация опор ВЛ по конструкции".

Кроме типовых конструкций опор ВЛ, на практике также можно встретить и уникальные опоры.

В разделе ГАЛЕРЕЯ размещен фотоальбом "Уникальные опоры воздушных линий".

По способу установки:

Чаще всего мы представляем себе опору ЛЭП в виде решетчатой конструкции. Лет 30 назад это был единственный вариант, да и в наши дни их продолжают строить. На место строительства привозят набор металлических уголков и шаг за шагом свинчивают из этих типовых элементов опору. Затем приезжает кран и ставит конструкцию вертикально. Такой процесс занимает довольно много времени, что сказывается на сроках прокладки линий, а сами эти опоры с унылыми решетчатыми силуэтами весьма недолговечны. Причина — слабая защита от коррозии. Технологическое несовершенство такой опоры дополняет простой бетонный фундамент. Если сделан он недобросовестно, например с применением раствора ненадлежащего качества, то спустя какое-то время бетон растрескается, в трещины попадет вода. Несколько циклов заморозки-оттаивания, и фундамент надо переделывать или серьезно ремонтировать.

Трубки вместо уголков

О том, что за альтернатива идет на смену традиционным опорам из черного металла, мы спросили представителей ПАО «Россети». «В нашей компании, которая является крупнейшим электросетевым оператором в России, — говорит специалист этой организации, — мы давно пытались найти решение проблем, связанных с решетчатыми опорами, и в конце 1990-х начали переходить на гранные опоры. Это цилиндрические стойки из гнутого профиля, фактически трубы, в поперечном сечении имеющие вид многогранника. Кроме того, мы стали применять новые методы антикоррозионной защиты, в основном метод горячего цинкования. Это электрохимический способ нанесения защитного покрытия на металл. В агрессивной среде слой цинка истончается, но несущая часть опоры остается невредимой».

Помимо большей долговечности новые опоры отличаются еще и простотой монтажа. Никаких уголков больше свинчивать не надо: трубчатые элементы будущей опоры просто вставляются друг в друга, затем соединение закрепляется. Смонтировать такую конструкцию можно в восемь-десять раз быстрее, чем собрать решетчатую. Соответствующие преобразования претерпели и фундаменты. Вместо обычного бетонного стали применять так называемые сваи-оболочки. Конструкция опускается в землю, к ней крепится ответный фланец, а на него уже ставится сама опора. Расчетный срок службы таких опор — до 70 лет, то есть примерно в два раза больше, чем у решетчатых.

Опоры электрических воздушных линий мы обычно представляем себе именно так. Однако классическая решетчатая конструкция постепенно уступает место более прогрессивным вариантам — многогранным опорам и опорам из композитных материалов.

Почему гудят провода

А провода? Они висят высоко над землей и издали похожи на толстые монолитные тросы. На самом деле высоковольтные провода свиты из проволоки. Обычный и повсеместно применяемый провод имеет стальной сердечник, который обеспечивает конструктивную прочность и находится в окружении алюминиевой проволоки, так называемых внешних повивов, через которые передается токовая нагрузка. Между сталью и алюминием проложена смазка. Она нужна для того, чтобы уменьшить трение между сталью и алюминием — материалами, имеющими разный коэффициент теплового расширения. Но поскольку алюминиевая проволока имеет круглое сечение, витки прилегают друг к другу неплотно, поверхность провода имеет выраженный рельеф. У этого недостатка есть два последствия. Во‑первых, в щели между витками проникает влага и вымывает смазку. Трение усиливается, и создаются условия для коррозии. В результате срок службы такого провода составляет не более 12 лет. Чтобы продлить срок службы, на провод порой надевают ремонтные манжеты, которые также могут стать причинами проблем (об этом чуть ниже). Кроме того, такая конструкция провода способствует созданию вблизи воздушной линии хорошо различимого гула. Происходит он из-за того, что переменное напряжение 50 Гц рождает переменное магнитное поле, которое заставляет отдельные жилы в проводе вибрировать, что влечет их соударения друг с другом, и мы слышим характерное гудение. В странах ЕС такой шум считается акустическим загрязнением, и с ним борются. Теперь такая борьба началась и у нас.

«Старые провода мы сейчас хотим заменить на провода новой конструкции, которую разрабатываем, — говорит представитель ПАО «Россети». — Это тоже сталь-алюминиевые провода, но проволока там применяется не круглого сечения, а скорее трапециевидного. Повив получается плотным, а поверхность провода гладкая, без щелей. Влага внутрь попасть почти не может, смазка не вымывается, сердечник не ржавеет, и срок службы такого провода приближается к тридцати годам. Провода схожей конструкции уже используются в таких странах, как Финляндия и Австрия. Линии с новыми проводами есть и в России — в Калужской области. Это линия «Орбита-Спутник» длиной 37 км. Причем там провода имеют не просто гладкую поверхность, но и другой сердечник. Он выполнен не из стали, а из стекловолокна. Такой провод легче, но прочнее на разрыв, чем обычный сталь-алюминиевый».

Однако самым последним конструкторским достижением в данной области можно считать провод, созданный американским концерном 3M. В этих проводах несущая способность обеспечивается только токопроводящими повивами. Там нет сердечника, но сами повивы армированы оксидом алюминия, чем достигается высокая прочность. У этого провода прекрасная несущая способность, и при стандартных опорах он за счет своей прочности и малого веса может выдерживать пролеты длиной до 700 м (стандарт 250−300 м). Кроме того, провод очень стоек к тепловым нагрузкам, что обусловливает его использование в южных штатах США и, например, в Италии. Однако у провода от 3M есть один существенный минус — слишком высокая цена.

Оригинальные «дизайнерские» опоры служат несомненным украшением ландшафта, однако вряд ли они получат широкое распространение. В приоритете у электросетевых компаний надежность передачи энергии, а не дорогостоящие «скульптуры».

Лед и струны

У воздушных линий электропередач есть свои естественные враги. Один из них — обледенение проводов. Особенно это бедствие характерно для южных районов России. При температуре около нуля капли измороси падают на провод и замерзают на нем. Происходит образование кристаллической шапки на верхней части провода. Но это только начало. Шапка под своей тяжестью постепенно проворачивает провод, подставляя замерзающей влаге другую сторону. Рано или поздно вокруг провода образуется ледяная муфта, и если вес муфты превысит 200 кг на метр, провод оборвется и кто-то останется без света. В компании «Россети» есть свое ноу-хау по борьбе со льдом. Участок линии с обледеневшими проводами отключается от линии, но подключается к источнику постоянного тока. При использовании постоянного тока омическое сопротивление провода можно практически не учитывать и пропускать токи, скажем, в два раза сильнее, чем расчетное значение для переменного тока. Провод нагревается, и лед плавится. Провода сбрасывают ненужный груз. Но если на проводах есть ремонтные муфты, то возникает дополнительное сопротивление, и вот тогда провод может и перегореть.

Другой враг — высокочастотные и низкочастотные колебания. Натянутый провод воздушной линии — это струна, которая под воздействием ветра начинает вибрировать с высокой частотой. Если эта частота совпадет с собственной частотой провода и произойдет совмещение амплитуд, провод может порваться. Чтобы справиться с данной проблемой, на линиях устанавливают специальные устройства — гасители вибрации, имеющие вид тросика с двумя грузиками. Эта конструкция, имеющая свою частоту колебаний, расстраивает амплитуды и гасит вибрацию.

С низкочастотными колебаниями связан такой вредный эффект, как «пляска проводов». Когда на линии происходит обрыв (например, из-за образовавшегося льда), возникают колебания проводов, которые идут волной дальше, через несколько пролетов. В результате могут погнуться или даже упасть пять-семь опор, составляющих анкерный пролет (расстояние между двумя опорами с жестким креплением провода). Известное средство борьбы с «пляской» — установление межфазных распорок между соседними проводами. При наличии распорки провода будут взаимно гасить свои колебания. Другой вариант — использование на линии опор из композитных материалов, в частности из стеклопластика. В отличие от металлических опор, композитная имеет свойство упругой деформации и легко «отыграет» колебания проводов, нагнувшись, а затем восстановив вертикальное положение. Такая опора может предотвратить каскадное падение целого участка линии.

На фото отчетливо видна разница между традиционным высоковольтным проводом и проводом новой конструкции. Вместо проволоки круглого сечения использована предварительно деформированная проволока, а место стального сердечника занял сердечник из композита.

Опоры-уникумы

Разумеется, существуют разного рода уникальные случаи, связанные с прокладкой воздушных линий. Например, при установке опор в обводненный грунт или в условиях вечной мерзлоты обычные сваи-оболочки для фундамента не подойдут. Тогда используются винтовые сваи, которые ввинчивают в грунт как шуруп, чтобы достичь максимально прочного основания. Особый случай — это прохождение ЛЭП широких водных преград. Там используются специальные высотные опоры, которые весят раз в десять больше обычных и имеют высоту 250−270 м. Поскольку длина пролета может составлять более двух километров, применяется особый провод с усиленным сердечником, который дополнительно поддерживается грузотросом. Так устроен, например, переход ЛЭП через Каму с длиной пролета 2250 м.

Отдельную группу опор представляют конструкции, призванные не только держать провода, но и нести в себе определенную эстетическую ценность, например опоры-скульптуры. В 2006 году компания «Россети» инициировала проект с целью разработать опоры с оригинальным дизайном. Были интересные работы, но авторы их, дизайнеры, часто не могли оценить возможность и технологичность инженерного воплощения этих конструкций. Вообще надо сказать, что опоры, в которые вложен художественный замысел, как, например, опоры-фигуры в Сочи, обычно устанавливаются не по инициативе сетевых компаний, а по заказу каких-то сторонних коммерческих или государственных организаций. Например, в США популярна опора в виде буквы M, стилизованной под логотип сети фастфуда «Макдоналдс».