Виды и типы опор воздушных линий электропередачи

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): https://istoriyarossii.ru/vidy-nesushhih-konstruktsij-dlya-lep/

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

При сильном загнивании нижней части достаточно сменить только пасынка.

ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7

2.4.50. На ВЛ могут применяться опоры из различного материала.

Для ВЛ следует применять следующие типы опор:

1) промежуточные, устанавливаемые на прямых участках трассы ВЛ. Эти опоры в нормальных режимах работы не должны воспринимать усилий, направленных вдоль ВЛ;

2) анкерные, устанавливаемые для ограничения анкерного пролета, а также в местах изменения числа, марок и сечений проводов ВЛ. Эти опоры должны воспринимать в нормальных режимах работы усилия от разности тяжения проводов, направленные вдоль ВЛ;

3) угловые, устанавливаемые в местах изменения направления трассы ВЛ. Эти опоры при нормальных режимах работы должны воспринимать результирующую нагрузку от тяжения проводов смежных пролетов. Угловые опоры могут быть промежуточными и анкерного типа;

4) концевые, устанавливаемые в начале и конце ВЛ, а также в местах, ограничивающих кабельные вставки. Они являются опорами анкерного типа и должны воспринимать в нормальных режимах работы ВЛ одностороннее тяжение всех проводов.

Опоры, на которых выполняются ответвления от ВЛ, называются ответвительными; опоры, на которых выполняется пересечение ВЛ разных направлений или пересечение ВЛ с инженерными сооружениями, перекрестными. Эти опоры могут быть всех указанных типов.

2.4.51. Конструкции опор должны обеспечивать возможность установки:

• светильников уличного освещения всех типов;
• концевых кабельных муфт;
• защитных аппаратов;
• секционирующих и коммутационных аппаратов;
• шкафов и щитков для подключения электроприемников.

2.4.52. Опоры независимо от их типа могут быть свободностоящими, с подкосами или оттяжками.

Оттяжки опор могут прикрепляться к анкерам, установленным в земле, или к каменным, кирпичным, железобетонным и металлическим элементам зданий и сооружений. Сечение оттяжек определяется расчетом. Они могут быть многопроволочными или из круглой стали. Сечение однопроволочных стальных оттяжек должно быть не менее 25 мм2.

2.4.53. Опоры ВЛ должны рассчитываться по первому и второму предельному состоянию в нормальном режиме работы ВЛ на климатические условия по 2.4.11 и 2.4.12.

Промежуточные опоры должны быть рассчитаны на следующие сочетания нагрузок:

• одновременное воздействие поперечной ветровой нагрузки на провода, свободные или покрытые гололедом, и на конструкцию опоры, а также нагрузки от тяжения проводов ответвлений к вводам, свободных от гололеда или частично покрытых гололедом (по 2.4.12);
• на нагрузку от тяжения проводов ответвлений к вводам, покрытых гололедом, при этом допускается учет отклонения опоры под действием нагрузки;
• на условную расчетную нагрузку, равную 1,5 кН, приложенную к вершине опоры и направленную вдоль оси ВЛ.
• Угловые опоры (промежуточные и анкерные) должны быть рассчитаны на результирующую нагрузку от тяжения проводов и ветровую нагрузку на провода и конструкцию опоры.

Анкерные опоры должны быть рассчитаны на разность тяжения проводов смежных пролетов и поперечную нагрузку от давления ветра при гололеде и без гололеда на провода и конструкцию опоры. За наименьшее значение разности тяжения следует принимать 50% наибольшего значения одностороннего тяжения всех проводов.

Концевые опоры должны быть рассчитаны на одностороннее тяжение всех проводов.

Ответвительные опоры рассчитываются на результирующую нагрузку от тяжения всех проводов.

2.4.54. При установке опор на затапливаемых участках трассы, где возможны размывы грунта или воздействие ледохода, опоры должны быть укреплены (подсыпка земли, замощение, устройство банкеток, установка ледорезов).

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.

Установка опор

Для каждого вида столба присуща своя технология укрепления на месте монтажа. Деревянные опоры устанавливаются либо непосредственным погружением в грунт, либо с использованием железобетонного пасынка. При установке столба в грунт лучше использовать такой вид древесины, как лиственница, чтобы снизить риск быстрого гниения в месте соприкосновения изделия с почвой. Металлические конструкции устанавливаются на железобетонные фундаменты. Связано это с тем, что металлические опоры имеют большую высоту, массу, поэтому должны быть прочно связаны с землей. Железобетонные столбы крепятся к специальным анкерам, которые вмонтированы в основание. Крепления чаще всего производится посредством болтового соединения.

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.

Типы опор линий электропередач

По назначению различают следующие типы опор ВЛ:

Промежуточные опоры служат для поддержания прово­дов на прямых участках линии. Они встречаются наиболее часто; в зависимости от трассы число их в среднем составляет 80—90% общего числа опор ВЛ. Провода на промежуточных опорах крепят с помощью подвесных гирлянд изоляторов или штыревых изолято­ров. Между проводами и промежуточной опорой нет жесткой связи, а гирлянды изоляторов свисают вертикально, так как тяжение провода с обеих сторон опоры в нормальных условиях одинаково. Пример на рисунке 1.

Рисунок 1. П-образная промежуточная одноцепная опора.

Анкерные опоры устанавливают на прямых участках трассы воздушной линии на пересечениях с различными сооруже­ниями, а также в местах, где изменяются число, марки и площади сечения проводов. На этих опорах должны быть предусмотрены жесткие и прочные конструкции для крепления проводов, воспри­нимающие при нормальных условиях работы усилия от разности тяжений проводов в смежных пролетах линии. Провода на линиях с подвесными изоляторами крепит на анкерных опорах с помощью натяжных гирлянд, а на линиях со штыревыми изоляторами — спе­циальной вязкой или специальными зажимами.

Рисунок 2. Одноцепная анкерная опора.

Анкерные опоры ограничивают пределы разрушения или повре­ждения линии при аварийных нагрузках. Для линий с выпускаю­щими зажимами и площадью сечения проводов до 185 мм2 рас­стояние между анкерными опорами на прямых участках обычно должно быть не больше 5 км, а при проводах с площадью сечения более 185 мм2 оно не должно превышать 10 км. Расстояние между анкерными опорами дли линий с глухими зажимами и с зажимами ограниченной, прочности заделки (штыревые изоляторы) принима­ют по условиям трассы. Пример анкерной опоры на рисунке 2.

Концевые опоры. Их устанавливают в начале линии или в конце при под­ходах ее к подстанциям. Концевая опора постоянно подвергается действию одностороннего тяжения проводов и тросов со стороны линии, так как в направлении от конценой опоры к подстанциям провода подвешивают с очень небольшим тяженнем. Провода на концевых опорах крепят так же, как на анкерных.

Угловые опоры устанавливают в точках, где изменяется направление линии. Эти опоры, как и концевые, испытывают посто­янную нагрузку от тяжения проводоь. направленную по биссектри­се угла поворота. По конструкции концевые и угловые опоры обычно не отличаются от анкерных.

Кроме перечисленных, на воздушных линиях применяют и спе­циальные опоры, например транспозиционные и переходные.

Транспозиционные опоры устанавливают в точках линии, где провода цепи меняют местами для обеспечения симмет­рии трехфазной системы.

Рисунок 4. Транспозиционная опора.

Переходные опоры применяют при пересечениях воздуш­ными линиями железных дорог, больших рек, озер, ущелий и дру­гих естественных препятствий. Длина пролета при таких опорах достигает 1—5 км, а высота опор (при пересечении судоходных рек) 70—80м. При очень больших пролетах переходные опоры иногда выполняют отдельно для проводов каждой фазы.

Рисунок 3. Переходная опора.

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

Где применяются

: на прямых участках дороги строго между двумя анкерными опорами.

Промежуточные опоры (обозначаются «П») — не принимают участия в натяжении проводов, а лишь поддерживают их. Из всех опор на трассе 85% — промежуточные.

В обычных условиях работы испытывают нагрузки только по вертикали и горизонтали. Конструкция этого типа опор является не такой жесткой, как в «А». Однако промежуточные опоры должны иметь определенный запас прочности, поскольку в непредвиденных ситуациях нагрузка на них может сильно увеличиваться. В аварийном режиме промежуточная опора должна выдерживать обрыв двух тросов или проводов.

При подвешивании ВЛ на промежуточные опоры используются поддерживающие гирлянды изоляторов.

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.

Классификация по назначению

Каждая марка опор предназначен для выполнения своей конкретной функции. Именно поэтому конструкции делят на основные типы в зависимости от назначения:

1. промежуточные опоры — самый распространенный тип опор, рассчитаны на вертикальные нагрузки от веса проводов, устанавливаются только на прямых участках линии;
2. анкерные опоры — также устанавливаются на прямых участках трассы, однако провода на них крепятся анкерно. Таким образом опоры рассчитаны на продольные нагрузки от тяжения проводов;
3. угловые опоры — устанавливаются на углах трассы. Крепление проводов на них также в большинстве случаев анкерное, однако бывают исключения в виде промежуточных угловых опор;
4. концевые опоры — монтируются обычно перед подстанциями. Нагрузки воздействуют на них, в основном, с одной стороны линии;
5. транспозиционные — предназначены для выполнения транспозиции проводов ВЛ;
6. ответвительные — устанавливаются в местах ответвлений линии на смежное направление;
7. переходные — для обеспечения габарита над инженерным сооружением или естественной преградой.