Содержание
- 1 Содержание
- 2 Основные сведения [ править | править код ]
- 3 Классификация опор [ править | править код ]
- 3.1 По назначению [ править | править код ]
- 3.2 По способу закрепления в грунте [ править | править код ]
- 3.3 По конструкции [ править | править код ]
- 3.4 По количеству цепей [ править | править код ]
- 3.5 По напряжению [ править | править код ]
- 3.6 По материалу изготовления [ править | править код ]
- 3.7 Дополнительные факты [ править | править код ]
- Содержание
- Основные сведения [ править | править код ]
- Классификация опор [ править | править код ]
- По назначению [ править | править код ]
- По способу закрепления в грунте [ править | править код ]
- По конструкции [ править | править код ]
- По количеству цепей [ править | править код ]
- По напряжению [ править | править код ]
- По материалу изготовления [ править | править код ]
- Дополнительные факты [ править | править код ]
Опора воздушной линии электропередачи (опора ЛЭП) — сооружение для удержания проводов и при наличии — грозозащитных тросов воздушной линии электропередачи и оптоволоконных линий связи на заданном расстоянии от поверхности земли и друг от друга.
Содержание
Основные сведения [ править | править код ]
Опоры ЛЭП предназначены для сооружений линий электропередач при расчётной температуре наружного воздуха до −65 °C и являются одним из главных конструктивных элементов ЛЭП, отвечающим за крепление и подвеску электрических проводов на определённом уровне.
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 тяжения 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. 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 натяжения проводов и тросов.
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; ответвлительные — 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 и композитных материалов.
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. Возможность повторного использования в течение всего периода эксплуатации.
По конструктивному решению ствола стальные опоры могут быть отнесены к трем основным схемам — башенным (одно- или многостоечным), портальным или вантовым, по способу закрепления на фундаментах — к свободно стоящим опорам и опорам на оттяжках, по способу соединения элементов разделяются на сварные и болтовые. Также стальные опоры делятся на опоры гибкой конструкции и опоры жёсткой конструкции.
Металлические опоры изготавливаются как из стального уголкового проката (применяется равнобокий уголок), так из гнутого стального профиля постоянного и переменного сечения (это сочетает в себе преимущества конструкций стальных многогранных опор ЛЭП и стальных решетчатых опор башенного типа), кроме того высокие переходные опоры могут быть изготовлены из стальных труб.
В СНГ насчитывается несколько основных центров производства стальных конструкций опор ЛЭП — центральный, уральский и сибирский.
Классификация опор [ править | править код ]
По назначению [ править | править код ]
- 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.
- Стилизованные опоры линии электропередачи – опоры-скульптуры, которые кроме основной функции удержания проводов, выполняют эстетическую.
По способу закрепления в грунте [ править | править код ]
- Опоры, устанавливаемые непосредственно в грунт
- Опоры, устанавливаемые на фундаменты
- классические (с широкой базой более 4 м 2 ), как правило, рамные (каркасные) с заливкой бетоном или пригрузом, засыпанным песчано-гравийной смесью
- узкобазовые (менее 4 м 2 ) (например: с креплением на стальную трубу, стальную винтовую или железобетонную сваю)
По конструкции [ править | править код ]
- Свободностоя́щие опоры
- одностоечные
- многостоечные
По количеству цепей [ править | править код ]
- Одноцепные
- Двухцепные
- Многоцепные
По напряжению [ править | править код ]
Опоры подразделяются на опоры для линий 0.4, 6, 10, 35, 110, 220, 330, 500, 750, 1150 кВ. Отличаются эти группы опор размерами и весом. Чем больше напряжение, тем выше опора, 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 [ править | править код ]
- 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. Основной недостаток значительный вес, относительно высокий процент возникновения дефектов при транспортировке (сколы, трещины) и выкрашивание бетона в приповерхностном слое грунта за счет воздействия влаги и циклического изменения температуры (замерзание-оттаивание).
- Металлические — выполняют из стали специальных марок. Отдельные элементы соединяют сваркой или болтами. Как правило, для предотвращения окисления и коррозии поверхность металлических опор оцинковывают (в том числе методом газотермического напыления) или периодически окрашивают специальными красками.
- Металлические решётчатые опоры
- Металлические многогранные опоры
- закрытого профиля (шести- , восьми- и т. д. гранники)
- открытого профиля (треугольного и квадратного сечения)
Срок службы железобетонных и металлических оцинкованных или периодически окрашиваемых опор достигает 25 лет и более в определённых климатических условиях. 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.
Дополнительные факты [ править | править код ]
На некоторых тепловых электростанциях роль опор выполняют дымовые трубы. Известны следующие примеры:
Высота опор зависит от стрелы провеса провода, расстояния от провода до поверхности земли, типа опоры и т. п. Высоту опоры при горизонтальном расположении проводов на линиях без защитных тросов (рис. 1) определяют следующие величины:
1. Требуемое расстояние hг провода от земли (габарит приближения провода к земле).
Провода «воздушных линий должны быть подвешены на такой высоте, чтобы от низших их точек до поверхности земли оставалось расстояние, обеспечивающее безопасность движения. Под проводами могут не только проходить люди, но и проезжать автомобили, груженные громоздкими предметами, высокие сельскохозяйственные машины, краны и т. п. На них не должно произойти электрического разряда с провода линии.
Рис. 1. Высота опоры
Наименьшие допускаемые расстояния от проводов до земли и некоторых инженерных сооружений приведены в табл. 1.
Таблица 1. Габариты приближения проводов к земле и инженерным сооружениям
Характеристики местностей и пересечений | Напряжения линий, кВ | |||
ниже 1 кВ | 1 — 20 | 35 — 110 | 220 | |
Ненаселенная местность, часто посещаемая людьми и доступная для транспорта и сельскохозяйственных машин. Расстояние до земли, м | 5 | 6 | 6 | 7 |
Населенные местности и территории промышленных предприятий. Расстояния до земли, м | 6 | 7 | 7 | 8 |
При пересечениях железных дорог постоянного пользования. Расстояние до головки рельсов, м | 7,5 | 7,5 | 7,5 | 8,5 |
При пересечениях автогужевых дорог. Расстояние до полотна дороги, м | 6 | 7 | 7 | 8 |
Приведенные расстояния должны быть выдержаны при нормальных режимах работы линий. В некоторых случаях для линий с подвесными изоляторами нужно произвести проверку расстояний, получающихся при обрыве одного из проводов.
2. Запас в расстоянии от провода до земли Δ h.
При трассировке воздушных линий поперечные профили снимаются только в пересеченных местностях. Продольные профили трассы линий, по которым производится проектная расстановка опор, вычерчиваются в масштабе по вертикали 1 : 200 — 1 : 500. Неточности съемки и чертежей могут привести к расстояниям проводов над землей при сооружении линий, меньшим предписываемых «Правилами устройства электроустановк».
Чтобы избежать недоразумений, высота опоры определяется с небольшим запасом Δ h, принимаемым 0,2 — 0,4 м. Меньшая цифра берется для пролетов длиной до 200 — 250 м, а большая — при пролетах 400 — 500 м. Для пролетов 200 м и менее при спокойном профиле местности запаса Δ h можно не принимать.
3. Габаритная стрела провеса провода f г, при которой расстояние от провода до земли или инженерного сооружения получается наименьшим.
Габаритная стрела провеса провода при определении высоты опоры может быть при:
1) высшей температуре окружающего воздуха и нагрузке провода только собственным весом, отсутствии ветра;
2) гололеде, температуре θ г, отсутствии ветра.
Большая из этих стрел провеса провода и берется при определении высоты опоры.
При проверке приближения провода к земле и инженерным сооружениям в аварийном режиме работы линии, принимается обрыв провода в том пролете, который в контрольном пролете дает наибольшую стрелу провеса провода. Например, при пересечении линии связи воздушной линией с промежуточными опорами обрыв принимается происшедшим в пролете соседнем с пересекающим.
В аварийных режимах работы линий электропередачи допускаемые расстояния от проводов до земли и некоторых инженерных сооружений установлены меньшими, чем при нормальных режимах работы линий.
Когда пересекаемый объект — автострада, линия связи и т. д. — находится не в середине пролета (рис. 2), а расположена ближе к одной из опор, при определении (высоты опоры следует принять во внимание не только наибольшую стрелу провеса провода f нб, но и стрелы провеса f1 и f2 над пересекаемыми объектами.
Стрела провеса провода на расстоянии х от точки его подвеса находится по формуле f = γ х( l -х) /2
Рис. 2 . Высота опоры с треугольным расположением проводов.
4. Длина гирлянды изоляторов λ1 , включая арматуру, необходимую для крепления гирлянды изоляторов на опоре. Для определения λ1 нужно к длинам гирлянд, приведенным в табл. 1, прибавить при деревянных опорах 100 мм, а при металлических и железобетонных —
5. Размер b — расстояние от нижнего обреза траверсы до ее оси, зависящее от конструкции опоры.
6. Размер а — расстояние от оси траверсы до вершины опоры, определяемое конструкцией опоры.
Высота опоры до оси траверсы определится, следовательно, равной: h 1 = h г + Δh + f г + λ 1 + b
Полная высота опоры Н = h1 +а.
Рис. 3. Высота опоры с треугольным расположением проводов
При расположении проводов, например, в вершинах треугольника (рис. 3 ) высота h 1 оси нижней траверсы над землей определяется так же, как было указана выше. Положение верхней траверсы находится увеличением h 1 на расстояние D, (принятое между проводами разных фаз.
Наличие защитных тросов увеличивает высоту опор. Добавляется необходимое расстояние от верхнего провода до троса.
Опорой воздушной линии электропередач, сокращенно – опорой ЛЭП, называют сооружение, оснащенное тросами для защиты от грозы и обеспечивающее удержание электрических и оптоволоконных кабелей на определенном расстоянии друг от друга и от поверхности земли.
Опоры линий электропередач применяются в процессе строительства линий электропередач, напряжение которых составляет не менее 35 кВ при расчетной температуре окружающего воздуха не менее -65°С. Столбы ЛЭП являются одним из важнейших элементов конструкции любой линии электропередач, поскольку обеспечивают крепление электропроводов и их удержание на заданной высоте над землей.
В зависимости от типа монтажа электропроводов различают две основные группы опор ЛЭП:
- Промежуточные, в которых крепление кабелей осуществляется в поддерживающих зажимах;
- Анкерные, где провода крепятся в натянутом состоянии в натяжных зажимах.
В зависимости от предназначения опор линий воздушных электропередач, их классифицируют на следующие типы:
- Промежуточные, общая доля которых в составе линии может достигать 90%. Обеспечивают поддерживание электропроводов на прямых участках линии;
- Угловые, устанавливаемые на участках поворотов трассы, угол которых не превышает 30°;
- Анкерные – конструктивно наиболее жесткие опоры, используемые для перехода преград в случае повышения нагрузки, создаваемой натяжением и углом поворота проводов;
- Концевые, фиксирующие начало и окончание линии электропередач;
- Специальные, используемые для регулировки направления и при разветвлении линии электропередач.
Установленная опора воздушной линии электропередач должна иметь на высоте в 250-300 см над землей следующие обозначения:
- Год монтажа и порядковый номер опоры;
- Плакат с указанием расстояния между кабелем связи и опорой воздушной линии, если это расстояние не превышает половины высоты опоры ЛЭП;
- Информация о ширине охранной зоны воздушной линии с указанием номера телефона ее владельца.
В случае сетей с изоляцией нейтрали, закрепляемые нижним концом ниже, чем в 250 сантиметрах над землей, оттяжки опор необходимо заземлить (максимальное сопротивление устройства заземления – 10 Ом) или изолировать, используя надежный изолятор, соответствующий напряжению линии и установленный как минимум в 250 см над уровнем земли. В случае сети с глухим заземлением нейтрали необходимо подсоединять оттяжки опор к защитному нулевому проводу.
Тип крепления опоры и размер ее заглубления выбирается в соответствии с высотой столба, количеством закрепляемых на нем кабелей, условий грунта и способа