Классификация и конструкция опор

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

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.

На базе анкерных опор могут выполняться:

1. концевые опоры - устанавливаются в начале и конце ВЛ, воспринимают односторонние усилия тяжения проводов,

2. угловые опоры - устанавливаются в местах изменения направления трассы,

3. ответвительные опоры - предназначены для выполнения ответвлений,

· перекрестные опоры - устанавливаются в местах пересечения трасс воздушных линий,

· переходные - устанавливаются в местах перехода трассы линии через большие препятствия,

· транспозиционные опоры - предназначены для изменения расположения фаз на опоре.

По материалу, из которого изготавливаются, опоры могут быть:

· Деревянные. Первоначально все ВЛ до 220 кВ сооружались на деревянных опорах, пропитанных антисептиком. Деревянные опоры изготовляют из круглых брёвен леса не ниже III сорта, как правило, из сосны, лиственницы и ели. Древесина сосны и лиственницы содержит много смолы и поэтому хорошо противостоит действию влаги.

Прочность деревянных опор в значительной степени зависит от влажности древесины. При уменьшении влажности в деревянных опорах из-за усушки древесины нарушаются соединения: ослабляются гайки и бандажи. Чтобы получить древесину, пригодную для изготовления опор (с влажностью 18-22 %), ее сушат. Основным способом является атмосферная, т.е. естественная сушка на воздухе, которая хотя и является длительной, но дает наилучшие результаты.

Кроме влажности на прочность древесины влияют также гниль, сучки, трещины и другие повреждения. Самым опасным пороком является гниль, возникающая от поражения древесины грибками. Для защиты от гниения древесину пропитывают маслянистыми и минеральными антисептиками. Лучше всего поддается пропитке сосна, наружные слои лиственницы и ели пропитываются антисептиками очень плохо.

В настоящее время деревянные опоры применяются, как правило, на ВЛ до 1 кВ. Преимущество деревянных опор – низкие капитальные затраты на изготовление, а недостаток – гниение древесины, особенно интенсивное в месте соприкосновения опоры с почвой и как следствие сравнительно небольшой срок службы 4-6 лет, а при пропитке стоек антисептиками 15-25 лет. Так же недостатком деревянных опор является их относительно легкая возгораемость, причиной которой могут быть пожары, удары молнии и токи утечки, возникающие при загрязнении или пробое изоляторов.

· 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. Металлические опоры бывают решетчатого типа, а так же многогранные в виде гнутых стальных стоек.

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.

· Железобетонные. Массовое внедрение данного типа опор началось в 50-х годах прошлого века взамен более дорогих металлических опор. Основными элементами железобетонных опор являются стойки, траверсы, тросостойки, надставки, оголовники, хомуты, оттяжки, различные узлы крепления и ригели.

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 заводеизготовителе 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.

· Комбинированные. Для увеличения срока службы деревянных опор их выполняют составными: из более длинной основной деревянной стойки и короткого пасынка (приставки), как правило, железобетонного. Пасынок – часть опоры, которая заглубляется в землю.

· Композитные. Применение опор из композитных материалов при сооружении воздушных линий является последним достижением в электромонтажном производстве. Основа применяемого материала - стекловолокно. Достоинством композитных опор является: малый вес, упрощение процедуры хранения и транспортировки, простота монтажа и технического обслуживания данных опор, высокая прочность и долговечность, огнестойкость и экологичность, хорошие диэлектрические свойства. К недостаткам данного типа опор можно отнести: относительно высокую стоимость, а также отсутствие опыта их монтажа и эксплуатации. Опоры из композитных материалов в настоящее время применяются в основном для организации сетей наружного освещения, однако все больше сетевых компаний начинает использовать стеклопластиковые стойки при сооружения ВЛ среднего и высокого напряжения.

По способу закрепления в грунте: Опоры, устанавливаемые непосредственно в грунт.Опоры, устанавливаемые на фундаменты.

По количеству цепей: Одноцепные.Двухцепные.Многоцепные.