В зависимости от назначения и места установки на трассе могут быть промежуточными, анкерными, угловыми, концевыми и специальными.
Промежуточные опоры (смотри рисунок ниже) служат для поддержания проводов на прямых участках линий. На промежуточных опорах провода крепят штыревыми изоляторами. Пролеты между опорами для линий напряжением до 1000В составляют 35 — 45 метров, а для линий до 10кВ — 60 метров.
а и 6 — промежуточные, в — угловая с подкосом,
г — угловая с проволочной оттяжкой
Анкерные опоры (смотри рисунок ниже) устанавливают также на прямых участках трассы и на пересеченных с различными сооружениями. Они имеют жесткую и прочную конструкцию, поскольку в нормальных условиях воспринимают усилия от разности натяжения по проводам, направленные вдоль воздушной линии, а при обрыве проводов должны выдержать натяжение всех оставшихся проводов в анкерном пролете. Провода на анкерных опорах крепят наглухо к подвесным или штыревым изоляторам. Анкерные опоры для воздушных линий напряжением 10кВ ставят на расстоянии около 250 метров.
напряжением 6 — 10кВ
Концевые опоры , являющиеся разновидностью анкерных, устанавливают в начале и конце линии. Концевые опоры должны выдерживать постоянно действующее одностороннее натяжение проводов, а угловые (смотри верхний рисунок в и г) — в местах, где меняется направление трассы воздушной линии.
К специальным относят переходные опоры, размещаемые в местах пересечений линиями электропередачи различных сооружений или препятствий (например, рек, железных дорог и т.п.). Эти опоры отличаются от других данной линии высотой или конструкцией.
Опоры изготовляют из дерева, металла, железобетона, а также выполняют составными, сопрягая деревянную стойку опоры с деревянной или железобетонной приставкой.
Для воздушных линий напряжением до 10кВ достаточно долго применяли в основном деревянные опоры, что было обусловлено простотой обработки древесины и ее дешевизной по сравнению со сталью и железобетоном. Опоры изготовляли из сосны, реже из лиственницы, ели или пихты. Диаметр в верхнем отрубе сосновых бревен для опор и основных деталей должен быть не менее 15 см для линий напряжением до 1000В и 16 см — для линий напряжением 1 — 10кВ. Основным недостатком деревянных непропитанных опор является их недолговечность. Так, срок службы сосновых опор в среднем равен 4 — 5 годам, а опор из ели или пихты 3 — 4 годам.
В настоящее время железобетонные опоры ввиду их долговечности и в целях экономии лесных ресурсов страны находят широкое применение при строительстве новых воздушных сетей.
По конструкции деревянные опоры разделяют : на одинарные; А-образные из двух стоек, расходящихся к основанию; трехногие из трех стоек, сходящихся к вершине; П-образные из двух стоек и соединительной горизонтальной траверсы вверху (поперечный брус); АП-образные из двух А-образных опор и соединительной горизонтальной траверсы.
Применяют также составные опоры, состоящие из стойки и приставки (пасынка). В этих случаях участок сопряжения стойки с приставкой должен быть не менее 1300 мм (смотри рисунок ниже).
а — железобетонной, б — деревянной;
I и 4 — нижняя часть опоры и приставки,
2 и 3 — продольная и поперечная арматуры,
5 — приставка, 6 —. проволочный бандаж
Стойки соединяют с приставками при помощи бандажей из стальной проволоки. Для промежуточных опор бандажи выполняют из десяти витков проволоки диаметром 4 мм, для анкерных, угловых и концевых опор — из восьми витков проволоки диаметром 5 мм. Проволочные бандажи закрепляют болтами, подкладывая под головку болтов и под гайки прямоугольные шайбы из полосовой стали.
Стальные опоры изготовляют из труб или профильной стали. Железобетонные опоры выпускаются заводами в виде полых стоек круглого сечения с уменьшающимся по ступеням наружным диаметром и прямоугольные также с уменьшающимся сечением к вершине опоры. На заводах также производят и железобетонные приставки круглого или прямоугольного профиля. При использовании железобетонных приставок и деревянных стоек, пропитанных антисептиком, значительно удлиняется срок службы опор.
Опоры воздушных линий электропередачи независимо от их типа могут выполняться с подкосами или оттяжками (смотри верхний рисунок виг). На всех опорах воздушных линий на высоте 2,5 — 3,0 метра от земли указывают их порядковый номер и год установки.
Опоры высоковольтных и высоковольтно-сигнальных линий СЦБ.
При строительстве высоковольтных и высоковольтно-сигнальных линий СЦБ в зависимости от назначения применяют следующие типы опор: промежуточные - одностоечные для прямолинейных участков линий; трасозащитные П-образные для установки линейных разъединителей; угловые, противоветровые, переходные, концевые ка бельные опоры (А-образные); силовые А-образные и одностоечные - для монтажа линейного трансформатора типа ОМ без разъединителя и с разъединителем; силовые П-образные - для монтажа линейного трансформатора типа ОМ с разъединителем; переходные и концевые АП-образные с трансформаторами типа ОМ и без них; опоры А-образные с разъединителями для ответвления высоковольтных проводов; переходные одностоечные и А-образные опоры высотой 13 м и 14 м с металлической подставкой.
Верхняя часть промежуточной железобетонной опоры одноцепных высоковольтно-сигнальных линий на перегонах (рис. 16, а) имеет центрифугированную стойку 4, изолятор 1 типа ШФ20-8 с верхушечным штырем типа ШВ-22-3, изолятор 2 типа ШФ-10-Г для подвески высоковольтных проводов, двухштыревую траверсу 3 для установки изоляторов, шестиштырные траверсы 5 для подвески сигнальных проводов и изолятор 6 типа ТФ-20. Одноцепные опоры рассчитаны на подвеску трех высоковольтных сталеалюминиевых проводов марок: АС-25 - АС-35 или АС-50 - АС-70 и до 16 сигнальных стальных проводов диаметром 4-5 мм.
Верхняя часть промежуточной опоры двухцепной линии (рис. 16, б) состоит из железобетонной стойки 3, изолятора 1 типа ШФ10-Г, траверсы 2, штыря 4 типа ШТ-2Д, изолятора 5 типа ТФ-20. Опоры такого типа, применяемые на станциях, сигнальными траверсами не оснащают.
Рис. 16. Промежуточные железобетонные опоры одноцепной (а) н двухцепной
(б) ВЛ СЦБ А-образные опоры собирают из двух железобетонных стоек, вершины которых соединяют металлическими планками. На угловых опорах одноцепных линий устанавливают планки со штырями, одну пару высоковольтных траверс и одну или две пары сигнальных траверс.
Железобетонные угловые опоры двухцепных линий оснащают металлическими планками без штыря, поверх которых устанавливают две высоковольтные траверсы. Ниже, непосредственно к опоре, крепят еще две траверсы. Для сигнальных проводов применяют такие же траверсы, как и на опорах одноцепных линий.
В зависимости от угла поворота, типа линии и числа подвешиваемых сигнальных проводов угловые А-образные опоры оснащают анкерными плитами.
Силовые А-образные железобетонные опоры одноцепных линий собирают так же, как и угловые. При одинарном креплении проводов используют одну планку со штырем и одну - без штыря, при двойном креплении - две планки со штырями. Кроме того, на опоре этого типа устанавливают бруски для усиления высоковольтных траверс, размещения предохранителей типа ПКН и навешивания линейных силовых трансформаторов типа ОМ. На вершине опоры монтируют раму разъединителя со штырями для установки изоляторов.
Верхняя часть А-образной силовой опоры (рис. 17, а) состоит из железобетонной стойки 1, на которой расположены трансформаторы 2 типа ОМ, предохранитель 3 типа ПКН-10, разрядник 4 типа РВО-10, подвесные изоляторы 5 типа ПФ6-В, разъединитель 6 типа РЛНД-1-10, вад привода 7 разъединителя.
Одностоечные силовые опоры (рис. 17, б) предназначены для установки трансформаторов 2 типа ОМ, предохранителей 3 типа ПКН-10, разъединителей 5 типа РЛНД-1-10 и разрядников О типа РВО-Ю. На железобетонной стойке 1 размещают также подвесные изоляторы типов ПФ6-В и ПТФ-3,315.
Переходные АП-образные железобетонные опоры одноцепных высоковольтно-сигнальных линий СЦБ собирают из стоек длиной 10,1 или 11,1 м. Они рассчитаны на подвеску трех тросов диаметром 6,1 мм (высоковольтные цепи) и шести тросов диаметром 4,2 мм (сигнальные цепи). Переходные АП-образные железобетонные опоры двухцепных линий собирают из железобетонных стоек длиной 10,1 м. Их применяют для переходов длиной до 200 м при условии подвески в переходном пролете трех высоковольтных проводов марки ПС-35 и трех высоковольтных тросов диаметром 6,1 мм. По железной дороге стойки перевозят на платформах, а на трассе линии для этого используют трактора и автомобили с прицепами. Собирают и оснащают опоры на месте.
Котлованы для опор роют бурильно-крановыми машинами и одноковшовыми экскаваторами, а также траншеекопателями. Железобетонные опоры устанавливают грузоподъемными лебедками бурильнокрановых машин, автокранами или кранами на гусеничном ходу.
На дно котлована под железобетонные стойки А-образных угловых и переходных опор и А-образных элементов АП-образных опор укладывают опорные плиты.
В каменистом и скальном грунте, а также в затопляемых местах и в других случаях, оговариваемых в проектах, опоры закрепляют в железобетонных кольцах с заполнением пустых мест камнями и гравием.
Опоры воздушных линий связи. Их подразделяют на простые, сложные и специальные. К простым опорам относятся однопарные промежуточные опоры; к сложным - угловые, анкерные, полуан-керные, усиленные, противоветровые; к специальным - контрольные, кабельные, разрезные вводные.
Рис. 17. Верхняя часть А-образной силовой опоры (а) и одностоечная силовая
Для прямолинейных участков линий предназначены простые одинарные промежуточные опоры. Угловые опоры устанавливают в местах поворота (изменения направления) воздушных линий связи. На линиях с деревянными опорами угловые опоры укрепляют подпорами (рис. 18, а). Опоры скрепляют с подпорами с помощью болта 2. Под нижнюю часть подпоры подкладывают лежень 1. К комлю столба болтом закрепляют поперечный брус (ригель) 3.
На линиях с железобетонными опорами используют оттяжки (рис. 18, б). Применение оттяжек позволяет экономить древесину, поэтому их стали широко применять и на линиях с деревянными опорами. Верхнюю часть оттяжки скрепляют с железобетонной опорой под второй и третьей траверсой металлическим хомутом 1 и серьгой (винтовой оттяжкой) 2. В грунте оттяжку закрепляют при помощи анкера, состоящего из стойки 3 и анкерной плиты 4, надевающейся на стойку.
В гололедных районах для увеличения устойчивости воздушной линии связи ее укрепляют полуанкерными, анкерными или усиленными и противоветровыми опорами. На воздушных линиях связи, оснащенных траверсами, применяют полуанкерные или анкерные опоры, а на линиях с крюками - усиленные опоры. На полуанкер-ной деревянной опоре (рис. 19, а) поперечные брусья, подпоры и раскос скреплены со столбами опоры болтами. Анкерная железобетонная опора связи (рис. 19, б) состоит из двух железобетонных стоек, каждую из которых устанавливают на железобетонную плиту и укрепляют двумя оттяжками. Полуанкерные и анкерные опоры оснащают двойными траверсами.
Рис. 19. Полуанкерная деревянная (а) н анкерная железобетонная (б)
Усиленная опора (рис. 20, а) предназначена для линий с деревянными опорами при подвеске проводов на крюках. Она представляет собой промежуточную опору, укрепленную двумя подпорами или оттяжками 1, располагаемыми вдоль линии. Противоветровыми опорами (рис. 20, б) дополняют усиленные или полуанкерные опоры в гололедных районах.
На линиях с железобетонными опорами противоветровая опора представляет собой промежуточную опору, укрепленную двумя оттяжками, направленными в противоположные стороны. Оттяжки устанавливают перпендикулярно к направлению линии.
В болотистых грунтах для повышения устойчивости линии деревянные промежуточные опоры укрепляют двумя подпорами, скрепленными между собой и с опорой двумя лежнями (рис. 21, а). При установке железобетонных опор подпоры заменяют оттяжками.
Для начала и конца воздушной линии связи предусматривают оконечные опоры. На линиях с деревянными опорами при числе проводов до 16 для вводной опоры применяют одинарный столб с подпорой или оттяжкой. При большем числе проводов в качестве вводной опоры используют сдвоенную (рис. 21, б), полуанкерную или анкерную опоры. На линиях с железобетонными стойками в качестве вводной опоры используют анкерную железобетонную опору.
К специальным опорам относятся кабельные и контрольные опоры. Кабельные опоры размещают в местах перехода воздушной линии в ка-
Рис 23 Контрольные сжимы для однопроволочных (а) и многопроволочных сталеалюминиевых (б) проводов
Рис 22. Кабельная опора с кабельным ящиком
бельную при устройстве кабельных вставок или вводов. У основания кабельной опоры устанавливают кабельный шкаф типа ШМС или на самой опоре располагают кабельный ящик (рис. 22).
Для испытаний и определения места повреждения проводов воздушной линии служат контрольные опоры. На этих опорах провода разрезают и соединяют их специальными контрольными сжимами (рис. 23). Для удобства работ контрольные опоры оборудуют ступеньками и дополнительной траверсой, а также молниеотводом, который при проведении испытаний цепей используют как заземление. Контрольные опоры обычно устанавливают через каждые 15-25 км, а также на границах соседних дорог и дистанций.
Общая характеристика опор воздушных линий
Опоры воздушных линий поддерживают провода на необходимом расстоянии от поверхности земли, проводов других линий, крыш зданий и т. п. Опоры должны быть достаточно механически прочными в различных метеорологических условиях (ветер, гололед и пр.).
В качестве материала для опор на сельских линиях широко применяют древесину деревьев хвойных пород, в первую очередь сосны и лиственницы, а затем пихты и ели (для линий напряжением 35 кВ и ниже). Для траверс и приставок опор ель и пихту применять нельзя.
Деревянные опоры изготовляют из круглого леса — бревен со снятой корой. Стандартная длина бревен колеблется от 5 до 13 м через 0,5 м, а диаметр в верхнем отрубе — от 12 до 26 см через 2 см. Толщину бревна в комле, то есть в нижнем, толстом конце, определяют естественной конусностью ствола дерева. Изменение диаметра бревна на каждый погонный метр его длины, называемое сбегом, принимается 0,8 см. Чем больше длина бревен для опор (чем длинномернее лес), тем выше стоимость кубического метра древесины. Древесина опор подвергается воздействию внешних условий и особенно переменной влажности в месте заделки в землю. Вследствие этого она загнивает, разрушается и, если не принять специальных мер, быстро выходит из строя.
Способы антисептирования древисины для деревянных опор воздушных линий
Срок службы опор из непропитанной древесины составляет: для опор из сосны 4 - 5 лет, из лиственницы 14 -15 лет, из ели 3- 4 года. В южных районах, где высокие температуры способствуют ускоренному гниению древесины, срок службы непропитанных опор уменьшается в 1,5 - 2 раза против приведенных цифр. В связи с этим необходимо применять бревна, только пропитанные антисептиком, за исключением лиственницы зимней рубки, которая не требует пропитки.
Наилучшим способом антисептирования древесины опор признана пропитка ее каменноугольным маслом, получаемым при перегонке сырой каменноугольной смолы. Хорошие результаты дает также пропитка антраценовым маслом и флегмой. Влажность древесины должна быть не более 25 %.
Бревна, предназначенные для изготовления опор, при пропитке загружают в стальной цилиндр. В него вводят консервирующую жидкость и создают на некоторое время давление до 0,9 МПа для того, чтобы жидкость проникла в глубь древесины. После этого в цилиндре создают разрежение, чтобы жидкость стекла. На этом процесс пропитки заканчивается. Срок службы опор при описанном способе пропитки значительно увеличивается и достигает 25 - 30 лет. В зарубежной практике он принимается даже 35 - 40 лет.
Сосновую и еловую древесину можно пропитывать водорастворимыми антисептиками. Для этой цели рекомендуется доналит разных марок. При пропитке древесины в стальных цилиндрах под давлением влажность ее может быть в пределах от 30 до 80 %. Древесину загружают в цилиндр на 15 мин, создают в нем вакуум, затем на 1...2,5ч подают раствор антисептика под давлением 1,3 МПа.
Древесину при влажности 60 - 80 % можно пропитывать водорастворимыми антисептиками также в ваннах в течение 20 ч с последующим прогревом до 100 - 110 °С в течение 2 ч.
Древесину из ели, пихты и лиственницы перед пропиткой любым способом следует накалывать на глубину 15 мм. Длина накола 6 - 19 мм, ширина 3 мм. Сетка наколов зависит от вида пропитки.
Для увеличения срока службы опор, пропитанных водорастворимыми антисептиками, рекомендуют через 15 - 17 лет эксплуатации ставить на них антисептические бандажи. Бандаж ставят на часть опоры, расположенную выше поверхности земли на 30 см и ниже ее также на 30 см. Его изготовляют из полосы толя, рубероида или пергамина шириной 70 см. На опору наносят слой антисептической пасты, бандаж прибивают гвоздями и обвязывают проволокой. Столб возле бандажа и сам бандаж покрывают слоем битума.
Учитывая ядовитые и опасные в пожарном отношении свойства антисептиков, работу по пропитке древесины диффузионным методом проводят с соблюдением правил безопасности.
Железобетонные опоры воздушных линий
Железобетонные опоры широко применяются на ВЛ до 500 кВ включительно. Срок службы железобетонных опор в среднем в два раза выше, чем деревянных, хорошо пропитанных опор. Отпадает необходимость в использовании древесины, повышается надежность электроснабжения.
При изготовлении железобетонных опор для обеспечения необходимой плотности бетона применяются виброуплотнение и центрифугирование. Виброуплотнение производится различными вибраторами (инструментами или навесными приборами), а также на вибростолах. Центрифугирование обеспечивает очень хорошее уплотнение бетона и требует специальных машин-центрифуг. На ВЛ 110 кВ и выше стойки опор и траверсы портальных опор - центрифугированные трубы, конические или цилиндрические. На ВЛ 35 кВ стойки - центрифугированные или из вибробетона, а для воздушных линий более низкого напряжения - только из вибробетона. Траверсы одностоечных опор - металлические оцинкованные.
Металлические опоры воздушных линий
Металлические опоры (стальные), применяемые на линиях электропередачи напряжением 35 кВ и выше, достаточно металлоемкие и требуют окраски в процессе эксплуатации для защиты от коррозии. Устанавливают металлические опоры на железобетонных фундаментах. Независимо от конструктивного решения и схемы металлические опоры выполняются в виде пространственных решетчатых конструкций.
Классификация опор воздушных линий по назначению
По назначению опоры воздушных линий разделяют на промежуточные, анкерные, угловые, концевые и специальные.
Промежуточные опоры предназначены только для поддержания проводов, их не рассчитывают на одностороннее тяженке. В случае обрыва провода с одной стороны опоры при креплении его на штыревых изоляторах он проскальзывает в вязке и одностороннее тяжение снижается. При подвесных изоляторах гирлянда отклоняется и тяжение также снижается.
Промежуточные опоры составляют подавляющее большинство (свыше 80 %) опор, применяемых на воздушных линиях.
На анкерных опорах провода закрепляют жестко, поэтому такие опоры рассчитывают на обрыв части проводов. К штыревым изоляторам на анкерных опорах провода крепят особенно прочно, увеличивая при необходимости число изоляторов до двух или трех. Часто на анкерных опорах вместо штыревых ставят подвесные изоляторы. Будучи более прочными, анкерные опоры ограничивают разрушения воздушных линий в аварийных случаях.
Для надежности работы линий анкерные опоры устанавливают на прямых участках не реже чем через 5 км, а при толщине слоя гололеда свыше 10 мм не реже чем через 3 км. Концевые опоры —это разновидность анкерных. Для них одностороннее тяжение проводов — не аварийное состояние, а основной режим работы.
Угловые опоры устанавливают в местах изменения направления воздушной линии. При нормальном режиме угловые опоры воспринимают одностороннее тяжение по биссектрисе внутреннего угла линии. Углом поворота линии считают угол, дополняющий до 180° внутренний угол линии.
При небольших углах поворота (до 20°) угловые опоры выполняют по типу промежуточных, для больших углов поворота (до 90°) — по типу анкерных.
Специальные опоры сооружают при переходах через реки, железные дороги, ущелья и т. п. Они обычно значительно выше нормальных, и их выполняют по особым проектам.
На воздушных линиях применяются специальные опоры следующих типов: транспозиционные - для изменения порядка расположения проводов на опорах; ответвительные - для выполнения ответвлений от основной линии; переходные - для пересечения рек, ущелий и т. д.
Транспозицию применяют на линиях напряжением 110 кВ и выше протяженностью более 100 км для того, что- бы сделать емкость и индуктивность всех трех фаз цепи ВЛ одинаковыми. При этом последовательно меняют на опорах взаимное расположение проводов по отношению друг к другу на разных участках линии. Провод каждой фазы проходит одну треть длины линии на одном, вторую - на другом и третью - на третьем месте. Одно такое тройное перемещение проводов называют циклом транспозиции
Классификация опор воздушных линий по конструкции
По конструкции различают опоры цельностоечные и составные из стоек и приставок. Деревянные опоры выполняют на деревянных либо на железобетонных приставках. При прохождении воздушных линий по местам, где возможны низовые пожары, следует применять опоры с железобетонными приставками. Для цельностоечных опор, которые желательно использовать, необходимо применять длинномерную антисептированную древесину высокого качества, что ограничивает их распространение.
Большинство промежуточных опор выполняют одностоечными. Анкерные и конечные опоры выполняют А-образными. Для напряжений 110 кВ и выше опоры промежуточного типа выполняют П-образными, а анкерного А — П-образными.
За рубежом при изготовлении анкерных, концевых и других сложных опор применяют оттяжки из стального троса. У нас они распространения не получили.
При сооружении опор воздушных линий должны быть выдержаны расстояния между проводами и другими предметами, находящимися в непосредственной близости от линии.
На линиях напряжением до 1 кВ в I - III районах гололедности расстояние между проводами должно быть не менее 40 см при вертикальном расположении проводов и наибольшей стреле провеса 1,2 м, а в IV и особом районах по гололеду — 60 см. При других расположениях проводов во всех районах по гололеду при скорости ветра при гололеде до 18 м/с расстояние между проводами 40 см, а при скорости ветра более 18 м/с — 60 см.
Расстояние по вертикали между проводами разных фаз на опоре при ответвлении от воздушной линии и пересечении разных линий должно быть не менее 10 см. Расстояние между изоляторами ввода должно быть не менее 20 см.
При подвеске проводов линий напряжением до 1 кВ на общих опорах с проводами линий напряжением до 10 кВ включительно вертикальное расстояние между проводами высшего и низшего напряжений должно быть не менее расстояния, требуемого для линий высшего напряжения.
Наименьшее допустимое расстояние от проводов воздушных линий до поверхности земли или воды называют габаритом линии. Габарит линии зависит от районов, в которых она проходит.
На промежуточных опорах для напряжений 6 - 20 кВ, устанавливаемых в населенной местности, предусматривают двойное крепление проводов на штыревых изоляторах, а на анкерных и угловых опорах применяют подвесные изоляторы.
Железобетонные опоры, как правило, выполняют цельностоечными. Для напряжения 0,38 кВ их схемы напоминают схемы деревянных опор. На напряжении 0,38 кВ их применяют для подвески пяти, восьми и девяти проводов таких же и больших сечений, что и на деревянных опорах.. Все промежуточные опоры выполняют одностоечными, свободно стоящими, а анкерные и угловые — с подкосами.
Для напряжений 35 кВ железобетонные опоры изготовляют без прокладки грозозащитного троса и с тросом. Последние применяют на подходах к трансформаторным подстанциям.
