Железобетонные опоры линий электропередач — виды и применение

Опоры воздушных линий электропередач являются неотъемлемой частью энергетических систем, в которых испытывают потребность все виды гражданских, военных, а также промышленных объектов. В комплексе жилого малоэтажного и многоэтажного строительства, при возведении промышленных объектов планируется и возводится инфраструктура, которая включает в себя линии электропередач, подстанции и опоры. От выбора типа и вида опор зависит долговечность конструкции ЛЭП, ее прочность, устойчивость к целому ряду внешних механических и природных факторов. Надежные опоры в свою очередь гарантируют безаварийную подачу электроэнергии к объектам инфраструктуры, исключая перебои и возникновение внештатных, аварийных ситуаций. Современные унифицированные опоры позволяют сооружать в короткие сроки надежные воздушные линии электропередач в различных климатических поясах, на грунтах различной несущей способности.

Разновидности и назначение опор ЛЭП

Все существующие виды конструкционных изделий, которые служат в качестве опор, выполняют функцию поддержания проводов воздушных линий электропередач. В зависимости от напряжения линии различают опоры, рассчитанные на 220В, а также 0.4, 6, 10, 35, 110, 150, 220, 330, 400, 500, 750 и 1150 кВ. При этом воздушные линии делятся на три категории:

• от 0,4 до 10 кВ;
• от 35 до 110 кВ;
• от 220 до 330 кВ.

Расстояние между опорными элементами конструкции ЛЭП называется пролетом. Чем выше рабочее напряжение высоковольтной линии, тем длиннее ее траверсы, больше габариты и вес конструкции.

При этом конструкции опорных стоек должны обеспечивать возможность установки:

• кабельных концевых муфт;
• защитных выключателей и аппаратов;
• щитков и шкафов с целью подключения отдельных электроприемников;
• коммутационных и секционирующих аппаратов;
• светильников уличного освещения любой конструкции.

По способу крепления различают опоры, которые могут устанавливаться непосредственно на грунт, а также элементы, для монтажа которых необходимо сооружение специального фундамента. Последние разделяются на классические и узкобазовые. В обычном виде ширина базы крепления имеет площадь более 4 м2, предусматривая рамные, каркасные или заливные фундаменты. К категории узкобазовых относят все основания, площадь которых составляет менее 4 м2. Часто такие крепления предусматривают установку железобетонной или винтовой сваи, стальной трубы и используются на местности с дефицитом пространства.

В зависимости от вида крепления опоры можно дифференцировать на прямостоячие и конструкции с оттяжками. Последние являются наиболее устойчивыми и прочными, требуя при этом дополнительных работ по монтажу оттяжек и их креплению, каждая из которых должна иметь свой отдельно сформированный фундамент.

Монтаж ЖБ опор

Первый шаг к установке изделий — их доставка.
Этапы установки столбов из железобетона:

1. Доставку выполняет длинномерный специальный автотранспорт.
2. Подают к месту монтажа бурильно-крановую машину.
3. После разметки участка начинают бурение.
4. В подготовленный котлован краном осуществляют установку ЖБ электроопоры.
5. Фиксация конструкции. Контрольная проверка ее положения выполняется по окончании процесса.

Чтобы определить, какое количество столбов необходимо для правильного монтажа, производится расчет по СНиП 2.02.01—83 и на основании документа «Руководство по проектированию ЛЭП и фундаментов ЛЭП». Его выполняют по возможной деформации и несущей способности столба. Проектирование и выбор опоры необходимо производить с учетом назначения стоек, разновидности грунта, особенностей рельефа местности и остальных немаловажных факторов. Важно знать вес электроопоры, глубину и диаметр отверстия, в которое будет устанавливаться опора ЛЭП.

Изделие может быть погружено в подготовленный котлован краном.

Большие размеры конструкции не позволяют поднимать их буромашинами, поэтому используют краны (СМК-10 и К-162 и другие подъемные механизмы соответствующей грузоподъемности). После сборки столб краном поднимают и опускают в котлован. Ригели верхнего и нижнего расположения закрепляют, прокапывая яму и укладывая его краном. К столбу его крепят хомутами. Обязательно нужно выверить по вертикали и горизонтали электроопору, а после засыпать котлован. После монтажа опор освещения наносят порядковый номер конструкции и год установки.

Металлические, железобетонные, деревянные и композитные опоры – достоинства и недостатки

В зависимости от используемого материала различают опоры выполненные из:

• дерева;
• железобетона;
• стали.

В настоящее время также встречаются опоры композитного типа, которые включают в себя элементы из различных материалов. К примеру, железобетон может компоноваться металлическими наконечниками, ребрами, стойками, для формирования необходимой конфигурации и размера.

Каждый вид опорных элементов обладает набором индивидуальных характеристик, которые необходимо учитывать при проектировании и установке на местности.

Железобетонные опоры изготавливают из бетона, который для усиления прочности армируется металлом. С целью повышения надежности для линий от 35 до 110 кВ при изготовлении находит применение технология центрифугирования, с помощью которой бетонная смесь максимально уплотняется с устранением воздушных прослоек снижающих прочность. В процессе производства раствор разливается по специальным металлоформам, внутри которых располагается созданный заранее армированный каркас из поперечных и продольных стержней. Железобетонные изделия являются устойчивыми к внешним воздействиям и появлению коррозии. Химическая инертность бетона не позволяет ему вступать в действие с химическими элементами, допуская эксплуатацию в условиях агрессивных сред и реагентов, которыми может быть насыщен воздух. Одним из главных недостатков таких опор является их высокая масса, которая затрудняет доставку, выдвигает требования к процессу проведения монтажных работ и качеству подготовленного основания. При этом железобетон отличается высокой степенью долговечности, которая гарантирует безаварийную работу опор в течение длительного срока службы, который составляет не менее 60 – 80 лет.

Деревянные опоры для ЛЭП изготавливаются из цельных бревен. Чаще всего их использование актуально для низковольтных воздушных линий с напряжением 220 или 380 В. В качестве материала, используемого при производстве опор, преимущественно задействуются хвойные породы древесины, реже лиственные. Одним из главных достоинств применения деревянных элементов крепления проводов является доступная стоимость. при наличии местных сортов древесины это позволяет создать существенную экономию при сооружении и прокладке электролиний. При этом такие опоры уступают в долговечности металлическим, железобетонным и композитным изделиям. В процессе эксплуатации древесина разрушается под воздействием солнечных лучей, влаги, паразитного влияния насекомых, вследствие сезонного перепада температур и прочих естественных факторов. С целью повышения срока службы деревянные бревна обрабатываются специальными составами. Мастики и смолы позволяют продлить долговечность изделий до 20 – 25 лет в наиболее благоприятных условиях. Деревянные опоры используются для сооружения А- и П-образных конструкций.

Металлические опорные изделия для линий электропередач изготавливают и стальных сплавов установленных марок. Отдельные компоненты конструкции, представляющие несущие элементы и ребра жесткости в виде балок и уголков соединяют между собой воедино. Дл этой цели используют сварное жесткое соединение, которое обеспечивает соединение поверхностей на молекулярном уровне или сборно-разборное соединение при помощи болтов и гаек. С целью недопущения снижения прочности металлических опор по причине коррозии часто задействуется оцинкованный стальной прокат. Некоторые конструкции окрашивают специальными защитными составами. В зависимости от особенности конструкции различают следующие виды стальных опор:

• решетчатые;
• многогранные.

Помимо этого разделяют конструкции опор из закрытого и открытого профиля. К первым относятся шести- и восьмигранники, ко вторым треугольники и изделия квадратного сечения. Также нередко в качестве основы для сооружения стальных опор для ЛЭП находят применение трубы.

Композитные типы опорных элементов – новый вид конструкций, которые вкачают в себя отдельные узлы, выполненные из различных материалов.

Маркировка и обозначение

Для обозначения опор линий электропередач используется буквенная маркировка, которая позволяет присвоить каждой конструкции отдельное наименование: Для стальных, композитных и железобетонных видов опор, рассчитанных на прокладку воздушных линий с рабочим значением напряжения от 35 до 330 кВ, приняты следующие обозначения:

• «А» — анкерные изделия;
• «УС», «У» и «АУ» — обозначение изделий анкерно-углового типа;
• «ПС» и «П» — промежуточные конструкции;
• «ПУС» и «ПУ» — угловые промежуточные элементы;
• «ПВС» — промежуточные опоры с внутренними связями;
• «Б» — изделия из железобетона (за исключением опор рассчитанных на 500 кВ);
• «КС» и «К» — изделия концевого типа;
• «ПК» — композитные промежуточные опорные конструкции;
• «ПП» — переходные промежуточные изделия.

Цифровой индекс, который приводится после буквенного обозначения, отражает класс напряжения. Наличие буквенного указателя с литерой «т» указывает на наличие тросостойки с 2-мя тросами. Если приводится буква «п», то изделие предусматривает изменение взаимного расположения проводников в конструкции опоры. В большинстве изделий для реализации этой цели провода переносятся на соседний ярус, где формируется необходимая последовательность.

Цифра, которая указывается через дефис определяет число цепей: если значение нечётное, то линия позиционируется как одноцепная, четное принадлежит многоцепным конструкциям. Помимо этого цифра может указывать на тип исполнения изделия. Дополнительно в некоторых элементах моет указываться цифровое значение со знаком «+», которое отражает высоту приставки к базовой опоре. Данная величина применима исключительно к опорам, выполненным из стали.

Маркировка бетонных электростолбов для ЛЭП

Шифров, которые применяют в электросетевом строительстве, довольно много. Электроопоры могут быть скомплектованы на предприятии в соответствии с проектом строительства, дополнительно изготавливая элементы подвески с изоляцией. Маркируются ЖБ изделия следующим образом:

Каждое изготовленное изделие маркируется определенным образом.

• Буквы обозначают прямое назначение установки электроопоры, например, промежуточные угловые столбы (УП) или опоры ответвления (ОА).
• Числовое значение обозначает конкретную линию электрокомпонентов электрической сети, например, «10» — это ВЛ 10 кВ.
• Цифра, указанная после тире, — тип и размер столба. Если на маркировке «1», то вибрированная стойка СВ-105—10,5 метров. Значение цифры «2» — электроопора на основе столба СВ-110.

Классификация опор по функциональному назначению

По конструктивному исполнению и своему технологическому назначению опоры ЛЭП разделяются на следующие типы:

• промежуточные – наиболее популярный и массово востребованный вид изделий, который предназначен для поддержания проводников на проектной высоте. При конструировании и строительстве высоковольтных линий промежуточные опорные элементы составляют 80 – 90% от общего числа используемых изделий. При этом промежуточные опоры предназначены исключительно для поддержания проводов и не несут нагрузки от натяжения проводов. Величина допустимой нагрузки зависит от модели опорных элементов, которые принимаются к установке при индивидуальном расчете. Установка промежуточных опор производится на прямых участках прокладки линии. Стальные и железобетонные изделия могут использоваться при низких значениях отрицательных температур до – 65 ºС, допуская применение элементов в северных регионах страны;

• переходные или анкерные – находят применение в точках, узлах сетей, где наличие преград естественного происхождения ил инженерных сооружений требует изменение топологии. В числе таковых могут быть водоемы, реки, овраги, возвышенности, объекты инфраструктуры и т. д. Опоры отличаются повышенными габаритами, которые позволяют им выдерживать значительные нагрузки, вызванные тяжением проводов. Конструкция таких изделий отличается повышенным значением жесткости;

• угловые – изделия установка которых производится в точках поворота высоковольтной линии. Угловые промежуточные элементы используются при малых углах поворота – до 30 градусов. Свыше задействуются полноценные угловые анкерные конструкции опорных изделий, позволяющие выдерживать силы постоянного натяжения проводов и тросов смежных пролетов;
• концевые – изделия, монтаж которых производится в начальной и конечной точке согласно проекта прокладки линии электропередач. Провода от них уходят на порталы подстанций. Элементы такого типа, как правило, воспринимают одностороннюю нагрузку от натяжения проводников;
• транспозиционные – опоры специального типа, которые используются в том случае, если появляется необходимость для организации ответвлений или изменения порядка проводников, проходящих в составе ВЛ. Также специальные изделия задействуются в том случае, когда линию необходимо усилить для повышения противоветровой нагрузки или при пересечении двух и более перекрестных линий электропередач.

Преимущества железобетонных опор

Одними из наиболее популярных и востребованных в наши дни являются железобетонные опоры линий электропередач. Представляя собой один из самых практичных и экономически эффективных видов для строительства ЛЭП, железобетонные конструкции имеют ряд преимуществ, среди которых:

• продолжительный срок службы. Долговечность железобетона насчитывает 50- 70 лет в зависимости от условий эксплуатации;
• устойчивость к внешним воздействиям в виде влаги, попадания прямых солнечных лучей и т. д.;
• экологическая чистота материала, который не выделяет токсинов и не наносит вред окружающей среде;
• устойчивость к коррозионным процессам;
• высокая механическая прочность, которая достигается за счет армирования бетона;
• доступная стоимость;
• минимальные требования к процессу установки и монтажа;
• широкий температурный диапазон эксплуатации — от -55 до + 55°С;
• высокая пожаробезопасность материала, который не является горючим;

Наряду с преимуществами железобетонные опоры обладают лишь одним недостатком, который сводится к их большой массе. Невзирая на это, использование изделий оправдано считается экономически выгодным и эффективным для различных сетей и воздушных линий, которые призваны обеспечить безаварийную и бесперебойную подачу электроэнергии.

Недостатки сборно-монолитных конструкций

Причины образование трещин

Применение сборных и сборно-монолитных опор по сравнению с массивными монолитными позволяет повысить производительность труда, сократить расход бетона и несколько снизить стоимость работ. Однако наряду с несомненными достоинствами сборно-монолитных конструкций были выявлены и недостатки: образование трещин в опорах, недоиспользование прочностных свойств бетона и наличие «мокрых» процессов при сооружении опор. Возникновение трещин в монолитных и сборно-монолитных опорах мостов так же, как и в других массивных бетонных и железобетонных конструкциях зависит от неблагоприятного сочетания большого количества факторов:

• колебания температуры окружающей среды;
• экзотермического разогрева бетона;
• замерзания свободной воды в бетоне;
• усадки бетона;
• объединения в одной конструкции элементов с различною степенью массивности;
• использования разнородных по физико-механическим свойствам бетонов для оболочки и заполнителя;
• химических реакций между свободной щелочью цементного камня и инертными заполнителями.

Разновидности и технология изготовления железобетонных опор

Железобетонные основания имеют армированную конструкцию. Для их изготовления находят применение сварные стальные каркасы. В ходе производственного процесса в заготовках размещаются армированные стержни как напряженной, так и ненапряженной конструкции. После этого заготовка заливается бетонным раствором. В зависимости от используемого техпроцесса опоры делятся на следующие категории:

• СВ – вибрированные стойки для линий с напряжением до 35 кВ, которые изготавливаются по методике виброуплотнения, которая задействуется для получения однородной структуры материала и устранения воздушных прослоек;
• СК, СЦП и СЦ – центрифугированные стойки, предназначенные для ЛЭП с рабочим напряжением более 35 кВ. При их изготовлении форма с залитым бетоном подлежит вращению. Прочность центрифугированных изделий позволяет сократить затраты на возведение ВЛ за счет увеличения расстояний между устанавливаемыми опорами.