Опоры воздушных линий

Основными типами опор ВЛ являются анкерные и промежуточные. Опоры этих двух основных групп различаются способом подвески проводов. На промежуточных опорах провода подвешиваются с помощью поддерживающих гирлянд изоляторов (рис.1). Расстояние междупромежуточными опорами называется промежуточным пролетом или просто пролетом, а расстояние между анкерными опорами — анкерным пролетом. Промежуточные опоры устанавливаются на прямых участках ВЛ для поддержания провода в анкерном пролете. Промежуточная опора дешевле и проще в изготовлении, чем анкерная, так как благодаря одинаковому тяжению проводов по обеим сторонам она при необорванных проводах, т. е. в нормальном режиме, не испытывает усилий вдоль линии. Промежуточные опоры составляют 80−90% общего числа опор ВЛ.

Рис. 3 Схема анкерного пролета ВЛ и пролета пересечения с железной дорогой

Анкерные опоры предназначены для жесткого закрепления проводов в особо ответственных точках ВЛ: на пересечениях инженерных сооружений (например, железных дорог, ВЛ 330—500 кВ, автомобильных дорог шириной проезжей части более 15 м и т. д.) и на концах ВЛ. Анкерные опоры на прямых участках трассы ВЛ при подвеске проводов с обеих сторон от опоры в нормальных режимах выполняют те же функции, что и промежуточные опоры. Но анкерные опоры рассчитываются на восприятие односторонних тяжений по проводам и тросам при обрыве проводов или тросов в примыкающем пролете. Анкерные опоры значительно сложнее и дороже промежуточных, и поэтому число их на каждой линии должно быть минимальным.

Угловые опоры устанавливают в точках поворота линии. Углом поворота линии называется угол в плане линии (рис.4), дополнительный до 1800 к внутреннему углу линии. Траверсы угловой опоры устанавливают по биссектрисе угла.

Угловые опоры могут быть анкерного и промежуточного типа. Кроме нагрузок, воспринимаемых промежуточными опорами, на угловые опоры действуют также нагрузки от поперечных составляющих тяжения проводов и тросов. Чаще всего при углах поворота линий до 20° применяют угловые опоры анкерного типа.

Рис. 4 Угол поворота ВЛ 1 — подножники опоры; 2- траверса; 3 — петля

На ВЛ 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 110кВ и выше протяженностью более 100 км для того, чтобы сделать емкость и индуктивность всех трех фаз цепи ВЛ одинаковыми. При этом на опорах последовательно меняют 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. Такое тройное перемещение проводов называют циклом транспозиции (рис.5).

Рис. 5 Цикл транспозиции проводов одоноцепной линии

Наиболее распространенные расположения проводов и грозозащитных тросов на опорах изображены на рис. 6. Расположение проводов треугольником (рис. 6,а) применяют на ВЛ 10кВ и на одноцепных ВЛ 35−330кВ с металлическими и железобетонными опорами. Горизонтальное расположение проводов (рис. 6,б) используют на ВЛ 35−220 кВ с деревянными опорами и на ВЛ 330 кВ. Это расположение проводов позволяет применять более низкие опоры и уменьшает вероятность схлестывания проводов при образовании гололеда и пляске проводов. Поэтому горизонтальное расположение предпочтительнее в гололедных районах.

На двухцепных ВЛ расположение проводов обратной елкой удобнее по условиям монтажа (рис. 6, в), но увеличивает массу опор и требует подвески двух защитных тросов. Наиболее экономичны двухцепные ВЛ 35—330 кВ на стальных и железобетонных опорах с расположением проводов бочкой (рис. 6, г).

Рис. 6 Расположение проводов и тросов на опорах: а — по вершинам треугольника; б — горизонтальное; в — обратная елка; г — бочка

Деревянные опоры применяют на ВЛ до 35 кВ включительно. Достоинства этих опор — малая стоимость (в районах, располагающих лесными ресурсами) и простота изготовления. Недостаток — подверженность древесины гниению, особенно в месте соприкосновения с почвой. Эффективное средство против гниения — пропитка специальными антисептиками.

Металлические (стальные) опоры, применяемые на линиях электропередачи напряжением 35 кВ и выше, для защиты от коррозии в процессе эксплуатации требуют окраски. Устанавливают металлические опоры на железобетонных фундаментах. Эти опоры по конструктивному решению тела опоры могут быть отнесены к двум основным схемам — портальным (рис. 7, а, б) и башенным или одностоечным (рис. 7, в, г) а по способу закрепления на фундаментах — к свободностоящим опорам (рис. 7.г) и опорам на оттяжках (рис. 7, а-в).

Рис. 7 Металлические опоры: а — промежуточная одноцепная на оттяжках 500 кВ; б — промежуточная V — образная 1150кВ; в — промежуточная опора ВЛпостоянного тока 1500 кВ; г — свободностоящая 110 кВ

Независимо от конструктивного решения и схемы металлические опоры выполняются в виде пространственных решетчатых конструкций.

Унифицированная одноцепная промежуточная опора ВЛ 110 кВ показана на рис. 1, а двухцепная ВЛ 220 кВ — на рис. 8, а. Анкерные опоры отличаются от промежуточных увеличенными вылетами траверс и усиленной конструкцией тела опоры. На ВЛ 500 кВ, как правило, применяется горизонтальное расположение проводов. Промежуточные опоры 500 кВ могут быть портальными свободностоящими или на оттяжках. Наиболее распространенная конструкция опоры 500 кВ — портал на оттяжках (рис. 7, а). Для линии 750 кВ применяются как портальные опоры на оттяжках, так и V-образные опоры типа «Набла» с расщепленными оттяжками. Основным типом промежуточных опор для линий 1150 кВ являются V-образные опоры на оттяжках с горизонтальным расположением проводов (рис. 7, б).

Рис. 8 Металлические свободностоящие двухцепные опоры: а — промежуточная 220 кВ, б — анкерная угловая 110 кВ

Железобетонные опоры долговечнее деревянных, требуют меньше металла, чем металлические, просты в обслуживании и поэтому широко применяются на ВЛ до 500кВ включительно. 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 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 35кВ стойки — центрифугированные или из вибробетона, а для ВЛ более низкого напряжения — только из вибробетона. Траверсы одностоечных опор — металлические оцинкованные.

Для ВЛ 35—500 кВ применяются преимущественно унифицированные конструкции металлических и железобетонных опор. В результате этого сокращено число типов и конструкций опор и их деталей. Это позволило серийно производить опоры на заводах, что позволяет ускорить и удешевить сооружение линий.

Рис. 9. Промежуточные железобетонные опоры: а — одностоечная свободностоящая двухцепная 110 кВ; б — портальная с оттяжками одноцепная500 кВ