Опоры линий электропередач

Опоры ЛЭП - основа воздушных линий электропередачи

С полным перечнем опор ВЛ, представленных на нашем сайте, можно ознакомиться на вкладках, представленных ниже. Выберите сначала материал, из которого изготовлена опора, а затем номинал напряжения линии. После этого перейдите на страницу с перечнем опор ВЛ. Обратите внимание, что список опор постоянно обновляется.

Опоры линий электропередачи являются, пожалуй, одним из самых сложных элементов ЛЭП. При проектировании и строительстве этих сооружений необходимо принимать во внимание как климатические, так и грунтовые характеристики местности. В настоящее время производители опор стремятся к удешевлению производства и повышению прочностных характеристик изделий.

В виду этого разрабатываются различные конструкции, позволяющие снизить нагрузки на фундамент и обеспечить устойчивую эксплуатацию в различных режимах работы.

На нашем сайте Вы можете ознакомиться как со старыми, так и с новыми разработками российских инженеров.

Классификация по назначению

Каждая марка опор предназначен для выполнения своей конкретной функции. Именно поэтому конструкции делят на основные типы в зависимости от назначения:

промежуточные опоры — самый распространенный тип опор, рассчитаны на вертикальные нагрузки от веса проводов, устанавливаются только на прямых участках линии;
анкерные опоры — также устанавливаются на прямых участках трассы, однако провода на них крепятся анкерно. Таким образом опоры рассчитаны на продольные нагрузки от тяжения проводов;
угловые опоры — устанавливаются на углах трассы. Крепление проводов на них также в большинстве случаев анкерное, однако бывают исключения в виде промежуточных угловых опор;
концевые опоры — монтируются обычно перед подстанциями. Нагрузки воздействуют на них, в основном, с одной стороны линии;
транспозиционные — предназначены для выполнения транспозиции проводов ВЛ;
ответвительные — устанавливаются в местах ответвлений линии на смежное направление;
переходные — для обеспечения габарита над инженерным сооружением или естественной преградой.

Классификация по материалам изготовления

Конструкции устанавливаются в различных климатических, геосейсмических условиях. При этом стоит обратить внимание, что многие типы опор предназначены для эксплуатации в условиях городской застройки. Таким образом в каждом из случаев требуется использовать подходящий материал для изготовления стоек.

Деревянные опоры

Деревянные опоры ЛЭП широко распространены в условиях сельской местности, однако не стоит забывать, что соответствующие деревянные конструкции также применяются и на линиях вплоть до 220кВ.

Конструкции из дерева применяются чаще всего на линиях низшего напряжения, при этом они имеют ряд преимуществ:

относительная долговечность (до 50 лет при соответствующей пропитке);
небольшой вес;
простота строительства и транспортировки;
невысокая стоимость.

Железобетонные опоры

Железобетонные опоры устанавливаются на линиях напряжением менее 500 кВ. В основном это промежуточные опоры, не воспринимающие на себя нагрузку от тяжения проводов и тросов. В случае использования железобетонных стоек в качестве анкерных опор, их укрепляют укосами или оттяжками.

ЖБ опоры производятся из предварительно напряженного железобетона и имеют ряд преимуществ:

несложные конструктивные особенности;
не требуют сложной дополнительной сборки;
не подвержены гниению, как деревянные опоры;
в некоторых случаях возможна установка непосредственно в грунт;
относительно несложное строительство линии.

Стальные опоры

Стальные опоры на линиях 0,4-10 кВ ставятся крайне редко. Их прерогатива это линии среднего напряжения и выше. Опоры из металла в основном используются в качестве анкерных, однако при напряжении сети более 110 кВ применяются и промежуточные стальные опоры.

Конструкции могут быть изготовлены как из профиля и уголков, так и методом проката, так как в освещении зачастую используются металлические опоры на основе труб. Среди преимуществ опор такого типа можно отметить их износостойкость и долговечность, а также возможность изготовления очень высоких конструкция для обеспечения безопасного перехода через инженерные сооружения и естественные преграды.

Необходимость доступа к типовым проектам

При проектировании линий электропередачи инженерами выполняются сложные расчеты и подробные чертежи. Для облегчения труда проектировщикам, трудящимся в этом направлении, разрабатываются типовые проекты и серии. В них содержатся чертежи, расчеты и сведения об элементах линии с той целью, чтобы исключить повторное проведение работ по их разработке.

У нас Вы можете найти сведения, которые сложно достать в других местах.

Типовые проекты представлены для каждого из типов опор. В результате Вы будете уверены в своем выборе, так как ознакомитесь со всей необходимой документацией.

Опоры воздушных линий электропередач

Опоры ВЛ делятся на анкерные и промежуточные. Опоры этих двух основных групп различаются способом подвески проводов. На промежуточных опорах провода подвешиваются с помощью поддерживающих гирлянд изоляторов. Опоры анкерного типа служат для натяжения проводов, на этих опорах провода подвешиваются с помощью подвесных гирлянд. Расстояние между промежуточными опорами называется промежуточным пролетом или просто пролетом, а расстояние между анкерными опорами — анкерным пролетом.

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

В наихудших условиях находятся концевые анкерные опоры, устанавливаемые при выходе линии с электростанции или на подходах к подстанции. Эти опоры испытывают одностороннее тяжение всех проводов со стороны линии, так как тяжение проводов со стороны портала подстанции незначительно.

2. Промежуточные прямые 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 не менее 80—90 % общего числа опор ВЛ.

3. Угловые опоры устанавливают в точках поворота линии.

Кроме нагрузок, воспринимаемых промежуточными прямыми 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 (см. рис. 1.). При углах поворота линии электропередачи более 20° вес промежуточных угловых опор значительно возрастает.

Рис. 1. Схема анкерного пролета ВЛ и пролета пересечения с железной дорогой.

4. Деревянные опоры широко применяют на ВЛ до 110кВ включительно. Разработаны деревянные опоры также и для ВЛ 220 кВ, но они не нашли широкого распространения. 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.

Опоры делают в большинстве случаев составными. Нога опоры состоит из двух частей длинной (стойки) и короткой (пасынка ). Пасынок соединяют со стойкой двумя бандажами из стальной проволоки. Анкерные и промежуточные угловые опоры для ВЛ 6—10 кВ выполняются в виде А-образной конструкции.

Промежуточная опора представляет собой портал, имеющий две стойки с ветровыми связями и горизонтальную траверсу. Анкерные угловые опоры для В Л 35—110 кВ выполняются в виде пространственных А—П-образных конструкций.

5. 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. Наиболее распространенная конструкция опоры 500 кВ — портал на оттяжках (рис.2). Для линии 750 кВ применяются как портальные опоры на оттяжках, так и V-образные опоры типа «Набла» с расщепленными оттяжками. Для использования на линиях 1150 кВ в конкретных условиях разработан ряд конструкций опор — портальные, V-образные, с вантовой траверсой. Основным типом промежуточных опор для линий 1150 кВ являются V-образные опоры на оттяжках с горизонтальным расположением проводов (рис.2). Линию постоянного тока напряжением 1500 (±750) кВ Экибастуз—Центр проектируют на металлических опорах (рис.2).

Рис.2. Металлические опоры:

а — промежуточная одноцепная на оттяжках 500 кВ; б — промежуточная V-образная 1150 кВ; в — промежуточная опора ВЛ постоянного тока 1500 кВ; г — элементы пространственных решетчатых конструкций

6. Железобетонные опоры долговечнее деревянных, требуют меньше металла, чем металлические, просты в обслуживании и поэтому широко применяются на ВЛ до 500 кВ включительно. Проведена унификация конструкций металлических и железобетонных опор для ВЛ 35—500 кВ. В результате сокращено число типов и конструкций опор и их деталей. Это позволило серийно производить опоры на заводах, что ускорило и удешевило сооружение линий.

Типы опор

Виды и типы опор воздушных линий электропередачи

Зависимо от метода подвески проводов, опоры воздушных линий (ВЛ) делятся на две главные группы:

а) опоры промежуточные, на которых провода закрепляются в поддерживающих зажимах;

б) опоры анкерного типа, служащие для натяжения проводов. На этих опорах провода закрепляются в натяжных зажимах.

Расстояние между опорами воздушных линий электропередачи (ЛЭП) именуется просветом (пролётом), а расстояние между опорами анкерного типа — анкерованным участком (рис. 1).

В согласовании с требованиями ПУЭ скрещения некоторых инженерных сооружений, к примеру железных дорог общего использования, нужно делать на опорах анкерного типа. На углах поворота полосы устанавливаются угловые опоры, на которых провода могут быть подвешены в поддерживающих либо натяжных зажимах. Таким образом, две главные группы опор — промежуточные и анкерные — разбиваются на типы, имеющие особое предназначение.

Рис. 1. Схема анкерованного участка воздушной полосы

Промежуточные прямые опоры устанавливаются на прямых участках линий. На промежуточных опорах с навесными изоляторами провода закрепляются в поддерживающих гирляндах, висячих вертикально, на промежуточных опорах со штыревыми изоляторами закрепление проводов делается проволочной вязкой. В обоих случаях промежуточные опоры получают горизонтальные нагрузки от давления ветра на провода и на опору и вертикальные — от веса проводов, изоляторов и собственного веса опоры.

При необорванных проводах и тросах промежуточные опоры, обычно, не воспринимают горизонтальной нагрузки от тяжения проводов и тросов в направлении полосы и потому могут быть выполнены более легкой конструкции, чем опоры других типов, к примеру концевые, воспринимающие тяжение проводов и тросов. Но для обеспечения надежной работы линии, промежуточные опоры должны выдерживать любые нагрузки в направлении линии.

Промежуточные угловые опоры устанавливаются на углах поворота линии с подвеской проводов в поддерживающих гирляндах. Кроме нагрузок, действующих на промежуточные прямые опоры, промежуточные и анкерные угловые опоры получают также нагрузки от поперечных составляющих тяжения проводов и тросов.

При углах поворота линии электропередачи более 20°, вес промежуточных угловых опор существенно растет. Потому промежуточные угловые опоры используются для углов до 10 — 20°. При огромных углах поворота устанавливаются анкерные угловые опоры.

Рис. 2. Промежуточные опоры ВЛ

Анкерные опоры. На линиях с навесными изоляторами провода закрепляются в зажимах натяжных гирлянд. Эти гирлянды являются вроде бы продолжением провода и передают его тяжение на опору. На линиях со штыревыми изоляторами провода закрепляются на анкерных опорах усиленной вязкой либо особыми зажимами, обеспечивающими передачу полного тяжения провода на опору через штыревые изоляторы.

При установке анкерных опор на прямых участках трассы и подвеске проводов с обеих сторон от опоры с схожими тяжениями горизонтальные продольные нагрузки от проводов уравновешиваются и анкерная опора работает так же, как и промежуточная, т. е. принимает только горизонтальные поперечные и вертикальные нагрузки.

Рис. 3. Опоры ВЛ анкерного типа

В случае необходимости, провода с одной и с другой стороны от анкерной опоры можно натягивать с разным тяжением, тогда анкерная опора будет принимать разность тяжения проводов. В данном случае, не считая горизонтальных поперечных и вертикальных нагрузок, на опору будет также влиять горизонтальная продольная нагрузка. При установке анкерных опор на углах (в точках поворота полосы линии) анкерные угловые опоры воспринимают нагрузку также от поперечных составляющих тяжения проводов и тросов.

Концевые опоры устанавливаются на концах полосы линии. От этих опор отходят провода, подвешиваемые на вводах подстанций. При подвеске проводов на линии до окончания сооружения подстанции, концевые опоры воспринимают полное одностороннее тяжение проводов и тросов ВЛ.

Кроме перечисленных типов опор, на линиях используются также особые опоры: транспозиционные, служащие для конфигурации порядка расположения проводов на опорах; ответвительные — для выполнения ответвлений от основной линии; опоры больших переходов через реки и водные места и др.

Главным типом опор на воздушных линиях являются промежуточные, число которых обычно составляет 85 -90% общего числа опор.

По конструктивному выполнению опоры можно поделить на свободностоящие и опоры на оттяжках. Оттяжки обычно производятся из железных тросов. На воздушных линиях используются древесные, железные и железобетонные опоры. Разработаны также конструкции опор из дюралевых сплавов.

Воздушные линии электропередачи. Опорные конструкции.

Опоры и фундаменты на воздушные линии электропередач напряжением 35-110 кВ имеют значительный удельный вес как в части материалоёмкости, так и в стоимостном отношении. Достаточно сказать, что стоимость смонтированных опорных конструкций на этих воздушных линиях составляет, как правило, 60-70 % полной стоимости сооружения воздушных линий электропередач. Для линий, расположенных на промышленных предприятиях и непосредственно прилегающих к ним территориях, этот процент может быть ещё выше.

Опоры воздушной линии предназначены для поддержания проводов линий на определённом расстоянии от земли, обеспечивающем безопасность людей и надёжную работу линии.

Опоры воздушных линий электропередач делятся на анкерные и промежуточные. Опоры этих двух групп различаются способом подвески проводов.

Анкерные опоры полностью воспринимают тяжение проводов и тросов в смежных с опорой пролётах, т.е. служат для натяжения проводов. На этих опорах провода подвешиваются с помощью подвесных гирлянд. Опоры анкерного типа могут быть нормальной и облегчённой конструкции. Анкерные опоры значительно сложнее и дороже промежуточных и поэтому число их на каждой линии должно быть минимальным.

Промежуточные опоры не воспринимают тяжение проводов или воспринимают его частично. На промежуточных опорах провода подвешиваются с помощью поддерживающих гирлянд изоляторов, рис. 1.

Рис. 1. Схема анкерного пролёта воздушной линии и пролёта пересечения с железной дорогой

На базе анкерных опор могут выполняться концевые и транспозиционные опоры. Промежуточные и анкерные опоры могут быть прямыми и угловыми.

Концевые анкерные опоры, устанавливаемые при выходе линии с электростанции или на подходах к подстанции, находятся в наихудших условиях. Эти опоры испытывают одностороннее тяжение всех проводов со стороны линии, так как тяжение со стороны портала подстанции незначительно.

Промежуточные прямые опоры устанавливаются на прямых участках воздушных линий электропередач для поддержания проводов. Промежуточная опора дешевле и проще в изготовлении, чем анкерная, так как в нормальном режиме не испытывает усилий вдоль линии. Промежуточные опоры составляют не менее 80-90 % общего числа опор воздушных линий.

Угловые опоры устанавливаются в точках поворота линии. При углах поворота линии до 20о применяют угловые опоры анкерного типа. При углах поворота линии электропередачи более 20о – промежуточные угловые опоры.

На воздушных линиях электропередач 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 протяжённостью более 100 км для того, чтобы сделать ёмкость и индуктивность всех трёх фаз цепи воздушных линий электропередач одинаковыми. При этом последовательно меняют на опорах взаимное расположение проводов по отношению друг к другу. Однако такое тройное перемещение проводов называют циклом транспозиции. Линия делится на три участка (шага), на которых каждый из трёх проводов занимает все три возможных положения, рис. 2.

Рис. 2. Цикл транспозиции проводов одноцепной линии

В зависимости от количества подвешиваемых на опорах цепей опоры могут быть одноцепные и двухцепные. Провода располагаются на одноцепных линиях горизонтально или треугольником, на двухцепных опорах – обратной ёлкой или шестиугольником. Наиболее часто встречающиеся расположения проводов на опорах схематически изображены на рис. 3.

Рис. 3. Наиболее часто встречающиеся расположения проводов и тросов на опорах:

а – расположение по вершинам треугольника; б - горизонтальное расположение; в – расположение обратной ёлкой

Там же указано и возможное расположение грозозащитных тросов. Расположение проводов по вершинам треугольника (рис. 3,а) широко распространено на линиях до 20-35 кВ и на линиях с металлическими и железобетонными опорами напряжением 35-330 кВ.

Горизонтальное расположение проводов применяют на линиях 35 кВ и 110 кВ на деревянных опорах и на линиях более высокого напряжения на других опорах. Для двухцепных опор более удобно с точки зрения монтажа расположение проводов по типу «обратная ёлка», но увеличивает массу опор и требует подвески двух защитных тросов.

Деревянные опоры широко применялись на воздушных линиях электропередач до 110 кВ включительно. Наиболее распространены сосновые опоры и несколько меньше опоры из лиственницы. Достоинства этих опор – малая стоимость (при наличии местной древесины) и простота изготовления. Основной недостаток – гниение древесины, особенно интенсивное в месте соприкосновения опоры с почвой.

Металлические опоры выполняются из стали специальных марок для линий 35 кВ и выше, требуют большого количества металла. Отдельные элементы соединяют сваркой или болтами. Для предотвращения окисления и коррозии поверхность металлических опор оцинковывают или периодически окрашивают специальными красками. Однако они обладают высокой механической прочностью и большим сроком службы. Устанавливают металлические опоры на железобетонных фундаментах. Эти опоры по конструктивному решению тела опоры могут быть отнесены к двум основным схемам – башенным или одностоечным, рис. 4, и портальным, рис. 5.а, по способу закрепления на фундаментах – к свободностоящим опорам, рис. 4 и 6, и опорам на оттяжках, рис. 5.а, б, в.

На металлических опорах высотой 50 м и более должны быть установлены лестницы с ограждениями, доходящими по вершины опоры. При этом на каждой секции опор должны быть выполнены площадки с ограждениями.

Рис. 4. Промежуточная металлическая опора одноцепной линии:

1 – провода; 2 – изоляторы; 3 – грозозащитный трос; 4 – тросостойка; 5 – траверсы опоры; 6 – стойка опоры; 7 – фундамент опоры

Рис. 5. Металлические опоры:

а) – промежуточная одноцепная на оттяжках 500 кВ; б) – промежуточная V-образная 1150 кВ; в) – промежуточная опора ВЛ постоянного тока 1500 кВ; г) – элементы пространственных решетчатых конструкций

Рис. 6. Металлические свободностоящие двухцепные опоры:

а) – промежуточная 220 кВ; б) – анкерная угловая 110 кВ

Железобетонные опоры выполняются для линий всех напряжений до 500 кВ. Для обеспечения необходимой плотности бетона применяют виброуплотнение и центрифугирование. Виброуплотнение производится различными вибраторами. Центрифугирование обеспечивает очень хорошее уплотнение бетона и требует специальных машин – цинтрифуг. На воздушных линиях электропередач 110 кВ и выше стойки опор и траверсы портальных опор – центрифугированные трубы, конические или цилиндрические. Железобетонные опоры долговечнее деревянных, отсутствует коррозия деталей, просты в эксплуатации и поэтому получили широкое распространение. Они имеют меньшую стоимость, но обладают большей массой и относительной хрупкостью поверхности бетона, рис. 7.

Рис. 7. Промежуточные железобетонные свободностоящие одноцепные

опоры: а) – со штыревыми изоляторами 6-10 кВ; б) – 35 кВ;

в) – 110 кВ; г) – 220 кВ

Траверсы одностоечных железобетонных опор – металлические оцинкованные.

Срок службы железобетонных и металлических оцинкованных или периодически окрашиваемых опор велик и достигает 50 лет и более.