СТАЛЬНЫЕ ОПОРЫ «ЭЛСИ» ДЛЯ ВЛ 35 И 110 КВ

 Автор Юрий Гунгер, генеральный директор ЗАО «ВНПО ЭЛСИ», г. Новосибирск

Источник: http://www.news.elteh.ru/arh/2004/26/44.php

    Воздушные линии (ВЛ) напряжением 35 и 110 кВ составляют в России основу распределительной электрической сети высокого напряжения, кроме того, по ним осуществляется электроснабжение крупных промышленных потребителей электроэнергии. ВЛ 35–110 кВ – ресурсоемкие дорогостоящие объекты, поэтому необходима разработка конструкций опор и технологий строительства, снижающих затраты на их сооружение.
При типовом варианте строительства ВЛ 35–110 кВ используются стальные опоры или опоры из центрифугированного железобетона (ЖБ).
     Железобетонные опоры для ВЛ 35–110 кВ из-за их недостатков применяют только в районах с простыми условиями строительства. Недостатки ЖБ опор: большая длина стоек (22 м) затрудняет транспортировку; невозможно заглубить опору ниже 3 м, что недостаточно для ее надежного закрепления в слабых и пучинистых грунтах; большой вес стоек (около 5 т); слабая устойчивость железобетона к повреждениям при транспортировке, погрузоразгрузочных и строительно-монтажных работах; сложность подъема на опору без использования автовышки. Достоинства ЖБ опор: простота монтажа, малый объем земляных работ при их установке, низкая стоимость, невозможность расхищения деталей. Стальные опоры башенного типа, монтируемые из пространственных ферм, собранных на болтах из прокатных уголков, – такова конструкция подавляющей части стальных опор для ВЛ 35–110 кВ в России. Их достоинства: относительно небольшой расход стали, простая транспортировка до момента укрупнительной сборки, возможность подъема на опору без применения автовышек. Недостатки стальных опор башенного типа: большое число деталей, трудоемкость укрупнительной сборки, дорогостоящие перевозки после укрупнительной сборки, большие затраты на строительство фундаментов, возможность расхищения деталей опор.
     Стальные опоры в виде конических труб многогранного или круглого поперечного сечения, собираемые из сварных секций, широко используются в мировой практике и очень мало в России (очевидно, из-за высокой цены). Их применяют в регионах с низкими температурами, где использование ЖБ стоек не допускается, или там, куда тяжелые и длинномерные ЖБ опоры трудно доставить.
     Внешняя геометрия этих опор фактически совпадает с геометрией ЖБ стоек. Плюсы конструкции: резко сокращаются расходы на фундаменты, так как стойки занимают небольшую площадь и могут устанавливаться на один цилиндрический фундамент; резко сокращается объем и номенклатура монтируемых элементов и болтовых соединений, что снижает трудоемкость сборки; эстетичность сооружения. Их минусы: повышенный по сравнению с решетчатыми конструкциями расход стали (при том, что возможности материала при работе на изгиб в области нейтральных осей сечения используются не полностью); возможность коррозии при нарушении герметичности замкнутого пространства внутри труб; высокая стоимость из-за увеличения веса и более сложной технологии производства.

     Стальные опоры «ЭЛСИ»
Усовершенствованные конструкции опор для ВЛ 35 и 110 кВ из гнутых стальных профилей переменного сечения были разработаны в новосибирском ЗАО «ВНПО ЭЛСИ». Опоры ПС35П и ПС110П выполнены на одной базовой стойке, в которой скомбинированы технические решения, использованные в решетчатых башенных опорах и в многогранных опорах переменного сечения. Стойка опор ПС35П и ПС110П выполнена в виде четырех несущих поясов, представляющих собой полуразогнутые швеллеры переменного по высоте опоры сечения.     Таким образом, сечение поясов меняется по высоте как у многогранных опор, а поверхности стойки в области нейтральных осей сечения – решетчатые как у опор башенного типа (рис.1 А, Б). В результате новая конструкция оптимально использует механические свойства стали, что уменьшает вес опоры, не снижая ее несущей способности.
     Для опор ПС35П и ПС110П, вобравших в себя преимущества решетчатых опор башенного типа и узкобазовых опор многогранного сечения, характерны:

• сниженный вес (одноцепная опора 35 кВ весит 1150 кг, а двухцепная 110 кВ – 1500 кг);
• повышенная гибкость конструкций (опоры более устойчивы к динамическим воздействиям при пляске и обрыве проводов, сбросе гололеда, землетрясениях);
• удобство транспортировки (загрузка – 4 опоры в полуприцеп);
• малый объем земляных работ и простота выполнения фундаментов;
• высокая степень заводской сборки (сокращается время монтажа опор на пикете);
• опоры не разрушаются при пучениях, т.к. установлены на одном фундаменте;
• возможность максимального заглубления фундамента для надежного закрепления в пучинистых, вечномерзлых, болотистых и слабых грунтах;
• простота подъема на опору монтажного и ремонтного персонала;
• сниженное потребление ресурсов при строительстве ВЛ;
• меньший объем строительно-монтажных работ и времени сооружения ВЛ;
• сокращение стоимости строительства ВЛ;
• щадящее воздействие на окружающую среду при строительстве ВЛ;
• невозможность расхищения деталей опор.

    Ресурсоемкость и стоимость строительства ВЛ определяются физическими объемами работ и существенно зависят от условий строительства (отличаются проектные фундаментные решения, стоимость материалов, транспортные схемы). В таблице представлены сравнительные характеристики объемов работ при строительстве 1 км одноцепной ВЛ 110 кВ на типовых стальных опорах башенного типа П110-5 и опорах ПС110П. Сравнение выполнено для простых условий строительства. Из таблицы видно, что физические объемы работ при использовании опор компании «ЭЛСИ» существенно ниже, чем при применении типовых. В сложных условиях строительства разница еще более существенна.
Сокращение объемов работ при применении опор «ЭЛСИ» определяет значительное уменьшение потребления материальных ресурсов при строительстве ВЛ 35–110 кВ. Это в свою очередь снижает объемы перевозок и строительно-монтажных работ, сокращает сроки строительства объектов, трудоемкость работ и потребность в использовании машин и механизмов, наносит меньший экологический ущерб. По опыту проектирования и строительства ВЛ 35–110 кВ на опорах ПС35П и ПС110П, в зависимости от региона стоимость их сооружения ниже стоимости ВЛ на типовых стальных опорах на 20–40%, а срок строительства меньше в 2 раза.
Проектирование ВЛ 35–110 кВ на опорах ПС35П и ПС110П освоил ряд институтов системы «Энергосетьпроект» и нефтегазовой промышленности. Сегодня на этих опорах построено около 170 км ЛЭП 35–110 кВ для предприятий электроэнергетики, угольной, нефтегазовой и добывающей промышленности, в том числе в экстремальном климате Заполярья. Срок эксплуатации первых объектов превышает 10 лет, аварий с участием представленных опор не зафиксировано.
     Опоры типа ПС35П и ПС110П удобны при сооружении ВЛ в условиях городской и промышленной застройки, так как их строительство не требует дорогостоящего выноса инженерных коммуникаций, они занимают небольшую площадь, хорошо вписываются в городскую архитектуру, их легко транспортировать и монтировать в стесненных условиях. С использованием этих опор построен ряд линий в Казани, Кемерово и Новокузнецке.