Konstrukcje wszystkich typów wież energetycznych. Rodzaje podpór linii elektroenergetycznych według materiału

Budowa napowietrznych linii energetycznych

Konstrukcja nośna

Konstrukcje słupów napowietrznej linii elektroenergetycznej są bardzo zróżnicowane i zależą od materiału z jakiego wykonany jest słup (metal, żelbet, drewno, włókno szklane), przeznaczenia słupa (pośredni, kątowy, transpozycyjny, przejściowy itp.) , od warunków lokalnych na trasie linii (obszary zaludnione lub niezamieszkane, warunki górskie, tereny podmokłe lub miękkie itp.), napięcia linii, liczba obwodów (pojedynczy obwód, dwutorowy, wielotorowy) itp.

W projektowaniu wielu rodzajów podpór można znaleźć następujące elementy:

1. Regał - jest głównym integralnym elementem konstrukcji nośnej, w przeciwieństwie do innych elementów, których może brakować. Stojak jest zaprojektowany tak, aby zapewnić wymagane wymiary przewodów (przekrój drutu - pionowa odległość od drutu w przęśle do konstrukcji inżynierskich przeciętych trasą, powierzchni ziemi lub wody). W konstrukcji wsporczej może znajdować się jeden, dwa, trzy lub więcej słupków.

ale	b

Zdjęcie. Podpory VL: a - podpora dwukolumnowa; b - wsparcie trzysłupkowe.

Stojak na metalowe wsporniki typu kratowego nazywany jest pniem. Beczka jest zwykle czworościenną, ściętą piramidą kratową wykonaną z walcowanych profili stalowych (narożnik, listwa, blacha) i składa się z pasa, kraty i przepony. Z kolei krata posiada pręty-stężenia i przekładki, a także dodatkowe połączenia.



Zdjęcie. Elementy konstrukcyjne podpory metalowej: 1 - pas słupka podporowego; 2 - pręty-stężenia tworzące kratę zębatki; 3 - membrana; 4 - trawers; 5 - stojak kablowy.

2. Rozpórki - stosowane do podpór narożnych, końcowych, kotwiących i odgałęzień linii napowietrznych o napięciu do 10 kV. Przejmują część obciążenia podpory z jednostronnego naciągu drutu.



Zdjęcie. Wspornik narożny z dwoma rozpórkami: 1 - stojak; 2 - klamra.

3. Przystawka (pasierb) - częściowo zakopana w ziemi dolna część konstrukcji połączonej podpory linii napowietrznych o napięciu do 35 kV, składająca się z drewnianych stojaków i przystawek żelbetowych.
4. Stężenia to pochyłe elementy podporowe, które służą do wzmocnienia jego konstrukcji i połączenia ze sobą kilku elementów podporowych, np. słupka z trawersem lub dwóch podpór.



Zdjęcie. Elementy konstrukcyjne podpory zespolonej: 1 - drewniany słupek podporowy; 2 - prefiks żelbetowy (pasierb); 3 - klamra; 4 - trawers.

5. Trawers - zapewnia mocowanie przewodów linii energetycznej w określonej (dopuszczalnej) odległości od podpory i od siebie.

Zdjęcie. Trawersy podpór: a - dla podpór żelbetowych 10 kV; b - dla podpór żelbetowych 110 kV.

Najczęściej można spotkać trawersy w postaci sztywnej konstrukcji metalowej, ale zdarzają się również trawersy drewniane oraz trawersy wykonane z materiałów kompozytowych.



Zdjęcie. Trawers wsporczy linii napowietrznej 110 kV wykonany z materiałów kompozytowych,

Ponadto na podporach w kształcie litery V typu „nabla” i podporach w kształcie litery U można znaleźć tak zwane trawersy elastyczne.



Zdjęcie. Wsparcie VL z „elastycznym” trawersem

W niektórych konstrukcjach słupów trawersy mogą być nieobecne, na przykład dla słupów drewnianych lub żelbetowych linii napowietrznych o napięciu do 1 kV, dla linii napowietrznych z samonośnymi przewodami izolowanymi o napięciu do 1 kV, dla słupy kotwiczne linii napowietrznych o dowolnym napięciu, gdzie każda faza jest zamontowana na osobnym stojaku.



Zdjęcie. Wsparcie bez trawersu

6. Fundament - konstrukcja osadzona w gruncie i przenosząca na nią obciążenia od podpory, izolatorów, przewodów i wpływów zewnętrznych (lód, wiatr).



Zdjęcie. Fundament z betonu zbrojonego grzybami

W przypadku podpór jednoregałowych, w których dolny koniec regału jest osadzony w gruncie, spód regału służy jako fundament; w przypadku podpór metalowych stosuje się stosy lub prefabrykowane żelbetowe w kształcie grzyba, a podczas instalowania podpór przejściowych i podpór na bagnach stosuje się monolityczne fundamenty betonowe.



Zdjęcie. Pale żelbetowe stosowane w fundamentach jedno- i wielopalowych linii napowietrznych



Zdjęcie. Podparcie linii elektroenergetycznej na fundamencie palowym

7. Poprzeczka - zwiększa powierzchnię boczną konstrukcji podziemnej regałów żelbetowych i podnóżków podpór metalowych. Poprzeczki zwiększają zdolność fundamentu do wytrzymywania obciążeń poziomych działających na podporę, zapobiegając jej przewracaniu się pod wpływem sił naciągu drutów podczas konstruowania podpór w miękkim gruncie.



Zdjęcie. Fundament żelbetowy grzybkowy (1) z trzema poprzeczkami (2)

8. Faceci - zaprojektowany, aby zwiększyć stabilność podpór i dostrzec siły z napięcia drutu.



Zdjęcie. Wsparcie zabezpieczone szelkami

Górna część odciągu mocowana jest do słupka lub trawersu podpory, a dolna do kotwy lub płyty żelbetowej. Ponadto konstrukcja ortezy może obejmować sprzęg napinający - smycz.

Zdjęcie. Dolna część ortezy

9. Stojak linowy - górna część podpory, przeznaczona do podparcia liny odgromowej. Zwykle jest to iglica trapezowa na szczycie podpory. Na podporze może znajdować się jedna lub dwie estaki kablowe (na podporach w kształcie litery U), są też podpory bez stelaża kablowego.

Wieże linii napowietrznych

Linie napowietrzne o napięciu 0,4-35 kV

Linie napowietrzne o napięciu do 1 kV nazywane są liniami niskiego napięcia (NN), 1 kV i więcej - wysokiego napięcia (WN).

Linie niskiego napięcia to najprostsze konstrukcje w postaci pojedynczych słupów zakopanych bezpośrednio w ziemi, z przymocowanymi do nich metalowymi kołkami i izolatorami, do których przymocowane są przewody.

Jako podpory stosuje się drewniane, żelbetowe i rzadziej metalowe podpory. Te ostatnie z reguły są używane na krytycznych skrzyżowaniach (zelektryfikowane linie kolejowe, autostrady itp.). Podpory drewniane mogą być kompozytowe na łącznikach drewnianych lub żelbetowych lub z bali litych o odpowiedniej długości i średnicy. Na liniach 6-35 kV zawieszone są trzy przewody, a na liniach 0,4 kV wsporniki umożliwiają wspólne zawieszenie do ośmiu przewodów marki A (Ap) o przekroju 16-50 mm2.

Linie WN 3-10 kV nie różnią się zasadniczo od linii NN, jednak ze względu na duże odległości pomiędzy fazami oraz pomiędzy przewodami a ziemią, wymiary elementów - biegunów, kołków, izolatorów - ulegają zwiększeniu.

Słupy żelbetowe dla linii elektroenergetycznych są projektowane i eksploatowane w obszarach o projektowych temperaturach powietrza do -55°C. Głównym elementem takich podpór są wirowane stojaki żelbetowe. Oprócz regałów odśrodkowych w konstrukcji podpory żelbetowej linii elektroenergetycznych mogą znaleźć się płyty kotwiące, poprzeczki, kotwy do odciągów, dolna osłona betonowa (łożyska oporowe) oraz konstrukcje metalowe w postaci trawersów, nadstawek, stojaków kablowych , zagłówki, obejmy, szelki, połączenia wewnętrzne, punkty mocowania. Mocowanie konstrukcji metalowych do słupka wsporczego odbywa się za pomocą zacisków lub śrub. Podpory żelbetowe mocuje się w gruncie, umieszczając je w cylindrycznym wykopie, a następnie wypełniając zatoki mieszanką piasku i żwiru. Aby zapewnić niezbędną wytrzymałość osadzenia w miękkich glebach, poprzeczki mocuje się na podziemnej części podpór linii napowietrznej za pomocą półzacisków. Główną wadą podpór żelbetowych jest ich niska wytrzymałość i masa, a co za tym idzie wysokie koszty transportu ze względu na duże gabaryty i wagę produktów. Godność - wysoka odporność na korozję w środowiskach agresywnych.

Klasyfikacja podpór żelbetowych linii napowietrznych

Po wcześniejszym umówieniu

podpory pośrednie są instalowane na prostych odcinkach trasy linii napowietrznej, służą wyłącznie do podtrzymywania przewodów i kabli i nie są przeznaczone do obciążeń kierowanych wzdłuż linii elektroenergetycznej. Z reguły całkowita liczba podpór pośrednich wynosi 80 - 90% wszystkich podpór linii elektroenergetycznych.

Podpory kotwiące stosowane są na prostych odcinkach trasy linii napowietrznej w miejscach przejścia przez obiekty inżynierskie lub naturalne bariery w celu ograniczenia rozpiętości kotew, a także w miejscach, gdzie zmienia się liczba, gradacje i przekroje przewodów linii elektroenergetycznej. Wspornik kotwicy odbiera obciążenie z różnicy napięć przewodów i kabli, skierowanych wzdłuż linii energetycznej. Konstrukcja żelbetowych podpór kotwiących linii napowietrznych charakteryzuje się zwiększoną wytrzymałością. Zapewnia to m.in. zastosowanie w podporze słupów żelbetowych o podwyższonej wytrzymałości.

Podpory kątowe przeznaczone do pracy w miejscach, gdzie zmienia się kierunek przebiegu linii napowietrznej, odbierają obciążenie wynikające z naprężeń drutów i kabli sąsiednich przęseł międzypodporowych. Przy małych kątach obrotu (15 - 30 °), gdzie obciążenia są niewielkie, stosuje się kątowe podpory pośrednie. Przy kątach obrotu większych niż 30 ° stosuje się kątowe wsporniki kotwiące, które mają mocniejszą konstrukcję i kotwiące mocowanie drutów.

podpory końcowe są rodzajem kotwicy i są instalowane na końcu i na początku linii energetycznej, przeznaczone do obciążenia z jednostronnego naciągu wszystkich przewodów i kabli.

Podpory specjalne używane do zadań specjalnych: transpozycyjny- zmienić kolejność drutów na podporach; przejściowy- przekroczenia linii energetycznej przez konstrukcje inżynierskie lub naturalne bariery; gałąź- dla urządzenia odgałęzień z głównej linii energetycznej; przeciwwiatrowy- zwiększenie wytrzymałości mechanicznej odcinka linii elektroenergetycznej; krzyż- przy przekraczaniu napowietrznych linii energetycznych w dwóch kierunkach.

Przez projekt

Podpory portalowe żelbetowe linii napowietrznych ze stężeniami

Podpory portalowe wolnostojące z połączeniami wewnętrznymi

Słupy wolnostojące jedno-, dwu-, trzy- i wielokolumnowe

Kijki odciągowe jedno-, dwu-, trzy- i wieloodciągowe

Według liczby łańcuchów

pojedynczy łańcuch

podwójny łańcuch

Wielołańcuchowy

WSPORNIKI LINII LOTNICZYCH.

Wsporniki linii napowietrznych w zależności od przeznaczenia i miejsca montażu na torze mogą być pośrednie, kotwiące, narożne, końcowe i specjalne. podpory pośrednie(patrz rysunek poniżej) służą do podtrzymywania przewodów na prostych odcinkach linii. Na wspornikach pośrednich przewody są mocowane za pomocą izolatorów kołkowych. Rozpiętości między podporami dla linii o napięciu do 1000V wynoszą 35 - 45 metrów, a dla linii do 10kV - 60 metrów. Obsługuje linie napowietrzne: a i 6 - pośrednie, c - kątowe z usztywnieniem, g - kątowy z odciągiem drutu Podpory kotwiące(patrz rysunek poniżej) montuje się również na prostych odcinkach trasy oraz na skrzyżowaniach z różnymi konstrukcjami. Mają sztywną i trwałą konstrukcję, ponieważ w normalnych warunkach odbierają siły z różnicy naprężeń wzdłuż przewodów biegnących wzdłuż linii napowietrznej, a w przypadku zerwania drutu muszą wytrzymać naprężenie wszystkich pozostałych drutów w kotwie Zakres. Przewody na wspornikach kotwiących są mocno przymocowane do izolatorów wiszących lub kołkowych. Wsporniki kotwiące dla linii napowietrznych o napięciu 10 kV umieszczone są w odległości około 250 metrów. Kotwica linii napowietrznej napięcie 6 - 10kV podpory końcowe, które są rodzajem kotew, są instalowane na początku i na końcu linii. Podpory końcowe muszą wytrzymać stałe jednostronne naciąganie przewodów, a podpory narożne (patrz górny rysunek c i d) – w miejscach, gdzie zmienia się kierunek przebiegu linii napowietrznej. Do szczególnych należą podpory przejściowe umieszczane na skrzyżowaniach różnych konstrukcji lub przeszkód przy liniach energetycznych (np. rzeki, tory kolejowe itp.). Podpory te różnią się od innych z tej linii wysokością lub konstrukcją. Podpory wykonane są z drewna, metalu, żelbetu, a także są kompozytowe, pasujące do drewnianego słupka podporowego z mocowaniem drewnianym lub żelbetowym. Do linie napowietrzne o napięciu do 10 kV Przez długi czas stosowano głównie podpory drewniane, co wynikało z łatwości obróbki drewna i jego taniości w porównaniu ze stalą i żelbetem. Podpory wykonano z sosny, rzadziej z modrzewia, świerka czy jodły. Średnica w górnym rzazie kłody sosnowej na podpory i elementy główne musi wynosić co najmniej 15 cm dla linii o napięciu do 1000 V i 16 cm dla linii o napięciu 1 - 10 kV. Główną wadą drewnianych podpór nieobrobionych jest ich kruchość. Tak więc żywotność słupów sosnowych wynosi średnio 4-5 lat, a słupów świerkowych lub jodłowych 3-4 lata. Obecnie słupy żelbetowe, ze względu na swoją trwałość oraz w celu ratowania zasobów leśnych kraju, znajdują szerokie zastosowanie przy budowie nowych sieci napowietrznych. Przez projekt z drewna wspiera podział: na singlu; W kształcie litery A z dwóch stojaków rozchodzących się w kierunku podstawy; trójnożny o trzech postawach zbiegających się w górę; W kształcie litery U z dwóch stojaków i łączącej poprzeczki u góry (belka poprzeczna); W kształcie AP z dwóch podpór w kształcie litery A i poprzeczki łączącej. Stosowane są również podpory kompozytowe, składające się ze stojaka i prefiksu (pasierb). W takich przypadkach interfejs między stelażem a przystawką musi wynosić co najmniej 1300 mm (patrz rysunek poniżej). Parowanie drewnianego stojaka wsporczego z przystawką: a - żelbetowy, b - drewniany; I i 4 - dolna część podpory i mocowania, 2 i 3 - zbrojenie podłużne i poprzeczne, 5 - prefiks, 6 -. bandaż druciany Stojaki są połączone z przystawkami za pomocą bandaży z drutu stalowego. Do podpór pośrednich bandaże wykonuje się z dziesięciu zwojów drutu o średnicy 4 mm, do podpór kotwicznych, narożnych i końcowych z ośmiu zwojów drutu o średnicy 5 mm. Bandaże druciane mocuje się śrubami, umieszczając pod łbem śrub i pod nakrętkami prostokątne podkładki z taśmy stalowej. Wsporniki stalowe wykonane z rur lub profili stalowych. Podpory żelbetowe produkowane są przez fabryki w postaci pustych regałów o przekroju okrągłym o średnicy zewnętrznej malejącej stopniowo oraz prostokątnych również o przekroju malejącym w kierunku górnej części podpory. Fabryki produkują również prefiksy żelbetowe o profilu okrągłym lub prostokątnym. W przypadku stosowania przystawek żelbetowych i drewnianych stojaków impregnowanych środkiem antyseptycznym żywotność podpór znacznie się wydłuża. Wieże linii napowietrznych niezależnie od rodzaju można je wykonywać na szelkach lub na szelkach (patrz peruka na górze figury). Na wszystkich podporach linii napowietrznych na wysokości 2,5 - 3,0 m od ziemi podany jest ich numer seryjny i rok instalacji.

PRZEWODY

Przewody linii napowietrznej musi mieć wystarczającą wytrzymałość mechaniczną. Z założenia przewody mogą być jednoprzewodowe lub wieloprzewodowe. Przewody jednodrutowe składają się z jednego drutu miedzianego lub stalowego i są stosowane wyłącznie do linii o napięciu do 1000V. Linki z miedzi, aluminium i jego stopów, stali i bimetalu składają się z kilku skręconych drutów. Druty te są szeroko stosowane ze względu na ich większą wytrzymałość mechaniczną i elastyczność w porównaniu z pojedynczymi drutami o tym samym przekroju. Ze względu na niedobór i wysoki koszt miedzi, przewody miedziane nie są używane w liniach napowietrznych. W liniach napowietrznych szeroko stosowane są aluminiowe skręcone druty marki A. Druty stalowe są ocynkowane w celu ochrony przed wpływami atmosferycznymi. Druty stalowe jednożyłowe noszą markę PSO, wielodrutowe - PS lub PMS, jeśli jako materiał drutu użyto stali miedzianej. Druty stalowo-aluminiowe gatunków AS i ASU (wzmocnione) składają się z kilku skręconych drutów stalowych, na których znajdują się druty aluminiowe i mają znacznie większą wytrzymałość mechaniczną w porównaniu do drutów aluminiowych. Druty aluminiowe gołe wykonane są w odcinkach: 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120 mm2. Przekroje przewodów linii napowietrznych określa się obliczeniowo w zależności od przesyłanej mocy, dopuszczalnych spadków napięcia, wytrzymałości mechanicznej, rozpiętości przęseł, ale nie mogą być mniejsze niż podane w poniższej tabeli. Minimalne przekroje przewodów napowietrznych linii elektroenergetycznych Dla linii rozgałęźnej z linii o napięciu do 1000V do wejść do budynku stosuje się izolowane przewody APR lub AVT, które mają izolację odporną na warunki atmosferyczne i podtrzymującą linkę stalową. Zarówno na podporze, jak i na budynku przewody ABT mocuje się przewodem do osobnego haka z izolatorem. Na wspornikach pośrednich druty są mocowane do izolatorów kołkowych za pomocą zacisków lub drutu dziewiarskiego z tego samego materiału co drut, który nie powinien mieć zagięć w miejscu mocowania. Metody mocowania drutu zależą od ich umiejscowienia na izolatorze - na głowie (dzianie głowy) lub na szyi (dzianie boczne). Główne sposoby mocowania przewodów pokazano na poniższym rysunku. Mocowanie przewodów na izolatorach kołkowych: a - głowa lepka, b - boczna lepka, c - z zaciskami, d - korek, d - pętla, e - podwójne zawieszenie Na podporach kotwiących, narożnych i końcowych przewody linii napowietrznej do 1000V są one mocowane przez skręcenie przewodów tak zwaną wtyczką (patrz rysunek, d), a powyżej 1000 V - pętlą (patrz rysunek, e). Na podporach kotwiących i narożnych, w miejscach przejść przez tory kolejowe, podjazdy, tory tramwajowe oraz na skrzyżowaniach z różnymi liniami energetycznymi i komunikacyjnymi stosuje się podwójne zawieszenie drutów (patrz rysunek, e). Połączenie przewodowe produkowane przez zaciski matrycowe (patrz rysunek poniżej, a), zaciskany łącznik owalny (patrz rysunek poniżej, b), łącznik owalny skręcany specjalnym urządzeniem (na rysunku, c), a także spawanie z użyciem wkładów termitowych i specjalny aparat. Jednoprzewodowy druty stalowe można spawać na zakładkę za pomocą małych transformatorów. W przęśle między podporami nie powinno być więcej niż jedno połączenie, aw przęsłach skrzyżowań linii napowietrznej z różnymi konstrukcjami łączenie przewodów jest niedopuszczalne. Na podporach połączenia są wykonane tak, aby nie były poddawane naprężeniom mechanicznym. Połączenie przewodowe: a - zacisk suwaka, 6 - łącznik zaciskany owalny, c - skręcony łącznik owalny

IZOLATORY

Przy mocowaniu przewodów linii napowietrznych do podpór stosować izolatory i zaczepy, a po przymocowaniu do trawersu - izolatory i kołki. Dla linii napowietrznych o napięciu do 1000V stosuje się izolatory porcelanowe kołkowe TF i ShN (rysunek poniżej, a), dla odgałęzień SHO (rysunek poniżej, b) oraz szkło TS. Izolatory stosowane do linii napowietrznych, gatunki: a - TF i ShN, b - SHO, c - ShF-bA i ShF-10A, d - ShF-10B, e - P Haki i kołki do mocowania izolatorów pokazano na poniższym rysunku. Do linii napowietrznych o napięciu do 1000V należy zastosować haki KN (patrz rysunek poniżej, a), wykonane ze stali okrągłej o średnicy 12 - 18 mm, lub KV (patrz rysunek poniżej, b), w zależności od rodzaju izolatora, oraz piny SHN lub SHU (patrz rysunek poniżej , w). Szczegóły dotyczące mocowania izolatorów: a - hak KN-16, b - hak KV-22, c - kołek stalowy ShN lub SHU Na liniach napowietrznych o napięciu 6 kV pin izolatory ShF-6(patrz rysunek górny, b) z hakami KV-22 i kołkami ShN-21, na liniach napowietrznych o napięciu 10 kV - izolatory kołkowe ShF-10 z hakami KV-22 i kołkami SHU-22. Izolatory ShF-10 (patrz górny rysunek, d) różnią się od ShF-6 rozmiarem i są produkowane w trzech wersjach - A, B i C (patrz górny rysunek, c i d). W miejscach mocowania kotew stosuje się izolatory zawieszenia P (rysunek górny, e). izolatory mocno przykręcone do haczyków lub szpilek za pomocą specjalnych nasadek polietylenowych lub sznurka impregnowanego olejem mineralnym lub schnącym. Umiejscowienie izolatorów na podporze jest inne. Tak więc dla linii napowietrznych o napięciu do 1000V z linią czteroprzewodową izolatory umieszcza się po dwa z każdej strony wspornika, zachowując pionowe odległości między nimi co najmniej 400 mm, natomiast przewód neutralny jest umieszczony poniżej przewody fazowe od strony słupa skierowanej w stronę domów. Przy linii trójprzewodowej o napięciu 6 - 10 kV po jednej stronie wspornika znajdują się dwa izolatory, po drugiej trzeci. Izolatory muszą być czyste, bez pęknięć, odprysków i uszkodzeń glazury.

Podpory VL są podzielone na kotwiące i pośrednie. Wsporniki tych dwóch głównych grup różnią się sposobem zawieszenia przewodów. Na wspornikach pośrednich druty zawieszone są za pomocą wsporczych girland izolatorów. Do napinania przewodów służą wsporniki kotwiące, na tych wspornikach przewody zawieszone są za pomocą wiszących girland. Odległość między podporami pośrednimi nazywana jest przęsłem pośrednim lub po prostu przęsłem, a odległość między podporami kotwiącymi nazywana jest przęsłem kotwiącym.

1. Wsporniki kotwiące przeznaczone są do sztywnego mocowania przewodów w krytycznych punktach linii napowietrznych: na skrzyżowaniach szczególnie ważnych obiektów inżynierskich (na przykład linie kolejowe, linie napowietrzne 330-500 kV, drogi o szerokości jezdni większej niż 15 m itp.), na końcach linii napowietrznej i na końcach jej prostych Sekcje. Podpory kotwiące na prostych odcinkach linii napowietrznej, gdy druty są zawieszone po obu stronach podpory z takimi samymi naprężeniami w normalnych trybach pracy linii napowietrznej, spełniają te same funkcje, co podpory pośrednie. Ale podpory kotwiące są również obliczane pod kątem postrzegania znacznych naprężeń wzdłuż drutów i kabli, gdy niektóre z nich pękają w sąsiednim przęśle. Podpory kotwiące są znacznie bardziej skomplikowane i droższe niż te pośrednie, dlatego ich ilość na każdej linii powinna być minimalna.

W najgorszych warunkach montuje się końcowe wsporniki kotwiące na wyjściu linii z elektrowni lub na podejściu do podstacji. Podpory te doświadczają jednostronnego naciągu wszystkich przewodów od strony linii, ponieważ naprężenie przewodów od strony portalu podstacji jest nieznaczne.

2. Pośrednie wsporniki proste są instalowane na prostych odcinkach linii napowietrznych, aby utrzymać drut w rozpiętości kotwy. Podpora pośrednia jest tańsza i łatwiejsza do wykonania niż podpora kotwiąca, ponieważ ze względu na równe naprężenie drutów po obu stronach nie doświadcza sił wzdłuż linii z drutami nieprzerwanymi, czyli w trybie normalnym. Podpory pośrednie stanowią co najmniej 80-90% całkowitej liczby podpór linii napowietrznych.

3. Podpory kątowe ustawić w punktach zwrotnych linii.

Oprócz obciążeń odbieranych przez pośrednie proste wsporniki, na wsporniki narożne działają również obciążenia z poprzecznych składowych naciągu drutów i kabli. Najczęściej przy kątach obrotu linii do 20 ° stosuje się kątowe podpory typu kotwicznego (patrz ryc. 1). Przy kącie obrotu linii elektroenergetycznej większym niż 20 ° ciężar pośrednich wsporników narożnych znacznie wzrasta.

Ryż. 1. Schemat przęsła kotwiącego linii napowietrznej i przęsła skrzyżowania z torami kolejowymi.

4. Słupy drewniane są szeroko stosowane w liniach napowietrznych do 110 kV włącznie. Dla linii napowietrznych 220 kV opracowano również słupy drewniane, ale nie są one powszechnie stosowane. Zaletami tych podpór są niski koszt (na obszarach z zasobami leśnymi) i łatwość wykonania. Wadą jest podatność drewna na gnicie, zwłaszcza na styku z glebą. Skutecznym środkiem przeciw gniciu jest impregnacja specjalnymi środkami antyseptycznymi.

Podpory wykonane są w większości przypadków z kompozytu. Noga podpory składa się z dwóch części długiego (stojaka ) i krótki (pasierb). Pasierb jest połączony ze stojakiem za pomocą dwóch bandaży wykonanych z drutu stalowego. Wsporniki kotwiące i narożne pośrednie dla linii napowietrznych 6-10 kV wykonane są w formie konstrukcji w kształcie litery A.

Podpora pośrednia to portal posiadający dwa regały z przyłączami wiatrowymi i trawers poziomy. Wsporniki narożne kotwiące dla V L 35-110 kV wykonane są w postaci przestrzennych konstrukcji w kształcie litery A-P.

5. Słupy metalowe (stalowe) stosowane na liniach elektroenergetycznych o napięciu 35 kV i wyższym, raczej metalochłonne i wymagają malowania podczas pracy w celu ochrony przed korozją. Zamontuj metalowe podpory na fundamentach żelbetowych. Najpopularniejszy projekt obsługuje 500 kV - portal z odciągami (ryc. 2). Dla linii 750 kV stosuje się zarówno słupy portalowe na odciągach, jak i słupy w kształcie litery V typu Nabla z odciągami dzielonymi. Do zastosowania na liniach 1150 kV w określonych warunkach opracowano szereg konstrukcji wież - portalowych w kształcie litery V, z trawersem wantowym. Głównym rodzajem podpór pośrednich dla linii 1150 kV są podpory w kształcie litery V na odciągach z poziomym układem przewodów (ryc. 2). Linia prądu stałego o napięciu 1500 (±750) kV Ekibastuz-Center zaprojektowana jest na metalowych wspornikach (rys. 2) .

Rys.2. Podpory metalowe:

ale - jednotorowy pośredni na szelkach 500 kV;b - pośrednie w kształcie litery V 1150 kV;w - podpora pośrednia linii napowietrznej prądu stałego 1500 kV;G - elementy przestrzennych konstrukcji kratowych,

6. Słupy żelbetowe są trwalsze niż słupy drewniane, wymagają mniej metalu niż słupy metalowe, są łatwe w utrzymaniu i dlatego są szeroko stosowane w liniach napowietrznych do 500 kV włącznie. Przeprowadzono unifikację konstrukcji podpór metalowych i żelbetowych dla linii napowietrznych 35-500 kV. W efekcie zmniejszono liczbę typów i konstrukcji podpór oraz ich części. Umożliwiło to masową produkcję podpór w fabrykach, co przyspieszyło i potanieło budowę linii.

Rodzaje wsparcia

Napowietrzne linie energetyczne. Konstrukcje nośne.

Podpory i fundamenty pod napowietrzne linie elektroenergetyczne o napięciu 35-110 kV mają znaczący udział zarówno pod względem zużycia materiałów, jak i kosztów. Dość powiedzieć, że koszt montowanych konstrukcji wsporczych na tych liniach napowietrznych wynosi z reguły 60-70% całkowitego kosztu budowy napowietrznych linii elektroenergetycznych. W przypadku linii zlokalizowanych przy zakładach przemysłowych i terenach bezpośrednio z nimi sąsiadujących odsetek ten może być jeszcze wyższy.

Podpory linii napowietrznej przeznaczone są do podtrzymywania przewodów linii w pewnej odległości od ziemi, zapewniając bezpieczeństwo ludzi i niezawodne działanie linii.

Wieże linii napowietrznych są podzielone na kotwice i pośrednie. Wsporniki tych dwóch grup różnią się sposobem zawieszenia drutów.

Podpory kotwiące całkowicie postrzegają napięcie drutów i kabli w przęsłach przylegających do podpory, tj. służą do rozciągania przewodów. Na tych wspornikach druty zawieszone są za pomocą wiszących girland. Podpory typu kotwiącego mogą mieć normalną i lekką konstrukcję. Podpory kotwiące są znacznie bardziej skomplikowane i droższe niż te pośrednie, dlatego ich ilość na każdej linii powinna być minimalna.

Podpory pośrednie nie odbierają napięcia drutów ani nie odbierają go częściowo. Na wspornikach pośrednich druty zawieszone są za pomocą izolatorów podtrzymujących girlandy, ryc. jeden.

Ryż. jeden. Schemat przęsła kotwiącego linii napowietrznej i przęsła skrzyżowania z torami kolejowymi

Na podstawie kotew można wykonać podpory koniec i transpozycja obsługuje. Podpory pośrednie i kotwiące mogą być proste i pod kątem.

Kotwica końcowa W najgorszych warunkach znajdują się podpory zainstalowane na wyjściu linii z elektrowni lub na podejściach do podstacji. Podpory te doświadczają jednostronnego naprężenia wszystkich przewodów od strony linii, ponieważ naprężenia od strony portalu podstacji są nieznaczne.

Linie pośrednie wsporniki montowane są na prostych odcinkach napowietrznych linii elektroenergetycznych do podtrzymywania przewodów. Podpora pośrednia jest tańsza i łatwiejsza w produkcji niż podpora kotwiąca, ponieważ w normalnym trybie nie działają na nią siły wzdłuż linii. Podpory pośrednie stanowią co najmniej 80-90% całkowitej liczby podpór linii napowietrznych.

Podpory kątowe są ustawione w punktach zwrotnych linii. Przy kątach obrotu linii do 20 ° stosuje się kątowe wsporniki kotwiące. Przy kątach obrotu linii elektroenergetycznej powyżej 20 ° - pośrednie wsporniki narożne.

W zależności od sposobu podwieszenia przewodów, podpory linii napowietrznej (VL) dzielą się na dwie główne grupy:

ale) podpory pośrednie, na którym mocuje się przewody w zaciskach wsporczych,

b) wsporniki typu kotwicy służy do napinania przewodów. Na tych wspornikach druty są mocowane w zaciskach napinających.

Odległość między podporami (liniami energetycznymi) nazywana jest przęsłem, a odległość między podporami typu kotwicy wynosi sekcja zakotwiczona(rys. 1).

Zgodnie z przecięciem niektórych obiektów inżynierskich, takich jak koleje publiczne, konieczne jest wykonanie na podporach kotwiących. W narożach linii montowane są wsporniki narożne, na których można zawiesić przewody w zaciskach podporowych lub napinających. Tak więc dwie główne grupy podpór - pośrednia i kotwica - są podzielone na typy o specjalnym przeznaczeniu.

Ryż. 1. Schemat zakotwiczonego odcinka linii napowietrznej

Podpory pośrednie proste są instalowane na prostych odcinkach linii. Na wspornikach pośrednich z izolatorami podwieszanymi przewody mocuje się w wiankach nośnych zwisających pionowo, na wspornikach pośrednich z izolatorami kołkowymi przewody mocuje się drutem drutowym. W obu przypadkach podpory pośrednie odbierają obciążenia poziome od naporu wiatru na druty i podporę, a pionowe - od ciężaru drutów, izolatorów i ciężaru własnego podpory.

W przypadku nieprzerwanych drutów i kabli podpory pośrednie z reguły nie odbierają obciążenia poziomego od napięcia drutów i kabli w kierunku linii i dlatego mogą być wykonane z lżejszej konstrukcji niż inne rodzaje podpór, na przykład wsporniki końcowe, które odbierają napięcie przewodów i kabli. Jednak, aby zapewnić niezawodne działanie linii, podpory pośrednie muszą wytrzymać pewne obciążenia w kierunku linii.

Podpory narożne pośrednie montowany w narożach linii z zawieszeniem drutów w girlandach nośnych. Oprócz obciążeń działających na proste wsporniki pośrednie, wsporniki pośrednie i kątowniki kotwiące odbierają również obciążenia od poprzecznych składowych naprężenia drutów i lin.

Przy kącie obrotu linii elektroenergetycznej większym niż 20 ° ciężar pośrednich wsporników narożnych znacznie wzrasta. Dlatego podpory pośrednie narożne są stosowane dla kątów do 10 - 20°. Przy dużych kątach obrotu, wsporniki kątowe kotwy.

Ryż. 2. Podpory pośrednie VL

Podpory kotwiące. Na liniach z izolatorami podwieszenia druty mocowane są w zaciskach girland napinających. Te girlandy są jakby kontynuacją drutu i przenoszą jego napięcie na podporę. Na liniach z izolatorami kołkowymi druty mocuje się na wspornikach kotwiących ze wzmocnionymi wiskotycznymi lub specjalnymi zaciskami, które zapewniają przeniesienie pełnego naprężenia drutu na wspornik przez izolatory kołkowe.

Przy montażu podpór kotwiących na prostych odcinkach trasy i zawieszaniu drutów po obu stronach podpory z takimi samymi naprężeniami, poziome obciążenia wzdłużne od drutów są zrównoważone i podpora kotwiąca działa tak samo jak pośrednia, tzn. odbiera tylko poziome obciążenia poprzeczne i pionowe.

Ryż. 3. Podpory linii napowietrznej typu kotwicy

W razie potrzeby druty po jednej i drugiej stronie wspornika kotwiącego można ciągnąć z różnym naciągiem, wtedy wspornik kotwicy odczuje różnicę naprężenia drutów. W takim przypadku, oprócz poziomych obciążeń poprzecznych i pionowych, na podporę działa również poziome obciążenie wzdłużne. Podczas instalowania podpór kotwiących w narożach (w punktach zwrotnych linii), podpory narożne kotwiące odbierają również obciążenie z poprzecznych składowych naprężenia drutów i kabli.

Na końcach linii montowane są podpory końcowe. Z tych wsporników odchodzą druty zawieszone na portalach podstacji. Podczas zawieszania przewodów na linii do końca budowy podstacji, wsporniki końcowe odbierają pełne jednostronne napięcie.

Oprócz wymienionych typów podpór na liniach stosowane są również podpory specjalne: transpozycyjny, służący do zmiany kolejności drutów na podporach, odgałęzienie - do wykonania odgałęzień od linii głównej, podpory dla dużych przepraw nad rzekami i przestrzeniami wodnymi itp.

Głównym rodzajem podpór na liniach napowietrznych są podpory pośrednie, których liczba stanowi zwykle 85-90% ogólnej liczby podpór.

Zgodnie z projektem podpory można podzielić na wolnostojący I usztywnione podpory. Faceci są zwykle zrobione ze stalowych kabli. Na liniach napowietrznych stosowane są podpory drewniane, stalowe i żelbetowe. Opracowano również projekty podpór wykonanych ze stopów aluminium.
Struktury linii napowietrznych

1. Wspornik drewniany LOP 6 kV (rys. 4) - jednokolumnowy, pośredni. Wykonany jest z sosny, czasem z modrzewia. Pasierb wykonany jest z impregnowanej sosny. W przypadku linii 35-110 kV stosuje się drewniane dwukolumnowe podpory w kształcie litery U. Dodatkowe elementy konstrukcji nośnej: wisząca girlanda z zawieszką, trawers, szelki.
2. Podpory żelbetowe wykonywane są jako jednokolumnowe wolnostojące, bez stężeń lub z usztywnieniami do podłoża. Podpora składa się ze słupa (pnia) z betonu zbrojonego odwirowanego, trawersu, kabla odgromowego z uziomem na każdej podporze (do ochrony odgromowej linii). Za pomocą kołka uziemiającego kabel jest połączony z przewodem uziemiającym (przewodem w postaci rury wbitej w ziemię obok wspornika). Kabel służy do ochrony linii przed bezpośrednim uderzeniem pioruna. Pozostałe elementy: bagażnik (bagażnik), trakcja, trawers, stojak kablowy.
3. Wsporniki metalowe (stalowe) (ryc. 5) stosuje się przy napięciu 220 kV lub wyższym.

Podpory VL są zaprojektowane tak, aby zapewnić wymagane odległości między fazami a ziemią. Pozioma odległość między środkami dwóch sąsiednich podpór tej samej linii nazywana jest przęsłem. Istnieją przęsła przejściowe, pośrednie i kotwiące. Przęsło kotwy składa się zwykle z kilku przęseł pośrednich.

Rodzaje wsparcia

W zależności od liczby łańcuchów nośniki dzieli się na jednołańcuchowe i dwułańcuchowe. Linia napowietrzna z dwoma obwodami, wykonana na wspornikach dwutorowych, jest tańsza niż dwie linie równoległe, wykonane na wspornikach jednotorowych i może być zbudowana w krótszym czasie.

Podpory VL dzielą się na dwie główne grupy: pośrednią i kotwiącą. Ponadto wyróżnia się podpory narożne, końcowe i specjalne.

Podpory pośrednie montowane są na prostych odcinkach trasy. W trybie normalnym odbierają pionowe obciążenia od masy drutów, izolatorów, kształtek i obciążenia poziome od naporu wiatru na druty i wsporniki. Gdy jeden lub więcej drutów pęka, podpory pośrednie przejmują dodatkowe obciążenie skierowane wzdłuż linii i są poddawane skręcaniu i zginaniu. Dlatego są wykonane z pewnym marginesem bezpieczeństwa. Ilość podpór pośrednich na liniach napowietrznych wynosi do 80%.

Podpory kotwiące montowane są na prostych odcinkach trasy w celu przejścia linii napowietrznych przez obiekty inżynierskie lub przeszkody naturalne. Ich konstrukcja jest sztywniejsza i mocniejsza, ponieważ obciążenie wzdłużne odbierają z różnicy naprężeń drutów i kabli w sąsiednich przęsłach kotwiących, a podczas montażu - z naciągu drutów zawieszonych z jednej strony.

W rogach linii napowietrznej montuje się wsporniki narożne. Kąt obrotu liny to kąt w rzucie liny (rys. 2.1), który uzupełnia kąt wewnętrzny liny do 180 0. Jeżeli kąt obrotu trasy jest mniejszy niż 20 0, montuje się podpory kątowe pośrednie, jeśli więcej niż 20 0 - kotwy kątowe (rys. 2.1).

Ryż. 2.1. Plan i profil sekcji VL:

A - podpora kotwiąca, P - podpora pośrednia, UP - podpora kątowa pośrednia, UA - podpora kotwiąca narożna, KA - podpora końcowa kotwiąca

Podpory końcowe są rodzajem kotew i są instalowane na końcu i na początku linii. W normalnych warunkach pracy odbierają obciążenie z jednostronnego naciągania drutów.

Do specjalistycznych należą podpory transpozycyjne, których konstrukcja pozwala na zmianę kolejności przewodów na podporze; odgałęzienia - do odgałęzień od głównej linii itp.

Materiał nośnika

Zgodnie z normami projektowania technologicznego napowietrznych linii elektroenergetycznych o napięciu 35 kV i wyższym zaleca się następujące obszary zastosowania różnych materiałów do produkcji podpór.

podpory drewniane(sosna, modrzew ozimy, do części niekrytycznych - świerk, jodła) impregnowane środkiem antyseptycznym stosuje się do jednotorowych linii napowietrznych 35 - 150 kV, gdzie wykorzystanie drewna jest ekonomicznie korzystne. Zaletą słupów drewnianych jest ich niski koszt, wystarczająco wysoka wytrzymałość mechaniczna, wysokie właściwości elektroizolacyjne i niski koszt. Główną wadą jest kruchość.

Podpory żelbetowe są stosowane w terenie płaskim dla linii jednotorowych 35 - 220 kV, na wszystkich liniach dwutorowych - 35 - 110 kV, na liniach napowietrznych - 500 kV, przechodzących w płaskim terenie, gdzie metalowe podpory nie są ekonomicznie wykonalne. Podpór żelbetowych nie wolno używać na liniach napowietrznych przechodzących w terenie górzystym lub nierównym. Podpory żelbetowe charakteryzują się dużą wytrzymałością mechaniczną, są trwałe, tanie w eksploatacji, produkcji i montażu w porównaniu do metalowych. Ich wadą jest duża masa, która zwiększa koszty transportu. W podporach żelbetowych główne siły rozciągające są przejmowane przez zbrojenie stalowe, ponieważ beton nie działa dobrze przy rozciąganiu, ale przy ściskaniu główne obciążenia są odbierane przez beton.

Wspólna praca betonu i stali wynika z następujących właściwości. Beton podczas twardnienia jest mocno związany ze zbrojeniem poprzez sklejanie i tarcie spowodowane skurczem betonu podczas twardnienia, co powoduje ściskanie prętów zbrojeniowych przez beton. W rezultacie, pod wpływem sił zewnętrznych, oba materiały współpracują ze sobą, sąsiednie sekcje betonu i stali ulegają takim samym odkształceniom. Stal i beton mają w przybliżeniu takie same współczynniki rozszerzalności liniowej, co eliminuje pojawianie się naprężeń wewnętrznych w żelbecie, gdy zmienia się temperatura zewnętrzna. Beton niezawodnie chroni zbrojenie przed korozją i odbiera naprężenia ściskające podczas wahań temperatury. Wadą żelbetu jest powstawanie w nim pęknięć, zwłaszcza w miejscach styku z gruntem. W celu zwiększenia odporności na pękanie stosuje się sprężanie zbrojenia, które powoduje dodatkowe sprężenie betonu. Głównymi elementami podpór żelbetowych są regały, trawersy, stojaki kablowe i poprzeczki. W zakładach żelbetowych stojaki wykonywane są albo na wirówkach, które wykonują kształtowanie i zagęszczanie betonu, albo przez wibrowanie, zagęszczanie mieszanki betonowej za pomocą wibratorów. Przez odwirowanie powstają okrągłe wydrążone stożkowe i cylindryczne stojaki za pomocą wibracji - prostokątne (GOST 22387.0-85). W przypadku dwutorowych linii napowietrznych o napięciu większym niż 35 kV i wyższym stosuje się stojaki wirowane, oznaczone jako SK (stojaki stożkowe) i ST (stojaki cylindryczne). Regały SK są stosowane na liniach napowietrznych 35-750 kV dwóch typów: o długości 22,6 m i 26 m o średnicy górnej i dolnej odpowiednio 440/650 mm i 416/650 mm, wykonanych w jednym zunifikowanym szalunku. Regały STs produkowane są o długości 20 mi średnicy 800 mm. W przypadku linii napowietrznych 35 kV stosuje się wyłączniki odporne na wibracje o długości 16,4 m.

Metalowe wsporniki stosowane są na liniach napowietrznych dwutorowych 35-500 kV, na liniach napowietrznych jednotorowych 110, 220, 330 kV, gdzie niemożliwe lub niepraktyczne jest zastosowanie podpór żelbetowych, na liniach napowietrznych 750 kV. Główne konstrukcje podpór metalowych wykonane są ze stali St3, najbardziej obciążone podpory wykonane są ze stali niskostopowych. Części podpór są fabrycznie ocynkowane ogniowo. Montaż podpór odbywa się za pomocą połączeń śrubowych. Ich przewaga nad żelbetem polega na tym, że pozwalają tworzyć konstrukcje przeznaczone do dużych obciążeń i każdych warunków klimatycznych, charakteryzują się dużą wytrzymałością mechaniczną przy stosunkowo niewielkiej masie. Są jednak dość drogie i podatne na korozję. Podpory stalowe mogą być w konstrukcji jednokolumnowej (wieżowej) i portalowej, a także wolnostojące lub ze stężeniami według sposobu mocowania na fundamentach.

Ujednolicenie podpór

W oparciu o wyniki wieloletniej praktyki w budowie i eksploatacji linii napowietrznych określane są najbardziej odpowiednie i ekonomiczne rodzaje i konstrukcje podpór oraz systematycznie przeprowadzana jest ich unifikacja, co pozwala na zastosowanie jednego dogodnego systemu oznaczeń i klasyfikacje. Ujednolicenie umożliwia zmniejszenie ogólnej liczby rodzajów podpór, liczby standardowych rozmiarów części podpór, w razie potrzeby dobranie racjonalnej wymiany podpór lub ich części oraz zorganizowanie ich masowej produkcji w wyspecjalizowanych zakładach. Zgodnie z unifikacją, dla każdego rodzaju podpory ustalane są warunki użytkowania: napięcie linii napowietrznych, liczba obwodów, powierzchnia lodowa, maksymalna prędkość wiatru, zakresy marek drutów, marki kabli. Ostatnią unifikację dla słupów stalowych przeprowadzono w latach 1995-96, zgodnie z nią rozszerzono zakres stosowanych przekrojów przewodów, co pozwala na uzyskanie optymalnej gęstości prądu, ujednolicono długości strun izolacyjnych, opracowano zalecenia do uwzględnienia przy doborze izolatorów uwzględnić stopień zanieczyszczenia atmosfery, dokonano zmian w konstrukcji słupów, zmieniono nazwy typów podpór. Zgodnie z tymi warunkami odpowiedni rodzaj wsparcia wybiera się w księgach informacyjnych, których nazwa odzwierciedla następujące cechy:

1) rodzaj podparcia: P - pośrednia, U - kątowa (pośrednia lub kotwiąca), C - wyspecjalizowana;

2) materiał podporowy: D - drewno, B - żelbet, nie ma oznaczenia literowego dla podpór metalowych;

3) napięcie znamionowe linii napowietrznych;

4) rozmiar standardowy - jest to liczba, która odzwierciedla właściwości wytrzymałościowe podpory: liczba parzysta jest przypisana do podpory dwułańcuchowej, liczba nieparzysta jest przypisana do podpory jednoobwodowej.

Na przykład PB35-3 to pośrednia żelbetowa jednotorowa podpora dla linii napowietrznych 35 kV (przeznaczona do budowy linii napowietrznych w rejonach III-IV na lodzie, prędkość wiatru do 30 m / s, z AS95/16- AC150/24 przewody i kabel TK-35).

Najważniejszymi cechami linii napowietrznych, w zależności od rodzaju podparcia, są koncepcje rozpiętości całkowitej i całkowitej. Wymiar G to najmniejsza dopuszczalna wartość PUE, pionowa odległość między najniższym punktem zwisania drutu a skrzyżowanymi konstrukcjami inżynierskimi lub powierzchnią ziemi lub wody. Wymiary określono ze względu na bezpieczną eksploatację linii napowietrznych (tabela 2.1).

Tabela 2.1

Rozpiętość całkowita to rozpiętość określona przez warunek dopuszczalnej odległości przewodów od gruntu, pod warunkiem, że podpory są zamontowane na idealnie płaskiej powierzchni. Wartości całkowitych rozpiętości podane są w charakterystyce technicznej podpór.

Najczęściej wyobrażamy sobie podporę linii elektroenergetycznej w postaci konstrukcji kratowej. Około 30 lat temu była to jedyna opcja, a dziś nadal są budowane. Na plac budowy sprowadzany jest komplet metalowych narożników i krok po kroku przykręcany jest wspornik z tych typowych elementów. Następnie podjeżdża dźwig i ustawia konstrukcję w pozycji pionowej. Taki proces zajmuje dość dużo czasu, co wpływa na czas układania linii, a te podpory z tępymi siatkowymi sylwetkami są bardzo krótkotrwałe. Powodem jest słaba ochrona przed korozją. Niedoskonałość technologiczną takiej podpory uzupełnia prosty fundament betonowy. Jeśli robi się to w złej wierze, np. zaprawą o nieodpowiedniej jakości, to po pewnym czasie beton pęknie, w szczeliny dostanie się woda. Kilka cykli zamrażania i rozmrażania, a fundament musi zostać przerobiony lub poważnie naprawiony.

Rurki zamiast narożników

Zapytaliśmy przedstawicieli Rosseti PJSC, jaką alternatywą jest zastąpienie tradycyjnych podpór z metali żelaznych. „W naszej firmie, która jest największym operatorem sieci elektroenergetycznej w Rosji”, mówi specjalista z tej organizacji, „od dawna próbowaliśmy znaleźć rozwiązanie problemów związanych z podporami kratowymi, a pod koniec lat 90. zaczęliśmy przestawiać się na fasetowane podpory. Są to regały cylindryczne wykonane z giętego profilu, a właściwie rur, o przekroju w kształcie wielościanu. Ponadto zaczęliśmy stosować nowe metody zabezpieczeń antykorozyjnych, głównie cynkowanie ogniowe. Jest to elektrochemiczna metoda nakładania powłoki ochronnej na metal. W agresywnym środowisku warstwa cynku staje się cieńsza, ale nośna część podpory pozostaje nienaruszona.”

Oprócz większej trwałości nowe podpory są również łatwe w montażu. Nie ma potrzeby dokręcania kolejnych narożników: elementy rurowe przyszłego wspornika są po prostu wsuwane w siebie, a następnie połączenie jest mocowane. Możliwe jest zamontowanie takiej konstrukcji od ośmiu do dziesięciu razy szybciej niż złożenie konstrukcji kratowej. Fundamenty również uległy odpowiednim przekształceniom. Zamiast zwykłego betonu zaczęto stosować tzw. pale muszlowe. Konstrukcję opuszcza się w ziemię, mocuje się do niej przeciwkołnierz, a sama podpora jest już na niej umieszczona. Szacunkowa żywotność takich podpór wynosi do 70 lat, czyli około dwa razy dłużej niż w przypadku podpór kratowych.

W ten sposób zwykle wyobrażamy sobie podpory elektrycznych linii napowietrznych. Jednak klasyczna konstrukcja kratownicowa stopniowo ustępuje bardziej zaawansowanym opcjom – wielopłaszczyznowym podporom i podporom wykonanym z materiałów kompozytowych.

Dlaczego przewody brzęczą?

A przewody? Wiszą wysoko nad ziemią iz daleka wyglądają jak grube, monolityczne kable. W rzeczywistości przewody wysokiego napięcia są wykonane z drutu. Powszechny i ​​szeroko stosowany drut ma stalowy rdzeń, który zapewnia wytrzymałość konstrukcyjną i jest otoczony drutem aluminiowym, tzw. warstwami zewnętrznymi, przez które przenoszone jest obciążenie prądowe. Smar jest układany między stalą a aluminium. Jest potrzebny w celu zmniejszenia tarcia pomiędzy stalą a aluminium – materiałami o różnych współczynnikach rozszerzalności cieplnej. Ale ponieważ drut aluminiowy ma okrągły przekrój, zwoje nie pasują do siebie ciasno, powierzchnia drutu ma wyraźną ulgę. Ta wada ma dwie konsekwencje. Po pierwsze, wilgoć wnika w szczeliny między zwojami i wypłukuje smar. Zwiększa się tarcie i powstają warunki do korozji. W rezultacie żywotność takiego drutu nie przekracza 12 lat. Aby przedłużyć żywotność, czasami na drut zakładane są mankiety naprawcze, co również może powodować problemy (więcej o tym poniżej). Ponadto ta konstrukcja drutu przyczynia się do tworzenia dobrze zdefiniowanego szumu w pobliżu linii napowietrznej. Dzieje się tak dlatego, że napięcie przemienne 50 Hz powoduje powstanie zmiennego pola magnetycznego, które powoduje drgania poszczególnych żył w drucie, co powoduje ich zderzenie ze sobą i charakterystyczne brzęczenie. W krajach UE taki hałas jest uważany za zanieczyszczenie akustyczne i jest zwalczany. Teraz rozpoczęła się z nami taka walka.

„Teraz chcemy zastąpić stare przewody przewodami o nowej konstrukcji, którą opracowujemy” – mówi przedstawiciel PJSC Rosseti. - To też są druty stalowo-aluminiowe, ale stosuje się tam drut nie o przekroju okrągłym, a raczej o przekroju trapezowym. Skręt okazuje się gęsty, a powierzchnia drutu gładka, bez pęknięć. Wilgoć prawie nie może dostać się do środka, smar nie jest wypłukiwany, rdzeń nie rdzewieje, a żywotność takiego drutu zbliża się do trzydziestu lat. Przewody o podobnej konstrukcji są już używane w takich krajach jak Finlandia i Austria. Istnieją również linie z nowymi przewodami w Rosji - w rejonie Kaługi. To linia Orbit-Sputnik o długości 37 km. Co więcej, tam druty mają nie tylko gładką powierzchnię, ale także inny rdzeń. Nie jest wykonany ze stali, ale z włókna szklanego. Taki drut jest lżejszy, ale bardziej wytrzymały niż zwykła stalowo-aluminiowa.

Jednak za najnowsze osiągnięcie konstrukcyjne w tej dziedzinie można uznać drut stworzony przez amerykański koncern 3M. W tych drutach nośność zapewniają tylko warstwy przewodzące. Nie ma rdzenia, ale same warstwy są wzmocnione tlenkiem glinu, co zapewnia wysoką wytrzymałość. Drut ten ma doskonałą nośność, a przy standardowych wspornikach, dzięki swojej wytrzymałości i niewielkiej wadze, może wytrzymać przęsła o długości do 700 m (standardowo 250-300 m). Ponadto drut jest bardzo odporny na naprężenia termiczne, co prowadzi do jego stosowania w południowych stanach Stanów Zjednoczonych i np. we Włoszech. Drut od 3M ma jednak jedną istotną wadę – cena jest za wysoka.

Oryginalne „designerskie” podpory stanowią niewątpliwą ozdobę krajobrazu, ale raczej nie będą miały szerokiego zastosowania. Priorytetem dla firm sieciowych jest niezawodność przesyłu energii, a nie drogie „rzeźby”.

Lód i struny

Napowietrzne linie energetyczne mają swoich naturalnych wrogów. Jednym z nich jest oblodzenie przewodów. Ta katastrofa jest szczególnie typowa dla południowych regionów Rosji. W temperaturach zbliżonych do zera krople mżawki spadają na drut i zamarzają na nim. Na wierzchu drutu powstaje kryształowa nasadka. Ale to dopiero początek. Kapelusz pod swoim ciężarem stopniowo obraca drut, wystawiając drugą stronę na zamarzającą wilgoć. Prędzej czy później wokół drutu utworzy się tuleja lodowa i jeśli waga rękawa przekroczy 200 kg na metr, drut pęknie i ktoś zostanie bez światła. Rosseti ma własne know-how, jak radzić sobie z lodem. Odcinek linii z oblodzonymi przewodami jest odłączony od linii, ale podłączony do źródła prądu stałego. Przy stosowaniu prądu stałego rezystancję omową przewodu można praktycznie zignorować i przepuszczać prądy, powiedzmy, dwa razy silniejsze niż obliczona wartość dla prądu przemiennego. Drut się nagrzewa, a lód topi się. Przewody zrzucają niepotrzebny ładunek. Ale jeśli na przewodach znajdują się tuleje naprawcze, powstaje dodatkowy opór, a następnie drut może się wypalić.

Kolejnym wrogiem są wibracje o wysokiej i niskiej częstotliwości. Rozciągnięty przewód linii napowietrznej to struna, która pod wpływem wiatru zaczyna wibrować z dużą częstotliwością. Jeśli częstotliwość ta pokrywa się z częstotliwością drgań własnych przewodu, a amplitudy się pokrywają, przewód może pęknąć. Aby poradzić sobie z tym problemem, na liniach instalowane są specjalne urządzenia - amortyzatory drgań, które wyglądają jak kabel z dwoma ciężarkami. Ta konstrukcja, która ma własną częstotliwość oscylacji, rozstraja amplitudy i tłumi wibracje.

Tak szkodliwy efekt jak „taniec przewodów” wiąże się z drganiami o niskiej częstotliwości. W przypadku zerwania linki (np. z powodu tworzenia się lodu) powstają drgania drutów, które biegną dalej falą przez kilka przęseł. W rezultacie od pięciu do siedmiu podpór tworzących rozpiętość kotwy (odległość między dwoma podporami ze sztywnym mocowaniem z drutu) może się wygiąć, a nawet spaść. Dobrze znanym sposobem walki z „tańcem” jest zakładanie przekładek międzyfazowych między sąsiednimi przewodami. Jeśli jest przekładka, druty wzajemnie tłumią swoje drgania. Inną opcją jest zastosowanie na linii podpór wykonanych z materiałów kompozytowych, w szczególności z włókna szklanego. W przeciwieństwie do wsporników metalowych, kompozytowa ma właściwość odkształcania się sprężystego i z łatwością „rozgrywa” drgania drutów poprzez zginanie, a następnie przywracanie pozycji pionowej. Taka podpora może zapobiec kaskadowemu upadkowi całego odcinka linii.

Zdjęcie wyraźnie pokazuje różnicę między tradycyjnym przewodem wysokiego napięcia a nowym przewodem konstrukcyjnym. Zamiast okrągłego drutu zastosowano wstępnie odkształcony drut, a kompozytowy rdzeń zastąpił stalowy rdzeń.

Unikalne podpory

Oczywiście istnieje wiele wyjątkowych przypadków związanych z układaniem linii napowietrznych. Na przykład podczas instalowania podpór w zalanej glebie lub w warunkach wiecznej zmarzliny konwencjonalne powłoki palowe do fundamentów nie będą działać. Następnie stosuje się pale śrubowe, które wkręca się w ziemię jak śrubę, aby uzyskać jak najsolidniejszy fundament. Szczególnym przypadkiem jest przejście linii energetycznych o szerokich barierach wodnych. Wykorzystują specjalne podpory wysokościowe, które ważą dziesięć razy więcej niż zwykle i mają wysokość 250-270 m. Ponieważ rozpiętość może wynosić ponad dwa kilometry, stosuje się specjalny drut ze wzmocnionym rdzeniem, który jest dodatkowo wspierany przez kabel ładowania. Tak układa się np. przejście linii elektroenergetycznej przez Kamę o rozpiętości 2250 m.

Osobną grupę podpór stanowią konstrukcje przeznaczone nie tylko do podtrzymywania przewodów, ale także do niesienia pewnej wartości estetycznej, np. podpory rzeźbiarskie. W 2006 roku firma Rosseti zainicjowała projekt opracowania słupów o oryginalnym designie. Były ciekawe prace, ale ich autorzy, projektanci, często nie potrafili docenić możliwości i wykonalności realizacji inżynierskiej tych konstrukcji. Ogólnie trzeba powiedzieć, że słupy, w które inwestuje się pomysł artystyczny, jak na przykład słupy figurowe w Soczi, są zwykle instalowane nie z inicjatywy firm sieciowych, ale na zlecenie jakiejś firmy komercyjnej lub rządowej. organizacje. Na przykład w USA popularne jest wsparcie w postaci litery M, stylizowanej na logo sieci fast foodów McDonald's.