Russian (CIS)English (United Kingdom)
ГлавнаяКонференцииПубликации → Натурное обследование строительной части переходов через реку Днепр
Натурное обследование строительной части переходов через реку Днепр
Опубликовано Электрические сети и системы №2, 2003

В.И. Костиков

Данные переходы высоковольтных линий напряжением 150 кВ входят в состав ВЛ, отходящих от Днепровской гидроэлектростанции на левый берег, пересекая на своем пути реку Днепр. Первоначальный проект конструкций переходов выполнен по правилам и нормам 1929 г. При этом принимался II район по климатическим условиям. В первоначальных восстановительных работах (1945 г.) по рекомендациям Московского отделения ТЭПа принят III район климатических условий по классификации ПВЛ 1939 г. Последующими проектами восстановительных работ был принят III район климатических условий по классификации ПВЛ 1947г.За время существования переходов изменения ПУЭ 1958 г.; ПУЭ-66 (в частности § II — 5—28 с требованием увеличения скоростного напора на 40 %, т. е. для высоты 10 м над нормальным подпорным горизонтом 77 кгс/м2); ПУЭ-76 с теми же требованиями и даже вышедший в 1988 г. приказ № 376 Минэнерго СССР с ужесточающими требованиями к расчетным климатическим условиям не повлекли за собой работ по перепроектированию в связи с изменениями первоначально принятых условий.Неоднократно проводимая замена грозозащитных тросов на переходах в силу своего незначительного изменения в части воздействия на несущие конструкции также не инициировала работ по проверочным расчетам.В настоящее время реализованы проекты Днепропетровского филиала института Укрэнергосетьпроект по замене проводов и изоляции на переходах.Переходы ВЛ 150 кВ ЛЗ, ЗА, Л4, 4А и Л7 находятся в районе, который характеризуется следующими климатическими условиями (для высоты 15 м):•   район по гололеду  III с толщиной стенки гололеда 15 мм;

•   район по ветру — III с максимальным ветровым напором 50 даН/м2;
•   температура воздуха: низшая —35 °С; высшая +40 °С; при гололеде —5 °С.

Расчеты нагрузок от проводов тросов проведены для линии Л4 как наиболее характерной. Увеличение на 20 м смежных пролетов Л7 по сравнению с Л4 на нагрузках концевых опор не отразится, а для переходных опор будет находиться в пределах точности расчетов.При обеспечении требуемых габаритов от проводов до поверхности воды приведенный центр тяжести проводов определился на высоте 101,1 м от нормального уровня реки. Для указанной высоты центра тяжести с учетом нормируемых ПУЭ коэффициентов ветровой напор на провода составляет 100даН/м2.Стенка гололеда проводов определилась величиной С = 22 мм. Переходы сооружены в 1930—1932 гг. по проектам Управления главного инженера Днепростроя.До войны все переходы представляли собой системы, состоящие из самостоятельных двухцепных переходов, каждый из которых был рассчитан на подвеску шести проводов марки. СБ-400 и четырех тросов С-167. Во время войны вся система переходов была разрушена, опоры — подорваны, а провода и тросы вывезены. Уцелели только фундаменты. Начиная с 1945г. развернулись работы по восстановлению переходов. Первым был восстановлен переход ВЛ 150 кВ 3-А, 3. Работы, по восстановлению выполнялись с использованием старой проектной документации, частично переработанной "КБ Гидромонтаж" г. Запорожье. Восстановление В Л 150 кВ №№ 4-А, 4; резервная 7 (нумерация ВЛ современная) проводилось по проектам Юго-восточного отделения института Теплоэлектропроект (г. Харьков) в 1947—1949 гг. Из четырех двухцепных довоенной постройки переходов восстановлено три.Переходы восстановлены на сооруженных вновь (по две на переход) переходных опорах специального типа двухцепных опорах высотой 75 м (марка "ПС"). Концевые одноцепные опоры высотой 16 м (марка "АС"), разрушенные во время войны, подвергались капитальному ремонту и установлены (по четыре на переходах) на неразрушенные фундаменты постройки 1930-1932 гг.После 1949 г. работы на переходах (кроме работ по восстановлению антикоррозийного покрытия) не зафиксированы.По последнему проекту восстановления, сохранившемуся у заказчика, на переходах подвешивались по 6 проводов марки СБП-400, на переходах № ЗА, 3, 4А, 4 — по 4 троса марки С-167; для перехода №7 (резерз) предусматривались 4 троса марки С-183.Переходные опоры марки "ПС" от оси втулок на узлах крепления к фундаментам до верхней точки укладки троса на специальных диаметром 2 м роликах (на верхней траверсе), имеют высоту 76,075 м. Провода подвешены на двух консольных траверсах длиной 39 м, расстояния между траверсами 8 м. В нижней грани нижней траверсы расположены переходные мостики, соединяющие все стоящие рядом опоры в одну систему. Опоры оборудованы лестницами и площадками для ремонтных работ, подъема и обслуживания оборудования.Концевые опоры марки "АС", одноцепные, пространственной конструкции, высотой 16м оборудованы двумя несущими траверсами для подвески проводов(↓6.00) и тросов (↓8.6) со стороны перехода и для подвески проводов (443,6) и тросов (↓15,6) — со стороны отходящих линий.Часть рабочих чертежей отсутствует. В результате восстановительных работ 1945— 1948 гг. и возможных профилактических работ в последующие годы соединения элементов опор переходов выполнены на заклепках, болтах и с применением сварки.

Основные
факторы агрессивного воздействия среды

В соответствии с материалами "Союз-техэнерго" в районе расположения обследуемых переходов предполагаемая скорость коррозии металлических конструкций опор (в зависимости от расположения в пространстве элемента и его поперечного сечения) составляет от 0,0004 до 0,008 мм/г.Уменьшение толщины элементов в зависимости от длительности эксплуатации:
•  для концевых опор "АС" (срок эксплуатации 70 лет)
 Дмин = 0,004 • 70 + 0,21 = 0,49 мм, Дмакс = 0,008 • 70 + 0,21 = 0,77 мм;

* для переходных опор "ПС» - (срок эксплуатации 55 лет)
 Дмин = 0,004 • 55 + 0,21 - 0,43 мм, Дмакс = 0,008 • 55 + 0,21 = 0,65 мм.

Эти выкладки учитывались при натурном обследовании. Все замеченные дефекты отражены в дефектных ведомостях.

Результаты расчетов конструкций переходов на действующие в 9001 г. нагрузки. Опоры и фундаменты

Расчеты на фактические нагрузки проведены с целью установления фактических усилий в элементах опор "ПС" и "АС". В архивах за 55—70 лет расчеты этих конструкций не сохранились, поэтому сравнение фактических усилий провести невозможно. До 1968г. проектирование опор велось по допускаемым напряжениям без учета коэффициента перегрузки от гололеда на проводах и тросах (у/ = 2,0), не учитывались режимы от ветровой нагрузки под углом 45° к оси ВЛ, что наряду с коэффициентами надежности ветровой нагрузки (у, = 1,2; 1,4) также могло привести к увеличению усилий в элементах опор.В соответствии с ГКД 43.20.571-96 оценка качества материалов опор не проводилась, так как состояние опор в целом удовлетворительное, отклонения в элементах конструкций, которые могут быть вызваны дефектами материала, за 70 лет не зафиксированы.Для конструкций опор "АС" (изготовленных до 1932 г.) коэффициент надежности по материалу принят γт = 1,2, для опор "ПС" (изготовленных в 1945-1948 гг.) — γm= 1,1. К расчетам принята (имеющая наибольшее распространение в 30—40 гг.) углеродистая строительная сталь Ст.З норм, по ОСТ 2897 со следующими характеристиками:

•   временное сопротивление R = 38 — 45 кг/мм2;
•   предел текучести σг = 22-23 кг/мм2;
•   относительное удлинение 22 %.

Расчетные сопротивления заклепочных соединений принимаются как соединения на заклепках группы С из стали марки Ст.2 с расчетным сопротивлением:

•  срезу Rrs = 1600 кгс/см2;
•  растяжению Rrt = 1200 кгс/см2.
(отрыву головки)

Перерасчет опор "ПС" и "АС" выполнен с помощью программы TOWER, разработанной фирмой POWER LINE SYSTEMS специально для проведения структурного анализа опор высоковольтных линий электропередачи и опор связи. Программа эксплуатируется всеми специализированными фирмами во всем мире в течение 25 лет, соответствует специальным стандартам, защищена законом об авторском праве.

Программа TOWER использовалась для проверки:

• проектных схем существующих опор "ПС" и "АС" на нагрузки, предусмотренные ПУЭ-76. Для смонтированного на переходе нового провода АС 300/204 с общим сечением 502 мм2 максимально допустимое напряжение 24,56 даН/мм2, что составляет 45 % временного сопротивления разрыву. Для обеспечения габарита от проводов до уровня ГВВ=22,2 м (с учетом судоходства) максимальное напряжение в проводе принято 17.8 даН/мм2, в тросе С-183 - 28,6даН/мм2 (нагрузка от троса С-167 меньше нагрузок от троса С-183). Максимальная стрела провеса при температуре +40 °С составляет 67,54 м, при температуре — 50 °С с гололедом — м. Приведенные стрелы провеса обеспечивают габарит до воды 17,4 м;

• схем существующих опор "ПС" и "АС" по фактическим моделям (с учетом дефектов и деформаций).

Отклонения и дефекты опор и фундаментов

В  соответствии с требованием ДБН 362-92 дефекты и повреждения элементов конструкций в зависимости от значимости данного элемента для работоспособности конструкций в целом, а также от степени опасности дефекта или повреждения разделены на три категории  — А, Б, В:

•  к категории А относятся дефекты и повреждения особо ответственных элементов и соединений, представляющие непосредственную опасность разрушения;
•  к категории Б относятся дефекты и повреждения, не представляющие в момент обнаружения непосредственной опасности для конструкций, но в дальнейшем способные вызвать повреждения других элементов (узлов, соединений) и при развитии перейти в категорию А;
•  к категории В относятся дефекты и повреждения, не относящиеся к категориям А и Б, наличие которых не связано с угрозой разрушения.

Результаты проверочных расчетов опор с учетом обнаруженных отклонений и дефектов

Учет влияния дефектов и повреждений при проверочных расчетах опор "ПС" и "АС" производился в соответствии с указаниями ДБН 362-92.Проверка прочности элементов, имеющих ослабления в виде вырезов, подрезов, проводилась по площади нетто с учетом эксцентриситета от смещения центра тяжести ослабленного сечения, проверка влияния коррозийных повреждений — путем уменьшения геометрических характеристик сечений.Для элементов, потеря площади которых составляла 25 % площади поперечного сечения или остаточную толщину после коррозии 5 мм и менее, расчетные сопротивления снижались на коэффициент для среднеагрессивной (с учетом 55—70-летнего срока эксплуатации) среды γd = 0,9.Для стальных элементов потери от коррозии устанавливались путем уменьшения геометрических характеристик сечений. При этом учитывалось уменьшение толщины элементов:•   для опор "АС" А = 0,5 — 0,8 мм;
•  для опор "ПС" А = 0,4 — 0,7 мм и коэффициенты слитности сечений Ksa, равные отношению периметра, контактирующего со средой, к площади поперечного сечения, принимаемые: для уголков Ksa = 2/t; для швеллеров двутавров Ksa = 4/(t+d), где t и d — толщины полок и стенок соответственно.Расчетные значения геометрических характеристик и сечений, поврежденных коррозией, определялись по формулам:

площади поперечных селений

Aef = (1—Ksa Δ) A0,

моменты инерции

Iеf = (1—Ksa Δ) I0;

моменты сопротивления

Wef = (1—Ksa Δ) W0.

Радиусы инерции сечения в запас приняты: ief = i0 (индексом «0» — обозначены неповрежденные коррозией элементы).В связи с тем, что выполнение требований ДБН 362-92 о введении в проверочные расчеты данных по стрелам искривления стержней, замеренных в ненагруженном состоянии, не представлялось возможным (при натурном обследовании опоры "АС" и "ПС" находились поднормальным эксплутационным нагружением), при выполнении проверочных расчетов в схемы опор вводились фактически замеренные искривления стержней. В случае невыполнения при проверочных расчетах условий устойчивости для поврежденных элементов последние выводились из расчетной схемы с перераспределением усилий по опоре. Влияние локальных дефектов и повреждений, имеющих условия работы отдельных ветвей, учитывалось в расчетных схемах введением дополнительных узлов (при необходимости со смещением) с расчетным варьированием либо удалением степеней свободы.Контроль влияния дефектов соединений проводился сравнением замеченных дефектов с результатами установления количества заклепок в узлах соединений элементов после проведения соответствующих расчетов. По рабочим чертежам для соединения элементов предусматривалось следующее количество заклепок (на 1 опору): 

В связи с тем, что во время восстановительных работ 1945—1949 гг. часть соединений элементов проводилась сварочным методом, установить количество заклепок, предусматриваемых первоначальным проектом, можно только приблизительно.

Общее техническое состояние переходов ВЛ150 кВ

По результатам натурного обследования и проверочных расчетов переходных "ПС" и концевых "АС" опор переходов ВЛ 150 кВ через реку Днепр в г. Запорожье №№ ЗА, 3; 4А, 4;, 7 (резервная) определена оценка степени общего физического износа конструкций опор переходов.Соблюдены требования и рекомендации ДБН 362-92 и ГКД 43.20.571-96, при этом полностью исправное состояние опор в целом исключено из рассмотрения. Все полученные значения дефектов и повреждений сравнивались с предельно допустимыми для конструкций, техническое состояние которых работоспособно, так как в целом переходы ВЛ 150 кВ функционируют.Выполнена проверка потери несущей способности элементов опор, а затем все потери сведены в общие ведомости по группам опор в порядке прохождения ВЛ 150 кВ.

Заключение по результатам обследования

Состояние концевых опор "АС" правого берега до незамедлительного устранения (в соответствии с решениями проекта ремонтно-восстановительных работ) зафиксированных дефектов и повреждений считать ограничено работоспособным.Состояние переходных опор "ПС" правого и левого берегов — считать работоспособным, а выполнение мероприятий, оговоренных проектом ремонтно-восстановительных работ, — обязательным. Общее состояние концевых опор "АС" левого берега считать крайне неудовлетворительным, местами аварийным. Необходима замена этих опор, так как требуется усиление 75—80 % элементов поясов, стволов и траверс узлов крепления. Ремонт (или усиление) такого количества элементов конструкций экономически нецелесообразен. Наиболее целесообразным является вариант разработки новых концевых опор с целью установки их на существующие фундаменты. Ориентировочная стоимость ремонтно-восстановительных работ с учетом замены концевых опор левого берега составит 1,600 тыс. грн. Общее состояние фундаментов оценивается как удовлетворительное. Обследование состояния башмаков на фундаментах концевых опор свидетельствует о необходимости замены приблизительно 50 % сгнивших швеллеров, за которые крепятся анкерные болты опор.

Выводы

Натурному обследованию электросетевых объектов со сроком службы 50 и более лет (таких объектов в энергосистемах может быть и более половины числящихся на балансе) предшествовал большой объем архивных изысканий и проектных работ.Государственной акционерной холдинговой компанией "Энергострой" накоплен определенный опыт натурных обследований и теоретической обработки собранных материалов.ГАХК "Энергострой" и входящие в ее состав предприятия проводит обследование объектов с выдачей проектов обеспечения надежности и живучести электросетевых объектов.

Обследование проводилось в соответствии с требованиями:

- ДБН 362-92 "Оценка технического состояния стальных конструкций эксплуатируемых производственных зданий и сооружений" Госстрой Украины. — К., 1993 .;
- ГКД 34.20.571-96 "Металлические и железобетонные опоры воздушных линий электропередачи напряжением 35 кВ и выше. Методические указания по оценке технического состояния и перерасчету" Минэнерго Украины. — К., 1996 .;
- ГКД 34.20.502-97 "Воздушные линии электропередачи напряжением 35 кВ и выше. Инструкции по эксплуатации", Минэнерго Украины, НДI

 





Сейчас 89 гостей онлайн
Применение полимерных стоек, как опор ВЛ, в ближайшие 10 лет:
 
Locations of visitors to this page