Russian (CIS)English (United Kingdom)
ГлавнаяКонференцииПятая Международная конференция МГС → Натурные испытания стальных многогранных опор
Натурные испытания стальных многогранных опор
            Филиал ОАО «ИЦ ЕЭС» - «Фирма ОРГРЭС»
            Каверина Р.С.

            Испытания являются одним из важных этапов при разработке новых конструкций, где проверяются правильность расчета и принятых конструктивных решений, качества изготовления и эксплуатационная их пригодность.
За последние 5 лет проектными институтами России и Украины разработаны и нашли широкое применение стальные опоры из многогранных стоек для воздушных линий электропередачи напряжением 6 – 500 кВ, типопредставители которых, прошли испытания на стенде Фирмы ОРГРЭС в г. Хотьково.
Стальные многогранные опоры испытывались с целью определения:
- прочности - в течение одной минуты опора должна выдержать предельные нагрузки, равные 102,5 % от расчетных (СНиП II-23-81*, табл.2), во всех режимах без видимых деформаций и разрушений элементов или составляющих частей;
- деформативности - предельное отклонение верха стойки при нормативных нагрузках нормальных режимов не должно превышать   h/30 , где h – высота стойки в мм (МТ701.000.0071-86, п. 8 примечание 3).
- деформативности телескопических стыков – остаточные продольные деформации не должны превышать 1мм
fо=0,3fупр.= 1,0мм
fупр.=ɛl =σ l/E=3400х1900/2х106=3,23 мм,
где        f0 – остаточные деформации,
            fупр –упругие деформации,
            ɛ - относительное удлинение,
            l – длина стыка, (МТ701.000.0071-86, п. 8.2.1)
По результатам испытаний были внесены ряд коррективов в конструктивные решения опор, это в основном в узлы крепления траверс или оттяжек.
Например, при испытании промежуточной одностоечной одноцепной опоры МП 330-1 в нормальном гололедном режиме при нагружении верхней траверсы вертикальной нагрузкой 68% от расчетной произошло разрушение верхней секции. Произошла местная деформация металла верхней стойки опоры в месте крепления траверсы и отрыв косынок, крепящих траверсу к стойке опоры. Нижние траверсы после задания предельных нагрузок имели деформации во фланцевых соединениях, прогиб фланцев составил 8 мм.
После испытаний узел крепления верхней траверсы был переработан и его фрагмент был повторно испытан. Испытания прошли успешно. Рисунок 1.
u?u?u?u? u?u?u?u?u? 043
u?u?u?u? u?u?u?u?u? 039
u?u?u?u? u?u?u?u?u? 054
u?u?u?u? u?u?u?u?u? 064
graphic
IMG_2066
Рисунок 1 Испытания опоры МП330-1

При разработке промежуточной двухстоечной стальной многогранной опоры 2МП330-1 проектировщиками было принято решение создать конструкцию, отличающуюся от традиционной портальной свободностоящей железобетонной опоры ПБ330-7Н отсутствием внутренних и шпренгельных связей. Для проверки конструктивного решения узлов крепления многогранной траверсы (консоли) к стойкам опоры было принято провести испытания фрагментов опоры, рисунок 2. Фрагмент опоры 2МП330-1 с траверсой испытывался в трех различных модификациях, рисунок 3:
- с узлом крепления траверсы к стойкам из гнутых элементов на 6-ти болтах М30 класса 5.8;
- с узлом крепления траверсы к стойкам, выполненным в сварном варианте на 8-ми болтах М30 класса 5.8;
- с узлом крепления траверсы к стойкам, выполненным в сварном варианте на 8-ми болтах М30 класса 8.8.
  
IMG_0114
Рисунок 2 Фрагмент опоры 2МП330-1
IMG_5938
IMG_0124
IMG_5948
IMG_0131
а)                                                                              б)
Рисунок 3 Испытания фрагмента опоры 2МП330-1
а) первый вариант
б) второй вариант
При испытании фрагмента с первым вариантом узла крепления консолей траверс в нормальном режиме максимального гололеда с ветром произошла деформация опорной пластины в узле крепления консоли траверсы к стойке при загружении на ступени от 25 до 50%.
По результатам испытаний было принято решение изменить узел крепления траверсы к стойкам, сделав его более жестким: сварным, на 8 болтах вместо 6 и усиленным ребрами жесткости. При загружении нагрузкой 98% от расчетной произошло разрушение болтов М30 на сжатой стороне траверсы – срез 6 болтов из 8 (по три с обеих сторон) во втором варианте.
По результатам испытаний фрагмента со сварными узлами и болтами М30 класса 5.8 (2-й вариант) принято решение провести дополнительное испытание заменив в нем болты класса 5.8 болтами класса 8.8. Однако и в третьем варианте при испытании фрагмента в нормальном режиме максимального гололеда с ветром произошла деформация опорной пластины в узле крепления консоли траверсы к стойке уже при нормативной нагрузке 85% расчетной. При загружении до предельных нагрузок деформация пластины увеличилась до 2см, рисунок 4. Прогиб пластины и смещение в болтовых соединениях привели к превышению величины остаточного вертикального перемещения консоли траверсы.
IMG_0142
Рисунок 4 Деформация пластины при испытании третьего варианта узла крепления консоли траверсы

При сборке узла крепления траверсы к стойкам возникла необходимость прогонять резьбу в приварных гайках; кроме того, недостаточными оказались зазоры в местах посадки траверс на стойки.
Таким образом, по результатам многократных испытаний проектировщиками было принято решение разработать опору близкую к традиционной портальной опоре с ветровыми связями и тягами крепления траверс к стойкам опоры, при этом изменение расчетной схемы позволило снизить вес опоры на 10 %.
  
IMG_1340
Рисунок 5 Испытания опоры 2МП330-1В

При сборке опоры 2МП330-1В столкнулись с некоторыми несоответствиями с чертежами:
- деталь 12 верхней стойки С3 при сборке вплотную садится на сварной шов детали 3 траверсы Т2, рисунок 5. Для обеспечения шарнирного соединения траверсы к стойке кромка детали 12 подрезалась, рисунок 6.
IMG_1294
IMG_1298
Рисунок 6  Узел крепления средней траверсы Т2 со стойкой
 при сборке опоры 2МП330-1В
IMG_1300
IMG_1357
Рисунок 7  Срезанная пластина  стойки для крепления средней траверсы Т2
Рисунок 8 Деформация тросотойки «крышки К»

Испытания опоры 2МП330-1В прошли успешно, не считая деформации тросостойки. До серийного изготовления опоры 2МП330-1В рекомендовано усилить тросостойку - «крышку К».
Для ВЛ напряжением 500 кВ были испытаны три типа стальных многогранных опор – две промежуточные портальные опоры ПМГ500-1,525ц-10 (разработчик ООО «Связьтехсервис», Украина), 2МП500-1В (разработчик СевЗапНТЦ,), и одна трех стоечная анкерно-угловая опора 3МУ500-1 (разработчик СевЗапНТЦ).
Основные характеристики промежуточных портальных опор ПМГ500-1,525ц-10 и 2МП500-1В приведены в таблице 1
Таблица 1
Опора
Район по ветру
Район по гололеду
Провод
Трос
Высота/
расстояние до траверсы
Сечение стоек, мм
Вес, т
ПМГ500-1,525ц-10
II
V
3хАС300/66
МЗ11
34,5/27,0
560
14,44
2МП500-1В
II
II
3хАС400/51
МЗ11
33,15/27,0
1203/650
10,46



Опоры испытывались в пяти наиболее нагруженных расчетных режимах:
ПМГ500-1,525ц-10
2МП500-1В
graphic
graphic
Нормальный режим 1.
Максимальный ветер, направленый под углом 900 к оси ВЛ, гололед отсутствует, провода и тросы не оборваны. Q=50 кгс/м2, bЭ=0 мм
Нормальный режим. Схема I. Максимальный ветер, направленный под углом 900 к оси ВЛ, гололед отсутствует, провода и тросы не оборваны.
W0=500 Па, bЭ=0 мм
Нормальный режим 3. Максимальный гололед при ветре, направленном под углом 900 к оси ВЛ. Q=32 кгс/м2, bЭ=30 мм
Нормальный режим. Схема II. Максимальный гололед при ветре, направленном под углом 900 к оси ВЛ. Угол поворота ВЛ -600. Wг=200 Па, bЭ=25 мм
Аварийный режим 5 Ветер и гололед отсутствуют. Оборван трос, провода не оборваны. Q=0, bЭ=0
Аварийный режим. Схема III(1). Ветер и гололед отсутствуют. Оборвана средняя фаза провода, тросы не оборваны.
W=0, bЭ=0
Аварийный режим 6. Ветер и гололед отсутствуют. Оборвана крайняя фаза провода, тросы не оборваны. Q =0, bЭ=0
Аварийный режим. Схема III(2). Ветер и гололед отсутствуют. Оборвана крайняя фаза провода, тросы не оборваны.
W=0, bЭ=0
Аварийный режим 7. Ветер и гололед отсутствуют. Оборвана средняя фаза провода, тросы не оборваны. Q =0, bЭ=0
Аварийный режим. Схема IV. Ветер и гололед отсутствуют. Оборвана фаза троса, провода не оборваны. W=0, bЭ=0

При сборке опоры 2МП500-1В выявлены следующие несоответствия с чертежами:
- деталь 3 траверсы Т2 и деталь 7 верхней секции С3 (узел крепления средней траверсы к стойкам опоры)  выполнены из пластины толщиной 25 мм вместо 16 мм,
- деталь 7 верхней стойки С3 при сборке вплотную садится на сварной шов детали 3 траверсы Т2, рисунок 9. Для обеспечения шарнирного соединения траверсы к стойке кромка детали 7 подрезалась, в соответствии с эскизом, представленным разработчиком опоры ОАО «СевЗап НТЦ», рисунок 10.
- отверстия в детали 8 наклонной связи ОТ3 просверлены Ш 30 мм вместо 38 мм (отверстия прожигались по месту);
  
graphic
graphic
Рисунок 9 Узел крепления средней траверсы Т2 со стойкой при сборке опоры
Рисунок 10 Переработанный эскиз узла крепления средней траверсы Т2 со стойкой опоры

Вышеуказанные несоответствия чертежам были устранены в ходе сборки и одноцепная двухстоечная промежуточная многогранная опора с внутренними связями 2МП500-1В выдержала предельные нагрузки в пяти расчетных режимах.

При сборке опоры ПМГ500-1.525ц-10 отмечено продольное скручивание секций стоек, как следствие неточностей при изготовлении.
После демонтажа опоры ПМГ500-1.525ц-10 установлено:
- деформация узла крепления средней траверсы и тяг консольной траверсы на растянутой стойке и шпильки на сжатой стойке опоры, рисунки 11, 12.
- пояса средней траверсы имеют прогиб (как следствие деформации узла крепления траверс), рисунок 13.
  
graphic
graphic
Рисунок 11 Деформация и отрыв ребер жесткости (растянутая стойка)
Рисунок 12 Деформация шпильки
(сжатая стойка)
graphic
Рисунок 13 Деформация поясов средней траверсы
По результатам испытаний после проведения расчетов принято решение до серийного изготовления опоры ПМГ500-1.525ц-10 усилить узел крепления поясов средней траверсы и тяг консольных траверс увеличением диаметра шпильки ШП500-2 с 36 мм до 42 мм и толщины ребер жесткости с 7 мм до 12 мм.
Одним из важных условий, повышающих несущую способность стальных многогранных опор при их испытании и эксплуатации является сборка секций с предварительной обтяжкой определенным усилием, рисунки 14, 15.
В ходе испытаний стальных многогранных опор была выведена формула для расчета усилия предварительной обтяжки в зависимости от длины и диаметра стыка стоек секций и проверена испытаниями деформативность многогранных стоек в зависимости от усилия обтяжки. Для того, чтобы выдержать требования по деформативности для промежуточных узкобазых опор и проектных длин стыков определены следующие усилия обтяжки:
- для опоры ПМ 220-1 – 40 т;
- для опоры ПМ 220-2 – 42 т;
- для опоры МП 330-1 - 42 т ;
- для опоры МП 330-2 – 60 т.
IMG_1642
graphic
Рисунок 14 Зазоры в стыках опоры МП330-1 после сборки краном  и предварительной затяжкой трактором.
Рисунок 15 После сборки с предварительным обжатием 42 т

Выводы:
Из представленного материала следует, что испытания позволяют на стадии разработки выявить:
      - узкие места в разрабатываемой конструкции, которые не всегда поддаются расчету;
      - неточности изготовления;
      - эксплуатационная пригодность конструкции.
 





Сейчас 105 гостей онлайн
Применение полимерных стоек, как опор ВЛ, в ближайшие 10 лет:
 
Locations of visitors to this page