Russian (CIS)English (United Kingdom)
ГлавнаяКонференцииПервая часть 1-й Международной конференции МГС → Многогранные гнутые стойки (МГС). Сфера применения и конструкционные преимущества. Зарубежный опыт
Многогранные гнутые стойки (МГС). Сфера применения и конструкционные преимущества. Зарубежный опыт

Автор: Рощин Александр Владимирович
Вице-президент ОАО "ПРОМиК"


В 70 - 80-х годах прошлого века, в условиях экономического кризиса в Европе, Азии и Америке энергетические компании вынуждены были изыскивать пути уменьшения затрат на производство и транспортировку электроэнергии. Возникли проблемы с получением прав на прокладку трасс ЛЭП в связи со значительным удорожанием земли и недостатком места на уже застроенных территориях. Для решения вопросов развития электрических сетей потребовались узкобазовые, многоцепные, легкодоставляемые к месту установки и, вместе с тем, эстетичные опоры. Это привело к появлению совершенно нового типа опор ВЛ. Так началась разработка и производство опор на многогранных гнутых стойках (МГС).

Более 40 лет назад в США и странах Европы появились первые опоры для ВЛ распределительных сетей на основе стоек (pole) из конических труб, изготовляемых из листовой стали методом гибки с последующей продольной сваркой.

В течение последних двадцати лет техника конструирования опор на базе стальных конических столбов получила развитие и стала пригодной для применения не только к опорам для распределительных сетей и в населенной местности с учетом эстетики ВЛ, но и для опор ВЛ сверхвысокого напряжения.

Производство опор на МГС в СССР
В 1983 г. начат выпуск опор со стойками многогранного сечения на Волжском заводе стальных конструкций ВПО «Союзэнергопром».

Разработкой опор для ВЛ 35 и 110 кВ занимался институт «Сельэнергопроект», для линий электропередачи 220 и 500 кВ – институт «Энергосетьпроект».

Опора состоит из многогранной конусообразной стойки и траверс. Стойка выполнена из двух – трех секций, соединенных с помощью фланцев и болтов, и имеет 10 граней. При монтаже стойка устанавливается на цилиндрическом железобетонном фундаменте, глубина которого зависит от характеристики грунта.

Институтом «Сельэнергопроект» разработаны промежуточная одностоечная опора ВЛ 110 кВ из листового металлопроката на оттяжках (черт. КМ № 06793-27 А, черт. КМД ПМО 110-3-1 МБ) и серия промежуточных и промежуточно-угловых опор ВЛ 35 кВ. Опора ВЛ 110 кВ может использоваться в условиях идентичных условиям применения унифицированной опоры П 110-1. Опора прошла комплекс испытаний на полигоне ВПО «Союзтехэнерго».

Кроме того, институт «Энергосетьпроект» разработал промежуточную опору ВЛ 220 кВ, предназначенную для эксплуатации в условиях, в которых эксплуатируются обычные опоры П 220-3, и опору 220 кВ (черт. ПМ 220-5 Т) с многогранными стойками на оттяжках, закрепленных на винтовых анкерах.
{mospagebreak}
Опоры на многогранных стойках в классе напряжения 110 кВ были смонтированы на трассе ВЛ в районе Ямбурга. Первый опыт транспортировки и монтажа этих опор показал их хорошую транспортабельность, стойкость против деформаций, низкие трудозатраты при сборке и монтаже.

Работы по электроснабжению Ямбургских газодобывающих месторождений проводились силами треста «Мегионэлектросетьстрой» в 1985-1987 годах. В условиях Крайнего Севера, вечной мерзлоты сдача объектов в срок была достигнута во многом благодаря применению многогранных опор ПМО-110-3-1 и винтовых свай. Опора состояла из трех секций: двух конических – нижняя и верхняя и средней цилиндрической, а также трех оттяжек. Понятно, что доставка такой опоры на объект, по сравнению с решетчатой, гораздо более технологична и, что немаловажно обеспечивает сохранность ее узлов. Как правило, доставка осуществлялась в летний период по большой воде, а строительство начиналось поздней осенью – зимой, когда открытые склады покрывались снегом, и часто на решетчатых опорах уже не хватало уголков – просто их не могли найти под снегом, что создавало, в отличие от многогранных опор, дополнительные трудности. Кроме того, доставка вертолетами таких опор была намного проще и эффективней.

Важнейшим фактором на Ямбурге, а это полуостров Ямал, было то, что трудоемкость сборки опор (в части количества болтовых соединений) в условиях низких температур Крайнего Севера была значительно меньше чем у решетчатых.

Краткое описание процесса изготовления многогранных стоек в СССР.
На Волжском заводе стальных конструкций ВПО «Союзэнергопром» было организовано производство стальных многогранных опор ВЛ 110 кВ и ВЛ 220 кВ. Завод был оснащен технологическим оборудованием необходимым для производства таких опор. Производственная мощность Волжского ЗСК по изготовлению многогранных опор составляла  в 1988 г. 1200 шт. в год.

Изготовление многогранной опоры ЛЭП включала следующие технологические операции:
  • правка мерного листа;
  • резка на газорезательной машине;
  • вторичная правка для снижения остаточной деформации полуобечаек при гибке;
  • формовка полуобечаек (конических и цилиндрических);
  • сборка и сварка конических и цилиндрических секций многогранных опор из двух полуобечаек;
  • приварка фланцев и подготовка стволов опор под траверсы;
  • оцинковка секций опоры (2-х конических и 1 цилиндрической).


Для изготовления многогранных опор использовалось покупное и нестандартное оборудование:
{mospagebreak}
Покупное оборудование

  • правильная машина UBR-20/1600 (ГДР);
  • спаренные прессы усилием 630 т.с. ДЕС-630 (ВНР);
  • газорезательная машина ПКФ-2,5 (СССР);
  • шланговый полуавтомат ПДГ-508 с ВДУ-504 (СССР).

Нестандартное оборудование, разработанное Кропоткинским филиалом СПКТБ «Энергостальпроект» и изготовленное Волжским ЗСК:

  • механизм съема секций с пресса;
  • рольганг поворотный;
  • стенд для установки фланцев и сварки.

Недостатки существующего производства многогранных опор ЛЭП:

  1. нехватка производственных площадей, в частности, на Волжском ЗСК, где производство многогранных опор организовано на действующем предприятии и развернуто в одном проеме, что препятствовало созданию единой поточной линии и приводило к снижению объема выпускаемой продукции;
  2. несовершенство технологического оборудования и недостаточно высокий уровень механизации;
  3. отсутствие специализированного отечественного и зарубежного оборудования для выполнения основных операций;
  4. сложность изготовления нестандартного оборудования собственными силами и трудности размещения заказа на других предприятиях;
  5. необходимость совершенствования отдельных операций для повышения качества продукции, а именно:
  1. при газовой резке листового проката наблюдается плохое качество кромок по геометрии и химическому составу, коробление заготовки;
  2. при гибе листовой заготовки не четко выдерживались размеры граней. Трудоемкость операции, связанная с большими затратами ручного труда вела к значительной зависимости от навыков обслуживающего персонала;
  3. сборка и сварка. Низкая механизация и автоматизация процессов вела к недостаточному качеству сварного шва.

Не смотря на вышеуказанные причины, опоры на МГС были включены в пособие к СНиП 23-81* «Стальные конструкции», в котором указано, что элементы из гнутого многогранного профиля могут использоваться в качестве стоек свободностоящих опор, опор на оттяжках и с внутренними связями. К сожалению, распад СССР и последующий экономический кризис остановили работы по разработке и производству опор на МГС на территории бывшего СССР на много лет.

В то же время за рубежом шел бурный рост применения опор на конических стойках многогранного сечения.
{mospagebreak}
Зарубежный опыт применения многогранных опор.
Во Франции конструкторское бюро фирмы “Птижан” (PetitJean) разработало стальные трубчатые опоры многогранного сечения. Конструкции фирмы “Птижан” находят широкое применение для линий электропередачи низкого и высокого напряжения, для телефонной и телеграфной связи, мачт и канделябров, выполненных из гнутой оцинкованной стали.

Опоры ЛЭП изготавливаются либо для непосредственной их заделки в грунт, либо для установки их на опорные плиты фундамента.

Общая высота конструкции лежит в пределах от 8 до 15 метров. Наземная часть опоры составляет 6,7 - 13 метров, а заделываемая в грунт – 1,3 - 2 метра. Масса конструкции в зависимости от ее типа – 82 - 1250 кг. Конструкции ЛЭП изготавливаются из листовой стали методом холодной штамповки с помощью пресса путем придания ей сечения многоугольника. Определение конусности опоры достигается расчетным путем. Элементы опоры соединяются между собой продольной сваркой. Наибольшая длина одного элемента (секции) конструкции составляет 12м. Минимальная толщина стенки, согласно расчетам разработчиков, - 3 мм.

Скорость установки опор на линии электропередачи в зависимости от особенностей трассы составляет в среднем от 6 до 10 опор в день. В труднодоступных местах при монтаже опор можно использовать вертолеты.

Некоторые опоры ЛЭП крепятся анкерными болтами к фундаментной плите, а некоторые - заделываются непосредственно в грунт.

Трубчатые стальные конструкции могут состоять либо из одной, либо из нескольких телескопических элементов. Но в том и в другом случае сечение конструкции представляет собой многоугольник. Габариты конструкции определяются согласно требованиям применяемых стандартов, официальных или частных предписаний, требованиям техники безопасности и архитектурно-строительных норм.

Проблемы, связанные с получением права на прокладку трассы, и рост цен на землю ведут к тому, что в Японии сооружаются, как правило, двух- и многоцепные ЛЭП.

Фирма Sumitomo Metal Industries ltd. разработала оптимальный вариант строительных стальных конструкций для изготовления опор ЛЭП, отвечающих строгим эстетическим требованиям. Основы эстетических трубчатых опор были заложены Дрейфусом и другими авторами, и их идеи продолжают развиваться с целью получения более оптимальных, более эстетических вариантов конструкций ВЛ.
{mospagebreak}
К одной из таких конструкций относится двухцепная опора ЛЭП 345кВ, которая состоит из восьмигранных конусных секций по 12м. С соотношением конусности 1:80. 8 граней – число, в данном случае, оптимальное, благодаря которому повышается сопротивление конструкции к кручению. Опора ЛЭП с восьмигранным сечением прочнее двенадцатигранной.

Конструкцию получают путем формовки из двух последовательных операций. Формовка производится гидравлическим прессом с усилием 3 тысячи тонн. Длина заготовки – около 6 м. Заготовка вырезается из стального листа автоматическим газовым резаком и имеет трапецеидальную форму. Формованные части опоры соединяются вдоль конструкции электродуговой сваркой под флюсом с соблюдением всех условий, в том числе и предварительного нагрева. На конструкцию длиной до 24 м. и шириной до 1,9 м. Наносится защитное покрытие путем окунания ее в расплав цинка. Контроль отложения цинка и качество покрытия осуществляется согласно стандарта ASTM A-153 и А-23.

Двухцепная опора ЛЭП 345кВ имеет следующие параметры:

  • высота, м 37;
  • длинна траверсы, м 5;
  • пролет стандартный, м 270;
  • масса опоры, тн 18.

Опора ЛЭП включает в себя восьмигранные конусные секции длиной по 12 м. Соединение секций “скользящее”, телескопическое (без болтов и сварки). Толщина стенки у основания – 19 мм, у вершины – 9 мм.

Траверсы опоры ЛЭП имеют шестигранное сечение для улучшения внешнего вида и удобства обработки.

В Греции уменьшение запасов энергии и увеличение потребности в энергоснабжении ведет к объединению различных источников энергии  в общую национальную сеть, которая расширяется из года в год.

Поддержание энергетических запасов на соответствующем уровне требует увеличение количества и общей протяженности ЛЭП. С этой целью фирма Greco Division of Evans Products Co. в содружестве со своими консультантами разработала две основные конструкции одностоечных опор. Одна из них имеет высоту 23-53м, а другая, предназначенная для замены деревянных опор, – меньшей высоты.

Для опоры используются многогранные элементы из низколегированной высокопрочной стали. Формовка стали должна быть выполнена качественно. В опорах применяется атмосферостойкая или оцинкованная сталь.

Как правило, опора изготавливается из двух полуобечаек, вырезанных из стального листа и обработанных на прессах для придания им 4 и 6-гранной формы.
{mospagebreak}
Обе половины накладываются друг на друга и провариваются продольным швом. Длина секции опор достигает 3-6 м. Применять восьми или десятигранные кольца в качестве прокладки при сварке затруднительно из-за необходимости точной их подгонки к внутренней поверхности опоры.

Проверка сварных швов производится ультразвуковым способом на основании технологии, разработанной фирмой Greco.

В ФРГ фирмой Allgauer Uberlandwerk GmbH (AUW) была сооружена линия электропередачи 110 кВ на участке протяженностью около 12 км с применением двухцепных многогранных конических стальных опор. Трасса проходит по равнинной и гористой местности на территории ФРГ и Австрии. Средняя длина пролета между опорами ЛЭП составляет 130 м.

При проектировании этой линии электропередачи принимались во внимание следующие факторы:

  • относительно невысокая стоимость ЛЭП;
  • возможность перспективного увеличения передаваемой мощности;
  • высокая надежность в эксплуатации;
  • удобство восстановительно-ремонтных работ.

Опора ЛЭП 110 кВ имеет сечение в форме двенадцатигранника. Конусность конструкции составляет 30 мм на 1 м. Опора ВЛ состоит из двух секций. Верхняя секция имеет длину 10 м при толщине стенки 10 мм, а нижняя секция – 7,6 м при толщине стенки 14 мм. Высота опоры и окраска ее поверхности зависит от ландшафта местности. Высокая опора ВЛ 110 кВ  может состоять из трех секций. Средняя высота секции ЛЭП – 14 м. Глубина фундамента достигает 3-х м, а в отдельных болотистых почвах может доходить от 6 до 9 м. Диаметр фундамента при этом равен 1,4 м. Одна опора для ВЛ 110 кВ весит в среднем 3,5 т.

Траверса опоры изготавливается из стального листа толщиной 6 мм и имеет 8 граней. Опора ЛЭП и траверса состоят из двух полуобечаек, соединенных сварными продольными швами.

Стоимость многогранных опор ЛЭП 110 кВ составляет 500 000 марок ФРГ на 1 км ВЛ. Она включает в себя компенсационные затраты на потраву полей, судебные издержки и прочие расходы.

В Великобритании многогранные трубчатые опоры из стального листа применяются для замены решетчатых конструкций.

Опора ВЛ 132 кВ из стального листа представляет собой многогранную коническую стойку и имеет красивый внешний вид. Монтаж таких опор осуществляется намного быстрее обычных решетчатых.

Испытания трубчатых опор ЛЭП 132 кВ проводились на испытательном полигоне в Cheddar George.

Опора ЛЭП, подлежащая испытанию, представляет собой свободностоящую одноцепную конструкцию с одним проводом заземления и дельтовидной оснасткой. Высота опоры составляет 20,5м.

Для одноцепной опоры применяется вертикальная, горизонтальная и дельтовидная оснастка. Конструкция опоры с горизонтальной оснасткой представляет собой двойную опору с горизонтальной балкой и, как правило, достигает высоты 8 или 9 метров.

Угловые опоры могут быть свободностоящими или на оттяжках высотой до 27м. Подвеска у этих опор может быть дельтовидной или вертикальной. Угловые свободностоящие опоры обычно крепятся к фундаменту анкерными болтами. Болтовые соединения опор при соответствующей подгонке позволяют придавать опоре строго вертикальное положение.
{mospagebreak}
Все конструкции опор из листовой стали подвергаются горячему цинкованию для увеличения срока эксплуатации в различных условиях окружающей среды.

Все элементы опор ЛЭП 132кВ имеют габариты, позволяющие, в случае необходимости, перевозить их в контейнерах.

В США первую линию электропередачи напряжением класса 500 кВ на участке в 18 миль (29 км) фирма Потомак (Пепко) соорудила в 1976 г. из стальных трубчатых опор для удовлетворения эстетических требований заказчика. Стоимость такой линии оказалась в два раза выше аналогичной линии из решетчатых конструкций.

Секции опор изготавливались различной длины, отличаясь, друг от друга на 5 футов (1,5 м), что позволило изменять высоту опоры с учетом рельефа местности. Величина пролетов линии электропередачи 200 - 1250 футов (274 – 381 м).

Фундаменты под опоры выполнены из монолитного бетона в заложенных кессонах. Готовый каркас из стальной арматуры с пучком анкерных болтов устанавливается в выбуренную яму и заливается бетоном. Форма для бетона немного выступает над грунтом. Диаметр фундамента лежит в пределах 6 - 7 футов (2 - 3 м.), а глубина – 22 - 35 футов (7 -10 м).

У Н-образных опор верхняя траверса делается разъемной для избежания напряжений в верхних секциях. Каждая траверса у этих опор представляет собой отдельную консоль. Обе траверсы соединяются болтами.

Секции опор соединяются между собой телескопическим способом.

Сфера применения и конструкционные преимущества опор на многогранных гнутых стойках.
Таким образом, опоры на многогранных гнутых стойках прочно завоевали достойное место во всем мире.

Опоры эстетичны, хорошо вписываются в ландшафт, занимают узкую полосу отчуждения, оказывают минимальное отрицательное воздействие на окружающую среду. Они технологичны в транспортировке:

  • Не требуются сцепы, имеется возможность доставки обычными вагонами, вкладывая полуобечайки одна в одну, как скорлупу.
  • Не требуется спецтехника (опоровоз) для доставки на пикет, что раньше влекло за собой оплату провоза негабарита в каждом рейсе.
  • В стесненных и горных условиях трассы, отказавшись от опоровоза, появляется возможность доставки более коротким транспортом (грузовой, полуприцеп, роспуск).
  • При сезонной доставке  в условиях Крайнего Севера по большой воде обеспечивается их сохранность при складировании.
  • Уменьшение массы многогранных опор ВЛ, которые в 2,2 раза меньше железобетонных, позволяет их транспортирование и монтаж с помощью вертолетов, что особенно важно при строительстве ВЛ в труднодоступных и отдаленных районах.

Кроме того, опоры на многогранных стойках высокотехнологичны при монтаже, имеют, как правило, одно основание, что в 4 раза уменьшает расход материала на фундамент и в 13 раз снижает трудоемкость на устройство котлована под цилиндрический фундамент многогранных опор по сравнению с грибовидными фундаментами для решетчатых конструкций.

Расход метизов на стойку такой опоры в 9 - 20 раз меньше, чем на стойку опоры решетчатой конструкции.

Трудоемкость сборки из стоек многогранного сечения тоже значительно ниже, в сравнении с болтовой решетчатой опорой – в 7 – 8 раз, а с железобетонной – в 1,3 раза.

По сравнению с железобетонной опорой многогранные значительно более долговечны, особенно с антикоррозионным покрытием.

Степень адаптивности стальных опор, выполненных на основе многогранных конических труб, не имеет аналогов. Несущая способность стоек (траверс) опор легко может быть изменена в широких пределах как за счет толщины листового металла, так и за счет угла наклона конуса. Гибочные машины, работающие по компьютерным программам, могут быть легко переналажены путем изменения рабочей программы без изменения оснастки. Также легко могут быть изменены и длины секций труб, из которых собирается опора. Набор компьютерных программ позволяет иметь в производстве с высокой степенью готовности базовый набор стоек с широким диапазоном изменения несущей способности.

Особенно важным в настоящее время становится антивандальное свойство многогранных опор. Опоры на основе многогранных стальных стоек не подвержены расхищению по элементам посторонними лицами.

Немаловажной является возможность конструктивных мероприятий по борьбе с конденсатом на многогранных опорах в сравнении с железобетонными. Так, по результатам обследования ВЛ 750 кВ “Запорожская АЭС – Запорожская”, высота воды , собравшейся от конденсата в железобетонных стойках достигла до 14 м над уровнем земли.

По зарубежным данным, капитальные затраты на 1 км линий электропередач на 25-50% ниже, чем при использовании железобетонных и стальных ферменных опор.

Сфера применения многогранных гнутых стоек поистине необъятна. Это стойки опор ЛЭП, порталов подстанций, стойки под оборудование, стойки опор контактной сети железной дороги, горэлектротранспорта, опоры освещения городов, вокзалов, стадионов, стойки телефонной и телеграфной связи, мачты для сотовой связи, стойки ветровых генераторов и многое другое. При этом не нужно рассматривать МГС, как некую универсальную технологию, призванную вытеснить с рынка все, что было до этого. Просто это технология, открывающая новые широкие возможности для различного вида конструкций, имеющая свои недостатки, достоинства, а в ряде случаев просто незаменимая. Разумный и взвешенный подход к определению сферы применения МГС позволяет во многом существенно удешевить строительство ВЛ и их дальнейшую эксплуатацию, а в ряде случаев, получить изящное техническое решение задач, которые прежде не решались вообще.


© Копирование материалов размещенных на сайте, допускаеться только по согласию с авторами материалов. Ответственность за достоверность и точность информации несут авторы статей. Все права защищены. Использование материалов сайта без согласия ОАО "ПРОМиК", не допускаеться.

© ОАО "ПРОМиК", 2006
© ООО "Связьтехсервис", 2006

 





Сейчас 94 гостей онлайн
Применение полимерных стоек, как опор ВЛ, в ближайшие 10 лет:
 
Locations of visitors to this page