Russian (CIS)English (United Kingdom)
ГлавнаяКонференцииВторая 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: Плакидюк Вячеслав Михайлович
Эффективность работы энергетики зависит не  только от мощности генерации, но также в значительной степени, и от непрерывности и экономичности передачи электроэнергии потребителям. В настоящее время в Украине эксплуатируется более 1 млн. км ВЛ электропередачи, большинство из которых построены в конце 30-х – начале 60-х годов   прошлого века и были рассчитаны на 40-50 лет эксплуатации. Согласно официальных данных НЭК «Укрэнерго» в срочной реконструкции и ремонтах нуждается 72% ВЛ 220 кВ и 23% ВЛ 330 кВ. кроме того, до 2030 г. за счет строительства, реконструкции и технического переоснащения электросетей напряжением 22—750 кВ предлагается ввести в эксплуатацию около 10 тыс. км ВЛ электропередачи [1]. Для выдачи мощности энергоблоков атомных электростанций необходимо выполнить ряд работ по сооружению воздушных линий. В частности, планируется сооружение магистрали 330 кВ Ровенская АЭС – Луцк – Северная – Тернополь – Каменец-Подольский. Запланировано сооружения ряда подстанций и воздушных линий напряжением 330 кВ для питания энергоемких регионов Украины [2].


Решение задач такого масштаба невозможно без широкого применения новых материалов, оборудования и технологий. Технические требования к сетям нового поколения, предусматривают повышение сроков службы и надежности, снижение сроков строительства и затрат на эксплуатацию. Одним из наиболее перспективных направления решения этих задач является строительство ЛЭП на многогранных опорах.

 

Мировой опыт применения многогранных опор

 

В мировой практике опыт применения опор такой конструкции насчитывает около 40 лет. Опоры на многогранных гнутых стойках (далее – опоры на МГС) используются в цепях всех классов напряжений, в качестве промежуточных и анкерных опор, порталов распределительных устройств и т.п. Велико многообразие конструкций опор, траверс и методов закрепления в грунте [3].

Продолжительный зарубежный  опыт строительства и эксплуатации ЛЭП, порталов и башен связи на базе многогранных опор позволил сформулировать их основные  преимущества по сравнению с опорами, уголковыми решетчатыми  и железобетонными.  Рассмотрим  основные  преимущества опор на МГС .

Главным преимуществом опор на МГС считается адаптивность. Простота проектирования конструкций, практически полное совпадение расчетных и фактических параметров опор (2-3%), быстрая переналадка производства с одного типа опор на другой и высокая производительность позволяют оперативно проектировать, выпускать и устанавливать опоры в максимальной степени отвечающие техническим  условиям конкретной ЛЭП и других объектов (по габаритам, несущей способности, методам закрепления в грунте и т.п.). Все это позволяет уже на стадии проектирования  рассматривать большое количество вариантов строительства и выбирать из них наиболее предпочтительный.

Кроме адаптивности опоры МГС имеют хорошие эксплуатационные характеристики: высокая надежность, отсутствие катастрофических разрушений при обрыве провода, стабильность характеристик опор на протяжении всего срока эксплуатации, низкие текущие затраты по эксплуатации линий электропередачи.

Все без исключения отмечают простоту и высокую скорость монтажа многогранных опор. Как правило, монтаж одной опоры занимает 0,5 - 2 часа. В США на установку одной опоры производства фирмы «Майер Индастриз» при хороших погодных условиях уходит около 15 минут.

 В литературе приводится пример, когда бригада из трех человек установила за одну рабочую смену 16 многогранных опор (3,2 км) на строительстве ВЛ 115 кВ.

К остальным преимуществам можно отнести  уменьшенный землеотвод, экологическую безопасность, простоту утилизации, эстетику и ряд других положительных качеств многогранных опор.

Характерно, что снижение стоимости строительства упоминается в последнюю очередь. Чаще всего приводятся следующие цифры экономии затрат на строительство: 20-30% для распределительных сетей и от +10% для сетей свыше 300 кВ.

 

Российский опыт применения опор на МГС

 

В России многогранные опоры ещё не получили широкого распространения. Незначительный опыт имелся в строительстве многогранных опор с фланцевым соединением секций и оттяжками. Такая конструкция не имела перспектив широкого распространения.

Первый опыт применения конических многогранных опор в сетевом строительстве состоялся на объекте ОАО «Костромаэнерго». В течение 4-х месяцев необходимо было построить две одноцепные линии ВЛ 110 кВ на участке Мантурово - Шарья (ПС «Звезда» - ПС «Кроностар») общей протяженностью 120 км. Первоначальным проектом предусматривалось строительство ВЛ на традиционных опорах - решетчатые анкерные опоры и железобетонные (частично решетчатые) промежуточные опоры. Для сокращения сроков и стоимости строительства было принято решение на восьми анкерных участках общей протяженностью 45.5 км установить многогранные опоры ПМ110-1ф в качестве промежуточных, оставив решетчатые анкерные. Последнее решение принято в силу ограниченности сроков на перепроектирование.

Промежуточная опора ПМ110-1ф состоит из двух 12-гранных секций с толщиной стенки 6 мм . Опора устанавливается на фундаментный модуль, выполненный из трубы со стенкой 10 мм, с помощью фланцевого соединения. Основные характеристики использованных промежуточных опор таковы:

- расчетный габаритный пролет - 270 м.;

- расчетный ветровой пролет - 285 м.;

- расчетный весовой пролет - 330 м.;

- вес комплектной опоры - 2.2 т.;

- вес фундаментного модуля - 1 т.

В результате использования многогранных опор существенно улучшились технико-экономические показатели строительства (табл. 1). Средние пролеты увеличились в 1.5 раза - со 160 метров до 240 метров. Соответственно, общее количество опор снизилось с 284 до 190 штук. Более чем в 3 раза снизился объем завозимых грузов, и это без учета песчано-гравийной смеси и других материалов, необходимых для строительства фундаментов решетчатых опор. Сроки строительства, для сопоставимых по численности бригад, сократились в 4 раза. Стоимость строительства сократилась на 15%.

 

Таблица 1

Сравнительные характеристики вариантов строительства с использованием традиционных и многогранных опор

 

 

Первоначальный

вариант

Реализованный

вариант

Средний пролет (м)

160

240

Потребность в опорах (шт.)

 

 

1. Железобетонные опоры

 

 

ПБ11О-15

230

-

ПСБ11О-1

10

-

УБ110-13

2

-

2. Металлические опоры

 

 

П110-5В (решетчатые)

42

-

ПМ110-1ф (многогранные)

-

190

3. Всего опор (шт.)

284

190

4. Вес опор (т)

1385

418

Потребность в элементах

 

 

фундаментов (шт.)

 

 

1. Ригель АР -6

270

60

2. Ригель Р1 -А

90

-

3. Плита ОП-1

5

-

4. Фундамент Ф5 - 2

84

-

5. Трубчатые фундаменты

-

220

6. Вес фундаментов (т)

635

245


Первый опыт строительства линий электропередачи убедительно подтвердил преимущества многогранных опор, отмечаемые зарубежными и отечественными специалистами [4]. Ниже мы более подробно остановимся только на трех из них - транспортабельность, высокая скорость монтажа и экономическая эффективность.

 

Транспорт.

 

Российский опыт показывает, что транспортные расходы составляют  2% стоимости опор и менее 1% в общей стоимости строительства.

Как показывает опыт дальних поставок опор на МГС (Тында), затраты на железнодорожный транспорт 20 комплектных опор (3 полувагона) составляют около 500 тыс.руб. или 8% от стоимости опор и 4% от стоимости строительства.

Первый опыт строительства В Л с использованием опор на МГС показал:

• При строительстве объектов в пределах 1000 км от места их изготовления целесообразно осуществлять транспортировку автомобильным транспортом, а на большие расстояния - железнодорожным или другим транспортом.

• Транспортировка многогранных опор не требует специального транспорта (опоровозы, сцепы платформ и т.п.). При этом в большинстве случаев возможна поставка комплектных опор с завода-изготовителя непосредственно на пикет.

• Затраты на транспорт не оказывают существенного влияния на стоимость строительства ЛЭП и кратно ниже транспортных затрат при строительстве ВЛ на железобетонных или решетчатых опорах: транспорт решетчатых опор дороже в 1.5-2 раза, а железобетонных - в 3-4 раза.

• Чем сложнее транспортная схема,  тем эффективнее многогранные опоры.

 

Монтаж.

 

Снижение стоимости строительно-монтажных работ и сроков строительства - главная задача инвестора.

Монтаж опоры не представляет сложностей и включает в себя три этапа: стыковка секций опоры; крепление траверс, тросостойки и лестниц; установка опоры на фланец фундаментной секции.

Сравнение сроков строительства линий на многогранных и решетчатых опорах показывает, что здесь сроки сокращаются на порядок! Так, полное время для сооружения одной промежуточной опоры типа П110-5В составляет в среднем 1.5-2 дня, т.е. в 15-20 раз больше. При этом потребуется привлечение дополнительной техники - экскаватор, бульдозер и т.д.

Сооружение трехстоечной многогранной анкерной опоры потребует 2-3 часа, решетчатой (типа У110-1, У110-1+5) - 3-4 дня.

Первый опыт работы позволяет сделать следующие выводы:

• Трудоемкость и сроки монтажа одной многогранной опоры сопоставима с аналогичными показателями железобетонных опор.

• Для сооружения опор на МГС требуется меньшее количество техники.

• По сравнению с железобетонными опорами объем строительно-монтажных работ сокращается в 1.5-2 раза за счет веса и уменьшения количества опор.

• По сравнению с решетчатыми опорами объем строительно-монтажных работ снижается на порядок за счет уменьшения удельных затрат на сооружение одной опоры.

 

 

Экономическая эффективность применения опор на МГС

 

Эффективность применения того или иного типа опор в каждом конкретном случае определяется множеством факторов:

- особенности технического задания на строительство объекта;

- сроки строительства;

- районно-климатические и ландшафтные  условия;

- условия землеотвода;

- транспортная доступность;

- близость производства того или иного типа опор и др.

  При таком многообразии условий строительства  утверждать, что один из типов опор окажется лучшим во всех случаях не приходится. Поэтому, очень важно уже на первом этапе внедрения многогранных опор хотя бы приблизительно очертить область их наиболее эффективного применения. Это позволит избежать необоснованных затрат на исследования и ускорит получение эффекта от реализации конкретных проектов.

Используя российский опыт строительства и последующий анализ эффективность применения опор и МГС для сетей различных классов напряжений можно выделить три области с различными уровнями эффективности.

1. Сети до 10 кВ. В этом классе напряжений наиболее эффективными являются бетонные опоры. Они на 30-35 % дешевле опор на МГС и МРО. В первую очередь это обусловлено дешевизной стоек из вибрированного бетона - в 5 - 6 раз дешевле металлических. Это не значит, что здесь не будут применяться опоры на МГС. В простых районах они могут использоваться в качестве одностоечных анкеров, переходных опор, там, где существуют повышенные требования к эстетике и т.п. Однако основная область их применения - отдаленные и северные районы. Из-за меньшего веса (250-300 кг) и требуемого количества (пролеты в 1.5 раза больше) в этих районах, при использовании опор на МГС, резко снижаются затраты на транспорт и монтаж. В результате, металлические опоры становятся на 30 % эффективней бетонных.

Кроме того, опоры на МГС станут активнее использоваться, если повысится внимание к надежности низковольтных сетей. В ноябре 2000 года на Украине по причине экстремальных метеоусловий было уничтожено 307 тысяч железобетонных опор [5]. Наибольшему разрушению подверглись низковольтные сети 0.4 - 10 кВ на базе трапециидальных стоек из вибрированного бетона. Крупные аварии происходили и в другие годы: 1988г.- 37000 опор, 1975г. - 30000 опор и т.д. Вывод, который сделали украинские специалисты - необходимо широкое применение многогранных опор. Очевидно, что и в России, в таких районах как Северный Кавказ, Южный Урал, Приморье и др. необходимо тщательным образом оценить целесообразность применения опор на МГС с учетом потерь от аварий, сроков службы и эксплуатационных затрат.

2. Сети 35 - 220 кВ. Для сетей этого класса преимущества многогранных опор проявляются в наибольшей степени.

По сравнению с ЛЭП на центрифугированных бетонных опорах линии на опоры на МГС дешевле на 6-10 %. Основным фактором, обеспечивающим преимущество многогранных опор, является увеличение пролетных расстояний в 1.5-2 раза. В результате, несмотря на то, что бетонные опоры значительно дешевле многогранных, общие затраты на приобретение опор, изоляторов и т.д. оказываются всего на 20-25 % ниже. Одновременно, при использовании бетонных опор затраты на строительно-монтажные работы выше на 40-70%, затраты на транспорт - в 2.5-3 раза. Как и в низковольтных сетях, преимущества опор на МГС возрастают при строительстве ЛЭП в северных и отдаленных районах.

Сравнение стоимости строительства ЛЭП на многогранных и решетчатых опорах показало, что практически по всем составляющим затрат опоры на МГС значительно выгоднее. В результате, стоимость 1 км линий данного класса на решетчатых опорах оказывается на 35-40 % выше. Особо следует отметить, что при использовании опор на МГС кратно сокращается время строительства.

3. Сети 330 - 500 кВ. Для сетей этого класса характерно то, что резко падает эффективность бетонных опор. Для линий 500 кВ их использование вообще не рекомендуется. Это связано с тем, что с введением ПУЭ седьмого издания пролетные расстояния сократились до 50 - 70 метров.

Сравнение опор на МГС и металлических решетчатых опор показало, что для ВЛ 330 кВ оба типа опор равноэффективны, а для ВЛ 500 кВ решетчатые опоры чуть лучше. Возможно, эти соотношения несколько изменятся с появлением специальных конструкций многогранных опор, но принципиальный вывод о равноэффективности скорее всего сохраниться, что подтверждается и мировым опытом. Такое положение обусловлено двумя факторами. Во-первых, более резкий рост массы опоры. Если при переходе от опор 220 кВ к 330 кВ вес решетчатой опоры растет на 15-20%, то вес многогранной - на 80-90 %. Во-вторых, усложняются и удорожаются конструкции фундаментов.

Для сетей этого класса сохраняется преимущество опор на МГС в скорости строительства. Очевидно также, что многогранные опоры будут предпочтительнее в городских условиях, где существуют серьезные ограничения по землеотводам, а также в горных и труднодоступных районах.

Перспективы применения МГС в Украине.

 

Что касается Украины, то в ближайшей перспективе сфера применения многогранных гнутых стоек может быть очень широкой. Это и стойки опор ЛЭП, порталов подстанций, стойки под оборудование, стойки опор контактной сети железной дороги, городского электротранспорта, опоры освещения городов, вокзалов, стадионов, стойки телефонной и телеграфной связи, башни для сотовой связи, стойки ветровых генераторов и многое другое. При этом не нужно рассматривать МГС как некую универсальную технологию, призванную вытеснить с рынка все другие виды опор и стоек. 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 имели решения.

На сегодняшний день в Украине ведутся работы рядом проектных, научных и производственных организаций с целью продвижения МГС на украинской рынок как высокотехнологического продукта, позволяющего во многих случаях решить ранее нерешаемые задачи в сетевом строительстве и других отраслях хозяйства.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Паливно-енергетичний комплекс України в контексті глобальних енергетичних перетворень. - К.:УЕЗ.-2004.-468с.

2. Баталов А., Лучников В., Кириленко А., Стогний Б., Шидловский А. Основные направления обеспечения надежного и безопасного функционирования объединенной энергетической системы Украины. Киев. Энергетическая политика Украины, № 3-4(67-68), 2006.

3. Крылов С.И. Легкие эстетичные опоры для ВЛ СВН. М., Электро, 2005, №3.

4. Вариводов В.Н., Казаков С.Е. и др. Стальные многогранные опоры для распределительных электрических сетей. М., Электро, 2005, №2.

5. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов. МЭ РФ, МФ РФ. М., Экономика, 2000.

6. Раппопорт А.Н., Горюнов П.В. и др. Практические рекомендации по оценке эффективности и разработке инвестиционных проектов и бизнес-планов в электроэнергетике. 2-е изд. М., 1999.

7. Семенко В.Д., Костиков В.И. Опоры для линий 0.4 - 10 кВ. Новые решения. Киев, Энергетика и электрификация № 8 (217), 2001.

 



Фото-15
Монтаж
Фото-15


Сейчас 79 гостей онлайн
Применение полимерных стоек, как опор ВЛ, в ближайшие 10 лет:
 
Locations of visitors to this page