Russian (CIS)English (United Kingdom)
ГлавнаяКонференцииВторая Международная конференция МГС → Технические предложения по созданию унифицированных опор ВЛ напряжением 35-750кВ на СГС
Технические предложения по созданию унифицированных опор ВЛ напряжением 35-750кВ на СГС

Технические предложения по созданию унифицированных опор ВЛ напряжением 35-750кВ на стальных гнутых стойках.

 

УДК 658.516[621.315.17]

 

Филиал ОАО «Инженерный центр ЕЭС» - «Фирма-ОРГРЭС»

Яковлев Л.В., Каверина Р.С.

 

1. Введение

В настоящих предложениях разработаны научные основы, освоение производства и внедрение конкурентоспособных, эксплутационно надежных электросетевых конструкций. Целью работы является сохранения существующего фонда электрических сетей, а так же создание электросетевых конструкций оптимальных при проектировании, конкурентно способных на мировом рынке, надежных и долговечных при эксплуатации. В данной работе приведены чертежи опор на базе эскизного проектирования с основными геометрическими размерами, показателями расхода материалов, и областью применения стальных многогранных опор ВЛ 35-750 кВ. Работа выполнена по следующим направлениям:

-выбраны и обоснованы схемы опор;

-выбраны формы сечений, размеры элементов, конструктивное решение и расчет стыков;

-выбрана марка стали;

-выбраны фундаменты опор;

-выбрана компоновка проводов;

Решение найдено на основе эскизно разработанных технических требований во взаимной связи и с учетом технических возможностей заводов, погрузочно-разгрузочных механизмов, транспортных средств и учета требований возникающих при восстановлении ВЛ при авариях и отказах путем сравнения вариантов по затратам на строительную часть условного участка линии при применении опор оптимальных высот, которые определяются по зависимости С=f (Н) и соответствуют минимуму затрат, где С- стоимость строительной части участка, Н- высота опоры.

Для каждого класса напряжений проработаны различные схемы опор и определены их область применения в одноцепном и двухцепном вариантах:

-одностоечные свободностоящие опоры с траверсами различных форм (стального проката, многогранные);

-двухстоечные свободностоящие с внутренними связями и без них;.

-одностоечные на оттяжках

-портальные на оттяжках.

-при выборе формы сечения опор проанализированы области применения круглых и элептических форм сечений элементов;

-определена область применения различных марок сталей.

Определены конструктивные решения закрепления опор в грунтах и область их применения для заделок осуществляемых:

-путем установки в цилиндрический котлован нижней части стоек выполненных как продолжение основной стойки путем наращивания ее нижней части в виде многогранника или центрифугированной железобетонной оболочки стыкуемых с основной частью стойки фланцевым или телескопическим стыком с последующим заполнением пространства между стенками котлована и стойками гравийно-песчаной смесью, смесью песка с цементом, бетоном;

-путем погружения фундаментной части (стальной или железобетонной) в цилиндрический котлован меньшего диаметра ударным методом или вибрированием.

Предложены решение вопросов компоновки проводов в пролете и на многогранных опорах с использованием необходимой оснастки по изоляции и арматуре с целью создания компактных линий обладающими свойствами повышенной пропускной способности и экологически безопасными по электрическим и магнитным полям.

При разработке типовых проектов выбор схемы промежуточных опор осуществлялся путем сравнения нескольких вариантов с применением унифицированных для данного типа опор и деталей. Наиболее экономичными оказались для ВЛ 35-220 схема одностоечной опоры с траверсами из стального проката и на линиях 330-500кВ портальные двухстоечные опоры с внутренними связями, траверсы многогранные и 500-750кВ. портальные двухстоечные опоры с внутренними связями и на оттяжках

Наиболее экономичными оказались опоры, выполненные в габаритах (до нижней траверсы) унифицированных стальных опор 35-330 кВ и типовых опор 500-750 кВ. Конструкции опор предложены как для районов с умеренной пляской, так и для районов с частой и интенсивной пляской проводов и удовлетворяют требованиям раздела два ПУЭ седьмого издания и СНиП 11-23-81*.

Расчеты опор выполнены по методу предельных состояний для третьего ветрового и гололедных районов, указанных на соответствующих обзорных листах. Анкерно-угловые опоры приняты решетчатыми прежней унификации. Все промежуточные опоры рассчитаны на подвеску проводов в глухих зажимах на соответствующие габаритные, ветровые и весовые пролеты приведенные на листах 4 - 5 настоящей работы.

При определении нагрузок приняты следующие коэффициенты:

надежность по ответственности для ВЛ до 220кВ1,0
для ВЛ 330-750кВ 1,1
двухцепных ВЛ 1,1
региональный по ветру1,15
региональный по гололеду 1,2

2. Конструкция типовых (унифицированных) многогранных опор ВЛ 35-750 кВ.

 

2.1. Типовые многогранные стойки.

Многогранные стойки выполняются в виде 12- 16 и более граней из листовой стали марки С- 245 или С-345, толщиной стенки 3-4-5-6-7-8 мм, состоящих из нескольких секций с переменной толщиной стенки. Для опор до 110кВ используется сталь С-245, а для опор свыше этого напряжения С-345. Длина отдельных стоек от ее верха до фундамента колеблется от 10метров до 35 метров и состоит из нескольких элементов Секции соединяются между собой при помощи телескопического стыка. Нижняя секция заканчивается фланцевым стыком или телескопическим, в зависимости от конструктивного решения основания (фундамента). Из отдельных стоек можно собрать унифицированный модуль. Общая длина модуля 35,35м. Диаметр модуля в верхней части 170 мм и в нижней части 845мм. Длина секций от 9,1м до 10,05м. Для опор, используемых в особых расчетных климатических условиях, предусматривается использовать модуль с толщиной стенки листа 8мм. Расчетный изгибающий момент в нижней части стойки при упругих деформациях при толщине стенки листа 6 мм составляет 116,0 тсм, для 8мм - 154,3 тсм. (таблица 1).

Предельный изгибающий момент в нижней части стойки при пластических деформациях для стенки 6 мм составляет 147.3 тс для 8 мм 196,0 тс. Ниже приводятся формулы расчета по определению расчетных и предельных изгибающих моментов для каждой секции модуля. Результаты расчета приведены в таблице 1.

 

 

 

Таблица 1

Диаметр ствола внизу см;

Толщина листа, см:

Момент инерции W см3

Момент при упругих деформациях тм:

Статический момент см3 2 S

Момент при пластических деформациях тм

35,0

0,6

577,0

19,9

732,0

25,2

51,4

0,6

1244,4

42,9

1580,4

54,5

67,1

0,6

2120,6

73,2

2693.2

93,0

84,5

0,6

3363,1

116,0

4271,0

147.3

35,4

0,8

769,3

26,5

976,,6

33,6

51,4

0,8

1655,0

57,1

2101,9

72,4

67,1

0,8

2820,4

97.3

3581

123.6

84,5

0,8

4472,9

154,3

5680,6

196,0

 

 

Расчетный изгибающий момент в сечении стойки определен по формуле 28 СНиП 11-23-81*

М= ³с W R , W=À´D2/4

³с - коэффициент условия работ, ³с = 1

D- наружный диаметр ствола, см;

´- толщина листа, см;

R=3450кг/см2

Устойчивость стенок оболочек не учитывалось, так как обеспечивается условие пункта 7.14 СНиП 11-23-81*

hef D t d » uwE / R

где hef - расчетная высота стенки, см; hef =22,2см

t – толщина стенки, см; t =0,6см

» uw – условная гибкость стенки, » uw = 1,6, таблица 27 СНиП 11-23-81*;

E – модуль упругости = 2000000 кг/см2 ;

37 < 38.5

Предельный изгибающий момент

М= ³с 2S R , S=´D2/2

 

S- статический момент см3;

 

 

 

 

2.2. Унифицированные промежуточные опоры ВЛ 35-750 кВ на основе многогранного модуля.

Стойки свободностоящих опор и опор с внутренними связями (рис. 6-8) собираются из отдельных секций модуля с креплением к фундаменту через фланцевый стык.

Траверсы для этих опор - шпренгельного типа - выполняются из уголкового профиля и круглой стали, закрепляются на стойке шарнирно при помощи сквозного болта (шкворня) или хомутов (рис. 3).

Стойки опор на оттяжках собираются из двух модулей, которые стыкуются между собой и в комлевой части при помощи фланцевого стыка. Таким образом собираются одностоечные, портальные и V- образные опоры (рис. 9-12). В качестве траверс на портальных опорах 500 – 750 кВ используются секции модуля.

Сборка секций опор модуля должна обеспечивать предварительное напряжение в соединении, как при телескопических стыках, так и при фланцевых.

Соединение секций можно выполнять, как в горизонтальном, так и в вертикальном положении. При горизонтальном положении одна секция стойки фиксируется на подкладках, а другая секция стойки вывешивается краном. С помощью продольного усилия, создаваемого краном, секция вводится в смежную секцию. Затем устанавливаются упоры через сквозные болты (рис. 5) и при помощи двух гидравлических домкратов производятся стяжка секций. Усилия стяжки по каждому домкрату и перемещения в стыках должны быть не меньше значений, приведенных в таблице 2.

Таблица 2

Минимальное перемещение в стыке мм

Минимальное усилие по домкрату кгс

Максимальное усилие по домкрату кгс

65

14000

18000

80

16000

19500

95

18000

21000

 

Сборка секций для свободностоящих опор осуществляется на минимальных усилиях, указанных в таблице 2, а для опор на оттяжках - на максимальных. Для обеспечения герметичности стыков секций, устанавливаемых отрубом к верху, стыки собираются на герметиках.

Фланцевые стыки собираются на высокопрочных болтах с предварительным натяжением при помощи тарировочных ключей с усилием затяжки, указанным в рабочем проекте.

Геометрия опор ВЛ 35-750 и их габаритные размеры указаны на рис. 6-12.

Опоры рассчитаны на подвеску проводов в глухих поддерживающих зажимах на соответствующие габаритные, ветровые и весовые пролеты, приведенные в таблицах 3-7.

 

С целью применения этих опор при аварийно-восстановительных работах пролеты для них указаны как для унифицированных опор.

 

Пролеты унифицированных многогранных опор ВЛ35 кВ

Таблица 3

 

alt

Пролеты унифицированных многогранных опор ВЛ 110 кВ

Таблица 4

 

alt

Пролеты унифицированных многогранных опор ВЛ 220 кВ

Таблица 5

Высота до нижних траверс, м

Пролеты,

м

Марки проводов.

АС-300

АС-400

Районы по гололеду

1

2

3

4

1

2

3

4

22,5

lгаб

lвет

lвес

425

425

530

420

425

525

375

425

470

330

425

415

425

425

530

425

425

530

390

425

490

355

425

440

 

 

Пролеты унифицированных многогранных опор ВЛ 330 кВ

Таблица 6

Высота до нижних траверс м

Пролеты

м

Марки проводов.

2 АС-300

2 АС-400

Районы по гололеду

1

2

3

4

1

2

3

4

25,0

lгаб

lвет

lвес

450

450

565

440

450

550

385

450

480

340

450

425

450

450

565

450

450

565

410

450

515

400

450

465

 

Пролеты двухцепной многогранной опоры ПМС 500-2 ВЛ 500 кВ

Таблица 7

Высота до нижних траверс м

Пролеты

м

Марки проводов.

3 АС-330

3 АС-500

Районы по гололеду

1

2

3

4

1

2

3

4

23,0

lгаб

lвет

lвес

380

407

556

380

407

556

340

374

488

300

339

428

385

380

502

355

380

502

325

320

400

300

290

365

 

 

2.3. Специальные и анкерно - угловые опоры

Конструкции повышенных опор, сооружаемых в особых условиях (городских, горных, и т.д.) предлагается решить как свободностоящие опоры пространственной конструкции с сечением в виде элипса и круглого сечения с переменной толщиной стенки оболочки (рис 13). Такие конструкции могут сооружаться высотой до 70м. В качестве анкерноугловых опор возможно применение комбинированных опор объединенных в рамную конструкцию из двух трех стоек при помощи ригелей или шпоночных устройств (ри17-18). Технические решения таких опор в данной работе не рассматриваются.

 

2.4. Фундаменты многогранных унифицированных опор.

Необходимость перехода на новый вид фундамента вызвана недостаточной несущей способностью заделок опор в сверленых котлованах с засыпкой песчано-щебеночной смесью.

Основным видом фундамента для свободностоящих опор является сталебетонные буронабивные сваи (рис.2) с жесткой арматурой из листового проката с заполнением пазух сухой песчано-цементной смесью. Допускается применять в качестве фундамента последующие секции стоек, соединяемые телескопическим стыком. При этом пазухи пробуренного котлована должны заполняться песчано-цементной смесью. Фундамент имеет длину 4,5 метра и заглубляется на 4,0 м. Соединение фундамента с телом опоры осуществляется при помощи фланцевого стыка. Соединение промежуточных звеньев модуля с фундаментом осуществляется с помощью переходного звена к фланцевому стыку. В необходимых случаях используются подставки. Применение буронабивных фундаментов, которые обеспечивают сплошность грунтовой среды с песчано-цементной смесью (при ее уплотнении), позволит повысить их несущую способность в 1,5- 2,5 раза по сравнению с заделками в сверленых котлованах при заполнении пазух песчано-щебеночной смесью. Это обеспечит необходимую прочность и деформативность закрепления опор практически во всех грунтах. Результаты расчета несущей способности сталебетонных буронабивных свай на опрокидывание по предельным состояниям второй группы, которые являются определяющими при расчете фундаментов, приведены в таблице 8.

Таблица 8

Виды грунтов

Несущая способность фундамента на опрокидывание (тсм) при коэффициенте пористости «е»

0,45

0,55

0,65

0,75

0,85

0,95

1,05

Пески

Крупные

238,0

190,5

144,0

-

-

-

-

Средние

197,3

162,8

123,4

-

-

-

-

Мелкие

185,4

149,2

102,8

70,6

-

-

-

Пылеватые

175,0

140,6

100,3

70,0

-

-

-

Супеси

0< IL <0,25

214,0

177,0

147,0

120,1

-

-

-

0,25

197,0

153,6

127,0

99,8

785

-

-

Суглинки

0< IL <0,25

298,0

231,0

190,0

153,0

132,8

109,0

-

0,25

262,0

221,6

182,0

149,0

114,8

92,4

-

0,50

230,0

200,6

145,2

120,0

99,0

79,5

67,0

Глины

0< IL <0,25

380,0

370,0

318,0

280,0

240,3

197,0

180,0

0,25

350,4

321,0

280,0

240,9

200,5

160,2

120,3

0,50

310,0

280,0

212,0

185,0

150,4

120,1

92,0

 

Несущая способность заделки опор будет достаточна для восприятия расчетных изгибающих моментов от стойки опоры.

В случаях, когда несущая способность буронабивных фундаментов недостаточна, необходимо использовать забивные фундаменты путем погружения свай в цилиндрический котлован меньшего диаметра ударным методом или вибрированием. а при ремонтно-восстановительных работах, когда используются существующие фундаменты, рекомендуется использовать специальную подставку, приведенную на рис. 4.

 

3. Компактные линии на многогранных опорах.

В зарубежной практике в последнее время находят применение компактные линии с различной компоновкой проводов в пролете и на опорах. При этом используются полимерные изоляторы, которые наряду с изоляционными функциями выполняют роль траверс (рис. 14. 15, 16). По своей форме они могут применяться как жесткие консоли и как пространственные V- образной формы или конструкций с подкосом или тягой. Для исключения схлестывания проводов в пролете необходимо устанавливать дистанционные изолирующие распорки по специально разработанным схемам при которых снижается вероятность схлестывания проводов и уменьшаются гололедные нагрузки. Компактные линии, как правило, обладают свойствами повышенной пропускной способности и экологически более безопасные по электрическим и магнитным полям. В настоящее время в России разработаны и применяются линейные подвесные полимерные изоляторы, межфазовые изолирующие распорки и опорные стержневые изоляторы, которые можно с успехом использовать при сооружении компактных линий.

 

 

4. Заключение

4.1. В предложениях приведены чертежи (эскизы) унифицированных промежуточных, стальных многогранных опор ВЛ 35-750кВ на стадии эскизного проектирования с основными геометрическими размерами, показателями расхода материалов и областью применения.

Эскизы опор выполнены в габаритах (до нижней траверсы) унифицированных стальных опор 35-330 кВ и типовых опор 500-750 кВ. Конструкции опор предложены для районов с умеренной пляской и для районов с частой и интенсивной пляской проводов, которые удовлетворяют требованиям раздела два ПУЭ седьмого издания и СНиП 11-23-81*.

Расчеты опор выполнены по методу предельных состояний для второго ветрового района, а по гололеду для ВЛ 35, 110, 220, 750 кВ - 1-4 районов, ВЛ 330, 500 кВ – 1- 7 районов.

Представленные технические проработки можно использовать на стадии технического проекта с последующей проработкой узлов и деталей при создании рабочего проекта.

4.2.Применение унифицированных многогранных стальных опор для ВЛ напряжением 35-750 кВ позволит:

- снизить расход металла до 20% по сравнению с решетчатыми конструкциями при применении в конструкции опор преднапряженных телескопических и фланцевых стыков, современной технологии гнутья листовой и фасонной стали;

- снизить стоимость сооружений новых ВЛ на 10-30% по сравнению с ВЛ с решетчатыми конструкциями опор;

- снизить объем запаса строительных конструкций для ликвидации аварий на существующих ВЛ до минимума, который по количеству типоразмеров сведется к одному модулю с комплектующими деталями, обеспечить создание компактных складов аварийного резерва в любых МЭС или энергосистеме, не требующих полного набора всей номенклатуры установленных опор ВЛ 35-750 кВ;

- сократить время и трудозатраты на ремонтно-восстановительные работы, так как опоры собираются из готовых секций;

- обеспечить доставку опор в труднодоступные места, так как секции опор имеют небольшие вес и габариты;

- исключить затраты, связанные с временной установкой и последующей заменой опор, так как опоры рассчитаны на рабочие ветровые и гололедные нагрузки и устанавливаются в постоянную эксплуатацию;

исключить ущерб от вандализма, который составляет 15 и более % от общего количества отказов ВЛ с решетчатыми опорами.

 

 

 

 

 

 


 


 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 





 



Фото-9
Монтаж
Фото-9


Сейчас 33 гостей онлайн
Применение полимерных стоек, как опор ВЛ, в ближайшие 10 лет:
 
Locations of visitors to this page