ТРАВЕРСА ДЛЯ П-ОБРАЗНЫХ ОПОР ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ ИЗ ПУЛТРУЗИОННОГО СТЕКЛОПЛАСТИКА

TRAVERSE FOR П-SHAPED POLES POWER LINES FROM PULTRUDED FIBERGLASS

Yuri Fedorov

Candidate of Engineering Sciences, Senior Researcher, Institute of Oil and Gas Problems SB RAS,

Russia, Yakutsk

Spiridon Vasilev

Junior Researcher, Institute of Oil and Gas Problems SB RAS,

Russia, Yakutsk

АННОТАЦИЯ

Предложена конструкция составной композитной стеклопластиковой траверсы опоры ЛЭП. Проведены стендовые и опытно-промышленные испытания. Стеклопластиковая траверса опоры показала свою работоспособность с точки зрения обеспечения необходимой несущей способности и облегчения монтажных работ.

ABSTRACT

The design of a composite beam composite fiberglass pylon. Conducted bench and pilot tests. Fiberglass cross member of the support showed its efficiency from the point of view of ensuring the required bearing capacity and facilitate installation work

Ключевые слова: Траверса, опоры линий электропередач, стеклопластик, пултрузия, работоспособность.

Keywords: Travers, power transmission towers, fiberglass, pultrusion, performance.

Предусмотренные конструкциями применяемых опор деревянные траверсы характеризуются большими габаритами по длине (до 8,5 м) и высокой массой, что затрудняет их доставку к местам установки в условиях бездорожья и усложняет монтажные работы.

Композитная стеклопластиковая траверса – более прочная, легкая и экологически безопасная альтернатива траверсам из традиционных материалов. Результаты исследований, приводимые производителями, показывают, что долговечность конструкций из таких материалов в разы превосходит срок службы аналогичных конструкций из традиционных материалов. В данной статье представлены исследования несущей способности сборно-разборной композитной траверсы и опытно-промышленные испытания по изучению недостатков и преимуществ при монтаже.

Траверсы предназначены для закрепления электроизоляторов на промежуточных опорах ЛЭП 35 и 110 кВ портального типа с расстоянием между осями опор 3000 мм и 4000 мм. Сборно-разборные конструкции композитных траверс необходимы для проведения ремонтно-восстановительных работ. Конструкция траверс должна обеспечивать минимальные габариты в транспортном положении и максимальное упрощение монтажных операций.

Для изготовления траверс предусмотрено применение стеклопластиковых профилей типа «швеллер» изготовленных по технологии пултрузии.

На рис. 1а. схематично представлена конструкция траверсы для ЛЭП 110 и 35 кВ, изготовленная из стеклопластикового швеллера 240 х 72 и 12. Траверса содержит два основных элемента длиной по 4,1 (3,1) м, скрепленных между собой третьим соединительным элементом длиной 2 м. Каждый основной элемент прикрепляется к соединительной детали болтами и гайками. Прикрепление траверсы к стойкам опор осуществляется хомутами или традиционным болтовым соединением с шайбой-подпятником рис. 1в. Такая конструкция обеспечивает соединение траверс и стоек практически независимо от отклонений расстояния между опорами в достаточно широком диапазоне и исключает сверлильные работы на высоте.

Рисунок 1. Стеклопластиковая траверса для опоры ЛЭП 35 и 110кВ (в скобках даны размеры траверсы для ЛЭП 35кВ): а) схема конструкции траверсы; б) размещение крепежных деталей; в) соединение траверсы к стойке опоры.

Нагрузки, которые необходимо обеспечить при проведении стендовых испытаний различных вариантов конструкций траверс для опор ЛЭП, руководствовались нормативным документом «Правила устройства электроустановок» ПУЭ-7 [2] и специальной литературой [1,3].

Траверса в нормальном режиме работы высоковольтной линии должны быть рассчитаны на следующие сочетания нагрузок [2]:

- нагрузка от веса провода и веса гололеда на проводе;

- воздействие поперечной ветровой нагрузки на провода, свободные или покрытые гололёдом;

Нормативную толщину стенки гололёда принимаем, согласно [2] в соответствии с картой районирования России: 10; 15; 20 мм для районов по гололеду I; II; III соответственно.

Нагрузка F и угол приложения испытательной нагрузки a соответственно будут равны: F =  4,67; 6,72; 10,83 (кH)  a = 17,7°; 15,3°; 11,3°.

Для определения деформационно-прочностных характеристик траверс разработан и изготовлен стенд, позволяющий моделировать напряженно-деформированное состояние стеклопластиковых изделий. Нагружение траверсы по её центру моделирует подвес центрального провода. Нагружение траверсы по её консоли моделирует подвес бокового провода. В ходе испытаний согласно показаниям динамометра и дальномера определяются деформационно-прочностные характеристики траверс.

Результаты испытаний  приведены на рис.2.

Рисунок 2. График нагрузка – прогиб для траверсы на 110 кВ (профиль – швеллер). Приложение нагрузки к траверсе в точке подвеса центрального (▲) и бокового (●) проводов.

Анализ результатов проведенных стендовых испытаний составных траверс опор ЛЭП показывает их работоспособность с точки зрения обеспечения необходимой несущей способности изделий.

Опытно-промышленные испытания разработанных траверс проводили на действующей ЛЭП ЗЭС ПАО «Якутскэнерго» в г. Мирном Республики Саха (Якутия). Замена траверсы на промежуточной деревянной П-образной опоре ЛЭП 110кВ проводили не спуская стойки при помощи автокрана. В собранном состоянии композитная траверса весит 80кг, а деревянная весит ~250÷300кг. Крепление траверсы на стойки опоры проводили в зимнее время при низких температурах и крепление к стойкам опоры осуществляли через хомуты рис.3. В ходе испытаний было установлено, что удобным способом крепления траверсы при замене, является комбинированное крепление, т.е. во-первых, производится крепление традиционным болтовым соединением на старом отверстии, а второе крепление хомутами, что позволяет исключить сверлильные работы на высоте.

Рисунок 3. Опытная траверса на опоре ЛЭП 110кВ.

Опытно-промышленные испытания показали преимущество легкого веса стеклопластика перед традиционными деревянными и металлическими при изготовлении траверс опор ЛЭП, особенно составных. Составную траверсу можно по частям вручную доставить до места установки, т.к. максимальный вес самой большой составляющей траверсы составляет около 30÷35 кг. Преимущество малого веса очевидна при аварийной замене траверсы без применения подъемной техники. Долговечность стеклопластика (более 70 лет) позволяет многократное использование траверсы, в случае замены стоек опор, что отразится на экономии средств при реконструкции ЛЭП.

Необходимо отметить, что широкие перспективы применения стеклопластиковых траверс при проведении ремонтно-профилактических работ и строительстве новых ЛЭП в ближайшем будущем потребуют значительного расширения ассортимента стеклопластиковых изделий, выпускаемых российской промышленностью. Тем более, что затраты производителей при освоении выпуска новых размеров профилей при применении пултрузионных технологий не столь велики и составляют 800-1000 тыс. руб. на один тип. Расширение ассортимента типоразмеров позволит в зависимости от эксплуатационных условий оптимизировать конструкции траверс.

Список литературы:

1. Крюков К. П., Новrородцев Б. П. Конструкции и механический расчет линий электропередачи.­ 2­e изд., перераб. и доп.­ Л.: Энерrия, Ленингр.отд., 1979. – 312с.
2. Правила устройства электроустановок. Издание 7 переработанное и дополненное – Утв. приказом Минэнерго России от 08.07.2002 №204. – М.: Энергоатомиздат, 2002.
3. Свод правил СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85. [Текст]. – Введ. 2011-05-20. – М.: Министерство регионального развития Российской федерации, 2011. – 85 с.