СТРОИТЕЛЬСТВО ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МНОГОГРАННЫХ ОПОР

Бойков Андрей Петрович

Знаменщиков Сергей Александрович

Иглов Евгений Васильевич

студент кафедры «Энергетика» НОУ ВПО Московский технологический институт «ВТУ», филиал в г. Оренбурге

E-mail: energy@mti-orenburg.ru.

Касеева Оксана Анатольевна

доцент кафедры «Энергетика» НОУ ВПО Московский технологический институт «ВТУ», филиал в г. Оренбурге

На сегодняшний день основу российской электроэнергетики составляют энергетические комплексы, созданные более полувека назад. За это время не предпринималось никаких существенных преобразований, и в последние годы обострился процесс физического и морального старения электростанций и сетей.

Техническое состояние распределительных сетей критично — большая часть кабельных линий выработали свой ресурс, а те, которые функционируют, не в состоянии справиться с возрастающими нагрузками, а, следовательно, не могут удовлетворить растущие нужды потребителей электроэнергии. Должным образом не обеспечивается присоединение к электросетям вводимых в эксплуатацию жилых домов и промышленных объектов, требующих дополнительных мощностей. Почти все крупные города испытывают острый дефицит электроэнергии, нехватка которой существенно тормозит рост экономического и промышленного развития.

Электроэнергетический кризис уже не является потенциальной угрозой — к сожалению, это уже стало реальностью, с которой столкнулись некоторые города и регионы. Убытки, причиненные техногенными катастрофами в энергетическом комплексе, исчисляются миллиардами и грозят экономической целостности России.

Таким образом, намечается обширный фронт работ по реконструкции и реорганизации существующих электрических сетей. Энергосистема требует новых технологий, ведущих к энергосбережению и более высокой производительности энергетической промышленности.

Сегодня в сетевом строительстве на первый план выходят требования резкого сокращения сроков строительства линий электропередач (ЛЭП), снижение его стоимости, повышение надежности электроснабжения и соблюдения ужесточившихся технических и технологических требований. Одним из направлений решения таких задач, будет являться массовое строительство сетей с использованием конических многогранных металлических опор переменного сечения (ММО), рис. 1 [5].

Рисунок 1. Металлические многогранные опоры ЛЭП

Более 30 лет в мире для строительства линий электропередачи используются многогранные металлические опоры, изготовленные по универсальной технологии обработки листового проката.

Опоры представляют собой многогранную коническую конструкцию, изготовленную из стального листа. Опора может состоять из одной, двух и более секций (в зависимости от требуемой высоты). Длина секции — до 16 метров. Однако чаще всего используются секции длиной до 11,5 метров, что обусловлено удобством транспортировки стальных листов и секций готовых опор железнодорожным и автомобильным транспортом. Соединение секций между собой возможно как фланцевое, так и безфланцевое (телескопическое). Высота опор — до 40 метров и более. Толщина стенки — от 3 до 12 мм. Диаметр опор — до 2 метров. В грунт опоры устанавливаются либо непосредственно в пробуренную скважину, либо крепятся на фланцах к железобетонному фундаменту.

Большое разнообразие технических характеристик многогранных металлических опор позволяет применять их в электроэнергетике (линии электропередач), в железнодорожном транспорте (контактные сети, линии автоблокировки), в дорожном строительстве (осветительные опоры), в коммунальном хозяйстве (осветительные опоры, контактные сети городского электрического транспорта), при сооружении телекоммуникационных мачт и т. д.

Многогранные металлические опоры имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с традиционно применяемыми железобетонными и решетчатыми опорами. Главные из этих преимуществ состоят в следующем:

Надежность. Многогранные металлические опоры значительно надежнее бетонных и решетчатых, особенно в сложных гололедно-ветровых условиях. В аварийном режиме многогранная стальная опора выдерживает нагрузки в 2—3 раза больше, чем железобетонная опора. Объемы разрушений при авариях снижается в несколько раз.

1.  Адаптивность. Многогранные опоры, составляющие типовой ряд могут быть легко модифицированы путем увеличения или уменьшения высоты, толщины стенки, диаметра и т. д. Высокая автоматизация технологического процесса позволяет проводить эти изменения в кратчайшие сроки. Это открывает новые возможности при проектировании воздушных линий (ВЛ), позволяет оптимизировать число опор в привязке к конкретным трассам и т. д.

2.  Транспортабельность. Многогранные опоры в несколько раз легче бетонных и решетчатых. Промежуточная опора ВЛ-35 весит около 1 т. Аналогичная железобетонная — 4 т., решетчатая — 2 т. В связи с малым весом и удобством транспортировки резко снижаются объемы транспортных и погрузочно-разгрузочных работ. Для транспортировки не требуются специальные транспортные средства (сцепки платформ, опоровозы). Опоры не разрушаются в процессе транспортировки и погрузочно-разгрузочных работ.

3.  Монтажепригодность. Малый вес и высокая степень заводской готовности позволяют устанавливать опору за несколько часов. При этом не требуется использование специальных дорогостоящих подъемных механизмов и заливки мощных фундаментов. Резко сокращаются трудозатраты на монтаже и сроки сооружения объектов, особенно в болотистых грунтах и труднодоступных районах.

4.  Качество. Качество многогранных опор гарантируется высоким качеством стального листа и стопроцентным контролем качества сварных швов. Не происходят потерь качества при транспортировке и монтаже.

5.  Долговечность. Срок службы многогранных опор (50 лет) в два раза выше, чем у железобетонных. Долговечность может быть повышена при использовании полимерных покрытий, наносимых в заводских условиях.

6.  Экономичность. Капитальные затраты на сооружение 1 км линий электропередач на базе многогранных опор на 25—50 % ниже, чем при использовании железобетонных и решетчатых опор. При этом эффект выше при сооружении ЛЭП в отдаленных и сложных регионах. Эксплуатационные затраты вследствие высокой надежности многогранных опор снижаются на порядок.

Перечисленные преимущества многогранных металлических опор позволяют надеяться на их широкое применение в электроэнергетике и других отраслях.

Многогранные опоры могут изготавливаться с различными техническими характеристиками:

·     высота опор: до 30 метров;

·     диаметр: от 75 до 750 мм;

·     толщина стенок: от 3 мм до 8 мм;

·     форма сечения: 8 — 24 грани;

·     конструкция: одно-, двух- и трехсекционная;

·     покрытие: грунт, краска, горячее цинкование.

Большое разнообразие параметров металлических многогранных опор позволяет использовать их для сооружения:

·     линий электропередач напряжением 6—10, 35, 110 кВ;

·     контактных сетей железных дорог;

·     контактных сетей троллейбусных линий;

·     освещения автомагистралей и городских улиц;

·     телекоммуникационных вышек;

·     дорожных указателей, флагштоков и т. п.

В сравнении с бетонными опорами многогранные опоры имеют ряд преимуществ:

·     вес металлических опор в 6—8 раз меньше бетонных (130—180 кг против 1200—1500 кг при высоте опоры 1012—метров);

·     габаритный пролет между металлическими опорами может быть в 2—3 раза больше;

·     срок службы металлических опор составляет 75 лет против 30 у бетонных;

·   скорость монтажа металлических опор выше в 3—4 раза, при этом не требуется использования тяжелых подъемных механизмов;

·   транспортные затраты на перевозку железнодорожным и автомобильным транспортом в 4—5 раз ниже;

·  при перевозке и перевалке отсутствуют повреждения опор (выбраковка бетонных опор может доходить до 30 %);

·  высокая надежность металлических опор в сложных гололедных, ветровых и др. условиях резко снижает аварийность;

·   эксплуатационные расходы по обслуживанию сетей в несколько раз ниже.

Перечисленные преимущества использования металлических опор позволяет снизить затраты на сооружение и эксплуатацию сетей и других объектов на 30—60 %. Наибольший экономический эффект достигается при сооружении сетей в северных и отдаленных районах.

Такие опоры применяются в распределительных сетях и сетях высокого напряжения как промежуточные и анкерно-угловые.

Они используются и при строительстве подстанций. Однако в России до недавнего времени велись только проектные работы по созданию опор нового поколения.

К наиболее востребованным маркам ММО можно отнести: ПМ 110-1ф (промежуточная, 1-цепная), ПМ 110-2ф (промежуточная, 2-цепная), ПМ 110-1ф+5 (повышенная), УАМ 110-1ф (анкерно-угловая), УАМ 1ф+5 (анкерно-угловая, повышенная).

Внедрение данной технологии позволит консолидировать научный и производственный потенциал и полностью ликвидировать возникшее отставание в проектировании и строительстве ЛЭП с использованием многогранных опор.

Монтаж и установка многогранных опор чрезвычайно проста на всех этапах. Выкладка опоры облегчена малым количеством элементов. Так, промежуточная опора для ВЛ 330-2 состоит из 3-х многогранных секций стойки опоры и 6-и многогранных траверс, т. е. всего 10 элементов. Опора для ВЛ 110-1 включает 2 секции стойки, 3 многогранные траверсы и тросостойку — 6 элементов. Сборка опоры так же исключительно проста. Сначала, с помощью лебедок, стыкуются секции стойки — нижняя со второй, вторая с третьей и т. д. Обычно, бригада из 7—8 человек тратит на это около 1 часа. Затем к стойке крепятся траверсы, каждая с помощью 4—9 болтов (для 110 кВ и 330 кВ). На это уходит менее часа. Как известно, для сборки решетчатых опор требуется более тысячи пар крепежа, а, следовательно, трудозатраты возрастают в десятки раз. Установка опоры на фундамент производится обычным краном так как опоры компактны и имеют небольшой вес — опора для ВЛ 330 весит 10 тонн, опора ВЛ110-1

2 тонны. Крепится к фундаменту опора 330 кВ с помощью 32 болтов, опора 110 кВ — 24 болтов. Этим обусловлена высокая скорость монтажа многогранных опор. По этому показателю ММО значительно превосходят все типы опор [2].

Таким образом по одному из главных факторов — скорости строительства многогранные опоры имеют четырехкратное преимущество.

Как показал опыт строительства первых линий на многогранных опорах, обычная производительность одной бригады из 7—10 человек — установка 6—8 опор в смену, что эквивалентно 1.5—2 км ВЛ 110 кВ [1].

В настоящее время величина капитальных затрат на строительство ЛЭП является главным критерием выбора варианта строительства. Поэтому, необходимо было провести масштабное исследование капиталоемкости строительства линий на базе многогранных опор.

На эффективность применения того или иного типа опор в каждом конкретном случае влияет множество факторов: технические задания на строительство объекта; районо-климатические условия; транспортная доступность; близость производства того или иного типа опор и др [3].

При таком многообразии условий строительства один из типов опор не может быть лучшим во всех случаях. Поэтому, очень важно уже на первом этапе внедрения многогранных опор хотя бы приблизительно очертить область их наиболее эффективного применения [4]. Это позволит избежать необоснованных затрат на стадии проектирования и ускорит получение эффекта от реализации конкретных проектов.

Список литературы:

1.Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок, ПОТРМ-016-2001, СО 153-34.0-03.150 — 2003.145 с.

2.Правила устройства электроустановок, М., Издательство НЦ ЭНАС, 2009. — 278 с.

3.Приложение к приказу ОАО «ФСК ЕЭС» от 13.04.2009 № 136 Нормы технологического проектирования подстанции переменного тока с высшим напряжением 35—750 кВ.

4.Файбисовича Д.Л. Справочник по проектированию электрических сетей М.: НЦ ЭНАС, 2009. — 392 с.

5.[Электронный ресурс] — Режим доступа — URL: http://www.online-electric.ru/articles.php?id=18. (дата обращения: 12.09.2012 г.)