Преимущества использования специальных опор для подвески проводов ВЛ разного класса напряжения связаны с существенным сокращением сроков и стоимости строительства за счет уменьшения затрат на конструкции и отведение земли под дополнительную трассу ВЛ. В статье разработчиков конструкций приведены примеры индивидуального подхода к проектированию опор с учетом требований конкретного проекта ВЛ. Использование проверенных опытом технических решений опор на базе секционированных железобетонных стоек позволило в сроки, ограниченные временем разработки проекта, предложить оптимальные конструктивные решения опор для совместной подвески ВЛ 110/10 кВ и 35/10 кВ.
С 2014 года сотрудниками НИЛКЭС ООО «ПО «Энергожелезобетонинвест» разработана целая серия железобетонных опор из секционированных центрифугированных стоек для ВЛ напряжением 35–750 кВ [1, 2, 3]. Уникальную позицию среди них занимают предложенные за последние два года несколько вариантов железобетонных анкерных опор для одновременной подвески проводов разного класса напряжения. Использование опор такого типа всегда является индивидуальным решением, позволяющим в конкретных условиях минимизировать землеотвод на землях сельскохозяйственного назначения или сокращать длину трассы в стесненных условиях.
ОПОРЫ ДЛЯ ВЛ 110 КВ И 10 КВ
В 2022 году для возможности строительства новой ВЛ 110 кВ Луч — Ядрошино, было предложено выполнить реконструкцию участка ВЛ 110 кВ Луч — Пернатово с использованием воздушного участка трассы КВЛ 10 кВ для совместной подвески проводов напряжением 110 кВ и 10 кВ. Длина реконструируемого участка составляла всего 4,26 км, но шла в зоне плотной застройки и практически полностью состояла из анкерно-угловых опор. К совместной подвеске планировались провода АС240/32 для ВЛ 110 кВ и самонесущие изолированные кабели СИП-3 1×120-20 для ВЛ 10 кВ. Все расчеты производились исходя из условий работы в районах II/II по ветру и гололеду.
Для данной трассы были разработаны 4 типа одно и двухстоечных железобетонных анкерных опор, рассчитанных на разные углы поворота трассы. На рисунках 1 и 2 приведены схемы этих анкерных конструкций. Все типы опор выполнены на базе цилиндрических железобетонных Для углов поворота трассы менее 6° предложена одностоечная свободностоящая опора СУБ110/10-6ФМ, позволяющая обеспечить габаритный пролет 160 м при условии напряжения в проводе СИП-3 — 11,6 кг/см2 . Использование двух одностоечных опор этого типа, расположенных на расстоянии 3,6 м друг от друга вдоль оси ВЛ и объединенных тягами на уровне траверс, позволило получить опору на угол поворота 25°. Первая цифра в марке этой конструкции 2СУБ110/10-6ФМ говорит о количестве стоек в ее составе (рисунок 1). В качестве концевой опоры (которая может выдержать одностороннее тяжение проводов во всех расчетных режимах) использована аналогичная конструкция, при этом отметки расположения проводов на стойках были понижены, габаритный пролет уменьшен до 100 м, а тяжение в проводах ВЛ 10 кВ (СИП-3)сокращено до 10 кг/см2 . Двухстоечная свободностоящая опора получила марку 2СУБ110/10-2ФМ (рисунок 2).
Эта же опора, работая как анкерная в середине трассы, может выдерживать нагрузки при угле поворота до 30° при напряжении в проводе СИП-3 — 11,6 кг/см2 . Для максимального угла поворота трассы (до 60°) потребовалось снабдить одностоечную опору двумя оттяжками — СУБ110/10-4ФМ. ВСЕ ТИПЫ ОПОР ВЫПОЛНЕНЫ НА БАЗЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЦЕНТРИФУГИРОВАННЫХ СТОЕК ДИАМЕТРОМ 800 ММ И ДЛИНОЙ 20 М В середине каждой стойки находится соединительный фланцевый узел. Закладная деталь помещается в опалубку до процесса центрифугирования и позволяет после изготовления разделить цельную стойку на части для удобства ее транспортировки. Для обеспечения требующейся высоты подвеса проводов каждая опора устанавливается на фундаментную секцию, длина которой может быть 5,0 или 6,7 м. Крепление стойки к фундаменту производится при помощи фланцев, заложенных в нижнюю часть стойки и верх фундамента. Соединение секций стоек между собой и стоек с фундаментом производится в момент монтажа опоры при помощи болтов. Особенностью современных секционированных железобетонных опор является использование для их стоек бетона высокого класса прочности — В60 вместо В40 или В30, предусмотренных проектами стоек прошлого века. Увеличенная водонепроницаемость (W14 вместо W8) и морозостойкость (F1400 и выше вместо F1200) повышает коррозионную стойкость стоек по крайней мере на одну ступень в соответствии с СП28.13330, увеличивая долговечность до 100 лет, что практически исключает потребность в их ремонтах при эксплуатации.
ВОЗДУШНЫЕ ОПОРЫ ДЛЯ ВЛ 35 КВ И 10 КВ
Вторым примером мобильного подхода к разработке оптимальных конструкций опор для условий конкретной ВЛ является разработанная в 2023 году для ВЛ 35 кВ Дорожная — Придорожная на Кубани серия анкерных конструкций для совместной подвески проводов ВЛ напряжением 35 кВ и 10 кВ. Для обеих ВЛ предусматривается подвеска одинаковых проводов марки АС120/19. С точки зрения механического расчета провода это полноценная трехцепная опора. В качестве исходной конструкции был принят вариант двухцепной опоры для ВЛ 110 кВ, разработанной и испытанной еще в 2017 году. Несущей способности стойки хватило для подвески трех цепей с проводом АС120/19, так как изначально она была рассчитана на две цепи с проводом АС240/32. Металлоконструкции траверс и тросостоек были переработаны для возможности подвески проводов, тросов и волоконно-оптического кабеля связи. На отдельных участках ВЛ дополнительно к ВЛ 35 кВ требовалась подвеска двух цепей 10 кВ и ВОЛСа, на других участках — только одна цепь ВЛ 10 кВ. Во всех случаях необходимы были опоры с возможностью подвески грозотроса или без него. Углы поворота трассы варьировались от 0° до 60°. Допускаемые углы поворота ВЛ для опор были рассчитаны исходя из несущей способности стоек. Дополнительные требования к конструкциям опор появлялись в связи с тем, что трасса линии проходит по сельскохозяйственным угодьям (рисовым чекам), а это влечет за собой необходимость обеспечения минимального землеотвода и, как следствие, установки только свободностоящих опор (без оттяжек). Грунты в рисовых чеках водонасыщенные, в верхних слоях обычно слабые. Вопросы надежного закрепления свободностоящих опор должны решаться путем увеличения глубины заделки фундаментных секций. Весь этот комплекс задач предложено решить оптимальным способом. Для минимизации затрат на изготовление и эксплуатацию опор сотрудниками НИЛКЭС под условия разных участков ВЛ были разработаны 8 типов анкерно-угловых опор для совместной подвески проводов 35 кВ и 10 кВ.
На рисунке 3 представлены опоры для подвески одной цепи ВЛ 35 кВ, двух цепей ВЛ 10 кВ и ВОЛС. С грозотросом: – одностоечная опора СУБ35/2×10-1Ф — до 20°; – двухстоечная опора 2СУБ35/2×10-1Ф — до 50°. Без грозотроса: – одностоечная опора СУБ35/2×10-1ФБТ — до 20°; – двухстоечная опора 2СУБ35/2×10-1ФБТ — до 60°.
На рисунке 4 представлены опоры для подвески одной цепи ВЛ 35 кВ, одной цепи ВЛ 10 кВ. С грозотросом: – одностоечная опора СУБ35/10-2Ф — до 35°; – двухстоечная опора 2СУБ35/10-2Ф — до 60°. Без грозотроса: – одностоечная опора СУБ35/10-2ФБТ — до 45°; – двухстоечная опора 2СУБ35/10-2ФБТ — до 60°. Возможность выбора длины фундаментных секций (5 м, 6,7 м или даже 10 м) позволяет обеспечить надежную заделку свободностоящих опор во всех типах грунтов по трассе ВЛ. В отдельных случаях используются ригели АР-6. Для облегчения монтажа конструкций в условиях водонасыщенных грунтов предусмотрена первоначальная установка всех фундаментных секций опор в пробуренные котлованы. Соединение секций опор между собой, монтаж металлоконструкций и последующую установку опоры на фундамент можно производить подъемным краном, грузоподъемностью 25 т. Такое решение было выработано и проверено при строительстве железобетонных секционированных опор аналогичных конструкций при строительстве захода двухцепной ВЛ 220 кВ Тамань — Славянская на ТЭС «Ударная», проходящей по рисовым чекам в Краснодарском крае [4]. Предлагаемые опоры для обоих объектов разработаны на основе базовой серии существующих аттестованных конструкций. Они не требуют проведения дополнительных испытаний. Все новые типы опор выполнены в сроки работы над проектом ВЛ при активном взаимодействии с его разработчиками. Предложенные опоры соответствуют стандарту организации ПАО «ФСК ЕЭС» СТО 56947007-29.29. 120.90.247-2017 «Железобетонные опоры ВЛ 35–750 кВ на базе центрифугированных секционированных стоек. Технические требования». Заводы ООО «ПО Энергожелезобетонинвест» аттестованы на изготовление железобетонных центрифугированных секционированных стоек и металлоконструкций к ним.
Современный подход к проектированию опор позволяет создавать конструкции опор ВЛ под требования конкретного объекта в рамках сроков разработки проекта ВЛ. Опыт разработки специальных типов конструкций для совместной подвески проводов напряжением 110/10 кВ и 35/10 кВ показал, что железобетонные опоры могут с успехом применяться не только в «типовых» условиях. Больше информации о разработках НИЛКЭС Вы можете найти на сайте (http://нилкэс.рф). При индивидуальном подходе к вопросу модернизации опор базовой серии для соответствия всем требованиям конкретной трассы ВЛ получаются оптимальные по стоимости, удобству строительства и эксплуатации конструкции. Оперативная работа с проектными организациями в процессе разработки проекта ВЛ упрощает поиск конструктивных и технологических решений, обеспечивающих существенную экономию ресурсов по сравнению с вариантами использования металлических типов опор.