Опоры служат для подвески проводов на определенной (в зависимости от напряжения) высоте над уровнем земли или воды.
1. Опоры линий выполняются деревянными, металлическими или железобетонными.
Древесина является наиболее дешевым материалом для сооружения опор и применяется в основном в лесных районах страны.
Для деревянных опор используют сосну, лиственницу, ель и пихту.
Существенным недостатком древесины является подверженность ее загниванию. Одной из наиболее стойких пород древесины является лиственница. Сосна уступает лиственнице по прочности и гнилостойкости, однако она легко подвергается пропитке специальными составами — антисептиками, препятствующими гниению древесины.
Различают маслянистые антисептики, не растворимые в воде, и водорастворимые антисептики. Маслянистые антисептики — это продукты переработки нефти. Пропитке маслянистыми антисептиками можно подвергать только сухую древесину. Для пропитки водорастворимыми антисептиками древесина, наоборот, должна иметь повышенную влажность, так как только в этом случае антисептик диффундирует в глубь древесины; если столб сухой, диффузии не происходит.
Пропитка деревянных опор водорастворимыми антисептиками может производиться как перед установкой их на линии, так и непосредственно на линиях, находящихся в эксплуатации.
Ель и пихта незначительно уступают сосне в прочности, но очень плохо поддаются пропитке антисептиком, поэтому применяются они только для линий с напряжением до 35 кВ, линий связи и иногда в качестве вспомогательных элементов опор на линиях с напряжением выше 35 кВ.
Видео "Деревянные опоры"
Для изготовления металлических опор применяются обычная углеродистая сталь марки СтЗ и низколегированная сталь марок 14Г2 и НЛ-2, а в редких случаях алюминиевые сплавы. Основным недостатком металлических опор является подверженность их коррозии: незащищенная поверхность опоры под действием влаги и воздуха покрывается слоем ржавчины, что приводит к потере прочности конструкции.
Особенно сильной коррозии подвержены металлические опоры линий, находящихся в зоне выбросов промышленных предприятий, а также на берегах морей и соленых озер. Лучшим способом защиты металлических опор от коррозии является их горячая оцинковка. Кроме того, для защиты опор применяют различные антикоррозионные лаки и краски.
В настоящее время при сооружении линий стал широко применяться железобетон. Применение железобетонных опор весьма эффективно, так как они не подвергаются коррозии и гниению, т. е. эксплуатация их значительно проще, чем деревянных и металлических. Металлические детали, применяемые при изготовлении железобетонных опор, должны быть оцинкованы горячим способом или защищены антикоррозионными покрытиями.
Железобетонные опоры по способу уплотнения бетона могут быть вибрированные и центрифугированные. Опоры из вибрированного бетона в свою очередь различаются по профилю на двутавровые, квадратные и прямоугольные (рис. 1, а, б) и применяются для линий с напряжением до 35 кВ и линий связи.
Центрифугированные железобетонные опоры изготавливаются из высокопрочного бетона, уплотнение которого происходит за счет вращения их вокруг продольной оси в специальной форме (центрифуге) при достаточно большой скорости. Сечения центрифугированных опор кольцеобразные (рис. 1, в), т. е. они могут иметь коническую или цилиндрическую форму.
В качестве арматуры для железобетонных опор используются стальные стержни и проволока.
Такие опоры могут быть с ненапряженной, частично напряженной и полностью напряженной арматурой. В бетоне опор с ненапряженной арматурой (т. е. если при изготовлении стержни продольной арматуры не подвергались предварительному напряжению) при возникновении растягивающих усилий появляются трещины. Совместное действие влаги, воздуха и переменных нагрузок приводит к выкрашиванию бетона в этих трещинах, а следовательно, бетон и вместе с ним опора теряют прочность.
Для предотвращения образования трещин при изготовлении железобетонных опор к части продольных стержней арматуры прикладываются растягивающие усилия. После затвердевания бетона эти стержни создают в нем предварительные напряжения сжатия.
В таких опорах трещины образуются при значительно больших нагрузках, чем в опорах с ненапряженной арматурой; при этом сокращается расход металла на их изготовление. Предварительное напряжение всей продольной арматуры производится при использовании вместо стержней высокопрочной стальной проволоки, т. е. в опорах из струнобетона.
Трещины в опорах из струнобетона при расчетных нагрузках не возникают. Однако появление в бетоне таких опор даже волосяных трещин представляет опасность вследствие малого суммарного поперечного сечения продольной арматуры, которая будет коррозировать при попадании в трещины влаги.
2. Типы опор. По назначению различают следующие типы опор: промежуточные, анкерные, угловые и специальные.
Промежуточные опоры (рис. 11.2), являющиеся наиболее многочисленными на линии, предназначены для поддерживания проводов на прямых участках трассы. Провода крепятся к опорам через поддерживающие гирлянды изоляторов. В нормальном режиме опоры этого типа воспринимают нагрузки от веса смежных полупролетов проводов и тросов, веса изоляторов, линейной арматуры и отдельных элементов опор, а также ветровые нагрузки, обусловленные давлением ветра на провода, тросы и саму опору. В аварийном режиме промежуточные опоры должны выдерживать напряжения, возникающие при обрыве одного провода или троса.
Расстояние между двумя соседними промежуточными опорами называется промежуточным пролетом.
Угловые опоры могут быть промежуточными и анкерными. Устанавливаются анкерные или промежуточные угловые опоры на участках трассы линии, где меняется ее направление.
Промежуточные угловые опоры (рис. 3) применяют обычно при небольших углах поворота трассы (до 20°).
Число анкерных угловых опор (рис. 4) составляет обычно небольшой процент от общего числа опор на линии (10... 15 %).
Применение анкерных угловых опор обуславливается условиями монтажа линий, требованиями, предъявляемыми к пересечениям линий с различными объектами, естественными препятствиями, т.е. они применяются, например, в горной местности, а также когда промежуточные угловые опоры не обеспечивают требуемой надежности. Используются анкерные угловые опоры и в качестве концевых опор, с которых провода линии идут в распределительное устройство подстанции или станции. На линиях, проходящих в населенной местности, число анкерных угловых опор также увеличивается. Провода к анкерным угловым опорам крепятся через натяжные гирлянды изоляторов. В нормальном режиме на эти опоры, кроме нагрузок, указанных для промежуточных опор, действуют разность тяжений по проводам и тросам в смежных пролетах и равнодействующая сил тяжения по проводам и тросам. Обычно все угловые опоры устанавливаются так, чтобы равнодействующая сил тяжения была направлена по оси траверсы опоры. В аварийном режиме анкерные опоры должны выдерживать обрыв двух проводов или тросов.
Расстояние между двумя соседними анкерными опорами называют анкерным пролетом.
3. Ответвительные опоры предназначены для выполнения ответвлений от магистральных воздушных линий при необходимости электроснабжения потребителей, находящихся на некотором расстоянии от трассы.
Перекрестные опоры применяются для выполнения на них скрещивания проводов ВЛ двух направлений.
Концевые опоры устанавливаются в начале и конце воздушной линии. Они воспринимают направленные вдоль линии усилия, создаваемые нормальным односторонним тяжением проводов.
4. Конструкции деревянных опор. Все элементы деревянной опоры делятся на основные — пасынки, стойки, траверсы, и вспомогательные — раскосы, распорки, подтраверсные брусья, ригели и подкосы.
Пасынок — нижняя часть опоры, заглубляемая в землю. При больших расчетных нагрузках на каждую стойку опоры устанавливают по два пасынка. Пасынки являются одной из наиболее подверженных загниванию деталей опор, поэтому чаще всего изготавливаются из железобетона.
Стойка — верхняя часть опоры, к которой крепится траверса.
Каждая стойка соединяется с пасынком двумя проволочными бандажами. Стойка и пасынок образуют ногу опоры.
Траверса служит для подвески проводов на гирляндах изоляторов.
Раскос и распорка служат для укрепления основных элементов деревянных опор. Усилия, действующие на распорки и раскосы, незначительны. Раскосы промежуточной опоры увеличивают ее жесткость и снижают изгибающие моменты, действующие на стойки. Раскосы и распорки анкерных угловых опор образуют вместе с основными деталями жесткую конструкцию, хорошо воспринимающую усилия, направленные вдоль траверсы.
Подтраверсные брусья устанавливаются только на анкерных угловых опорах и служат для крепления траверсы к стойкам. Число подтраверсных брусьев зависит от нагрузок на опору и колеблется от четырех до восьми.
Грозозащитные тросы подвешиваются непосредственно к стойкам опоры. При недостаточной длине стоек применяют металлические специальные тросостойки, которые крепятся на конце основной стойки.
Ригели служат для повышения прочности установки опор в грунте. Размер, число и глубина заложения ригелей зависят от нагрузки на опору и свойств грунта, в котором она устанавливается.
В свободно стоящей одностоечной промежуточной опоре (рис. 11.5, а), деревянная стойка 3 с помощью проволочных бандажей 2 закреплена на пасынке 1. Вместо крюков на опоре может быть смонтирована траверса 5 (рис. 11.5, б) с раскосами 6 для изоляторов. В деревянной анкерной опоре на пасынках (рис. 11.5, в) стойка 3 опоры закреплена на пасынке 1 проволочными бандажами 2.