16
Ежеквартальный спецвыпуск № 1 (24), март 2022
Оперативное внедрение современных инновационных ре-
шений в строящиеся энергетические объекты — одна из ос-
новных задач энергетики, позволяющая сократить путь
от научных исследований до их реального использования.
Статья посвящена новому мобильному подходу к выбору
конструкций опор воздушных линий электропередачи (ВЛ),
в рамках которого в сроки, отведенные на проектирование
линий, разрабатываются и внедряются в проекты ВЛ новые
железобетонные опоры с характеристиками, оптимальны-
ми для конкретных условий строительства. Использование
таких конструкций позволяет сократить затраты на возве-
дение и эксплуатацию ВЛ.
Двухцепные железобетонные
опоры СПБ220-4ФТ
для захода ВЛ 220 кВ Тамань —
Славянская на ТЭС «Ударная»
Н
еобходимость строительства двух двухцепных участков ВЛ 220 кВ обусловлена
принятым решением о технологическом подключении ТЭС «Ударная» к сетям
ФСК ЕЭС. Первый участок длиной 30 км соединит ТЭС с ВЛ 220 кВ Славян
-
ская
—
Тамань, а второй, длиной 5 км, с ВЛ 220 кВ Киевская
—
Чекон.
УСЛОВИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ЗАХОДОВ ВЛ 220 КВ НА ТЭС
«УДАРНАЯ»
Линии электропередачи на территории Азово Кубанской долины работают в жестких кли
-
матических условиях, в которых вероятность появления высоких скоростей ветра и на
-
липания гололеда на проводах очень велика. Расчетные характеристики давления ветра
и толщины стенки гололеда, принятые для проектируемой ВЛ, соответствуют III ветрово
-
му (
W
0
= 650 Па) и III, IV, V гололедным (
b
э
= 20, 25, 30 мм) районам по ПУЭ7.
С точки зрения особенностей закрепления опор необходимо было учесть, что трасса
линии проходит по рисовым чекам вдоль системы мелиоративных каналов. Водоносный
слой опирается на водоупорные грунты, находящиеся на глубине 3–5 метров. Грунтовые
воды подходят близко к поверхности (1,6–3,8 м), а в периоды весеннего снеготаяния и ин
-
тенсивных осадков летом и осенью поднимаются еще выше, в локальных местах выходя
на поверхность.
ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ ОПОР
Непростые условия трассы предъявляли свои требования к конструкции опор. Кроме
безусловного обеспечения надежности ВЛ в условиях повышенных гололедных нагру
-
зок, необходимости сокращения стоимости строительства и эксплуатации, они должны
Геннадий КОВТУН,
первый заместитель
генерального
директора — главный
инженер филиала
ПАО «ФСК ЕЭС» —
МЭС Юга
Любовь КАЧАНОВСКАЯ,
к. т. н., заведующая
НИЛКЭС
ООО «ПО «Энерго-
железобетонинвест»
Инновации
Сергей КАСАТКИН,
заведующий сектором
НИЛКЭС
ООО «ПО «Энерго-
железобетонинвест»
17
занимать минимальную площадь, используемую под сель
-
скохозяйственные культуры, легко доставляться к месту
строительства, быстро монтироваться, быть простыми
в эксплуатации, в том числе обладать свой ством вандало
-
устойчивости.
Заходы воздушной линии на ТЭС «Ударная» должны
быть выполнены на базе двухцепных опор с подвеской про
-
водов марки АС 300/39 и защитой от ударов молнии при по
-
мощи двух грозозащитных тросов со встроенным волоконно
оптическим кабелем на всей длине проектируемого участка.
Унифицированных решений опор, полностью удовлетво
-
ряющих жестким требованиям района строительства, не суще
-
ствует. Металлические решетчатые опоры, с одной стороны,
требуют выведения из сельскохозяйственного использования
площади, необходимой для размещения четырех фундамен
-
тов, с другой, резко увеличивают стоимость и сроки их изготов
-
ления в условиях сильно обводненных грунтов.
Минимальный землеотвод, простота монтажа конструкций,
стойкость к вандализму
—
свой ства, присущие металлическим
многогранным или железобетонным центрифугированным
опорам. Последние выигрывают в стоимости практически в два
раза. Однако готовых решений для промежуточных двухцеп
-
ных железобетонных опор ВЛ 220 кВ не существовало. В пе
-
речне типовых опор, которые рассчитаны максимально для
III ветрового и III гололедного районов по ПУЭ6, такие конструк
-
ции отсутствуют. Причина этого в высоких нагрузках на опоры
ВЛ 220 кВ и ограниченности несущей способности старых же
-
лезобетонных конических стоек: расчетный момент на уровне
заделки их в грунт не превышал 55 тс·м.
Современные конические стойки, изготавливаемые
в тех же опалубках, могут нести значительно большие на
-
грузки
—
до 75 тс·м. Для цилиндрических стоек диаметром
800 мм момент в заделке достигает уже 150 тс·м, против
125 тс·м у старых аналогов. Это достигается за счет исполь
-
зования современной канатной арматуры и бетонов повы
-
шенной прочности
—
В60.
Найденные и проверенные за последние 8 лет конструк
-
тивные решения позволяют после изготовления разделить
длинномерные стойки на отдельные секции, доставить их
на трассу обычным транспортом и соединить их болтами
при монтаже опоры.
Конструктивным прорывом можно считать решение
об установке конических стоек на цилиндрическую фунда
-
ментную секцию при помощи специального фланца.
Увеличение высоты подвески проводов делает железо
-
бетонную опору сопоставимой с металлическими конструк
-
циями по длине пролетов.
Несущая способность опоры, повышенной за счет фун
-
дамента, увеличивается практически вдвое по сравнению
со старыми опорами на конических стойках.
Вопрос закрепления повышенных опор в грунте решает
-
ся путем выбора длины фундаментной секции, размер кото
-
рой может быть 5,0; 6,7 или 10 м.
СВОБОДНОСТОЯЩИЕ ПОВЫШЕННЫЕ
ОПОРЫ НА ВЫСОКОЙ ФУНДАМЕНТНОЙ
СЕКЦИИ
Впервые для тяжелых климатических условий ВЛ 220 кВ,
проектируемых для выдачи мощности ТЭС «Ударная», раз
-
работана двухцепная свободностоящая одностоечная про
-
межуточная опора СПБ2204ФТ.
В отличие от всех ранее разработанных секционированных
аналогов, конструкция отличается повышенной высотой подве
-
ски проводов (14,5 м до нижней траверсы). Ее особенностью
является 10метровая нижняя цилиндрическая секция диаме
-
тром 800 мм, которая на 5 метров заглубляется в пробуренный
котлован. Верхняя часть опоры изготавливается из 22,6ме
-
тровой конической стойки, выполненной в секционированном
варианте (13 м + 9,6 м). Обычно все стойки соединяются с фун
-
даментом на отметке 0,8 м. В данном проекте было принято
решение крепить коническую стойку к нижней цилиндрической
секции на высоте 5 метров над поверхностью земли. На рисун
-
ке 1 приведена схема опоры СПБ 2204ФТ, а в таблице 1
—
об
-
ласть ее применения.
СПБ
220-2
ФТ
10
00
0
13
00
0
57
00
96
00
1800
2900
2900
3100
3100
4900
4900
15
00
0
39
00
51
00
2000
10
00
0
13
00
0
96
00
3500
3500
5800
5800
3500
3500
57
00
45
00
14
50
0
50
00
13
00
0
13
00
0
3000
3000
3000
3000
5000
5000
3100
54
00
53
00
12
40
0
3300
СПБ
220-4
ФТ
СПБ
220-4
КО
50
00
500
4000
2700
Рис. 1. Схема двухцепной опоры СПБ220-4ФТ
18
Ежеквартальный спецвыпуск № 1 (24), март 2022
Все опоры снабжены постоян
-
ными лестницами от трех метров
над поверхностью земли до верха
тросостойки. Специальные ста
-
ционарные анкерные точки типа
«открытая петля», идущие вдоль
края лестницы, позволяют обе
-
спечивать быстрый и безопасный
подъем на опору с возможностью
организации гибкой анкерной ли
-
нии (рисунок 2).
Для предотвращения попада
-
ния птиц внутрь стоек их торцы
закрываются специальными крыш
-
ками. На данной ВЛ конструкция
крышки снабжена специальными элементами
для крепления знаков с номерами опор, которые
видны при облете ВЛ.
Все металлические элементы опоры, включая
фланцевые соединения, защищены от коррозии
горячим цинкованием. Повышенные значения
водонепроницаемости (
W
>12) и морозостойко
-
сти (
F
1
>400) бетона обеспечивают долговечность
новой конструкции минимум на 70 лет эксплуата
-
ции.
ТРАНСПОРТИРОВКА
И МОНТАЖ ОПОР
Общая масса опоры составляет порядка
14 тонн.
Отдельные секции опоры весом 5, 4 и 3 тон
-
ны доставляются на трассу обычным транспортом
без проблем, которые обычно сопутствуют пере
-
возке длинномерных стоек.
Вопросом, который можно было решить толь
-
ко с учетом всех особенностей строительства,
был выбор способа монтажа опор. Наличие трех
отдельных секций позволяло рассматривать
несколько вариантов установки опоры: сбор всех
частей опоры на земле и ее подъем или сбор
металлоконструкций на отдельных секциях и их
последовательная установка друг на друга. Все
зависело от применяемой техники и условий ее
использования.
Реальные условия на трассе внесли свои
коррективы в технологию строительства. Для
оптимального использования бурильной ма
-
шины и недопущения проблем с деформацией
стенок скважин изза заполнения их грунтовы
-
ми водами, находящимися в непосредственной
близости от поверхности земли, было принято
решение на всем участке сразу после изготов
-
ления котлованов устанавливать фундамент
-
Инновации
Рис. 2. Лестница для подъема на опору (этап монтажа конструкции)
Табл. 1. Область применения опоры СПБ220-4ФТ
Расчетные
климатические
условия
Район по ветру
III (
W
0
= 650 Па)
Район по гололеду
III (
b
э
= 20 мм) IV (
b
э
= 25 мм) V (
b
э
= 30 мм)
Провод
Марка
АС 300/39
δ
max
кг/мм
2
12,84
δ
э
8,56
Трос
Марка
ОКГТс24G.652D13.3мм72кА·с92кН
δ
max
кг/мм
2
35,68
Пролет
габаритный
м
205
185
165
ветровой
205
185
165
весовой
256
231
206
19
Рис. 4. Монтаж средней секции
Рис. 5. Монтаж верхней секции
Рис. 3. Нижняя (фундаментная) секция, установленная до монтажа конической части опоры
20
Ежеквартальный спецвыпуск № 1 (24), март 2022
Инновации
ные секции опор. Две строительные организации, ведущие
строительство этого объекта, выбрали для себя разные
способы монтажа верхней части опоры. Одни
—
поднимали
верхнюю часть целиком, а другие
—
последовательно каж
-
дую секцию. На рисунках 3–6 видны основные этапы мон
-
тажа конструкций, выполненного путем последовательного
подъема каждой секции. Установка всех железобетонных
промежуточных опор на двухцепном участке ВЛ 220 кВ Сла
-
вянская
—
Ударная и Ударная
—
Тамань была закончена
в декабре 2021 года.
ТЕХНИЧЕСКИЕ И ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ
ВОПРОСЫ ВНЕДРЕНИЯ НОВЫХ ОПОР
Внедрение новых опор в настоящий проект шло при ак
-
тивном взаимодействии заказчика строительства ВЛ
(филиал ПАО «ФСК ЕЭС»
—
МЭС Юга), проектировщи
-
ков ВЛ (ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС» и филиала ООО «Энерго
Юг»
—
«Южэнергосетьпроект»), разработчиков конструкций,
заводов изготовителей (ООО «ПО «Энергожелезобетонин
-
вест», НИЛКЭС) и строителей (ООО «Призма»). Все вопро
-
сы, начиная с постановки задачи до корректировки доку
-
ментации с целью обеспечения удобства сборки и монтажа
опор, решались оперативно.
Опора СПБ2204ФТ создана и аттестована в сроки, вы
-
деленные на разработку проекта ВЛ.
Проект конструкции опоры, являющийся частью общего
проекта ВЛ, успешно прошел Государственную экспертизу.
Для оперативного изготовления и поставки в район
строительства 90 опор СПБ2204ФТ были задействованы
три крупнейших завода объединения «Энергожелезобетон
инвест», находящиеся в Рыбинске (РЭЖБ), Волгограде
(ВЗСМ) и Гулькевичах Краснодарского края (СККПП).
В ближайшее время аналогичные конструкции будут
установлены и на двухцепном участке ВЛ 220 кВ Киевская
—
Ударная, Ударная
—
Чекон.
ВЫВОДЫ
1. Новый мобильный подход к разработке конструкций
с учетом требований конкретного проекта позволил соз
-
дать новую опору на базе решений, найденных в про
-
цессе разработки секционированных железобетонных
аналогов. Использование такой конструкции привело
к оптимальным по стоимости строительства и эксплуата
-
ции ВЛ решениям.
2. Индивидуальный подход к созданию опор для строящих
-
ся ВЛ соответствует мировому опыту проектирования.
Оптимизация конструкций на базе проверенных реше
-
ний позволяет на 15–20% сократить затраты на строи
-
тельство, не увеличивая при этом сроки и стоимость про
-
ектирования.
Рис. 6. Общий вид участка ВЛ
Оригинал статьи: Двухцепные железобетонные опоры СПБ220-4ФТ для захода ВЛ 220 кВ Тамань — Славянская на ТЭС «Ударная»
Оперативное внедрение современных инновационных решений в строящиеся энергетические объекты — одна из основных задач энергетики, позволяющая сократить путь от научных исследований до их реального использования. Статья посвящена новому мобильному подходу к выбору конструкций опор воздушных линий электропередачи (ВЛ), в рамках которого в сроки, отведенные на проектирование линий, разрабатываются и внедряются в проекты ВЛ новые железобетонные опоры с характеристиками, оптимальными для конкретных условий строительства. Использование таких конструкций позволяет сократить затраты на возведение и эксплуатацию ВЛ.
