80
ВОЗДУШНЫЕ
ЛИНИИ
Новые железобетонные
конструкции для выборочной
замены опор магистральных
линий электропередачи
В
статье
обобщен
опыт
разработки
железобетонных
опор
из
секционированных
стоек
,
которые
предназначены
для
замены
конструкций
магистральных
линий
,
получивших
недопустимые
дефекты
.
Сделан
вывод
о
целесообразности
разработки
железобетонных
опор
-
аналогов
взамен
устаревших
железобетонных
и
металлических
конструкций
ВЛ
220, 330, 500
кВ
.
Плановое
замещение
опор
позволяет
сохранять
надежность
воздушных
линий
на
требуемом
уровне
при
минимальных
затратах
на
закупку
и
эксплуатацию
.
Качановская
Л
.
И
.,
к.т.н., заведующая НИЛКЭС ООО
«ПО «Энергожелезобетонинвест»
Калиновский
И
.
Н
.,
заместитель начальника
Департамента управления
производственными активами —
начальник управления эксплуатации
ВЛ ПАО «ФСК ЕЭС»
Романов
П
.
И
.,
к.т.н., заместитель
заведующей НИЛКЭС ООО
«ПО «Энергожелезобетонинвест»
Касаткин
С
.
П
.,
начальник сектора НИЛКЭС ООО
«ПО «Энергожелезобетонинвест»
Сбойчакова
Т
.
И
.,
ведущий инженер НИЛКЭС ООО
«ПО «Энергожелезобетонинвест»
С
татистика аварийности
ВЛ 220–500 кВ показы-
вает, что даже те опоры,
которые
эксплуатиру-
ются уже более 35–50 лет, часто
не выработали свой ресурс в пол-
ной мере и при соответствующем
техническом обслуживании могут
использоваться еще не один де-
сяток лет. В этой ситуации, с эко-
номической точки зрения, для
поддержания надежности маги-
стральных электрических сетей
целесообразно проведение пла-
новой выборочной замены кон-
струкций, накопивших недопусти-
мые дефекты.
Выборочной замены требуют
как металлические, так и желе-
зобетонные опоры, некоторые из
которых разработаны до массо-
вой унификации. Техническая до-
кументация, достаточная для их
производства, во многих случаях
отсутствует. Кроме того, отдель-
ные типы железобетонных стоек
для опор ВЛ уже невозможно из-
готовить, так как их выпуск пре-
кращен еще в советское время
и у заводов нет соответствующих
металлоформ.
С 2014 года для замены де-
фектных железобетонных опор
используются модификации типо-
вых конструкций, выполненные
с применением секционирован-
ных конических центрифугирован-
ных стоек длиной 22,6 и 26 м [1, 2].
Если замене подлежат опоры,
входящие в унификацию 60–70-х
годов, то могут использоваться
те же марки опор с изготовлени-
ем стоек в секционированном ва-
рианте. Для более старых типов
конструкций предлагаются раз-
работанные им на замену кон-
струкции-аналоги из более позд-
них унификаций железобетонных
опор прошлого века. В отдельных
случаях, разрабатываются не-
достающие чертежи конструкций
на основании габаритных разме-
ров опор и нагрузок в конкретных
усло виях эксплуатации.
ЗАМЕНА
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
ОПОР
ВЛ
220, 330, 500
кВ
Приведем примеры разработки
модифицированной версии ста-
рых опор.
В эксплуатации находит-
ся большое количество одно-
стоечных одноцепных желе-
зобетонных опор типа П220,
разработанных еще до выхо-
да унифицированной серии.
Они были разработаны на базе
цилиндрической стойки типа
СН длиной 22,2 м, диамет ром
560 мм. В настоящее время такие
стойки не изготавливаются. Для
замены данных опор с полным
совпадением всех геометриче-
ских габаритов подвески про-
водов разработана новая опора
П220-С
, которая может быть ис-
пользована на те же нагрузки,
81
что и опора П220. Особенностью
П220-С является использова-
ние более мощной конической
стойки типа СК длиной 26 м, вы-
полненной в секционированном
варианте. Увеличенная высота
стойки позволила отказаться от
металлической тросостойки, со-
кратив металлоемкость опоры.
Необходимо подчеркнуть, что
новые железобетонные секцио-
нированные стойки, изготавлива-
емые в стандартных опалубках,
могут быть дополнительно арми-
рованы для увеличения их несу-
щей способности. Максимально
допускаемый изгибающий мо-
мент в заделке достигает 75 т·м.
Для сравнения, у типовых стоек
СК по ГОСТ 22687-85 эта вели-
чина находится в пределах 45–
55 т·м. Такой показатель обеспе-
чивается в том числе и за счет
использования современных бе-
тонов, обладающих повышенной
прочностью (В60), водонепро-
ницаемостью (не менее W14),
морозостойкостью (не менее
F
1
400). Комплекс этих характери-
стик обеспечивает повышенную
долговечность опор, которая ста-
новится сопоставимой с параме-
трами металлических многогран-
ных конструкций (60–70 лет).
Новые возможности в исполь-
зовании железобетонных опор
открылись после разработки кон-
струкции фундамента, установ-
ка стойки на который позволила
существенно поднять высоту
подвески провода [3]. Соедини-
тельный узел фланцевого типа
обеспечил надежное соединение
нижнего торца стойки с цилин-
дрической фундаментной секци-
ей. Прочность закрепления опо-
ры в грунте достигается за счет
увеличенного диаметра секции
(800 мм вместо 650 мм в основа-
нии конической стойки) и возмож-
ностью выбора ее длины (5 м или
6,7 м в стандартных вариантах).
Появилась возможность гово-
рить о «Повышенных железобе-
тонных опорах». Повышенные
железобетонные опоры могут
теперь с успехом конкурировать
с металлическими, которые из-
начально не имеют технологиче-
ских ограничений по высоте кон-
струкции.
При необходимости поднять
габарит от провода до земли
можно заменить обычные опоры
трассы ВЛ на повышенные. Для
этой цели, например, одностоеч-
ная типовая опора ПБ220-1 была
«установлена на фундамент».
Новая конструкция
СПБ220-1Ф
рассчитана на те же условия, но
ее секционированная стойка об-
ладает повышенной прочностью
для восприятия дополнительных
нагрузок, связанных с увеличени-
ем высоты подвески провода.
Отсутствие чертежей для
двухстоечной двухцепной опо-
ры (ПБД220-2) на ВЛ 220 кВ Ко-
стромская ГРЭС — Кострома
потребовало съемки уровня
подвески гирлянд изоляторов.
Опора достаточно массовая, по-
этому для возможности замены
таких опор и на других объектах
был выполнен сбор и анализ
информации о типах проводов,
тросов и разновидностях кли-
матических районов установ-
ки конструкций. Новая опора
ПБД220-2К(с)
, представляющая
собой две одностоечные опоры,
объединенные единой затяжкой
на уровне траверс, выполнена
в секционированном варианте.
Она рассчитана на все возмож-
ные варианты условий эксплуа-
тации опоры прототипа.
По той же причине потребо-
валось разработать новые чер-
тежи для замены специальной
одностоечной двухцепной опоры
ВЛ 220 кВ Каширская ГРЭС —
Ока (ПБД220-1), на кото рой под-
вешены тяже лые для этого на-
пряжения провода — АС500/64.
Конструкция
новой
опоры
СПБ220-4КО
повторяет геомет-
рию существующей, но выпол-
нена на современных секциони-
рованных стойках с усиленным
армированием.
Опора спроектирована в соот-
ветствии с ПУЭ-7 и может быть
использована при новом строи-
тельстве.
Аналогичный подход исполь-
зован и при разработке моди-
фицированных опор для ВЛ 330
и 500 кВ.
Взамен устаревшего вари-
анта портальной конструкции
ПВС330-1А и унифицированной
опоры ПБ330-1 более поздней
разработки, предложено единое
решение:
ПБ330-1(с)
из секцио-
нированных стоек повышенной
долговечности.
Для замены сразу нескольких
типов опор ВЛ 500 кВ, изначально
использовавших цилиндрические
стойки диаметром 560 мм (ПБ500,
ПВС500, ПВС500-2), предложена
более современная конструкция
ПБ500-5н(с)
, изготовленная на
базе конических секционирован-
ных стоек.
ЗАМЕНА
МЕТАЛЛИЧЕСКИХ
ОПОР
ВЛ
220, 330, 500
кВ
Достаточная высота подвески
проводов и необходимая проч-
ность стоек позволили разрабо-
тать специальную опору для за-
мены целой серии металлических
опор ВЛ 220 кВ. Новая железобе-
тонная свободностоящая опора
портального типа
2СПБ220-1В
(рисунок 1), установленная на
фундаменты, может быть исполь-
зована вместо металлических
опор типа «рюмка» (ПШ-1, ПШ-2,
ПВ-1) и портальных опор на от-
тяжках (ПМО-1), документация
на которые не сохранилась. Все
три типа опор, несмотря на раз-
ницу в расчетных схемах, объ-
единены едиными требования-
ми: расположение всех проводов
в одном уровне, сохранение вы-
Рис
. 1.
Схема
опоры
2
СПБ
220-1
В
№
3 (60) 2020
82
соты подвески проводов (25,3 м)
и расстояний между ними (7,5 м).
Анализ паспортов ВЛ, на кото-
рых эксплуатируются такие кон-
струкции, позволил установить
все типы проводов (АС300/66,
АС400/51, АС400/64, АС400/93,
АС500/66), тросов (С-70 и 11-МЗ-
В-ОЖ-Н-Р) и варианты клима-
тических нагрузок (I–III районы
по ветру и гололеду), встреча-
ющихся в эксплуатации. Новая
опора рассчитана в соответствии
с требованиями ПУЭ-7, поэтому
ее можно использовать не толь-
ко для замены опор, вышедших
из эксплуатации, но и при новом
строи тельстве.
Наличие единой конструкции,
которая может заменить несколь-
ко типов эксплуатируемых опор,
позволяет сократить номенкла-
туру аварийного ре зерва и упро-
щает вопросы плановой замены
конструкций.
Перечень железобетонных опор
ВЛ 220, 330, 500 кВ, разработанных
НИЛКЭС для замены находящихся
в эксплуатации железобетонных
и металлических конструкций, при-
веден в таблице 1.
О
ПЕРСПЕКТИВАХ
РАЗРАБОТКИ
ЖЕЛЕЗО
-
БЕТОННЫХ
ОПОР
ДЛЯ
МАГИСТРАЛЬНЫХ
СЕТЕЙ
На сегодняшний день в эксплу-
атационном обслуживании ПАО
«ФСК ЕЭС» находится свыше
127 тыс. км ВЛ 220–500 кВ. Око-
ло половины ВЛ были построены
в 1970-х годах, из них более 75%
выполнены на металлических
опорах.
Анализ конструктивных реше-
ний серии одноцепных опор ВЛ
500 кВ, требующих плановой за-
мены в связи с большим сроком
службы и накоплением дефек-
тов, позволил сделать вывод, что
возможна разработка современ-
ных железобетонных опор-ана-
логов для двух принципиальных
схем металлических портальных
опор:
– на оттяжках (типа ПО, ПОБ,
ПОИМ, ПБ-1, ПС-1, ПСЦ-1);
– свободностоящих (типа П, П-1,
П-2, ПМ).
Все они имеют высоту под-
вески провода порядка 27 м. До-
кументация на большинство этих
опор не сохранилась. На рисун-
ке 2 для примера приведены фото
опор, на которые нет конструктор-
ской документации.
Хорошо зарекомендовавшая
себя схема железобетонных пор-
тальных опор на оттяжках, при-
меняемая и для ВЛ 330 кВ (ПБ16),
и для ВЛ 500 кВ (ПБ17), может
быть с успехом выполнена из со-
временных секционированных ко-
нических стоек СК взамен цилин-
дрических стоек типа СН.
Табл. 1. Секционированные железобетонные опоры ВЛ 220, 330, 500 кВ
для замены находящихся в эксплуатации конструкций [4]
Заменяемая опора
Опора, предлагаемая для замены
Марка опоры
Стойка по проекту
Секционированная стойка
Марка опоры
ПБ220-1
СК5, СК4а, СК5п
СК26.1-6.1-СБ.К.Д
ПБ220-1(с)
П220
СН220, СН220п(пр)
СК26.1-2.1-СБ.К.Д.М2
П220-С
ПБ220-3
СК7
СК26.1-6.1-СБ.К.Д
ПБ220-3(с)
ПСБ220-1
СК2, СК2п(пр)
СК22.1-2.1-СБ.К.Д
ПСБ220-1(с)
ПБД220-1
ВЛ Каширская ГРЭС
—
Ока
СК
СКС260.65-10
СПБ220-4КО
ПБД220-2
ВЛ Костромская ГРЭС
—
Кострома
СК5
СК26.1-2.1-СБ.КДМ
ПБД220-2К(с)
ПВ-1 (стальная типа «рюмка»)
–
СКС260.65-11
2СПБ220-1В
ПШ-1, ПШ-2 (стальная типа «рюмка»)
–
ПМО-1 (стальная портальная на оттяжках)
–
ПВС330А-1
Б30п
СК26.1-6.1-СБ.К.Д
ПБ330-1(с)
ПБ330-1
СК5, СК4а, СК5п
ПБ330-7н
СК15
СК26.1-6.1-СБ.К.Д
ПБ330-7н(с)
ПБ500
СЦ4, СЦ4-1,
СЦ4п(пр)
СК26.1-6.1-СБ.К.Д
ПБ500-5н(с)
ПВС500
СЦ4а
ПВС500-2
СЦ5
ПБ500-5н
СК15
ВОЗДУШНЫЕ
ЛИНИИ
83
При разработке опор-анало-
гов для замены существующих
опор высокого напряжения целе-
сообразно использовать схожую
схему опоры, сохранять высоту
подвески проводов и расстоя-
ния между ними. Такой подход
позволит избежать проблем
с землеотводом и сэкономить на
фундаментах в случае их удов-
летворительного состояния.
Незначительная модифика-
ция конструкций в части рас-
стояний между стойками, раз-
меров траверс и тросостоек
даст возможность обеспечить
необходимое положение прово-
дов на старых и новых опорах
линий электропередачи. Также
это позволит оптимизировать
количество опор, применяемых
в качестве аварийного резерва,
стандартизировать их транспор-
тировку и монтаж.
В НИЛКЭС продолжаются
работы по созданию современ-
ных железобетонных опор для
ВЛ 220, 330 и 500 кВ. Наличие
таких решений обеспечит ава-
рийный резерв для целой се-
рии металлических и железо-
бетонных опор магистральных
линий, существенно сократив
затраты на них. А плановая за-
мена опор ВЛ позволит гаран-
тировать надежность линий,
не допуская выхода из строя
основных конструкций на трас-
сах.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Качановская Л.И., Романов П.И. Секционированные
центрифугированные железобетонные стойки для ре-
монта и технического перевооружения ВЛ 35–500 кВ.
Опыт применения на объектах ПАО «ФСК ЕЭС» //
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение, 2016,
№ 6(39). С. 72–75.
2. Качановская Л.И., Романов П.И., Касаткин С.П. Совре-
менные проекты секционированных железобетонных
опор для уменьшения стоимости воздушных линий
электропередачи // Энергетик, 2020, № 1. С. 3–9.
3. Качановская Л.И., Касаткин С.П., Романов Ф.К. Сво-
бодностоящие портальные опоры для ВЛ 220, 330,
500 кВ — новый виток развития железобетонных кон-
струкций // ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распреде-
ление, 2020, № 1(58). С. 44–47.
4. Альбом железобетонных опор ВЛ 35–500 кВ. Модифи-
кации унифицированных опор на базе секционирован-
ных стоек. Проект 16.003. СПб: НИЛКЭС, 2019. URL:
https://www.nilkes.ru/blank-8.
Рис
. 2.
Опоры
ВЛ
500
кВ
:
а
)
ПСЦ
-1
на
оттяжках
;
б
)
П
-2
свободностоящая
№
3 (60) 2020
Оригинал статьи: Новые железобетонные конструкции для выборочной замены опор магистральных линий электропередачи
В статье обобщен опыт разработки железобетонных опор из секционированных стоек, которые предназначены для замены конструкций магистральных линий, получивших недопустимые дефекты. Сделан вывод о целесообразности разработки железобетонных опор-аналогов взамен устаревших железобетонных и металлических конструкций ВЛ 220, 330, 500 кВ. Плановое замещение опор позволяет сохранять надежность воздушных линий на требуемом уровне при минимальных затратах на закупку и эксплуатацию.