Новые железобетонные конструкции для выборочной замены опор магистральных линий электропередачи

Page 1
background image

Page 2
background image

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, 


Page 3
background image

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


Page 4
background image

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


Page 5
background image

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


Читать онлайн

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.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»