44
Март–апрель 2013
|
www.tdworld.com, www.tdworld.ru
ОПОРЫ
ЛЭП
Если
смотреть
на
опору
снизу
вверх
со
стороны
ответвления
,
находясь
спиной
к
подстанции
,
можно
увидеть
,
как
работают
два
различных
комплекта
переключателей
и
как
линия
секцио
-
нируется
при
помощи
одного
из
этих
комплектов
.
С
ейчас
энергокомпаниям
становится
всё
слож
-
нее
и
сложнее
размещать
новые
объекты
и
конструкции
.
Компании
Tennessee Valley
Authority (TVA)
приходится
решать
эту
про
-
блему
на
протяжении
уже
нескольких
лет
.
В
2011
году
компания
столкнулась
с
ней
в
г
.
Ниота
,
штат
Теннесси
,
США
.
Эта
был
пункт
энергоснабжения
потребителей
с
установленной
27-
метровой
бетонной
опорой
в
точке
ответвления
линии
рядом
с
подстанцией
.
Коридор
ЛЭП
составлял
всего
23,9
м
в
ширину
,
что
очень
мало
по
сравнению
с
обычной
шириной
трасс
ЛЭП
TVA,
равной
30
метрам
.
TVA
необходимо
было
найти
способ
осуществить
эффективное
ответвление
действующей
линии
161
кВ
с
вертикальным
расположением
фаз
.
Несмотря
на
то
,
что
в
г
.
Ниота
требовалось
переключение
только
на
два
на
-
правления
, TVA
хотела
разработать
решение
,
которое
можно
было
бы
применить
в
Ниоте
и
других
районах
,
где
необходимо
переключение
на
три
направления
.
При
наличии
свободного
пространства
TVA
приме
-
нила
бы
решение
по
переключению
на
три
направления
через
один
-
два
пролёта
от
точки
ответвления
.
Однако
это
решение
требовало
до
0,2
гектара
пространства
,
а
TVA
не
хотела
покупать
права
на
установку
дополни
-
тельных
конструкций
.
Поэтому
,
каким
бы
ни
было
реше
-
ние
,
оно
должно
было
касаться
только
существующей
трассы
ЛЭП
.
Очевидным
вариантом
была
установка
одной
опоры
,
поддерживающей
все
необходимые
пере
-
ключатели
,
но
осуществить
это
было
непросто
.
Размер
,
нагрузка
и
деформация
Первой
проблемой
стало
проектирование
конструк
-
ции
,
которая
бы
соответствовала
требованиям
по
на
-
грузке
.
Площадь
поперечного
сечения
провода
ЛЭП
в
Ниоте
составляет
954000
круговых
миль
,
применяется
сталеалюминиевый
провод
(ACSR) 45/7
с
натяжением
в
4082
кг
.
Для
ответвления
используется
аналогичный
провод
с
натяжением
в
680
кг
.
Это
стандартные
нагруз
-
ки
,
которые
выдерживала
имеющаяся
опора
.
Новая
конструкция
также
должна
была
предусматри
-
вать
снижение
деформации
. TVA
приходилось
решать
множество
проблем
,
связанных
с
переключателями
,
установленными
на
линиях
с
вертикальным
расположе
-
нием
фаз
.
С
течением
времени
движения
переключа
-
телей
,
вызываемые
обычными
операциями
переключе
-
ния
и
погодными
условиями
,
приводили
к
их
смещению
.
Большинство
переключателей
для
линий
с
верти
-
кальным
расположением
фаз
в
энергосистеме
TVA
устанавливаются
на
отдельно
стоящие
опоры
с
высо
-
той
от
от
24
до
43
м
.
Некоторые
переключатели
уста
-
навливаются
на
линии
69
кВ
и
монтируются
на
опоры
ниже
30
метров
.
Они
работают
надлежащим
образом
и
вызывают
мало
проблем
.
Переключатели
на
линиях
115
и
161
кВ
устанавливаются
на
опоры
выше
30
ме
-
тров
.
Механические
отказы
и
проблемы
с
регулировкой
возникают
слишком
часто
.
Для
того
чтобы
на
опоре
в
Ниоте
можно
было
разместить
все
переключатели
,
она
должна
была
составлять
в
высоту
более
30
метров
,
и
необходимо
было
найти
способ
снизить
деформацию
.
Деформацию
вызывают
несколько
факторов
;
пер
-
вый
из
них
—
изгибание
высоких
конструкций
,
таких
как
Переключения на
линиях с вертикальным
расположением фаз
TVA проектирует стальную решётчатую опору с
вертикальным расположением фаз для переключений в
узких коридорах ЛЭП.
Стив Кэнтрелл (Steve Cantrell) и Джеффри Филлипс (Jeffery Phillips),
Tennessee Valley Authority
45
www.tdworld.ru, www.tdworld.com
|
Март–апрель 2013
ОПОРЫ
ЛЭП
The AVR switch is mounted to the side of the tower. Jumper connections
were required to make the switches function properly.
опоры
.
Эту
проблему
можно
было
бы
решить
,
спроек
-
тировав
жёсткую
опору
.
Узость
коридора
ЛЭП
лишала
компанию
возможности
установить
жёсткую
опору
с
оттяжками
,
поэтому
необходимо
было
спроектировать
решётчатую
опору
.
При
том
же
моменте
нагрузки
ре
-
шётчатая
конструкция
деформируется
меньше
по
срав
-
нению
с
одностоечной
опорой
—
на
порядок
величины
.
Решётчатая
конструкция
также
позволила
бы
снизить
деформацию
,
вызываемую
погодными
условиями
.
TVA
применяет
критерии
по
нагрузке
от
обледенения
в
25
мм
и
критерии
по
нагрузке
в
условиях
ураганного
ве
-
тра
скоростью
145
км
/
ч
с
порывами
каждые
3
сек
.
Перепады
температуры
—
ещё
одна
проблема
. TVA
расположена
на
востоке
штата
Теннесси
,
где
достаточ
-
но
суровая
зима
и
жаркое
лето
.
В
своих
проектных
рас
-
чётах
для
проводов
ACSR
инженеры
TVA
применяют
значение
максимальной
рабочей
температуры
100°C
и
минимальной
— -9°C,
причём
этот
температурный
диапазон
не
учитывает
нагрузку
.
Провода
натягивают
-
ся
при
-9°C
и
провисают
при
100°C.
На
одностоечной
опоре
разница
этих
двух
температур
может
вызывать
деформацию
до
305
мм
;
на
решётчатой
башне
дефор
-
мация
ограничивается
значением
в
9,5
мм
.
Выбор
переключателей
Также
TVA
провела
тщательный
отбор
переключа
-
телей
,
которые
позволили
бы
снизить
деформацию
и
решить
проблемы
с
регулировкой
.
Инженеры
намерен
-
но
отказались
от
переключателей
на
два
и
три
направ
-
ления
,
в
которых
используется
общий
центральный
изолятор
с
поворотными
разъединителями
,
поскольку
проблемы
,
связанные
с
деформацией
,
чаще
возни
-
кают
для
переключателей
именно
этого
типа
.
Пово
-
ротные
разъединители
совершают
много
движений
во
время
операций
переключения
. TVA
провела
оценку
переключателей
нескольких
типов
и
в
итоге
выбрала
переключатель
AVR USCO
производства
Hubbell Power
Systems Inc.
Каждый
переключатель
AVR
монтируется
отдельно
,
а
конструкция
с
тройной
изоляцией
ограни
-
чивает
его
движения
во
время
операций
переключения
.
Следующей
проблемой
стала
конфигурация
пере
-
ключателей
.
Как
энергокомпания
могла
обеспечить
до
-
статочное
расстояние
между
пере
-
ключателями
и
разместить
их
все
на
одной
опоре
?
Ответом
стало
строительство
высокой
опоры
.
Го
-
товая
конструкция
,
установленная
на
площадке
,
составляет
в
высоту
40
м
,
причём
расстояние
от
уровня
земли
до
нижнего
провода
— 17
м
,
а
междуфазное
расстояние
— 7
м
.
Также
имеется
грозотрос
.
Таким
образом
,
верхний
переключатель
находится
на
высоте
33,5
м
,
а
гро
-
зотрос
—
на
высоте
40
метров
.
Одновременно
с
проектирова
-
нием
этой
опоры
TVA
также
спро
-
ектировала
другую
,
меньшую
по
высоте
опору
с
расстоянием
от
уровня
земли
до
нижнего
провода
10
м
,
что
при
других
обстоятель
-
ствах
могло
оказаться
полезным
.
Опора
высотой
40
м
соответство
-
вала
требованиям
данного
проек
-
та
и
также
могла
применяться
для
линий
161
и
230
кВ
.
По
своему
проекту
,
предусма
-
тривающему
строительство
одной
конструкции
, TVA
установила
шесть
вертикальных
переключа
-
телей
горизонтально
на
стороне
главной
линии
,
причём
их
стеки
и
ножи
были
расположены
парал
-
лельно
уровню
земли
.
При
необ
-
ходимости
переключения
на
три
направления
TVA
может
устано
-
вить
вертикально
ещё
три
вер
-
тикальных
переключателя
.
Это
Предложенное
решение
,
без
сомнения
,
является
очень
интересным
:
на
решётчатой
опоре
в
трёх
уровнях
размещены
переключатели
,
позволяю
-
щие
выполнять
секционирование
линии
вручную
механическим
способом
.
Отечественная
энергосистема
предусматривает
иные
способы
секцио
-
нирования
ВЛ
,
отдавая
предпочтение
размещению
необходимого
обо
-
рудования
на
подстанциях
.
В
первую
очередь
это
связано
с
необходимо
-
стью
защиты
устанавливаемого
оборудования
от
несанкционированного
проникновения
и
вандализма
.
Кроме
того
,
в
приведённом
примере
пере
-
ключение
производится
разъединителями
рубящего
типа
,
применение
которых
запрещено
на
объектах
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
».
Для
решения
поставленной
задачи
специалисты
TVA
применили
инди
-
видуальный
подход
, —
разработали
новую
конструкцию
опоры
.
Высокая
узкобазая
опора
башенного
типа
без
траверс
—
оптимальное
решение
для
вертикального
размещения
переключателей
в
узком
коридоре
ЛЭП
.
К
сожалению
,
у
нас
принят
подход
с
применением
типовых
конструкций
,
несмотря
на
их
несоответствие
требованиям
действующих
норматив
-
ных
документов
.
Наиболее
рациональным
при
проектировании
конкрет
-
ных
ВЛ
является
модернизация
типовых
опор
(
уточнение
геометри
-
ческих
параметров
и
усиление
отдельных
элементов
).
По
заказу
ОАО
«
ФСК
ЕЭС
»
в
2011—2012
г
.
выполнена
научно
-
исследовательская
рабо
-
та
,
результаты
которой
показали
,
что
применение
модернизированных
конструкций
опор
позволит
повысить
экономическую
эффективность
строительства
ВЛ
за
счёт
сокращения
материалоёмкости
в
отдельных
случаях
до
50%!
Индивидуальный
подход
при
проектировании
позволяет
существенно
улучшить
экономические
показатели
строящихся
ВЛ
,
что
подтверждает
опыт
американских
коллег
из
компании
TVA.
КОММЕНТАРИЙ
Марина Ермошина, к.ф.-м.н., начальник
НИЛКЭС ПЦ «Севзапэнергосетьпроект»
ОАО «СевЗап НТЦ»:
46
Март–апрель 2013
|
www.tdworld.com, www.tdworld.ru
В
завершение
строительства
системы
три
переключателя
соединяются
вместе
при
помощи
редуктора
,
установленного
непосредственно
под
нижним
переключателем
.
Опору
для
переключений
установили
на
одной
прямой
с
первона
-
чальной
линией
на
холме
рядом
с
подстанцией
.
ОПОРЫ
ЛЭП
обеспечивает
достаточно
места
для
установки
и
нор
-
мальной
работы
всех
девяти
переключателей
.
Прежде
нормальная
работа
нескольких
переключателей
(
уста
-
новленных
на
одной
опоре
)
не
всегда
была
возможна
в
энергосистемах
TVA.
Переключения
Тяги
на
некоторых
имеющихся
у
TVA
переключателях
более
высокого
напряжения
составляют
в
длину
до
37
м
.
Из
-
за
деформации
кручения
на
некоторых
опорах
пере
-
ключатели
проектируются
таким
образом
,
чтобы
верх
-
ний
переключатель
замыкал
цепь
прежде
среднего
пе
-
реключателя
,
а
тот
в
свою
очередь
—
прежде
нижнего
.
Таким
образом
,
при
замыкании
цепи
работа
переклю
-
чателей
намеренно
не
синхронизирована
по
времени
,
однако
необходимо
обеспечить
,
чтобы
все
три
фазы
замыкались
полностью
в
губки
,
а
также
обеспечить
тре
-
бующееся
переключение
на
приводных
тягах
.
Новая
конструкция
позволяет
решить
эту
пробле
-
му
.
Конструкция
включает
в
себя
редуктор
1-
к
-1
у
осно
-
вания
нижнего
переключателя
,
который
преобразует
вращательное
движение
тяги
в
линейное
(
возвратно
-
поступательное
)
движение
.
Это
линейное
движение
по
-
зволяет
всем
трём
фазам
замыкаться
одновременно
,
что
решает
вопросы
,
связанные
с
регулировкой
по
времени
.
Была
решена
ещё
одна
проблема
с
операциями
переключения
.
В
прежней
конфигурации
большинство
переключателей
управлялось
вручную
при
помощи
по
-
воротной
рукоятки
,
которую
можно
было
поворачивать
с
различной
скоростью
,
что
,
как
правило
,
требовало
б
ó
льших
усилий
со
стороны
оператора
.
Новая
конструк
-
ция
включает
в
себя
рукоятку
,
изогнутую
под
прямым
углом
,
с
коэффициентом
передачи
30-
к
-1.
Благодаря
этому
переключатели
замыкают
цепь
гладко
и
ими
го
-
раздо
легче
управлять
.
Высокая
надёжность
опоры
Что
касается
эксплуатации
,
новая
конструкция
соот
-
ветствует
всем
требованиям
,
однако
надо
было
найти
компромиссное
решение
.
Высота
опоры
— 40
метров
,
что
достаточно
много
.
Весь
объект
—
подстанция
и
опо
-
ра
—
расположен
на
крутом
холме
.
Во
время
строитель
-
ства
подстанции
на
пологой
стороне
потребовалось
4
м
насыпного
грунта
для
выравнивания
поверхности
.
Опора
установлена
на
холме
выше
подстанции
,
и
точка
крепления
грозотроса
ВЛ
на
30
метров
выше
точки
кре
-
пления
грозотроса
на
опоре
отвода
ВЛ
от
подстанции
.
У
опоры
есть
ещё
одна
особенность
.
Поскольку
TVA
всегда
соблюдает
требования
по
защите
от
падения
на
100%,
на
всех
четырёх
опорных
стойках
башни
были
установлены
степ
-
болты
.
Сейчас
стальная
решётчатая
опора
уже
установлена
,
она
соответствует
всем
требо
-
ваниям
TVA
и
является
ещё
одним
ценным
инструмен
-
том
в
арсенале
системы
электропередачи
компании
.
В
будущем
эту
конструкцию
можно
применять
для
от
-
ветвлений
любых
линий
с
вертикальным
расположени
-
ем
фаз
,
причём
приобретение
прав
на
прокладку
допол
-
нительных
трасс
ЛЭП
не
требуется
.
Первая
опора
была
установлена
в
г
.
Ниота
в
мар
-
те
2012
года
,
а
вторая
—
в
г
.
Калхун
,
Теннесси
,
в
июне
2012
года
.
В
настоящее
время
TVA
планирует
строи
-
тельство
ещё
четырёх
конструкций
для
операций
по
переключению
,
аналогичных
установленным
в
городах
Ниота
и
Калхун
.
Джеффри
Л
.
Филлипс
(Jeffery L. Phillips, jlphillips1@
tva.gov)
работает
специалистом
по
переключателям
в
Tennessee Valley Authority
более
10
лет
.
Имеет
опыт
ра
-
боты
с
переключателями
,
которые
монтируются
на
опо
-
ры
и
башни
ЛЭП
,
различных
производителей
.
Является
профессиональным
инженером
.
Стив
Кэнтрелл
(Steve Cantrell, [email protected]) —
главный
инженер
отдела
по
конструкциям
и
фундамен
-
там
ЛЭП
в
Tennessee Valley Authority.
На
протяжении
21
года
работает
в
TVA,
где
в
настоящее
время
отве
-
чает
за
проектирование
и
деталировку
конструкций
и
фундаментов
линий
электропередачи
.
Компании
,
упомянутые
в
статье
:
Hubbell Power Systems | www.hubbellpowersystems.com
Tennessee Valley Authority | www.tva.gov
Оригинал статьи: Переключения на линиях с вертикальным расположением фаз
TVA проектирует стальную решётчатую опору с вертикальным расположением фаз для переключений в узких коридорах ЛЭП.
Комментарий к статье:
Марина Ермошина, к.ф.-м.н., начальник НИЛКЭС ПЦ «Севзапэнергосетьпроект» ОАО «СевЗап НТЦ».
