Sectionalized Reinforced Concrete Power Transmission Poles for Reducing Overhead Lines Cost, and Modern Projects of Power Transmission Poles as a Basis for Digital Network Space Formation

Page 1
background image

The MAIN JOURNAL for POWER GRID SPECIALISTS in RUSSIA

3 - 6   J U N E   2 0 1 9

MADRID, SPAIN


Page 2
background image

36

Sectionalized Reinforced Concrete Power 

Transmission Poles for Reducing Overhead 

Lines Cost, and Modern Projects of Power 

Transmission Poles as a Basis for

Digital Network Space Formation

Liubov KACHANOVSKAYA,

PhD, Нead of Scientifi c Research 
Laboratory of Electrical Grid 
Construction

Peter ROMANOV,

Ph.D, Ch.Eng. Scientifi c Research 
Laboratory of Electrical Grid 
Construction

Sergey KASATKIN,

Eng. Scientifi c Research Laboratory 
of Electrical Grid Construction

Tatyana SBOYCHAKOVA,

Eng. Scientifi c Research Laboratory
of Electrical Grid Construction

The paper is devoted to the erection of modern reinforced concrete poles to power transmis-

sion lines. The durability of those poles is comparable to the service life of metal poles while 

the cost is half. Sectionalization of spun concrete poles simpli

fi

 es their transportation. New 

solutions for erecting power transmission poles on foundations raise the height of conductors' 

suspension. Thus, new reinforced concrete poles are capable to replace metal structures ef-

fectively in more than 60% of cases. Modern typical projects for overhead transmission lines 

can be incorporated into a single digital space of power line design, where necessary infor-

mation will be present for all interested units throughout the entire life cycle of the facility.

A

lmost  half  of  the  length  of 
all  overhead  lines  in  Rus-
sia  was  built  using  rein-
forced  concrete  power 

transmission  poles  from  spun  con-
crete.  Thus,  the  task  of  reducing 
metal consumption and power lines 
cost was solved in the middle of the 
last  century.  Spun  concrete  allows 
engineers to achieve a high degree 
of  material  compaction.  In  its  turn, 
prestressing  of  concrete  provides 
increased  rigidity  of  the  poles.  Ac-
cording to the data on power trans-
mission poles failure rate processed 
by  JSC  "Firma  ORGRES"  for  more 
than 40-year period, metal and rein-
forced  concrete  structures  demon-
strates an equal reliability.

In 2013, the fi rst samples of the 

poles  from  two  sections  with  an  in-
ternal fl ange (the fl ange is placed in 
the concrete form before centrifuga-
tion) were manufactured and tested
(Figure 1).

As  before,  modern  poles  are 

made  in  conical  or  cylindrical  con-
crete forms with a length of 26 and 
20  m,  respectively.  Short  sections 
solve  logistical  problems  and  have 
increased rigidity. Also, they are not 
damaged  during  transportation  and 
are easily interconnected with bolts 
on the erection site.

By  now,  recommendations  on 

the  use  of  sectionalized  reinforced 
concrete  power  transmission  poles 
for  110-750  kV  power  lines  have 
been included in the PJSC "Rosseti" 
Regulations "On a unifi ed technical 
policy  in  power  grids".  It  was  done 

through the joint eff orts of the Ros-
seti  Group  of  Companies  and  cre-
ators of the design.

For  the  replacement  of  old 

power  transmission  poles  and  the 
creation  of  an  emergency  reserve, 
PJSC  "Rosseti"  recommends  us-
ing  sectionalized  analogues  of  SK 
22  and  SK  26  reinforced  concrete 
poles.  Systematic  work  on  the  new 
poles erection has been in progress 
since 2015. Sectionalized poles are 
manufactured at the factories of "PO 
"Ener gozhelezobetoninvest", LLC in 
Rybinsk,  Volgograd  and  Gulkevichi 
(Krasnodar Territory). All afore-men-
tioned manufactures are certifi ed at 
PJSC "Rosseti".

New  sectionalized  power  trans-

mission poles are selectively erected 
to replace poles taken out of service. 
New poles are formally designed for 
the same loads. Except easy trans-
portation without damage, separate 
rigid  sections  have  a  signifi cant 
advantage:  cable  reinforcement  is 
used in all constructions. It increas-
es  the  crack  resistance  by  means 
of pretension. Moreover, the use of 
concrete characterized by enhanced 
strength  class  (B60  instead  of  B40 
or  B30),  waterproofness  (W14  in-
stead  of  W8)  and  frost  resistance 
(F

400 and above instead of F

200) 

increases power transmission poles 
service  life  up  to  70  years.  Thus, 
there is no need for poles repair dur-
ing the operation.

For  a  wide  use  of  reinforced 

concrete poles in the new construc-
tion,  a  series  of  unifi ed  designs  for 

OVERHEAD

TRA

N

SM

I

SS

I

O

N

 L

IN

ES

Fig. 1. Internal 

fl

 ange for connecting 

sections (typical solution)

Fig. 2. Nodes for connecting base 

sections with intermediate and anchor 

and angle reinforced concrete power 

transmission poles


Page 3
background image

37

110  kV  overhead  lines  was  devel-
oped.  A  full-fl edged  standard  proj-
ect  includes  design  documentation 
for  23  types  of  power  transmission 
poles, including 8 intermediate poles 
and 15 anchor poles in single-circuit 
and double-circuit design.

Intermediate  power  transmission 

poles are made on the basis of coni-
cal  pillars  26  m  long  (from  two  sec-
tions with a length of 13 m each), the 
lower diameter of which is 650 mm. 
For  more  loaded  anchor  poles,  cy-
lindrical  pillars  with  a  diameter  of 
800  mm,  manufactured  in  concrete 
forms  with  a  length  of  20  m  (with 
a length of 10 m each) are used.

A  signifi cant  achievement  was 

erecting poles on the foundation sec-
tions  of  cylindrical  reinforced  shell-
type  concrete  piles  of  800  mm  di-
ameter. The proposed design of the 
fl ange joint between poles and foun-
dations (Figure 2) made it possible to 
raise  the  height  of  conductors’  sus-
pension, to increase the spans and to 
reduce the total number of poles per 
kilometer  of  overhead  lines.  Thus, 
reinforced concrete power transmis-
sion  poles  became  comparable  to 
metal  ones.  The  load-bearing  ca-
pacity  of  the  poles  was  enhanced 
by choosing a reinforcement system 
and  using  high  strength  concrete.  It 
allowed power transmission poles to 
carry increased loads.

In  order  to  use  power  transmis-

sion  poles  within  new  construction, 
a  series  of  regulatory  documents 
has  been  developed.  The  docu-
ments  included  process  charts  for 

erection  and  operating  instructions 
for sectionalized structures.

All  types  of  110  kV  poles  were 

tested  at  the  facility  of  "Firma  OR-
GRES",  JSC  in  Khotkovo. All  man-
ufacturing  plants  were  certifi ed  at 
PJSC "Rosseti".

A technical and economic compar-

ison of the cost for 110 kV overhead 
line section built using new reinforced 
concrete poles with overhead line on 
metal  poles  showed  that  the  new 
poles  reduce  the  construction  costs 
by  half,  saving  at  least  900,000  ru-
bles  per  kilometer  for  single-circuit 
power lines and 1300,000 rubles for 
double-circuit power lines.

In  addition  to  standard  designs 

for 110 kV overhead lines, more than 
20  types  of  sectionalized  reinforced 
concrete  poles  were  developed  as 
a part of real projects for 35, 110, 220, 
330, 500 kV overhead lines. In Janu-
ary 2019, one of the anchor spans of 
500  kV  overhead  transmission  line 
"Donskaya  AES  –  Staryy  Oskol  2" 
was  built  using  2SPB500-3V  portal 
concrete structures (Figure 3).

A feature of these structures was 

erection  of  poles  on  reinforced  con-
crete  foundations,  which  made  it 
possible  to  raise  the  height  of  con-
ductors’ suspension and to increase 
the spans up to the level of 2MP500-
3V multi-faceted power transmission 
poles, installing on other sections of 
overhead line. At the same time, the 
cost  of  poles  and  foundations  de-
creased by 1.5 times compared with 
metal poles.

Individual  projects  of  new  de-

signs,  providing  opti-
mal  solutions  in  spe-
cifi c  conditions,  place 
high  demands  on  de-
velopers’  qualifi cation 
and  require  tests  and 
regulatory documents. 
Due  to  this,  time  and 
funds  for  developing 
overhead lines project 
are often not enough.

The  solution  of 

the  problem  in  mod-
ern  conditions  can  be 
found  through  the  in-
tegrated  development 
of basic series for 220, 
330 and 500 kV power 
transmission 

poles, 

planned for release as 
a  part  of  PJSC  "FGC 
UES" R&D.

Scientifi c Research Laboratory

of Electrical Grid Construction

Tel.: +7 (911) 285-94-61,

+7 (812) 309-39-61

www.nilkes.ru

Real optimization of design deci-

sions  can  be  achieved  through  pro-
viding  designers  with  the  necessary 
auxiliary programs for calculating the 
bearing  capacity  of  power  transmis-
sion  poles  and  foundations,  taking 
into account real conditions of over-
head  lines  route.  The  availability  of 
new generic projects to a wide range 
of specialists will allow them to quick-
ly carry out all necessary calculations 
for  erecting  poles  in  specifi c  condi-
tions.  Also,  it  will  provide  required 
reliability  of  overhead  lines  projects, 
while  minimizing  construction  and 
operation costs.

In  addition,  the  availability  of 

a  proven  design  options  will  allow 
engineers  to  quickly  modify  power 
transmission  poles  for  other  condi-
tions regarding to the conditions for 
main  series.  Thus,  it  is  possible  to 
obtain the optimal (almost individual) 
design for specifi c overhead lines.

3D-models  of  the  poles  will  al-

low  engineers  to  avoid  mistakes  in 
the development of structures, to re-
duce the time for overhead line proj-
ects  development,  to  guarantee  the 
absence  of  problems  in  the  factory 
production and fi eld assembly and to 
make  informed  decisions  relating  to 
repair volume in operation.

To  guarantee  delivery  of  quali-

ty  structures  to  the  line  route,  power 
transmission  poles  will  be  equipped 
with  electronic  markers  using  radio 
frequency  identifi cation  technology. 
The  radio-frequency  identifi er  con-
tains  the  initial  information  about  the 
pole,  which  can  be  expanded  with 
the data stored on the factory server. 
In such a way, it is possible to clarify 
the parameters of power transmission 
poles manufacture. Information on all 
products  supplied  to  PJSC  "Rosseti" 
facilities  will  allow  the  customer  to 
control overhead line during construc-
tion phase and entire service life. As 
a result, data on power transmission 
poles  installed  on  line  route  will  be 
linked  with  the  geographical  coordi-
nates of the area (GIS model) and will 
be  used  in  the  common  CIM  model 
of  electrical  grid  (Common  Informa-
tion Model) for solving production and 
technical management problems.  

Р

Fig. 3. 2SPB500-3V power transmission poles on 500 kV

"Donskaya AES – Staryy Oskol 2" overhead line

24th World Energy Congress 

Special  issue,  September  2019


Читать онлайн

The paper is devoted to the erection of modern reinforced concrete poles to power transmission lines. The durability of those poles is comparable to the service life of metal poles while the cost is half. Sectionalization of spun concrete poles simplifies their transportation. New solutions for erecting power transmission poles on foundations raise the height of conductors' suspension. Thus, new reinforced concrete poles are capable to replace metal structures effectively in more than 60% of cases. Modern typical projects for overhead transmission lines can be incorporated into a single digital space of power line design, where necessary information will be present for all interested units throughout the entire life cycle of the facility

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»