18
Сентябрь
–
октябрь
2015
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
18
Сентябрь
–
октябрь
2015
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
Джарон Т. Риэй (Jaron T. Reay), Абе Дилворт (Abe
Dilworth),
Electrical Consultants Inc.
С
уществует
всего
несколько
видов
ЛЭП
,
которые
на
протяже
-
нии
многих
лет
эксплуатации
доказали
свою
эффективность
и
надёжность
,
что
так
важно
сетевым
компаниям
.
Однако
иногда
необычные
обстоятельства
для
реализации
уникаль
-
ных
проектов
заставляют
нас
отступать
от
привычного
и
создавать
что
-
то
новое
.
В
таких
случаях
необычайно
важно
,
чтобы
инженер
был
знаком
с
конструкциями
,
которые
разрабатывались
ранее
.
Ему
необходимо
разбираться
в
последних
технологиях
и
быть
открытым
для
новых
решений
,
будь
то
использование
нетрадиционных
материалов
или
сотрудничество
с
другими
партнёрами
.
Только
такое
сочетание
зна
-
ний
,
опыта
,
оригинального
инженерного
мышления
и
творчества
мо
-
жет
разрешить
сложную
задачу
и
создать
линию
электропередачи
,
которая
будет
одновременно
надёжной
и
экономически
эффектив
-
ной
.
Совсем
недавно
такой
проект
по
созданию
одноцепной
линии
электропередачи
напряжением
345
кВ
в
штате
Оклахома
был
раз
-
работан
для
компании
Oklahoma Gas&Electric Co. (OG&E),
США
.
Из
-
за
местных
особенностей
,
территориальных
и
законодательных
ограничений
,
единственный
возможный
вариант
трассы
ВЛ
должен
был
пересечь
озеро
Сунер
.
Таким
образом
,
возникла
необходимость
в
разработке
специальной
конструкции
опор
,
которые
могли
бы
обе
-
спечить
переход
линии
через
озеро
.
Задача
для
проектировщиков
Команда
проектировщиков
столкнулась
с
рядом
непростых
задач
при
разработке
конструкции
перехода
через
озеро
.
Во
-
первых
,
наи
-
меньшее
расстояние
между
берегами
составляло
1,9
км
,
и
только
небольшой
остров
в
озере
позволил
разбить
ЛЭП
на
два
пролёта
длиной
приблизительно
850
м
.
Во
-
вторых
,
правила
Федерального
авиационного
управления
и
требования
,
определённые
компанией
-
заказчиком
,
ограничивали
максимальную
высоту
опор
на
уровне
не
более
61
м
.
Кроме
того
,
стандарты
компании
OG&E
по
пересечению
крупных
судоходных
водоёмов
требовали
соблюдения
габаритного
расстоя
-
ния
до
поверхности
воды
не
менее
15
метров
.
Естественно
,
с
учётом
максимального
уровня
воды
и
максимальной
стрелы
провеса
.
В
довершение
всего
,
у
компании
не
было
готовых
конструкций
опор
,
удовлетворяющих
требованиям
стоящей
задачи
,
поэтому
было
принято
решение
разработать
новую
конструкцию
из
стальных
труб
.
Заказчик
(OG&E)
согласовал
разработчику
проекта
Electrical
Consultants Inc. (ECI)
работу
по
этому
вопросу
напрямую
с
компанией
Valmont-Newmark (
организация
,
занимающаяся
проектированием
и
изготовлением
опор
для
ЛЭП
по
индивидуальным
проектам
).
Целью
сотрудничества
стала
разработка
инновационной
конструкции
опор
,
которая
бы
решила
поставленную
перед
проектировщиками
задачу
,
и
при
этом
была
бы
эффективной
и
надёжной
.
Выходя за рамки
привычного
Большие переходы требуют инновационных подходов.
19
Сентябрь
–
октябрь
2015
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
19
Сентябрь
–
октябрь
2015
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
20
Сентябрь
–
октябрь
2015
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
КОНСТРУКЦИИ
КОНСТРУКЦИИ
Опор
Опор
Команда
проектировщиков
проанализировала
все
виды
стандартных
конструкций
.
Трёхстоечная
модель
(
справа
)
оказалась
самым
рентабельным
и
эффективным
решением
и
идеально
подошла
для
данного
проекта
.
Провода
в
воздухе
Разработка
перехода
через
озеро
началась
с
вы
-
бора
провода
.
Команда
инженеров
попыталась
приме
-
нить
в
условиях
данного
перехода
тот
же
провод
и
те
же
стрелы
провеса
,
которые
были
выбраны
для
линии
в
целом
,
исходя
из
стоящих
требований
и
ограничений
проекта
.
Для
перехода
через
озеро
Сунер
это
потре
-
бовало
бы
использования
опор
высотой
около
85
мет
-
ров
.
Чтобы
уложиться
в
ограничения
по
высоте
(61
м
),
команда
проектировщиков
стала
изучать
возможность
разработки
нового
провода
.
Рассматривались
несколько
видов
проводов
,
вклю
-
чая
стандартные
сталеалюминиевые
провода
(ACSR
и
ACSS)
и
новые
типы
проводов
с
композитным
сердечни
-
ком
.
Специалисты
ECI
работали
напрямую
с
компанией
Southwire,
чтобы
создать
специальный
сталеалюмини
-
евый
провод
ACSR
с
электрическими
,
прочностными
и
эксплуатационными
характеристиками
,
удовлетворяю
-
щими
требованиям
проекта
.
Конструкция
провода
была
разработана
с
учётом
провиса
провода
в
пролёте
для
всех
случаев
расчётной
нагрузки
.
Когда
конструкция
и
величина
тяжения
провода
для
перехода
через
озеро
были
утверждены
,
настало
вре
-
мя
разработки
опор
большого
перехода
.
Прежде
всего
,
были
определены
нагрузки
на
каждый
тип
конструкции
.
Проектировщики
разработали
предварительный
про
-
ект
,
проанализировали
полученные
данные
,
что
позво
-
лило
им
найти
наиболее
эффективную
конструкцию
.
Согласно
Национальному
кодексу
электробезопас
-
ности
,
при
разработке
проекта
необходимо
было
учи
-
тывать
три
схемы
нагрузки
,
каждую
из
которых
нужно
рассматривать
отдельно
.
При
расчёте
каждой
из
них
необходимо
учитывать
индивидуальные
условия
и
ко
-
эффициент
перегрузки
.
Эти
схемы
были
первым
ори
-
ентиром
для
проектировщиков
.
Помимо
этого
, OG&E
утвердила
несколько
других
критериев
,
основанных
на
погодных
условиях
местности
,
где
будет
проходить
ЛЭП
.
Эти
критерии
учитывают
сильный
ветер
,
обле
-
денение
и
пляску
проводов
.
Когда
все
схемы
нагрузок
были
утверждены
,
проектировщики
рассчитали
величи
-
ны
нагрузок
для
каждого
из
расчётных
режимов
.
Варианты
конструкций
После
расчёта
нагрузок
команда
проектировщиков
сфокусировалась
на
разработке
конструкции
опоры
.
Их
целью
было
создать
технологичный
и
при
этом
наиболее
экономичный
и
выгодный
для
компании
проект
перехода
через
озеро
.
Основываясь
на
расчётах
ECI,
проектиров
-
щики
компании
Valmont
предложили
несколько
вариан
-
тов
опор
,
имеющих
конструкции
стандартных
типов
.
Получилось
,
что
наиболее
экономичной
является
конструкция
опоры
с
оттяжками
,
но
в
OG&E
предпочли
самонесущий
вариант
.
Следующими
по
эффективности
конструкциями
оказались
А
-
образная
и
П
-
образная
опо
-
ры
,
сравнимые
по
цене
и
качеству
.
Однако
специалисты
ECI
решили
,
что
опора
нестандартной
конструкции
бу
-
дет
более
эффективна
.
Опыт
и
основные
принципы
проектирования
говорят
о
том
,
что
самой
устойчивой
геометрической
фигурой
яв
-
ляется
треугольник
.
Кроме
того
,
конструкции
,
работаю
-
щие
на
растяжение
-
сжатие
,
обычно
нуждаются
в
опорах
меньшего
диаметра
и
фундаменте
более
мелкого
зало
-
жения
,
в
отличие
от
конструкций
,
работающих
на
изгиб
.
Специалисты
отметили
этот
факт
,
когда
анализировали
вариант
с
А
-
образной
опорой
.
Используя
форму
пирами
-
ды
,
работающую
на
растяжение
-
сжатие
,
можно
разрабо
-
тать
эффективную
и
стабильную
конструкцию
опоры
.
Применяя
эту
теорию
,
проектировщики
ECI
разра
-
ботали
инновационную
конструкцию
анкерно
-
угловой
опоры
типа
«
Тренога
»
и
предложили
её
в
качестве
ре
-
шения
.
Предварительные
расчёты
показали
,
что
такая
конструкция
получилась
на
46%
легче
,
чем
самая
эф
-
фективная
стандартная
модель
.
После
предваритель
-
ного
анализа
конструкций
опор
в
ECI
проанализировали
21
Сентябрь
–
октябрь
2015
www.tdworld.com, www.tdwr.ru
фундаменты
,
необходимые
для
каждого
из
вариантов
опоры
,
чтобы
определить
полную
стоимость
опоры
с
установкой
и
выбрать
самый
работоспособный
и
рента
-
бельный
вариант
.
Используя
предварительную
расчётную
высоту
опор
и
анализ
линии
грунта
,
предоставленные
специалистами
Valmont,
проектировщики
разработали
проект
кессонного
фундамента
,
подходящий
под
все
ограничения
проекта
.
Как
и
ожидалось
,
А
-
образная
опора
требовала
фунда
-
ментов
наименьшего
размера
,
в
отличие
от
модели
«
тре
-
нога
»,
которой
потребовались
немного
большие
фун
-
даменты
,
чем
планировалось
.
Однако
для
А
-
образной
опоры
требуется
четыре
фундамента
,
тогда
как
трёхно
-
гая
конструкция
,
при
меньшем
общем
объёме
бетона
и
меньшим
затратам
на
установку
,
нуждается
лишь
в
трёх
.
Треногая
инновация
Результаты
структурного
анализа
и
расчёт
осно
-
вания
показали
,
что
опора
«
Тренога
»
будет
наиболее
эффективным
и
рентабельным
решением
,
и
именно
по
-
этому
проектировщики
остановили
свой
выбор
на
этой
модели
.
Специалисты
Valmont
стали
дорабатывать
предварительную
модель
,
добавляя
требующуюся
де
-
тализацию
,
прорабатывая
узлы
крепления
и
проектируя
специфические
элементы
конструкции
.
Основной
проблемой
для
технической
группы
Valmont
стал
центральный
элемент
,
который
соединяет
траверсы
и
стойки
опоры
в
единую
конструкцию
.
Этот
элемент
является
основным
распределителем
нагрузки
от
проводов
между
стойками
и
основанием
.
В
геометрии
этой
конструкции
необходимо
было
учесть
несколько
различных
соединительных
узлов
,
расположенных
под
разными
углами
.
После
многочисленных
расчётов
была
разработана
конструкция
,
которая
обеспечивала
необ
-
ходимую
устойчивость
и
прочность
.
Специалисты
ECI
и
Valmont
продолжили
сотрудниче
-
ство
,
чтобы
завершить
работу
над
проектами
и
чертежа
-
ми
для
каждой
треногой
конструкции
.
Уникальность
этих
конструкций
потребовала
от
них
гораздо
больше
внима
-
ния
,
чем
обычно
уделяется
линиям
электропередачи
.
После
изготовления
всех
элементов
была
произведена
предварительная
сборка
опоры
.
Это
было
необходимо
,
чтобы
проверить
технологичность
строительства
и
раз
-
работать
способ
установки
опоры
для
подрядчика
.
Компания
ECI
также
выполняла
надзор
за
возведе
-
нием
опоры
на
месте
её
установки
.
КОНСТРУКЦИИ
КОНСТРУКЦИИ
Опор
Опор
В н и м а н и ю
ч и т а т е л е й
предлагает
-
ся
статья
о
проектирова
-
нии
и
стро
-
ительстве
большого
перехода
ВЛ
345
кВ
через
озеро
Сунер
в
шта
-
те
Оклахома
,
для
которого
в
итоге
был
предложен
принципиально
но
-
вый
тип
опор
.
Тема
публикации
необычайно
ак
-
туальна
в
современных
экономиче
-
ских
условиях
нашей
страны
.
Обратил
на
себя
внимание
общий
подход
к
разработке
проекта
,
за
-
ключавшийся
в
том
,
что
основ
-
ными
критериями
оптимального
результата
стало
требование
минимизации
стоимости
строи
-
тельства
большого
перехода
при
безусловном
обеспечении
надёжно
-
сти
объекта
.
Достаточно
жёсткие
исходные
условия
по
выбору
места
пере
-
хода
(
два
пролёта
по
850
метров
со
строительством
опоры
на
острове
)
и
ограничение
высоты
опор
до
61
м
потребовали
от
ав
-
торов
проекта
поиска
решения
путём
рассмотрения
вариантов
и
экономически
обоснованного
вы
-
бора
на
каждом
этапе
разработки
проекта
:
•
поиск
и
разработка
специальной
конструкции
провода
совместно
с
заводом
-
производителем
;
•
рассмотрение
нескольких
вари
-
антов
использования
известных
технических
решений
для
кон
-
струкций
опор
;
•
рождение
идеи
и
предложение
но
-
вого
типа
опоры
«
Тренога
»;
•
изучение
экономической
целесо
-
образности
применения
опоры
нового
типа
с
учётом
стоимо
-
сти
фундамента
и
проведения
строительно
-
монтажных
работ
;
•
совместная
разработка
опоры
в
сотрудничестве
с
производите
-
лем
опор
(Valmont)
и
преодоление
технологических
трудностей
;
•
ведение
авторского
надзора
и
корректировка
решений
в
процес
-
се
изготовления
опор
и
строи
-
тельства
перехода
.
Использование
современных
про
-
граммных
комплексов
и
большого
опыта
разработчиков
опор
позво
-
лили
смоделировать
поведение
конструкций
при
различных
усло
-
виях
загружения
и
отказаться
от
дорогостоящих
натурных
ис
-
пытаний
.
Согласованная
работа
заказчика
,
команды
проектировщиков
,
разра
-
ботчиков
провода
,
изготовителей
опор
и
строителей
,
настроенная
на
единый
результат
,
позволила
достичь
поставленной
задачи
с
ми
-
нимальными
затратами
и
постро
-
ить
надёжный
переход
,
обладаю
-
щий
несомненной
эстетической
привлекательностью
.
Фактически
в
статье
продемон
-
стрировано
,
что
при
современном
уровне
технологической
гибкости
производства
и
компьютерных
технологий
проектирования
раз
-
работка
индивидуальных
решений
под
существующие
требования
(
специально
для
перехода
были
раз
-
работан
провод
,
новый
тип
опор
и
фундаментов
,
а
также
технология
изготовления
и
монтажа
)
может
быть
экономически
эффективной
и
обоснованной
,
к
чему
и
нам
всем
следует
стремиться
.
Хочется
отметить
,
что
описан
-
ный
в
статье
подход
к
разработ
-
ке
проектов
уникальных
больших
переходов
используется
и
в
нашей
стране
.
Так
,
лабораторией
НИЛКЭС
на
переходе
ВЛ
220
кВ
через
р
.
Кама
с
пролётом
1480
метров
был
вы
-
бран
высокопрочный
провод
,
ис
-
пользование
которого
позволило
уменьшить
высоту
опор
с
115
до
78
метров
и
существенно
сокра
-
тить
расходы
материала
на
опоры
и
фундаменты
перехода
.
Результаты
этой
работы
были
представлены
на
сессии
СИГРЭ
в
2014
году
.
КОММЕНТАРИЙ
Пётр Романов, заместитель заведующего НИЛКЭС филиала
ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС» — СибНИИЭ, к.т.н.
Оригинал статьи: Выходя за рамки привычного
Большие переходы требуют инновационных подходов.
Комментарий к статье:
Пётр Романов, заместитель заведующего НИЛКЭС филиала ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС» — СибНИИЭ, к.т.н.
