Выходя за рамки привычного

Page 1
background image

Page 2
background image

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.


Page 3
background image

19

Сентябрь

октябрь

 2015

    

www.tdworld.com, www.tdwr.ru

19

Сентябрь

октябрь

 2015

    

www.tdworld.com, www.tdwr.ru


Page 4
background image

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

 


Page 5
background image

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.


Читать онлайн

Большие переходы требуют инновационных подходов.
Комментарий к статье:
Пётр Романов, заместитель заведующего НИЛКЭС филиала ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС» — СибНИИЭ, к.т.н.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»