This page has been robot translated, sorry for typos if any. Original content here.

Як влаштовані опори ЛЕП?

Как устроены опоры ЛЭП?

Лінія еектропередачі (ЛЕП) - один з компонентів електричної мережі, система енергетичного обладнання, призначена для передачі електроенергії за допомогою електричного струму. Також електрична лінія в складі такої системи, що виходить за межі електростанції або підстанції. Розрізняють повітряні і кабельні лінії електропередачі. Останнім часом набувають популярності газоізолірованние лінії - ГИЛ. За ЛЕП також передають інформацію за допомогою високочастотних сигналів (за оцінками фахівців, в СНД використовується близько 60 тисяч ВЧ-каналів по ЛЕП) і ВОЛЗ. Використовуються вони для диспетчерського управління, передачі телеметричних даних, сигналів релейного захисту та протиаварійної автоматики. Примітно також, що в 1985-х роках велися розробки ЛЕП, що досягають висоти в 70 метрів.

Опора повітряної лінії електропередачі (опора ЛЕП) - споруда для утримання проводів і при наявності - грозозахисних тросів повітряної лінії електропередачі і оптоволоконних ліній зв'язку на заданій відстані від поверхні землі та одна від одної.

Що може бути буденніше ліній електропередач? Опори ЛЕП - одне з найпоширеніших інженерних споруд, і вони весь час у нас перед очима. Однак і в цій сфері теж є свої технологічні тонкощі і навіть простір для технічного прогресу. Не дуже помітні для нас повітряні лінії електропередач знаходять новий вигляд і нову конструкцію.

Найчастіше ми уявляємо собі опору ЛЕП у вигляді гратчастої конструкції. Років 30 тому це був єдиний варіант, та й в наші дні їх продовжують будувати. На місце будівництва привозять набір металевих куточків і крок за кроком згвинчував з цих типових елементів опору. Потім приїжджає кран і ставить конструкцію вертикально. Такий процес займає досить багато часу, що позначається на термінах прокладки ліній, а самі ці опори з смутними гратчастими силуетами вельми недовговічні. Причина - слабкий захист від корозії. Технологічне недосконалість такої опори доповнює простий бетонний фундамент. Якщо зроблений він недобросовісно, ​​наприклад із застосуванням розчину неналежної якості, то через якийсь час бетон потріскається, в тріщини потрапить вода. Кілька циклів заморожування-танення, і фундамент треба переробляти або серйозно ремонтувати.

Трубки замість куточків

Про те, що за альтернатива йде на зміну традиційним опор з чорного металу, ми запитали представників ПАТ «Россеті». «У нашій компанії, яка є найбільшим електромережним оператором в Росії, - говорить фахівець цієї організації, - ми давно намагалися знайти рішення проблем, пов'язаних з гратчастими опорами, і в кінці 1990-х почали переходити на граніті опори. Це циліндричні стійки з гнутого профілю, фактично труби, в поперечному перерізі мають вигляд багатогранника. Крім того, ми стали застосовувати нові методи антикорозійного захисту, в основному метод гарячого цинкування. Це електрохімічний спосіб нанесення захисного покриття на метал. В агресивному середовищі шар цинку стоншується, але несуча частина опори залишається неушкодженою ».

Как устроены опоры ЛЭП?
Опори електричних повітряних ліній ми зазвичай уявляємо собі саме так. Однак класична ґратчаста конструкція поступово поступається місцем більш прогресивним варіантам - багатогранним опор і опор з композитних матеріалів.

Крім більшої довговічності нові опори відрізняються ще й простотою монтажу. Ніяких куточків більше згвинчувати не треба: трубчасті елементи майбутньої опори просто вставляються один в одного, потім з'єднання закріплюється. Змонтувати таку конструкцію можна в вісім-десять разів швидше, ніж зібрати ґратчасту. Відповідні перетворення зазнали і фундаменти. Замість звичайного бетонного стали застосовувати так звані палі-оболонки. Конструкція опускається в землю, до неї кріпиться відповідний фланець, а на нього вже ставиться сама опора. Розрахунковий термін служби таких опор - до 70 років, тобто приблизно в два рази більше, ніж у ґратчастих.

Чому гудуть дроти

А дроти? Вони висять високо над землею і видали схожі на товсті монолітні троси. Насправді високовольтні дроти свити з дроту. Звичайний і повсюдно застосовується провід має сталевий сердечник, який забезпечує конструктивну міцність і знаходиться в оточенні алюмінієвого дроту, так званих зовнішніх повивов, через які передається струмовий навантаження. Між сталлю і алюмінієм прокладена мастило. Вона потрібна для того, щоб зменшити тертя між сталлю і алюмінієм - матеріалами, що мають різний коефіцієнт теплового розширення. Але оскільки алюмінієвий дріт має круглий перетин, витки прилягають один до одного нещільно, поверхня дроту має виражений рельєф. У цього недоліку є два наслідки. По-перше, в щілини між витками проникає волога і вимиває мастило. Тертя посилюється, і створюються умови для корозії. В результаті термін служби такого проводу становить не більше 12 років. Щоб продовжити термін служби, на провід часом надягають ремонтні манжети, які також можуть стати причинами проблем (про це трохи нижче). Крім того, така конструкція дроти сприяє створенню поблизу повітряної лінії добре помітного гулу. Відбувається він через те, що змінна напруга 50 Гц народжує змінне магнітне поле, яке змушує окремі жили в проводі вібрувати, що тягне їх зіткнення один з одним, і ми чуємо характерний гудіння. У країнах ЄС такий шум вважається акустичним забрудненням, і з ним борються. Тепер така боротьба почалася і у нас.

«Старі дроти ми зараз хочемо замінити на дроти нової конструкції, яку розробляємо, - говорить представник ПАТ« Россеті ». - Це теж сталь-алюмінієві дроти, але дріт там застосовується не круглого перетину, а скоріше трапецієподібного. Повів виходить щільним, а поверхня дроту гладка, без щілин. Волога всередину потрапити майже не може, мастило не вимивається, сердечник не іржавіє, і термін служби такого проводу наближається до тридцяти років. Провід схожої конструкції вже використовуються в таких країнах, як Фінляндія та Австрія. Лінії з новими проводами є і в Росії - в Калузькій області. Це лінія «Орбіта-Супутник» довжиною 37 км. Причому там дроти мають не просто гладку поверхню, але і інший сердечник. Він виконаний не з сталі, а зі скловолокна. Такий провід легше, але міцніше на розрив, ніж звичайний сталь-алюмінієвий ».

Однак найостаннішим конструкторським досягненням у цій галузі можна вважати провід, створений американським концерном 3M. У цих проводах несуча здатність забезпечується тільки струмопровідними повивами. Там немає сердечника, але самі повів армовані оксидом алюмінію, чим досягається висока міцність. У цього проводу прекрасна несуча здатність, і при стандартних опорах він за рахунок своєї міцності і малої ваги може витримувати прольоти довжиною до 700 м (стандарт 250x300 м). Крім того, провід дуже стійкий до теплових навантажень, що обумовлює його використання в південних штатах США і, наприклад, в Італії. Однак у дроти від 3M є один істотний мінус - занадто висока ціна.

Как устроены опоры ЛЭП?
Оригінальні «дизайнерські» опори служать безсумнівним прикрасою ландшафту, проте навряд чи вони отримають широке поширення. У пріоритеті у електромережних компаній надійність передачі енергії, а не дорогі «скульптури».

Лід і струни

У повітряних ліній електропередач є свої природні вороги. Один з них - обмерзання проводів. Особливо це лихо характерно для південних районів Росії. При температурі близько нуля краплі мряки падають на провід і замерзають на ньому. Відбувається утворення кристалічної шапки на верхній частині дроти. Але це тільки початок. Шапка під своєю вагою поступово провертає провід, підставляючи замерзає вологи іншу сторону. Рано чи пізно навколо дроти утворюється крижана муфта, і якщо вага муфти перевищить 200 кг на метр, провід обірветься і хтось залишиться без світла. У компанії «Россеті» є своє ноу-хау по боротьбі з льодом. Ділянка лінії з обмерзлими проводами відключається від лінії, але підключається до джерела постійного струму. При використанні постійного струму омічний опір дроти можна практично не враховувати і пропускати струми, скажімо, в два рази сильніше, ніж розрахункове значення для змінного струму. Провід нагрівається, і лід плавиться. Провід скидають непотрібний вантаж. Але якщо на проводах є ремонтні муфти, то виникає додатковий опір, і ось тоді провід може і перегоріти.

Інший ворог - високочастотні і низькочастотні коливання. Натягнутий дріт повітряної лінії - це струна, яка під впливом вітру починає вібрувати з високою частотою. Якщо ця частота співпаде з власною частотою дроти і станеться поєднання амплітуд, провід може порватися. Щоб впоратися з цією проблемою, на лініях встановлюють спеціальні пристрої - гасителі вібрації, мають вигляд троса з двома грузиками. Ця конструкція, що має свою частоту коливань, засмучує амплітуди і гасить вібрацію.

З низькочастотними коливаннями пов'язаний такий шкідливий ефект, як «танець проводів». Коли на лінії відбувається обрив (наприклад, через що утворився льоду), виникають коливання проводів, які йдуть хвилею далі, через кілька прольотів. В результаті можуть погнутися або навіть впасти п'ять-сім опор, складових анкерний проліт (відстань між двома опорами з жорстким кріпленням проводу). Відомий засіб боротьби з «танцем» - встановлення міжфазних розпірок між сусідніми проводами. При наявності розпірки дроти будуть взаємно гасити свої коливання. Інший варіант - використання на лінії опор з композитних матеріалів, зокрема зі склопластику. На відміну від металевих опор, композитна має властивість пружної деформації і легко «відіграє» коливання проводів, нагнувшись, а потім відновивши вертикальне положення. Така опора може запобігти каскадне падіння цілого ділянки лінії.

Как устроены опоры ЛЭП?
На фото чітко видно різницю між традиційним високовольтним проводом і проводом нової конструкції. Замість дроту круглого перетину використана попередньо деформована дріт, а місце сталевого сердечника зайняв сердечник з композиту.

Опори-унікуми

Зрозуміло, існують різного роду унікальні випадки, пов'язані з прокладкою повітряних ліній. Наприклад, при установці опор в обводнених грунт або в умовах вічної мерзлоти звичайні палі-оболонки для фундаменту не підійдуть. Тоді використовуються гвинтові палі, які угвинчують в грунт як шуруп, щоб досягти максимально міцної основи. Особливий випадок - це проходження ЛЕП широких водних перешкод. Там використовуються спеціальні висотні опори, які важать раз в десять більше звичайних і мають висоту 250x270 м. Оскільки довжина прольоту може становити більше двох кілометрів, застосовується особливий дріт з посиленим сердечником, який додатково підтримується грузотросом. Так влаштований, наприклад, перехід ЛЕП через Каму з довжиною прольоту 2250 м.

Окрему групу опор представляють конструкції, покликані не тільки тримати дроти, а й нести в собі певну естетичну цінність, наприклад опори-скульптури. У 2006 році компанія «Россеті» ініціювала проект з метою розробити опори з оригінальним дизайном. Були цікаві роботи, але автори їх, дизайнери, часто не могли оцінити можливість і технологічність інженерного втілення цих конструкцій. Взагалі треба сказати, що опори, в які вкладено художній задум, як, наприклад, опори-фігури в Сочі, зазвичай встановлюються не з ініціативи мережевих компаній, а на замовлення якихось сторонніх комерційних або державних організацій. Наприклад, в США популярна опора у вигляді літери M, стилізованої під логотип мережі фастфуду «Макдоналдс».

Via popmech.ru & wiki