ПРОМЕЖУТОЧНАЯ ОПОРА ДЛЯ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к энергетическому строительству, в частности к опорным конструкциям линий электропередачи высокого напряжения.
Уровень техники
Известна промежуточная одностоечная опора для двухцепной линии электропередачи, содержащая стойку с прямоугольным поперечным сечением, включающую пояса из угловых профилей, соединенных стержневыми раскосами, и закрепленных на стойке друг под другом три двухконсольные фазонесущие траверсы для подвески проводов (см. патент RU 174512, МПК: Е04Н12/10, опубл. 18.10.2017).
Решетчатые стороны (грани) стойки постепенно расширяются книзу с образованием в основании стойки широкой базы, размеры которой тем больше, чем выше класс напряжения ЛЭП и больше количество размещаемых цепей.
К недостаткам опор с широкой базой следует отнести большую площадь, занимаемую под строительство опоры, и сложность устройства фундамента, обычно включающего до двух-четырех свай на каждую «ногу» (каждый пояс) стойки. Устройство такого фундамента не только затратно, но и проблематично, особенно в осенне-зимний период, в неблагоприятных климатических условиях.
Известна опора для воздушных линий электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения, содержащая вертикальную стойку с расположенными на ней траверсами для крепления проводов (патент RU 2354793, МПК: Е04Н12/08, опубл. 10.05.2009).
Для обеспечения устойчивости и эксплуатационной надежности опоры, стойка в нижней своей части выполнена раздвоенной в направлении, перпендикулярном оси линии электропередачи. Образовавшиеся в результате раздвоения наклонные стойки закреплены на отдельных фундаментах.
К недостаткам известного аналога можно отнести повышенную металлоемкость конструкции, что обусловлено наличием в основании опоры двух наклонных стоек, а также достаточно большую занимаемую опорой площадь грунтовой поверхности.
В качестве наиболее близкого аналога для заявляемого технического решения принята конструкция опоры для воздушных линий электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения, содержащая установленную на фундаменте стойку и закрепленные в верхней части стойки траверсы для подвешивания проводов (см. патент RU 44720 U1, МПК: Е04Н12/08, опубл. 27.03.2005). Стойка включает несущие пояса из угловых профилей, соединенных элементами решетки с образованием четырех решетчатых граней, формирующих прямоугольное поперечное сечение стойки. Эти признаки совпадают с существенными признаками предлагаемого технического решения.
Известная стойка имеет незначительное расширение поперечного сечения к основанию, т. е. узкую базу. При этом устойчивость опоры в отношении действия основных опрокидывающих нагрузок обеспечена за счет подкоса, установленного в плоскости, перпендикулярной оси линии электропередачи, и дополнительно соединенного со стойкой поперечными тягами.
Опора с подкосом также занимает достаточно большую площадь грунтовой поверхности, при этом, чем выше класс напряжения опоры, тем мощнее требуется подкос и тем больше совокупная площадь, занимаемая опорой.
Настоящее техническое решение направлено на достижение следующего результата - сокращение площадей, занимаемых под строительство высоковольтных линий электропередачи, с одновременным обеспечением высокой эксплуатационной надежности опор.
Указанный результат достигнут за счет создания узкобазной конструкции опоры для воздушной линии электропередачи, характеризующейся высокой эксплуатационной надежностью и оптимальной металлоемкостью.
Раскрытие сущности полезной модели
В конструкции промежуточной опоры для воздушной линии электропередачи, содержащей установленную на фундаменте стойку с несущими поясами из угловых профилей, соединенных элементами решетки с образованием четырех решетчатых граней стойки, и закрепленные на стойке траверсы для подвешивания проводов, согласно заявляемой полезной модели две противолежащие решетчатые грани стойки, ориентированные вдоль оси линии электропередачи, имеют постоянную по высоте стойки ширину, при этом две другие противолежащие решетчатые грани выполнены с постепенным расширением книзу с образованием в основании стойки прямоугольного поперечного сечения с соотношением сторон 1:(2,5÷4,5).
В отличие от прототипа в предлагаемой конструкции опоры две противолежащие решетчатые грани стойки, ориентированные вдоль оси линии электропередачи, имеют постоянную ширину по высоте стойки, а две другие противолежащие решетчатые грани, ориентированные поперек оси воздушной линии электропередачи (далее - ось ВЛ), выполнены с постепенным расширением книзу, что обеспечивает образование в основании стойки прямоугольного поперечного сечения, вытянутого поперек оси ВЛ, т.е. в направлении, в котором действуют основные нагрузки рабочих режимов эксплуатации опоры.
При этом упомянутое прямоугольное сечение характеризуется определенным соотношением сторон: 1:(2,5÷4,5), при котором достигается оптимальное распределение нагрузок на фундамент и оптимальная металлоемкость конструкции.
В предпочтительных примерах реализации конструкции ширина решетчатых граней, расположенных поперечно оси ВЛ, в основании стойки составляет 2 ÷ 2,6 м , что в 2,5-4,5 раза больше ширины 0,6 ÷ 0,8 м решетчатых граней, ориентированных вдоль оси линии.
При соотношении сторон поперечного сечения в основании стойки менее 1:2,5 требуемая устойчивость опоры не достигается. Увеличение упомянутого соотношения более чем в 4,5 раза экономически нецелесообразно, т. к. в этом случае повышение устойчивости незначительно, при этом существенно возрастает металлоемкость конструкции. Таким образом, в указанных размерных пределах обеспечивается оптимальное соотношение между устойчивостью и металлоемкостью конструкции.
Таким образом, предлагаемая конструкция опоры в отличие от известных аналогов имеет сравнительно небольшую опорную базу и занимает сравнительно небольшую площадь грунтовой поверхности, и при этом характеризуется достаточно высокой устойчивостью, эксплуатационной надежностью и оптимальной металлоемкостью. Сокращение занимаемой под строительство опоры земельной площади (отчуждаемой земли) способствует повышению экономической эффективности строительства линий электропередачи.
Благодаря тому, что две противолежащие решетчатые грани стойки, ориентированные вдоль оси воздушной линии электропередачи, выполнены с постоянной по высоте стойки шириной, обеспечена возможность получения в верхней части стойки прямоугольного поперечного сечения, вытянутого вдоль оси ВЛ, что способствует дополнительному повышению устойчивости опоры в отношении кратковременных ветровых и аварийных нагрузок, возникающих при обрыве провода и действующих в направлении оси ВЛ.
Фундамент опоры, предпочтительно, выполнен в виде двух отдельно стоящих свай, размещенных под решетчатыми гранями с постоянной шириной.
Для несущих поясов стойки, предпочтительно, использование горячекатаных стальных равнополочных уголков (проката) с шириной полок 100-160 мм.
В зонах закрепления консолей траверс стойка снабжена поперечными диафрагмами жесткости.
Траверсы выполнены двухконсольными, при этом каждая консоль образована верхней и нижней А-образными фермами, соединенными между собой поперечными диафрагмами жесткости.
Для возможности закрепления оптоволоконного кабеля стойка оснащена специальным кронштейном.
Предлагаемая конструкция опоры может быть использована в линиях электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения, в одно-, двух- и многоцепных линиях электропередачи.
На чертежах представлен пример двухцепной промежуточной опоры, выполненной в соответствии с заявляемым изобретением:
на фиг. 1 – опора, общий вид, изометрия;
на фиг. 2 – тоже, вид спереди (вид по оси линии электропередачи);
на фиг. 3 – поперечное сечение стойки в основании;
на фиг. 4 – поперечное сечение стойки в уровне закрепления нижней траверсы;
на фиг. 5 – поперечное сечение стойки в уровне закрепления средней траверсы;
на фиг. 6 – поперечное сечение стойки в уровне закрепления верхней траверсы.
Осуществление полезной модели
Промежуточная опора для воздушной линии электропередачи (см. фиг. 1) содержит четырехгранную стойку 1 с закрепленными на ней двухконсольными траверсами 2, 3, 4 с узлами для подвески проводов (не показаны).
Стойка 1 включает вертикальные несущие пояса 5 из угловых профилей, попарно связанных элементами решетки 6 с образованием четырех решетчатых граней. С целью упрощения монтажных работ стойка 1 может быть выполнена составной из секций.
Вся узкобазная конструкция опоры установлена на фундаменте в виде двух отдельно стоящих свай 7 (см. фиг.2).
Противолежащие решетчатые грани 8 и 9 стойки 1, ориентированные вдоль оси ВЛ, имеют постоянную ширину по высоте стойки.
Противолежащие решетчатые грани 10 и 11, ориентированные поперек оси ВЛ, выполнены с постепенным расширением книзу и с образованием в основании стойки прямоугольного поперечного сечения, вытянутого поперек оси ВЛ и характеризующегося соотношением сторон  1:(2,5÷4,5).
Консоли траверс (2-4) образованы верхней 12 и нижней 13 А-образными фермами, соединенными между собой поперечными диафрагмами жесткости 14.
С целью повышения жесткости конструкции и уменьшения скручивания опоры в аварийном режиме при обрыве провода стойка 1 снабжена поперечными диафрагмами жесткости 15, размещенными в зонах закрепления консолей траверс и в зонах соединения секций стойки (см. фиг 1-6).
С этой же целью средняя траверса 3 может быть снабжена дополнительными диагональными элементами жесткости 16.
В верхней части стойки 1 смонтирована пластина 17 для закрепления грозотроса, в средней части стойки размещен специальный кронштейн 18 для закрепления оптоволоконного кабеля (см. фиг.1,2).
В конкретных примерах реализации конструкции, поперечное сечение в основании стойки 1 имеет следующие значения, мм: 600×2000, 800×2000, 600×2600, 800×2600, а также возможны любые промежуточные варианты. Конкретное сечение рассчитывается на основании заданных исходных параметров известными способами и соответствует соотношению 1: (2,5÷4,5).
В зоне закрепления верхней траверсы 2 и выше ее поперечное сечение стойки 1 прямоугольное, вытянутое вдоль оси линии электропередачи (см. фиг. 6).
Для изготовления поясов 5 стойки 1 используют горячекатаные стальные равнополочные уголки с шириной полок 100-160 мм.
Как показали проведенные испытания, в процессе эксплуатации вышеупомянутая конструкция обеспечивает высокую устойчивость в отношении постоянных рабочих нагрузок (от веса проводов, грозотросов, изоляторов и самой опоры), а также в отношении кратковременных ветровых, гололедных и скручивающих аварийных нагрузок, возникающих при обрыве одного или нескольких проводов либо грозотросов.
Предлагаемая конструкция опоры характеризуется высокой надежностью работы и при этом имеет узкую опорную базу, что способствует экономии отчуждаемой земли и повышению экономической эффективности строительства линий электропередачи.