СПОСОБ УСИЛЕНИЯ ОПОРЫ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
METHOD TO STRENGTHEN POWER TRANSMISSION LINE SUPPORT

Изобретение относится к усилению или ремонту опоры линии электропередачи и может быть использовано при ремонтно-восстановительных работах на воздушных линиях электропередач или других объектах, где используются такие опоры, для повышения их несущей способности, пониженной из-за повреждений, физического износа, а также при увеличении технологической нагрузки на опору.
В Российской Федерации эксплуатируется около миллиона опор воздушных линий электропередачи различного напряжения. Из-за значительных сроков эксплуатации происходит снижение несущей способности опор и растет на 3-5% в год количество их отказов, которые являются самыми тяжелыми из отказов элементов линий по уровню затрат на аварийно-восстановительные работы и недоотпуск электроэнергии.
Надежность эксплуатации железобетонных опор линий электропередачи согласно требованиям «Типовой инструкции по эксплуатации воздушных линий электропередачи напряжением 35-800 кВ», РД 34.20.504-94 обеспечивается путем замены опор с выявленными дефектами и нарушениями на новые по признакам, приведенным в таблице 5.1 названной инструкции. Такое техническое решение требует отключения линий и затрат денежных средств, в несколько раз превышающих стоимость самой опоры. Продолжительность выполнения работ по замене отдельной опоры на трассе составляет 15-30 дней с учетом всех необходимых технологических операций.
Другим техническим решением проблемы обеспечения надежности эксплуатации опоры линии электропередачи является восстановление ее несущей способности путем устройства усиливающей обоймы, которая компенсирует это снижение, позволяет производить аварийно-восстановительные работы без отключения линии и снижения затрат денежных средств в 2-3 раза по сравнению с заменой дефектной опоры. Это техническое решение приведено в патенте №2 371 560 RU, «Способ восстановления несущей способности центрифугированной опоры линии электропередачи» и принято в качестве прототипа предлагаемого изобретения.
Этот известный способ восстановления несущей способности опоры линии электропередачи по патенту №2 371 560 RU также имеет ряд недостатков, а именно:
- Необходимость доставки к ремонтируемой опоре инвентарной оснастки, комплекта средств малой механизации, сухой ремонтно-строительной смеси весом 3-5 тонн, арматуры и др.
- Невозможность выполнения работ при отрицательных температурах, осадках и других неблагоприятных погодных условиях;
- Продолжительность ремонтно-восстановительных работ составляет 3-5 дней, включая монтаж оснастки и арматуры, бетонирование усиливающей обоймы, уход за бетоном, что требует нахождения на объекте бригады из 3-5 человек;
- Невозможность выполнения работ в условиях болотистой, труднодоступной местности по условиям доставки к месту работ строительных материалов, оснастки и др.;
- Усиление опоры путем устройства несущей обоймы нецелесообразно для восстановления, например, аварийной опоры на непродолжительный период до реконструкции или капитального ремонта линии.
Цель настоящего изобретения - устранение недостатков известного способа путем исключения «мокрых процессов», снижения веса усиливающих конструкций в 10 раз, снижения стоимости и сроков усиления опоры в 2-3 раза, обеспечения выполнения работ при любых погодных условиях и в болотистой, труднодоступной местности.
Указанная цель достигается тем, что путем изменения расчетной схемы заделки опоры в грунте уменьшают величину расчетного изгибающего момента в этой зоне, определяющего несущую способность опоры.
Эта техническая задача решается устройством оттяжек или подкосов, которые крепят к опоре выше ослабленной зоны при помощи хомута с упругой кольцевой прокладкой между ним и опорой, а другие концы этих оттяжек или подкосов закрепляют к стволам винтовых свай.
Предложенный способ усиления опоры линии электропередачи позволяет:
- Сократить вес конструктивных элементов для усиления до 300-500 кг, что позволит доставлять их к месту усиления опоры при помощи специальных транспортных средств, например болотоходов, вертолетов и др.;
- Производить усиление в любое время года, при любой погоде и в любой, даже заболоченной местности за счет исключения «мокрых процессов»;
- Сократить срок усиления до одного дня, исключив проживание ремонтного персонала на месте производства работ;
- Производить работы без применения средств малой механизации силами ремонтной бригады из 3-4 человек предприятия по обслуживанию электрических сетей;
- Производить работы без отключения линии, так как согласно результатам обследований, практически все дефекты, снижающие несущую способность опор, располагаются в нижней их части, на высоте до 5-6 метров, в зоне максимальных усилий, температурных и механических воздействий. Поэтому монтаж хомута и закрепления к нему оттяжек или подкосов производят вне зоны опасного воздействия электрического поля;
- Монтаж и демонтаж конструкций усиления может производиться при необходимости усиления аварийных опор для их эксплуатации в течение непродолжительного времени, например, до реконструкции или капитального ремонта линии электропередачи.
Заявленный технический результат достигается тем, что за счет устройства дополнительной опорной части выше ослабленной зоны опоры линии электропередачи снижается величина изгибающего момента на уровне заделки опоры в грунте до 50-60%. Это компенсирует потери несущей способности опоры из-за снижения напряжения в предварительно напряженной арматуре и физического износа бетона в нижней части, которые, по результатам исследований достигают 20%, и обеспечивает дополнительный запас прочности. Расчетные усилия в опоре выше уровня закрепления хомута воспринимаются ее неослабленной частью и соответствуют проектным. Горизонтальные усилия в опоре на уровне закрепления хомута передаются при помощи оттяжек или подкосов на анкерные винтовые сваи. Динамические воздействия на грунтовые сваи при этом снижаются за счет демпфирования их упругой кольцевой прокладкой между хомутом и опорой.
При недостаточной несущей способности нижней части усиливаемой опоры, например, при увеличении технологической нагрузки на нее предусматривается заполнение внутренней полости мелкозернистым бетоном на необходимую высоту. Расчетный срок безопасной эксплуатации усиленной опоры составляет 50 лет и определяется гарантированными заводскими сроками эксплуатации винтовых свай с термодиффузионным цинковым покрытием, равным 70-100 годам.
Количество усиливающих элементов и, соответственно, винтовых свай может быть сокращено при необходимости производства работ по усилению опор линии электропередачи в стесненных условиях за счет замены оттяжек на подкосы.
Предложенный способ усиления опоры линии электропередачи поясняется чертежом, где изображены:
- На фигуре 1, общий вид усиливаемой опоры;
- На фигуре 2, разрез по 1-1.
На чертежах показаны элементы усиления опоры для описания технологии производства работ:
1. Усиливаемая опора;
2. Хомут;
3. Упругая кольцевая прокладка;
4. Винтовая свая;
5. Оттяжка (подкос);
6. Штуцер для заполнения бетоном внутренней полости опоры;
7. Отверстие для контроля уровня бетонирования;
8. Бетонное заполнение внутренней полости опоры.
Усиление опоры 1 начинают с монтажа хомута 2 с упругой кольцевой прокладкой 3 между хомутом и опорой. При этом хомут 2 располагают выше ослабленной части опоры 1. Затем производят завинчивание винтовых свай 4 и монтаж оттяжек или распорок 5, которые крепят, используя стандартные детали для натяжения, к хомуту 2, с одной стороны, и к оголовкам винтовых свай 4, с другой стороны. При необходимости повышения несущей способности нижней части опоры 1, над поверхностью грунта в ней выполняют отверстие и устанавливают штуцер 6 для нагнетания твердеющего материала, например, мелкозернистого бетона во внутреннюю полость опоры. В верхнем уровне расчетного усиления опоры выполняют контрольное отверстие 7. Заполнение внутренней полости опоры производят бетоном 8 на необходимую высоту при помощи передвижного бетононасоса через штуцер 6.
Применение предложенного способа усиления опоры линии электропередачи на электросетевых объектах Российской Федерации позволит получить следующий положительный эффект:
- снизить стоимость и трудоемкость работ по усилению в 2-3 раза по сравнению с известными способами;
- сократить срок усиления до одного дня;
- производить работы без отключения линии;
- производить работы при любых погодных условиях, при любых условиях производства на трассе силами ремонтной бригады предприятия электросети или региональной ремонтной организации;
- обеспечить расчетный срок безопасной эксплуатации усиленной опоры не менее 50 лет, исходя из гарантированной заводской продолжительности эксплуатации винтовых свай с термодиффузионным цинковым покрытием, равным 70-100 годам.