СТОЙКА ДЛЯ ОПОРЫ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Предлагаемая полезная модель относится к области электротехнического оборудования и предназначена для возведения анкерных опор воздушных линий электропередачи напряжением 6-20 кВ. По географическим и климатическим условиям настоящее техническое решение предназначено для районов, в частности, с вечномерзлыми грунтами с учетом сезонного оттаивания до двух метров и для обычных (минеральных) грунтов.
Уровень техники содержит сведения об устройствах, предназначенных для эксплуатации в тяжелых климатических и географических условиях. Известно техническое решение по патенту Российской Федерации на полезную модель № 85183 «Комплект для анкерной опоры воздушной линии электропередач» (МПК E04H 12/08; ООО "Спецавтоматикасервис", РФ, заявка № 2009104338/22 от 10.02.2009, опубликована 27.07.2009). Комплект для анкерной опоры воздушной линии электропередач содержит оголовок, две А-образных траверсы с тягами для крепления на оголовке, стойку, изготовленную в форме полой пирамиды из листового материала, три опорных изолятора для установки на оголовке и вершинах А-образных траверс, вязки спиральные для крепления проводов на опорных изоляторах и набор крепежных деталей для крепления оголовка, А-образных траверс на стойке, опорных изоляторов, а также для закрепления концов тяг на оголовке. Стойка выполнена из, по меньшей мере, двух сегментов в форме частей боковой поверхности пирамиды, жестко соединенных вдоль их боковых сторон.
К недостаткам указанного решения можно отнести изготовление дорогостоящей технологической оснастки, а именно, приварку на обеих половинах стойки кронштейнов для крепления между собой, усложненный монтаж опоры, заключающийся, в том числе, в использовании метизов, а также усложненный монтаж непосредственно на пикете.
Некоторые недостатки предыдущего технического решения преодолеваются полезной моделью по патенту Российской Федерации № 178237 «Сегмент стойки опоры воздушной линии электропередач» (МПК E04H 12/08; АО "СпецПроектИнжиниринг", РФ, заявка № 2017131471 от 07.09.2017, опубликована 28.03.2018). Согласно описанию технического решения, полезная модель относится к области энергетического строительства, в частности к длинномерным несущим конструкциям, используемым в стойках опор воздушных линий электропередач. Согласно полезной модели продольная кромка сегмента стойки опоры воздушной линии электропередачи, выполненного в виде незамкнутого гнутого профиля, отогнута, образуя отгиб. Техническим результатом такого выполнения сегмента стойки опоры воздушной линии электропередач является снижение металлоемкости сегмента за счет повышения местной устойчивости его крайних граней.
Вместе с тем, полезная модель также не лишена недостатков. В частности, необходима дополнительная технологическая операция по образованию отгиба и выполнению второго сварного шва.
Наиболее близким решением является полезная модель по патенту Российской Федерации № 39627 «Опорная стойка для линии электропередачи» (МПК E04H 12/00; Казаков С.Е. и др., РФ, заявка № 2004113458/22 от 07.05.2004, опубликовано 10.08.2004).Полезная модель относится к области строительства, в частности, к конструкции опорных стоек для высоковольтных линий электропередач. Опорная стойка для линии электропередачи включает боковые грани с ребрами жесткости, выполненные из гнутых металлических листов, отличающаяся тем, что боковые грани объединены в замкнутый многогранный профиль в виде пустотелой конусообразной конструкции с числом граней от 6 до 24, при этом края профиля скрепляются болтовым или сварным креплением с внутренней стороны профиля.
К недостаткам изобретения следует отнести сложность монтажа, повышенную парусность, а также низкую сопротивляемость актам вандализма, например, откручиванию скрепляющих болтов, использование телескопического соединения секций, что не позволяет использовать стойки повторно после демонтажа.
Таким образом, устройства, раскрытые в уровне техники, не обеспечивают решения технической проблемы заключающейся в создании технологичной стойки для линии электропередачи, позволяющей увеличить надежность и долговечность при гололедно-ветровых перегрузках.
Технические проблемы решаются следующим образом. Настоящей полезной моделью предложена стойка для опоры линии электропередачи, выполненная в виде конуса из листового материала, имеющего в поперечном сечении форму выпуклой фигуры, с возможностью установки на нем электротехнического оборудования, характеризующаяся тем, что стенка конуса выполнена гибкой листа материала в замкнутую конструкцию, содержащую один продольный сварной шов.
В первом частном случае стойка дополнительно характеризуется тем, что выполнена в форме усеченного конуса, с установленным в верхней его части оголовком.
В первом уточнении указанного частного случая стойка отличается тем, что электротехническое оборудование установлено на траверсах, закрепленных на верхней части стойки.
Во втором уточнении указанного частного случая стойка отличается тем, что электротехническое оборудование установлено на оголовке.
Во втором частном случае стойка дополнительно характеризуется тем, что в качестве листового материала используют листовой металл.
В первом уточнении указанного частного случая стойка отличается тем, что листовой металл выполнен из стального сплава.
Во втором уточнении указанного частного случая стойка отличается тем, что толщина листового металла составляет от 4 до 5 мм.
В третьем частном случае стойка отличается тем, что поперечное сечение имеет форму выпуклого многогранника.
В уточнении указанного частного случая стойка отличается тем, что выпуклый многогранник содержит грани в количестве от 6 до 32.
В четвертом частном случае стойка отличается тем, что поперечное сечение имеет форму круга.
В пятом частном случае стойка отличается тем, что содержит цинковое покрытие толщиной от 80 до 160 мкм.
В шестом частном случае стойка дополнительно характеризуется тем, что она установлена на свае.
В первом уточнении указанного частного случая, стойка отличается тем, что установлена на свае таким образом, что в рабочем положении, расстояние между нижним краем стойки и поверхностью земли составляет не менее 100 мм.
Во втором уточнении указанного частного случая, стойка отличается тем, что закреплена на свае посредством болтового соединения.
В седьмом частном случае стойка дополнительно характеризуется тем, что сварной шов выполнен таким образом, что кромки листового материала соединены встык.
В восьмом частном случае стойка дополнительно характеризуется тем, что сварной шов выполнен таким образом, что края листового материала соединены внахлест.
В восьмом частном случае стойка дополнительно характеризуется тем, что сварной шов выполнен таким образом, что края листового металла соединены углом.
В девятом частном случае стойка дополнительно характеризуется тем, что концевые части листового материала выполнены с отгибом внутрь, а образованные полки соединены сваркой внахлест.
Стойка в форме конуса из листового материала позволяет создать достаточно прочную полую пространственную конструкцию, позволяющую монтировать на ней электротехническое оборудование и, вместе с тем, технологичную и простую в изготовлении. Замкнутый контур стойки может быть получен посредством гибки листового материала на соответствующем оборудовании. Выполнение в виде выпуклой фигуры позволяет устанавливать полую опору на заглубленную в грунт сваю, а также обеспечивать восприятие, в частности, ветровых нагрузок.
Выполнение для соединения листового материала в замкнутую конструкцию одного продольного сварного шва позволяет значительно повысить технологичность конструкции по сравнению с известными решениями, одновременно повысив надежность стойки за счет наличия одного (вместо пары) линий соединения, а также существенно снизить расход листового материала на производство единицы продукции.
Оголовок позволяет производить на нем монтаж части электротехнического оборудования, а также придает дополнительную прочность конструкции, поскольку служит, по существу, поперечным ребром жесткости. Крепление оголовка к стойке может осуществляться болтовым соединением непосредственно при проведении монтажных работ. Для этого в стойке могут быть выполнены соответствующие отверстия. В зависимости от формы поперечного сечения стойки, форма оголовка также может различаться. Оголовок может дополнительно выполнять функцию крышки.
Для выполнения своего целевого назначения, в верхней части стойки дополнительно могут быть установлены траверсы для крепления электротехнического оборудования. Траверсы могут быть закреплены посредством хомутного или болтового соединения. При последнем, в местах крепления траверс, в стойке должны быть выполнены соответствующие отверстия. Вместе с тем, электротехническое оборудование может быть установлено, в общем случае, и без использования траверс. Целесообразность их применения обусловлена требованиями нормативной документации.
Целесообразным для реализации полезной модели предполагается использование листового металла в качестве конструкционного. Способность листового металла выдерживать значительные нагрузки, высокая несущая способность, относительная простота проведения с ним необходимых технологических операций, что упрощает производство устройства и обеспечивает его технологичность, обуславливает предпочтительность его применения. В качестве листового металла может быть выбран подходящий по характеристикам железо-углеродный сплав.
Применение листового металла толщиной от 4 до 5 мм позволяет добиться необходимой несущей способности, которой не удастся достичь металлом меньшей толщины, и, с другой стороны, не допустить значительного увеличения массы устройства, повышенного расхода металла на его изготовление и способность подвергаться технологической обработке, в частности, на гибочном оборудовании.
Форма поперечного сечения устройства может иметь, предпочтительно, форму выпуклого многогранника с количеством граней от 6 до 32. Шестигранная опора позволяет обеспечить минимально необходимое сопротивление физическому воздействию в вертикальной и горизонтальной плоскостях, при этом, выполнение многогранника с количеством граней более 32 представляется для цели реализации настоящей полезной модели, излишним, поскольку значительно увеличивает количество технологических операция по гибке металлического листа. Корме указанного, поперечное сечение стойки может иметь форму круга.
Конструкция может содержать цинковое покрытие, нанесенное, например, методом горячего цинкования. Выбранный диапазон толщины покрытия обусловлен оптимальными параметрами материала, обеспечивающего, с одной стороны, необходимую защиту конструкции от коррозии, с другой – технологической и экономической целесообразностью.
Установка стойки на, предпочтительно, железобетонной свае, позволяет создать конструкцию для применения в целевых географических и климатических условиях, в частности, обеспечить возможность выполнения стойкой своей функции как конструкции, предназначенной для размещения электротехнического оборудования за счет установки заглубленной сваи в грунт. Целесообразно оставлять между нижним краем стойки и поверхностью земли расстояние не менее 100 мм для удобства монтажа и демонтажа стойки, а также обслуживания шин заземления, поскольку в нижней части стойки расположены элементы крепления стойки на свае, разнесенные на расстояние по диаметру стойки. Каждый элемент крепления может быть выполнен в виде жестко закрепленных поперечно на внутренних поверхностях сегментов стойки сегментов колец, сопряженных на участках наружного контура с внутренними поверхностями граней сегментов стойки. Дополнительно, стойка может быть закреплена на свае посредством упоров, расположенных с внутренней стороны стойки и выполненных с возможностью взаимодействия со сваей таким образом, что опирание упоров на сваю позволяет прочно установить на ней стойку. Дополнительная фиксация может быть осуществлена наличием полок на внешней поверхности сваи, на которые опираются упоры стойки. Также, связь упоров с полками может быть обеспечена, помимо опирания, разъемным или сварным соединением.
Типы сварных соединений выбирают исходя из целесообразности, требованиям по выдерживанию нагрузок. Среди типов, используемых в настоящей полезной модели, могут быть применены сварка встык, где стык образован взаимно примыкающими торцевыми гранями листового материала, собранного в замкнутый контур. Вместе с тем, возможно использование соединения внахлест, со сваркой с внешней и внутренней или только с внешней стороны конструкции. Целесообразно для повышения технологичности, но, при этом, сохранения прочности и несущей способности конструкции, применение углового сварочного соединения, при котором торцы листового материала соприкасаются внутренними ребрами. Угловой шов позволяет дополнительно сократить количество технологических операций, по меньшей мере, на одну, производимую на гибочном оборудовании.
Предлагаемая полезная модель поясняется следующими фигурами:
Фиг. 1 – стойка для опоры линии электропередачи с оголовком, вид сбоку;
Фиг. 2 – стойка для опоры линии электропередачи на опоре, вид сбоку;
Фиг. 3 – стойка для опоры линии электропередачи, на опоре, вид сверху;
Фиг. 4 – стойка для опоры линии электропередачи с электрооборудованием;
Фиг. 5 – стойка для опоры линии электропередачи с электрооборудованием на траверсе;
Фиг. 6 – стойка для опоры линии электропередачи с электрооборудованием на двух траверсах.
На фигурах обозначены следующие позиции:
1 – стойка для опоры линии электропередачи;
2– боковая поверхность стойки, образованная листовым материалом;
3– оголовок;
4 – электротехническое оборудование;
5 – траверсы для установки электротехнического оборудования;
6 – свая;
7 – угловой сварной шов.
Для понимания принципов работы и особенностей различных реализаций полезной модели, ниже приведено описание фигур технического решения. Хотя в тексте описания подробно объясняются предпочтительные варианты реализации технического решения, необходимо понимать, что возможны и иные варианты реализации полезной модели. Соответственно, нет необходимости в ограничении объема правовой охраны технического решения исключительно представленными реализациями и перечнями подсистем, узлов и компонентов. Полезная модель может быть реализована и иными способами. Вместе с тем, при описании предпочтительных вариантов технического решения, для ясности понимания основных принципов изобретения специалистом, необходимо уточнить термины, применяемые в описании.
Необходимо отметить, что используемые в единственном числе в описании и формуле узлы и детали устройства, также представляют собой и множественные формы, если прямо не сказано обратное. Например, указание на составной элемент устройства также означает указание на совокупность (множество) таких элементов.
Слова «состоящий», «содержащий», «включающий» означают, что, по меньшей мере указанный компонент, элемент, часть или шаг способа присутствует в композиции, предмете или способе, но не исключает присутствие иных компонентов, материалов, частей, шагов способа, даже если такой компонент, материал, часть, шаг способа выполняет ту же функцию, что и указанный.
Материалы, из которых изготовлены различные элементы настоящего изобретения, указанные ниже при описании примеров конкретного выполнения устройства, являются типичными, но не обязательными для применения. Указанные в настоящих примерах выполнения материалы, могут быть заменены многочисленными аналогами, выполняющими ту же функцию, что и приведенные в описании примеры материалов.
Обратимся к прилагаемым фигурам. На фиг. 6 показана смонтированная опора воздушной линии электропередачи, включающая стойку 1, изготовленную в форме полой восьмигранной пирамиды 2 из листового металла, снабженную оголовком 3, на котором устанавливается часть электротехнического оборудования 4 в виде опорного изолятора, две траверсы 5, на вершинах которых устанавливаются дополнительные части электротехнического оборудования в виде опорных изоляторов, которые могут иметь тяги для крепления на оголовке 3. Стойка 1 установлена на выступающем из грунта конце сваи 6 в виде железобетонной сваи или металлической трубы. Стойка 1 снабжена угловым продольным сварным швом 7, выполненным на стыке внутренних ребер кромок металла.
Стойка изготавливается следующим образом. После раскроя листового металлопроката на установке плазменной резки, заготовка в виде металлического листа толщиной 4 мм на гибочном станке обрабатывается так, что в результате образуется коническая полая многогранная фигура. После получения конической многогранной фигуры, стойка передается на участок сварки, где сваривается продольный шов и привариваются гайки крепления. Для повышения сопротивляемости коррозии все элементы стоек в процессе изготовления проходят процедуру горячего оцинкования.
В зависимости от требуемой общей высоты опорной стойки и, соответственно, расчетной нагрузки, выбирают максимальный диаметр и число граней, составляющих стойку. На фиг. 1 представлен вариант шестнадцатигранной стойки 1 с поперечным сечением в форме правильного шестнадцатиугольника Высота стойки составляет 8000мм, форма – коническая с диаметром нижней части 350 мм, верхней – 168 мм.
На Фиг. 4-6 показана стойка 1 с оголовком3 выполненным в виде многогранной пластины с отверстием для установки опорного изолятора 4 и отверстиями для закрепления оголовка 3 на стойке 1.Траверсы 5 (на Фиг. 6) выполнены в виде двух уголков и, расположенных под, по существу, прямым углом с выступанием полок, лежащих в одной плоскости, в противоположных направлениях. Уголки могут быть жестко связаны между собой соединительной пластиной или хомутом
Опору вместе со стойкой 1, сваей 6 доставляют к месту установки опор, где монтируются в следующей последовательности: вначале устанавливается свая 6 с заглублением согласно проекта от 3000 мм до 6000 мм, затем на свае 6 посредством болтового соединения упором торцевой части болта в боковую поверхность сваи, закрепляется стойка 1, на которой устанавливается оголовок 2 с изолятором. Затем на стойке 1 устанавливаются траверсы 5, на которых также закрепляются изоляторы 4. На оголовке 3 могут быть установлены стяжки с концевых частей траверс. Далее проводятся операции по подвеске проводов. Стойки 1 и иные навесные детали изготавливаются по обычным для деталей таких конструкций технологиям.
Варианты реализации настоящей полезной модели не ограничиваются приведенными выше примерами конкретного выполнения. Могут быть предложены и иные формы реализации технического решения, не отдаляясь от смысла изобретения.
Раскрытые выше примеры выполнения приведены с целью показать промышленную применимость устройства и дать общее впечатление об устройстве. Объем правовой охраны технического решения определяется формулой полезной модели, а не представленным описанием, и все изменения, совершенные с применением эквивалентных признаков, подпадают под правовую охрану настоящей полезной модели.