ПРОМЕЖУТОЧНАЯ ОПОРА ПОРТАЛЬНОГО ТИПА ДЛЯ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Полезная модель относится к строительству, более конкретно к конструкциям промежуточных опор высоковольтных линий электропередачи.
Одной из наиболее часто используемых конструкций в высоковольтных линиях электропередачи является промежуточная опора. Этот тип инженерных сооружений устанавливают на прямых участках, через которые проходят высоковольтные линии электропередачи. Основная функция, которую выполняет промежуточная опора, это поддержание проводов и тросов. Промежуточная опора не предназначена для восприятия длительных нагрузок, возникающих в результате натяжения проводов. Однако, в аварийных ситуациях (например, в случае обрыва провода) промежуточная опора должна воспринимать нагрузки, которые передаются через оставшиеся не поврежденными провода.
Широкое распространение нашли промежуточные опоры портального типа, включающие две стойки, на которых закреплена горизонтальная траверса. Как правило, горизонтальную траверсу выполняют составной, состоящей из средней части (перекладина) и двух консолей.
Примером такой опоры может быть промежуточная опора портального типа для линии электропередачи, известная по патенту Российской Федерации на полезную модель RU 104957, МПК Е04Н 12/08, дата подачи заявки 31.01.2011.
Промежуточная опора портального типа для линии электропередачи включает две стойки, выполненные в виде ферм, соединенных с помощью фланцев, составную траверсу, которая включает перекладину и консоли, выполненные в виде ферм. Траверса соединена со стойками с помощью шарниров. Стойки соединены между собой перекрестными связями. Нижние концы стоек соединены горизонтальными балками, позволяющими распределить поперечные усилия между фундаментами. Фермы стоек и траверсы изготовлены из стальных гнутых профилей, например, прямоугольного сечения. В процессе эксплуатации в стойках и траверсе, выполненных в виде ферм из стальных гнутых сварных профилей, возникают, преимущественно, усилия растягивания-сжатия и практически не возникают сгибающие моменты, что позволяет облегчить конструкцию опоры.
Общими признаками аналога и заявляемого решения являются: промежуточная опора портального типа для линии электропередачи, включающая две стойки, составную траверсу, соединенную со стойками шарнирно и состоящую из перекладины и двух консолей, выполненных в виде ферм, поддерживающие тяги, соединяющие перекладину и консоли траверсы с верхними секциями стоек, перекрестные связи между стойками.
В последние годы явно заметна тенденция использования в конструкциях промежуточных опор портального типа многогранных, гнутых из стального листа стоек вместо решетчатых фермовых конструкций, которые использованы, например, в выше описанном аналоге.
Об этом свидетельствуют следующие факты.
В 2008 году специалистами ОАО «ПРОМИК», г.Днепропетровск, Украина, были разработаны промежуточные опоры портального типа на многогранных гнутых стойках для класса напряжений 500 кВ типов ПМГ500-1.2, ПМГ500-1.2-5, ПМГ500-1.2-10, ПМГ500-1.2-7 (<http://www.energobud.com.ua/ru/konferentsii/20-pjataja-mezhdunarodnaja-onferentsija-mgs/>208-primenenie-mnogogrannyh-stoek-v-promezhutochnyh-oporah-vl-500).
В 2009 году ОАО «Северо-западный энергетический инжиниринговый центр» (ОАО «СевЗапНТЦ»), Российская Федерация, была разработана промежуточная двух стоечная многогранная опора с внутренними связями типа 2МП500-1 В. Опора состоит из двух металлических стоек переменного сечения, траверсы и гибких перекрестных внутренних связей, которые повышают боковую устойчивость опоры. Траверсу образуют средняя часть (перекладина) и две внешних консольных части. Средняя часть (перекладина) выполнена многогранной, постоянного сечения и крепится к стойкам опоры с помощью шарниров, которые обеспечивают возможность ее проворачивания в плоскости портала. Консоли траверсы выполнены в виде многогранников переменного сечения, которые удерживаются в проектном положении гибкими тягами. Консольные части траверс крепятся к стойкам жестко (<http://www.energobud.com.ua/ ru/konferentsii/20-pjataja-mezhdunarodnaja-konferentsija-mgs/208-primenenie-mnogogrannyh-stoek-v-romezhutochnyh-oporah-vl-500).
Варианты опор с использованием многогранных, гнутых из стального листа стоек широко патентуются во многих странах мира (например, патенты RU 79309, RU 98453, RU 2347049, RU 86211, US 5117607, US 2009217618, CN 202017377, CN 202017378, GB 553396, ЕР 2147161, WO 2011112122, UA 68561, UA 55992 и другие).
Учитывая неопровержимые преимущества многогранных стоек перед решетчатыми формовыми конструкциями (технологичность, упрощение монтажных работ при возведении опоры на месте), становится очевидной целесообразность их применения в линиях электропередачи для всех классов напряжения.
В качестве прототипа выбрана промежуточная опора портального типа для линии электропередачи, известная по патенту Российской Федерации на полезную модель №95350, МПК Е04Н 12/08, дата подачи заявки 12.03.2010.
Опора включает две стойки, каждая из которых выполнена из нижней, средней, и верхней стальных многогранных секций, и составную траверсу, состоящую из многогранной перекладины и двух многогранных консолей. Секции стоек стыкуются между собой с помощью фланцевых соединений. Перекладина траверсы закреплена на верхних секциях стоек шарнирными соединениями, выполненными в виде шарнирных болтов, уставленных в горизонтальные отверстия в верхних секциях стоек. Консоли траверсы закреплены на верхних секциях стоек фланцевыми соединениями. Перекладина и консоли траверсы соединены с верхними секциями стоек поддерживающими тягами. Стойки стянуты между собой перекрестными связями, а их верхние секции соединены горизонтальной стяжкой. Основания нижних секций стоек выполнены с фланцами для закрепления к фундаменту. Все секции стоек, перекладина и консоли составной траверсы выполнены в виде многогранных конструкций. Консоли имеют форму многогранных усеченных пирамид. Секции стоек имеют двенадцать граней, а перекладина и консоли - восемь граней.
Опору доставляют к месту установки в разобранном виде. Секции стоек соединяют болтами фланцевых соединений секций стоек. На верхних секциях стоек шарнирно закрепляют перекладину траверсы и консоли траверсы фланцевыми соединениями.
Общими признаками прототипа и заявляемого решения являются: промежуточная опора портального типа для линии электропередачи, включающая две стойки, каждая из которых выполнена из нижней, средней и верхней стальных многогранных секций, составную траверсу, состоящую из перекладины, соединенной с верхними секциями стоек шарнирно, и двух консолей соединенных с верхними секциями стоек, поддерживающие тяги, соединяющие перекладину и консоли траверсы с верхними секциями стоек, горизонтальную стяжку верхних секций стоек и перекрестные связи между стойками.
Применение фланцевых соединений в узлах стыковки секций стоек, выполнение перекладины траверсы в виде многогранника усложняет конструкцию, снижает ее технологичность. Наличие множества фланцевых соединений повышает трудоемкость сборки опоры на месте. Жесткое (фланцевое) крепление консолей траверсы к стойкам усложняет монтаж опоры, особенно в ограниченных условиях, например, в условиях существующих застроек.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования промежуточной опоры портального типа для линии электропередачи, в которой за счет конструктивных особенностей выполнения достигается повышение технологичности конструкции и упрощения монтажных работ при возведении опоры на месте.
Поставленная задача решается тем, что в промежуточной опоре портального типа для линии электропередачи, включающей две стойки, каждая из которых выполнена из нижней, средней и верхней стальных многогранных секций, составную траверсу, состоящую из перекладины, соединенной с верхними секциями стоек шарнирно, и двух консолей, соединенных с верхними секциями стоек, поддерживающие тяги, соединяющие перекладину и консоли траверсы с верхними секциями стоек, горизонтальную стяжку верхних секций стоек и перекрестные связи между стойками, в соответствии с полезной моделью, секции стоек соединены между собой с помощью без болтовых телескопических соединений, консоли траверсы соединены со стойками шарнирно, перекладина и консоли траверсы выполнены в виде горизонтально ориентированных плоских решетчатых ферм.
Указанные признаки являются существенными признаками полезной модели.
Шарнирные соединения перекладины и консолей траверсы с верхними секциями стоек целесообразно выполнить в виде шпилек, вставленных в поперечные отверстиях в верхних секциях стоек, на которых закреплены перекладина и консоли с возможностью их проворачивания в плоскости портала. Такое выполнение обеспечивает простоту и технологичность конструкции, а также упрощает монтажные работы при возведении опоры на месте.
Существенные признаки полезной модели находятся в причинно-следственной связи с достигаемым результатом.
Так, отличительные признаки полезной модели (секции стоек соединены между собой с помощью без болтовых телескопических соединений, консоли траверсы соединены со стойками шарнирно, перекладина и консоли траверсы выполнены в виде горизонтально ориентированных плоских решетчатых ферм) совместно с существенными признаками, общими с прототипом, обеспечивают повышение технологичности конструкции и упрощения монтажных работ при возведении опоры на месте.
Объясняется это следующим.
Стыковка соседних секций стоек с помощью без болтовых телескопических соединений, когда верхний конец нижней секции устанавливают внутри нижнего конца верхней секции, стягивают концы секций для обеспечения натяга в телескопическом соединении, обеспечивает:
- повышение технологичности конструкции, поскольку не требует выполнения фланцев и других соединительных элементов в конструкциях соединяемых секций;
- упрощение монтажных работ при возведении опоры на месте, поскольку соединение секций стоек без болтовыми телескопическими соединениями ограничивается операциями установки верхнего конца нижней секции внутри нижнего конца верхней секции и последующим стягивания концов секций гидравлическими домкратами, что значительно проще в сравнении с фланцевыми соединениями секций, требующими затягивания множества болтов каждого фланцевого соединения.
Шарнирное соединение консолей составной траверсы с верхними секциями стоек позволяет выполнять установку опоры на месте в собранном положении консолей (консоли опущены по длине стоек), что важно при возведении опоры в ограниченных условиях, например, в условиях существующих застроек.
Выполнение перекладины и консолей траверсы в виде горизонтально ориентированных плоских решетчатых ферм упрощает технологию их изготовления в сравнении с выполнением перекладины и консолей в виде многогранных конструкций. Горизонтальная ориентация плоских решетчатых ферм обеспечивает необходимое сопротивление изгибающим моментам, действующим на перекладину и консоли в горизонтальной плоскости при возможном обрыве проводов линии электропередачи.
Ниже приводится подробное описание заявляемой промежуточной опоры портального типа для линии электропередачи со ссылками на чертежи, на которых показано:
Фиг.1 - Промежуточная опора портального типа для линии электропередачи, общий вид.
Фиг.2 - Промежуточная опора портального типа для линии электропередачи, узел I на фиг.1.
Фиг.3 - Промежуточная опора портального типа для линии электропередачи, вид А-А на фиг.1.
Фиг.4 - Промежуточная опора портального типа для линии электропередачи, узел II на фиг 1.
Фиг.5 - Промежуточная опора портального типа для линии электропередачи, разрез Б-Б на фиг 4.
Промежуточная опора портального типа для линии электропередачи включает две стойки 1, каждая из которых выполнена из нижней 2, средней 3 и верхней 4 стальных многогранных секций, и составную траверсу 5, состоящую из перекладины 6 и двух консолей 7. Перекладина 6 и консоли 7 соединены с верхними секциями 4 стоек 1 шарнирно. Перекладина 6 и консоли 7 также соединены с верхними секциями 4 стоек 1 поддерживающими тягами 8 и 9 соответственно. Стойки 1 соединены перекрестными связями 10. Верхние секции 4 стоек 1 соединены горизонтальной стяжкой 11 (фиг.1).
Секции 2, 3, 4 стоек 1 последовательно стыкуются между собой с помощью без болтовых телескопических соединений (фиг.2) с натягом, который обеспечивается применением стягивающих гидравлических домкратов при сборке стоек 1 (не показаны).
Перекладина 6 и консоли 7 траверсы 5 выполнены в виде плоских горизонтально ориентированных решетчатых ферм (фиг.3).
В качестве шарниров в соединениях перекладины 6 и консолей 7 с верхними секциями 4 стоек 1 использованы шпильки 12, установленные в поперечных отверстиях 13 в верхних секциях 4 и соединенные с перекладиной 6 и консолями 7 с возможностью проворачивания перекладины 6 и консолей 7 в плоскости портала. Перекладина 6 и консоли 7 зафиксированы на шпильках 12 гайками 14 (фиг.4, 5).
Основания нижних секций 2 стоек 1 выполнены с фланцами 15 для крепления к фундаменту (не показан).
Нижние 2, средние 3 и верхние 4 секции стоек 1 выполнены из стального листа (сталь С245-С345, толщина листа 6-10 мм) методом соответствующего изгиба листа с последующей сваркой с образованием многогранника в поперечном сечении. Количество граней в каждой секции 2, 3, 4 - 12-16. Длина секций 2, 3, 4 в пределах 11-12 м. Высота стоек 1 в собранном состоянии - 30-36 м. Расстояние между стойками 1-6-12 м.
Тяги 8 и 9, перекрестные связи 10, горизонтальная стяжка 11 изготовлены из стального круга диаметром 20-36 мм
Перекладина 6 и консоли 7 выполнены в виде сварных ферм из стального уголка, швеллера №10-16.
Опору доставляют к месту установки в разобранном виде (изготовленные в стационарных условиях нижние 2, средние 3 и верхние 4 секции стоек 1, перекладина 6 и консоли 7 траверсы 5, тяги 8 и 9, перекрестные связи 10, горизонтальная стяжка 11).
Собирают стойки 1, соединяя последовательно нижние 2, средние 3 и верхние 4 секции стоек 1 с помощью без болтовых телескопических соединений с использованием стягивающих гидравлических домкратов, которые обеспечивают натяг в телескопических соединениях секций 2, 3, 4.
Перекладину 6 и консоли 7 шарнирно соединяют с верхними секциями 4 стоек 1, используя шпильки 12 с гайками 14.
Выставляют опору в вертикальное положение, используя соответствующие подъемные механизмы, фланцы 15 нижних секций 2 стоек 1 соединяют с элементами фундамента, монтируют поддерживающие тяги 8 и 9, перекрестные связи 10, горизонтальную стяжку 11, обеспечивая проектное положение элементов опоры.
Предложенная конструкция промежуточной портальной опоры для линии электропередачи в сравнении с прототипом более технологична и позволяет упростить монтажные работы при возведении опоры на месте и ее эксплуатацию.