Промежуточная одностоечная опора для двухцепной линии электропередачи 500 кВ

Область техники
Полезная модель относится к строительству воздушных линий электропередачи (ВЛ) и может найти применение при конструировании и изготовлении стальных решетчатых опор для двухцепных ВЛ 500 кВ.
Уровень техники
В настоящее время для двухцепных ВЛ класса 35-330 кВ используются одностоечные опоры, обеспечивающие трехъярусную подвеску фазных проводов двух цепей ВЛ.
Двухцепные одностоечные опоры ВЛ обеспечивают значительную экономию стали по сравнению с двумя одноцепными ВЛ и, что особенно важно, сокращение в 3-4 раза ширины занимаемого ВЛ коридора, лесной просеки и зон электромагнитного влияния на окружающую среду. Потребность в двухцепных ВЛ существенно вырастает из-за высокой стоимости земли и сводимых лесов.
Стальные решетчатые одностоечные опоры для двухцепных ВЛ 500кВ и выше заявителю неизвестны.
Существующие двухцепные участки ВЛ 500 кВ в настоящее время выполняются как две параллельные одноцепные ВЛ 500 кВ с одноярусной подвеской фазных проводов, каждая из которых использует в качестве промежуточных опор двухстоечные стальные портальные опоры на оттяжках типа ПБ или одностоечные свободностоящие опоры типа Р2 [«Стальные опоры ВЛ 500 кВ», серия 3.407-106, Всесоюзный Государственный Проектно-Изыскательский и Научно-Исследовательский Институт «Энергсетьпроект», Отделение Дальних Передач, г. Москва, 1974 год].
В качестве прототипа заявляемой промежуточной одностоечной опоры рассматривается стальная решетчатая промежуточная опора для двухцепных ВЛ 330 кВ по патенту [RU 122109], имеющая размеры унифицированной опоры типа П330-2т [«Унифицированные стальные нормальные опоры ВЛ 220 и 330 кВ», серия 3.407-100, Всесоюзный Государственный Проектно-Изыскательский и Научно-Исследовательский Институт «Энергсетьпроект», г. Москва, 1973 год]. Схема прототипа с указанием размеров приведена на фиг. 1.
Прототип, как и заявляемая опора, содержит стойку, на которой друг над другом закреплены по две консоли нижней, средней и верхней фазонесущих траверс (т.е. траверс, предназначенных для подвески фазных проводов ВЛ) и две консоли тросовых траверс (т.е. траверс, предназначенных для подвески грозозащитных тросов).
Недостаток прототипа - избыточная высота опоры, что влечет за собой увеличение расчетной ветровой нагрузки, соответствующее ей увеличение необходимой прочности стойки и, как следствие, возрастание металлоемкости опоры.
Сущность полезной модели
Предметом полезной модели является промежуточная одностоечная опора для двухцепной линии электропередачи, содержащая стойку, на которой друг над другом закреплены по две консоли нижней, средней и верхней фазонесущих траверс, и две консоли тросовых траверс, отличающаяся тем, что полуширина стойки на уровне консоли нижней фазонесущей траверсы составляет 0,18÷0,22 (в прототипе 0, 357) от ее вылета, отношение вылета консоли тросовой траверсы к вылету консоли средней фазонесущей траверсы лежит в пределах 0,40÷0,44 (в прототипе 0,227), а вертикальное расстояние между консолями верхней фазонесущей и тросовой траверс составляет 0,22÷0,24 (в прототипе 0,50) от вертикального расстояния между консолями средней фазонесущей и тросовой траверс.
Это позволяет обеспечить нормированные ПУЭ-7 (Правила устройств электроустановок, 7-я редакция, Москва, Энергосервис, 2003 г.) для соответствующего класса напряжения воздушно-изоляционные промежутки (п.2.5.125) и углы грозозащиты (п.2.5.120) при меньшем расстоянии по вертикали между консолями тросовых и нижней фазонесущей траверс и, тем самым, снизить общую высоту и металлоемкость опоры.
Уточняющие развития полезной модели предусматривают:
секционированное выполнение стойки опоры;
выполнение стойки и консолей траверс в виде стальных пространственных ферм из уголковых поясов и стержневых раскосов, скрепленных болтовыми соединениями;
горизонтальное закрепление на стойке верхних уголковых поясов всех консолей траверс и выполнение их нижних уголковых поясов в виде подкосов, способных воспринимать на сжатие вертикальную нагрузку.
Осуществление полезной модели с учетом ее развитей
На фиг. 2 показана заявляемая опора.
На фигуре обозначено:
1 - стойка опоры;
2 - две консоли нижней фазонесущей траверсы;
3 - две консоли средней фазонесущей траверсы;
4 - две консоли верхней фазонесущей траверсы;
5 - две консоли тросовой траверсы.
На фигурах также обозначено:
b - полуширина стойки 1 на уровне консолей 2;
n
d - вылет консоли n;
nm
h - вертикальное расстояние между консолями n и m.
При использовании опоры на ВЛ к ней с помощью изолирующих гирлянд подвешиваются фазные провода двухцепной ВЛ. К консолям 2, 3 и 4 на изолирующих гирляндах подвешиваются по три фазных провода двух цепей ВЛ, а к консолям 5 крепятся два грозозащитных троса.
2
5
3
45
35
25
Для каждого класса напряжения ПУЭ нормируют наименьшие (не менее) расстояния между фазами на опоре и изоляционные расстояния от токоведущих до заземленных частей опоры, а также максимальный (не более) угол грозозащиты (угол между вертикалью и прямой, проходящей через грозтрос и наиболее удаленный от стойки 1 фазовый провод). Поэтому возможность минимизации массогабаритных характеристик опоры определяется не только абсолютными размерами ее элементов, но и некоторыми соотношениями этих размеров. Как показали проведенные исследования для заявляемой опоры, представляющей собой стойку 1, на которой друг над другом закреплены пары консолей 2, 3, 4 и 5, такими соотношениями могут быть отношения b/d, d/d и h/h. Проведенные расчеты показали, что выполнение этих отношений в пределах 0,18÷0,22, 0,40÷0,44 и 0,22÷0,24 соответственно позволяет обеспечить значения воздушно-изоляционных промежутков и углов грозозащиты, нормированные ПУЭ-7, при меньшем, чем в прототипе значении расстояния h и, тем самым, снизить общую высоту и металлоемкость опоры.
2
3
5
35
45
25
2
5
3
45
35
25
25
Последующие расчеты показали, что для стальной решетчатой промежуточной опоры двухцепной ВЛ 500 кВ при выполнении указанных соотношений (им соответствуют значения b=1,5 м, d=7,4 м, d=11,0 м, d=4,6м, h=13,4 м, h=3,1 м) размер h составит 21,4 м, общая высота опоры 49,9 м, а ее масса 17,5 т. В опоре-прототипе П330 соотношения b/d, d/d, h/h составляют 0,357, 0,227 и 0,50 соответственно. При таких соотношениях размер h прототипа (несмотря на меньшее напряжение ВЛ) составляет 21,5 м, а опора для ВЛ 500 кВ имела бы размер h, равный 26,3 м и общую высоту, равную 54,8 м. При этом с учетом необходимости обеспечения устойчивости опоры к расчетным ветровым нагрузкам, увеличившимся при росте общей высоты опоры, ее масса возросла бы до 21,0 т.
Стойка 1 заявляемой опоры и консоли 2-5 могут быть выполнена в виде стальных пространственных ферм из уголковых поясов и стержневых раскосов, скрепленных болтовыми соединениями. При этом фермы консолей 2-5 имеют верхние уголковые пояса 6 и нижние угловые пояса 7.
2
3
4
5
Верхние пояса 6 закреплены на стойке 1 горизонтально, а нижние пояса 7 выполнены в виде подкосов, способных воспринимать на сжатие вертикальную нагрузку. Такая конструкция консолей 2-5 повышает их нагрузочную способность и, тем самым, позволяет снизить дополнительные затраты металла на консоли с увеличенными (в соответствии с нормативными требованиями к ВЛ 500кВ) вылетами d, d, d, d.
Для удобства транспортирования стойка 1 может быть выполнена секционированной.