История и развитие воздушных линий электропередачи в Украине
Опоры ЛЭП для строительства воздушных линий электропередачи в Украине используются уже более 100 лет. Все эти годы конструкции непрерывно совершенствовались. Каждый этап истории развития электроэнергетики Украины выдвигает свои требования к электросетевому строительству в целом и к конструкциям ЛЭП в частности.
Линии электропередач вначале строились на Украине на деревянных столбах. История строительства ЛЭП на деревянных опорах начинается с конца ХIХ века. Связано это с электрификацией промышленности. Основная задача, которая решалась на этом историческом этапе - связь электростанций с промышленными районами. Напряжения были небольшими, как правило до 35 кВ, задачи объединения в сети не выдвигалось. В этих условиях задачи легко решались с помощью деревянных одностоечных и П-образных опор ВЛ. Материал доступный в Украине, дешевый и удовлетворяет требованиям строителей.
Металлические опоры ЛЭП в Украине начали применяться по мере увеличения напряжения, утяжеления провода. В России первая в истории линия на металлических опорах появилась в 1925 году - двухцепная ВЛ 110 кВ Шатура - Москва. В это же время начинается новый исторический этап развития электроэнергетики. Он характеризуется строительством крупных объектов генерации (Днепрогэс, Сталинградская ГРЭС и т.д.), повышением напряжений до 154 кВ (Днепрогэс – Донбасс), 220 кВ (Нижне-Свирская ГЭС – Ленинград) и выше. Возникают объединенные энергосистемы крупных регионов, строятся межрегиональные линий сверхвысоких напряжений (Волжская ГЭС – Москва). Задачи этого этапа истории ЛЭП не могли быть решены на основе деревянных опор. Начинается массовое строительство опор ЛЭП в Украине на металлических решетчатых конструкциях. Конструкции опор ЛЭП непрерывно совершенствовались, ряд типовых опор расширялся, был осуществлен массовый переход на опоры с болтовым соединением. Проведенная в конце 60-х годов унификация металлических опор ЛЭП фактически определила базовое множество конструкций опор применяемых и до настоящего времени в Украине. Деревянные столбы в этот исторический период так же используются, но их область ограничивается обычно напряжениями до 35 кВ.
Железобетонные опоры ЛЭП с металлоконструкциями начали применяться с конца 50-х годов - время в истории энергетики, характеризующееся бурным ростом электросетевого строительства в Украине. Каждую пятилетку в нашей истории протяженность ВЛ удваивалась. Ежегодно в Украине строилось более 10 тыс. км новых линий электропередач. Обеспечить такие темпы строительства удалось благодаря массовому использованию в Украине железобетонных опор ВЛ с преднапряженными стойками. За 10 лет исторического этапа (1961-1970 гг.) в стране было построено 130 тыс. км линий электропередачи на железобетонных столбах. Они стали основными в одноцепных линиях 330 и 220 кВ (53% от общей протяженности), а в линиях 110 и 35 кВ (одно- и двухцепных) их доля составила 62 и 64 % соответственно. Однако, также как и в металлических опорах ЛЭП, конструкции железобетонных опор последние 40 лет практически не менялись.
На сегодняшний день практически все сетевое строительство в Украине и странах СНГ ведется опираясь на научную и технологическую базу 60-70-х годов.
Типы опор ЛЭП: классификация и особенности применения
1. Тип и назначение линии электропередач
Выбор опор зависит от того, для какой линии электропередач они предназначены:
- Высоковольтные линии (10–110 кВ) требуют более прочных и устойчивых конструкций, способных выдержать значительные нагрузки и воздействие внешних факторов.
- Низковольтные линии (до 1 кВ) могут использовать менее мощные и легкие опоры.
2. Материал опоры
На сегодняшний день для строительства ЛЭП применяют различные материалы для опор:
- Металлические опоры (стальные, алюминиевые): Обладают высокой прочностью и долговечностью, но требуют защиты от коррозии.
- Бетонные опоры (железобетонные): Отличаются высокой устойчивостью к нагрузкам и устойчивостью к агрессивным внешним воздействиям, но они тяжелые и сложные в установке.
- Композитные опоры: Легкие и прочные, но имеют высокую стоимость.
3. Тип почвы и географические условия
При выборе опор необходимо учитывать тип почвы, в которой они будут установлены:
- Мягкие грунты требуют использования опор с более глубокой установкой, чтобы обеспечить стабильность конструкции.
- Твердые и скальные грунты позволяют использовать опоры с меньшим заглублением.
4. Нагрузочные характеристики
Для расчета необходимой прочности опор важно учитывать:
- Рабочие и аварийные нагрузки: максимальные нагрузки, которые могут возникать на линии при сильных ветрах, ледяных осадках, землетрясениях и других экстремальных условиях.
- Транспортные и монтажные ограничения: возможные ограничения по весу и габаритам опор при транспортировке и установке.
5. Климатические условия
Климатические особенности региона могут существенно влиять на выбор опор:
- Северные регионы требуют учета морозостойкости материалов, а также защиты от воздействия снега и льда.
- Жаркие и засушливые регионы требуют защиты от высоких температур и воздействия солнечной радиации, что может вызвать перегрев оборудования.
6. Устойчивость к коррозии и срок службы
Для металлических опор важно выбрать материал или покрытие, которое обеспечит долговечность конструкции. Опоры должны быть устойчивыми к воздействию:
- Коррозии — для этого применяются различные виды антикоррозийных покрытий (цинкование, эпоксидные покрытия и др.).
- Механическим повреждениям — важно учитывать, чтобы материалы могли выдерживать удары, вибрации и прочие механические нагрузки.
7. Экономические факторы
При покупке опор для ЛЭП необходимо учитывать экономические факторы:
- Стоимость опор ЛЭП с установкой: Цена должна быть сбалансированной с точки зрения бюджета. Например, бетонные опоры могут быть более экономичными в регионах с жесткими климатическими условиями, где стальные опоры быстро изнашиваются.
- Операционные расходы: Учет долговечности и затрат на техническое обслуживание поможет в долгосрочной перспективе уменьшить расходы.
8. Конструкция и монтаж
При выборе конструкции (сварной или болтовой) необходимо учитывать:
- Удобство монтажа: Опоры должны быть такими, чтобы их монтаж был удобным и быстрым, что особенно важно для строительства в отдаленных или труднодоступных местах.
- Гибкость и масштабируемость: Иногда важно, чтобы опоры можно было адаптировать под изменяющиеся требования или условия.
9. Дополнительные особенности
- Наличие защитных покрытий для обеспечения долговечности опор.
- Возможности для обслуживания и ремонта — важно, чтобы конструкция позволяла легко проводить техническое обслуживание и ремонт.
Этапы проектирования и строительства ЛЭП
При проектировании ЛЭП необходимо строго соблюдать строительные и электросетевые стандарты и ГОСТы, которые регламентируют прочность конструкций, способы монтажа и другие требования.
1. Предпроектная подготовка
На этом этапе проводятся работы, необходимые для обоснования проекта:
- Анализ потребностей в электроснабжении;
- Оценка технических возможностей подключения к существующим сетям;
- Выбор оптимального маршрута прохождения трассы ЛЭП с учетом рельефа, землепользования и природных факторов;
- Получение исходных данных от местных органов власти, коммунальных и энергетических служб.
2. Инженерные изыскания
Этот этап включает в себя комплекс исследований, на основе которых принимаются проектные решения:
- Топографическая съемка местности;
- Геологические и геотехнические изыскания (анализ грунтов, уровень грунтовых вод);
- Экологическое обследование (оценка воздействия на природу);
- Археологические и культурологические исследования (если трасса проходит вблизи объектов культурного наследия).
При полевом трассировании линии электропередачи напряжением 35 кв и выше выполняются топографические работы (по выносу трассы в натуру, закреплению оси трассы знаками, плановой привязке к опорной геодезической сети), проводятся инженерно-геологические, гидрогеологические и мерзлотные исследования, сбор метеорологических данных и т. д.
Для улучшения условий изысканий желательно от проектной организации иметь предварительные данные о конструкции ЛЭП (тип опор, расположение и число проводов, допускаемые углы поворота, высота крепления нижнего провода и т.д.).
3. Проектирование ЛЭП
На основе собранных данных проектная организация разрабатывает рабочую документацию:
- Выбор типа ЛЭП (напряжение, количество цепей, тип изоляции);
- Подбор опор (металлические, железобетонные, деревянные) и арматуры;
- Расчет механических нагрузок и провеса проводов;
- Проектирование фундаментов и заземления;
- Разработка схем электропитания и автоматики;
- Согласование проекта с надзорными органами и получение разрешений.
4. Подготовка к строительству
Перед началом монтажа выполняются:
- Расчистка трассы ЛЭП (удаление деревьев, кустарников);
- Организация временных дорог и подъездов к месту работ;
- Поставка и складирование опор, проводов, арматуры, фундаментов;
- Планирование техники и бригад.
При выборе места под установку опор ЛЭП подробно изучаются условия района строительства в Украине и производятся различные виды изыскательских работ.
При установке опор ЛЭП в ненаселенной и неосвоенной промышленностью или транспортом местности Украины перед тем, как приступить к подробным изысканиям на имеющихся картах (масштабов порядка 1:25000, 1:50000 и мельче), наносят все полученные данные о препятствиях, влияющих на условия сооружения и эксплуатации ЛЭП (проектируемых и существующих хозяйств), дорожных сетей и т. д. По мере возникновения сложных препятствий намечают варианты обхода. Принимается вариант, наилучший в технико-экономическом отношении.
Важно! При строительстве воздушные линии электропередач в районах Украины, где имеют большое распространение пылеватые супеси и илы, насыщенные включениями льда, следует изучить или получить данные по геолого-мерзлотным и другим особенностям. Эти данные необходимы проектной организации для определения глубины погружения опор в грунт, способа борьбы с протаиванием грунта в основании или с их выпучиванием.
Монтаж опор и воздушных линий: технологии и требования
Монтаж опор и воздушных линий электропередачи (ВЛ) — ключевой этап строительства и реконструкции энергетических объектов. От правильности установки опор и прокладки проводов зависит надежность электроснабжения, безопасность окружающей среды и срок службы всей системы.
Процесс строительства ВЛ делится на несколько этапов:
1. Подготовительные работы
К подготовительным работам, выполняемым при строительстве ЛЭП, относятся: организация прорабских пунктов, производственный пикетаж, вырубка просек, комплектация необходимым запасом материалов и конструкций опор ЛЭП, строительство временных сооружений, изменение устройства пересекаемых инженерных сооружений со сносом строений при необходимости.
2. Установка фундаментов
Для устойчивости опор в зависимости от типа грунта применяются различные фундаменты: буронабивные, свайные, монолитные. Металлические опоры часто закрепляются на фланцах с анкерными болтами.
3. Монтаж опор
Осуществляется с применением автокранов, ямобуров, подъемников. Опоры собираются на земле или секциями и поднимаются вертикально в подготовленные основания. Важно обеспечить точное вертикальное положение и надежную фиксацию.
Опоры ВЛ устанавливают в соответствии с технологическими картами, в которых указаны последовательность и технология выполнения работ, применяемый такелаж и специальные приспособления, схемы подъема опор ЛЭП, расстановка машин и грузоподъемных механизмов. Последовательность выполнения операций при установке опор ВЛ определяется картами технологических процессов. При выполнении работ в стесненных условиях (на пересечении с естественными и искусственными препятствиями, вблизи существующих ЛЭП, на косогорах и др.) разрабатывают специальные проекты производства работ, учитывающие стесненные местные условия и последовательность выполнения операций.
4. Натяжка проводов
После установки всех опор производится натяжка проводов с использованием барабанов, роликов, натяжных устройств. При этом учитываются температурные и ветровые нагрузки.
5. Установка грозозащиты и арматуры
На высоковольтных линиях обязательно устанавливаются грозотросы, изоляторы, заземляющие устройства, а также маркерные шары вблизи аэродромов и автодорог.
Нормативные требования к монтажу ВЛ
При строительстве и монтаже воздушных линий электропередачи необходимо строго соблюдать:
- Правила устройства электроустановок (ПУЭ)
- СНиП и ДБН по строительству ЛЭП
- ГОСТ и ТУ на материалы и конструкции опор
- Требования охраны труда и промышленной безопасности
