Стальные многогранные опоры ЛЭП, мачты прожекторного освещения

 В ближайшие годы объемы строительства ЛЭП в Украине будут расти быстрыми темпами. Износ электрических сетей Украины и сетей уличного освещения превышает 40%. Планами развития энергетики Украины предполагается строительство более 5 000 км ВЛ напряжением 220 киловольт и выше. Решать эти задачи на старой советской проектной и производственной базе затруднительно и неэффективно.

 Необходима разработка новых конструкций опор ЛЭП, производство мачт освещения и на базе современных технологий металлообработки, которые позволят снизить затраты и сократить сроки строительства, повысить надежность и долговечность металлоизделий. Одним из способов достижения этих целей должно стать производство многогранных опор и металлоизделий на основе гнутых многогранных стоек МГС.

Многогранные металлические опоры используются в мире уже на протяжении 30–35 лет. Такие мачты применяются для освещения улиц городов, в низковольтных сетях, в сетях высокого напряжения, и в качестве промежуточных, анкерных и переходных опор. На Украине опоры ВЛ с телескопическим соединением секций не применялись, в виду отсутствия производственной базы для их изготовления. В настоящий момент ситуация в корне изменилась. Многие заводы металлоконструкций Украина закупают необходимое оборудование и осваивают производство многогранных опор для освещения и прокладки линий электропередач.

Стальные многогранные опоры ЛЭП предназначены для установки на высоковольтных линиях электропередачи ВЛ 6 -10 кВ, 35-110 кВ, 220 кВ, 330 киловольт. Металлические конструкции ЛЭП эксплуатируются в I-V ветровых и гололедных районах в населенной и ненаселенной местности в соответствии с ПУЭ-7 в районах с расчётной температурой воздуха до -65˚С и выше. Граненые металлические опоры выполнены из стоек в виде полых усечённых пирамид из стального листа с поперечным сечением в форме правильного многогранника. Секции стоек соединены между собой телескопическим или фланцевым соединениями. Траверсы выполнены трубчатыми, решётчатыми или изолирующими. Опоры изготавливаются из стали марки С245, С345 по ГОСТ 27772-88. Антикоррозионная защита выполняется при помощи горячего оцинкования.

Металлические многогранные опоры ЛЭП значительно надежнее бетонных и решетчатых, особенно в сложных гололедно-ветровых условиях. В аварийном режиме многогранная конструкция выдерживает нагрузки в 2–3 раза больше, чем железобетонная стойка.

Малый вес мачты и высокая степень заводской готовности позволяют устанавливать опору без использования специальных дорогостоящих подъемных средств и заливки мощных фундаментов. Резко сокращаются трудозатраты и сроки монтажа, особенно в болотистых грунтах и труднодоступных районах. Монтаж мачты прожекторного освещения не требует больших п лощадей, что особенно важно при работе в городских условиях, в горных районах.

Типы многогранных опор

В настоящее время ООО "Схид-будконструкция", г. Киев изготавливает различные типы опор для освещения, прожекторные осветительные мачты, столбы для строительства линий ВЛ (опоры промежуточные, анкерные угловые, угловые промежуточные, концевые и др.). Стальные многогранные опоры 0,4, 6, 10, 35, 110, 220 кВ применяются для одноцепных и двухцепных линий электропередач. Для изготовления различных высот стандартная опора легко может быть модифицирована по высоте, диаметру, толщине стенки и т. д.

Выcoта осветительной мaчты пoдбиpaeтcя c учeтoм нopм ocвeщeния и дpугиx пapaмeтpoв. Ha осветительной мaчтe выcoтoй 10 м чиcлo пpoжeктopoв peдкo пpeвышaeт 10 шт. Ha мaчтe 15–З0 м мoжнo уcтaнoвить 15–25 пpoжeктopoв. Oбычнo oптимaльный размер 20–З0 мeтpoв. Bыcoтa установки – кpaйнe вaжный пapaмeтp, пocкoльку экoнoмичнocть экcплуaтaции пpoжeктopoв oбecпeчивaeтcя зa cчeт минимизaции зaтpaт нa лaмпы, кaбeли и кoнcтpукции oпop. Пpoжeктopнoe ocвeщeниe обеспечивает кoнцeнтpaцию cвeтa в тpeбуeмoм нaпpaвлeнии или нa нeoбxoдимoй плoщaди. Maчты вышe З0 мeтpoв являютcя дopoгocтoящими конструкциями, пoэтoму иx cтoит уcтaнaвливaть тoлькo тaм, гдe мaчтoвыe oпopы мoгут pacпoлaгaтьcя дaлeкo дpуг oт дpугa. 

Фундаменты

Установка многогранных опор в грунт может производиться тремя основными способами. Первый – производится установка мачты в пробуренный котлован. Второй способ – установка вышки на трубчатый фундамент. В этом случае в грунт устанавливается изготовленная закладная деталь - труба нужного диаметра с фланцем и к ней крепится опора. Третий способ – установка опоры на анкерный фундамент.

Надежность многогранной конструкции

Стальные многогранные опоры значительно надежнее бетонных и решетчатых опор, особенно в сложных гололедно-ветровых условиях. Объемы разрушений при авариях снижаются в несколько раз. Отсутствует эффект «скручивания», как у решетчатых опор ЛЭП, и эффект «домино», как у железобетонных. Многогранные гнутые стойки вандалоустойчивы и эстетичны.

Универсальность

Многогранные опоры ЛЭП 10 кВ, 35 кВ, 110 кВ, 220 кВ, 330 кВ, 500 киловольт, высотные мачты освещения 10-70 метров могут быть легко модифицированы путем увеличения или уменьшения высоты и количества секций, диаметра основания или вершины и формы сечения, толщины стенки. Возможно изготовление прожекторных мачт, вышек сотовой связи из различных марок стали, изменения величины заглубления в грунт и типа фундамента и т.д. Это свойство многогранных мачт позволяет оптимизировать их количество на каждой конкретной трассе и снижать затраты на строительство линий электропередач.

Удобство перевозки

Небольшой вес конических телескопических опор и особенности конструкции значительно сокращают объемы транспортных и погрузочно-разгрузочных работ. Для транспортировки не требуются сцепки платформ и опоровозы. Длина секций (не более 11,5 метра) позволяет транспортировать их в обычных полувагонах или автоприцепах. В процессе транспортировки и перегрузки конструкции не повреждаются.

Монтаж

Многогранки просты в изготовлении и удобны в монтаже. Вес одной секции не превышает 1 тонны, вес двухцепной опоры 110 кВ с траверсами – 2,2 тонны. Для монтажа многогранки не требуется сложная и дорогостоящая грузоподъемная техника, большое монтажное пространство, что особенно важно при работе в городских условиях. Как показывает первый опыт строительства, на установку одной мачты требуется около часа. Это время сопоставимо со временем установки бетонных стоек, но поскольку количество конических опор на 1 км линии в полтора раза меньше, то общее время строительства резко сокращается. По сравнению с решетчатыми конструкциями, использование многогранных опор ЛЭП в Украине позволит сроки сократить на порядок.

Долговечность

Техническими условиями на изготовление многогранных опор освещения и мачт линий электропередач установлен 50-летний гарантийный срок эксплуатации. Это существенно больше, чем сроки службы бетонных стоек (25 лет) и решетчатых опор ЛЭП (40 лет).

Кроме того, отмечаются и такие положительные моменты как: эстетичность, что не маловажно для оцинкованных опор уличного освещения, простота утилизации, малый землеотвод, простота обслуживания прожекторов на высоте и др.

Однако в современных реалиях заказчика в первую очередь интересует сравнительная стоимость строительства ВЛ на традиционных и многогранных опорах. Такие исследования проводились в Украине. Обобщенные выводы выглядят так. В электрических сетях до 230 кВ «многогранки» по цене сопоставимы с «деревянными» и на 20–25% дешевле «решетки». Для высоких напряжений стоимость «многогранок» выше «решетки». Но это без учета стоимости землеотвода, которая у конических стоек всегда ниже.

Цены на многогранные опоры в Украине

Сегодня цены на многогранные опоры ВЛ не снижаются. Несмотря на освоение, многими украинскими заводами граненых опор, цена остается почти в два раза выше других металлических опор. Из-за высокой цены в Украине энергетики неохотно используют многогранные опоры ВЛ при капитальных ремонтах ЛЭП. Несмотря на это показатели продаж растут с каждым годом. Это объясняется проектированием новых линий электропередач на многогранных опорах ВЛ, особенно в условиях городской застройки.

В то же время есть факторы, которые мешают повсеместному внедрению МГС. Один из них – отсутствие в Украине достаточного количества предприятий способных освоить крупносерийное производство многогранных стоек. Это связано с дороговизной крупногабаритных гибочных станов, как правило, импортного производства. Высокая цена и большие сроки окупаемости европейского оборудования при низкой потребности многогранных опор в Украине не дают развиваться конкурентной среде. В результате закупочные цены остаются на высоком уровне.

Стоимость одной многогранной опоры (с установкой) меньше, чем у решетчатых, но больше, чем у бетонных. Однако общая картина может быть видна при сопоставлении полных затрат на километр линии электропередач. При этом сравнение должно проводиться по разным гололедно-ветровым районам, для разных технических требований (по напряжению, сечению проводов, количеству цепей и др.). Только такое комплексный анализ может дать объективный ответ на вопрос, где и при каких условиях целесообразно применение тех или иных типов конструкций. 

В рамках проведенных исследований можно отметить следующие закономерности:

1. Чем сложнее климатические условия эксплуатации (например Крым, Украина), тем выгоднее использование многогранные опоры для ЛЭП и освещения.

2. Конические столбы во многих случаях превосходят железобетонные и решетчатые по стоимостной оценке строительства.

3. Сегодня применение многогранных гнутых стоек (МГС) целесообразно в тех проектах, где эффект от их использования максимальный: строительство ЛЭП в северных, отдаленных, горных районах, установка прожекторных мачт в городских условиях, для освещения стадионов, спортивных площадок и т. п.