Направления развития современных ВЛЭП

Постоянный рост числа потребителей электроэнергии обуславливает необходимость развития всей энергосистемы, в том числе и воздушных линий электропередачи. На сегодняшний день развитие ВЛЭП связано с применение новых конструкций и материалов опор и изоляторов.

Можно выделить две основные тенденции при проектировании современных ЛЭП:

• 1. Разработка опор новых конструкций
• · Решетчатые
• · Трубчатые
• · Многогранные опоры (они же граненые конические)
• · Опоры со стойками из полимерных материалов
• 2. Применение полимерных материалов для изготовления изоляторов.

Наиболее перспективными являются стальные многогранные облегченные опоры (СМОО) включают следующие технические идеи: узкая база и укрупненные цельносварочные секции; установка стойки опоры на один фундамент, выполненный из стальной трубы; использование новых конструктивных форм из гнутых стальных профилей с переменным по высоте сечением; малая масса за счет рационального использования механических свойств стали в каждом сечении. Указанные новшества позволяют наиболее эффективно и экономно изготавливать элементы новых конструкций опор по сравнению с традиционными конструкциями опор из прокатных уголков, т.к. имеют рациональное распределение металла по сечению и высоте конструкции опоры, что обеспечивает снижение расхода металла. В зависимости от региона сооружения ВЛ указанные новшества позволяют снизить стоимость и сроки строительства ВЛ.

Рисунок 13. Стальные многогранные облегченные опоры.

Наряду с опорами традиционного конструктивного исполнения в отечественной практике в настоящее время начинают применять стальные многогранные опоры (СМО), собираемые из сварных секций в виде конических труб многогранного поперечного сечения. Внешняя геометрия таких опор аналогична конструкции железобетонных опор. Подобные опоры обладают рядом преимуществ: сокращаются расходы на фундаменты, так как стойка опоры может устанавливаться на один фундамент из стальной трубы; резко сокращается объем и номенклатура собираемых на монтаже элементов, за счет чего снижается число болтов и трудоемкость сборки; эстетичность конструкции. Вместе с тем СМО имеют несколько повышенный расход материала по сравнению с СМОО, так как при работе на изгиб материал, расположенный в районе нейтральной оси полностью «не используется». Кроме того, замкнутое пространство внутри труб в случае, если не обеспечена герметичность конструкции, может способствовать развитию коррозионных процессов.

В зависимости от механических нагрузок на опору (определяемых сечением провода, количеством цепей на опоре и климатическими условиями в районе прохождения трассы ВЛ), а также для повышения экономичности сооружения ВЛ 35−110 кВ разработанные многогранные облегченные опоры имеют стойки с различным несущим моментом: 480, 600 и 700 кН· м. 5].

Рисунок 14. Конструкция базовой стойки, разработанная компанией ЭЛСИ.

Опоры с полимерными стойками Другим перспективным направлением в в развитии конструкций опор ЛЭП является применение стоек из полимерного материала.

На сегодняшний день следует оговорить уже давно известные на зарубежном рынке, но пока неоцененные по достоинству на просторах бывшего союза, опоры ЛЭП на стоиках из полимерных материалов. Вопрос о необходимости их внедрения на территории РФ давно обсуждается ведущими специалистами отрасли.

В рамках программы освоения стоек из полимерных материалов особенное внимание было уделено продукции канадской компании POLYCOMTEC, которая разработала серию стоек для объектов электросетевого строительства.

Товарная линия RStandard состоит из десяти тонкостенных конических полых труб, т.н. модулей, изготовленных из армированного волокном полимера. Модули используются для создания комбинированных стоек опор переменного сечения и прочности с достижением максимальной длины 53,3 м. Между собой модули соединяются с помощью телескопических соединений внахлест, что позволяет сочетать до восьми модулей в одной стойке.

Стойки опор RStandard изготовлены из армированного волокном полимерного материала волокнита.

Все волокниты являются анизотропными — т. е. их механические характеристики зависят от направления и ориентации волокон относительно прилагаемой нагрузки.

Волокнит применяется для изготовления методом горячего прессования под давлением различных изделий технического назначения, работающих на изгиб и кручение, с повышенной ударной вязкостью и антифрикционными свойствами. Предназначается для производства технических изделий, к которым предъявляются повышенные требования в отношении механической прочности и теплостойкости.

Волокнит, используемый для изготовления стоек RStandard, представляет собой ткань, состоящую из плотно переплетенных синтетических волокон, пропитанную специализированными составами, что позволяет изначально задать материалу стоек необходимые прочностные характеристики. Кроме того, как очередное неоспоримое достоинство, можно выделить легкость конструкций, выполненных из волокнита и их абсолютную безвредность для окружающей среды.

Экономическая целесообразность данного решения неоспорима. Благодаря модульной системе, стойки RStandard перевозятся упаковками из вставленных друг в друга модулей. В зависимости от размера опоры упаковки бывают длиной или 5.8 м, или 11,3 м. Легкие и малогабаритные пакеты не требуют дорогостоящих специализированных транспортных средств и дополнительных механизмов при погрузочно-разгрузочных работах. Ввиду малого веса конструкций и легкости монтажа упрощается и процесс подготовки строительной площадки. В процессе монтажа исключаются сварочные работы. Ограничивается количество дорогостоящего инструмента, используемого при монтаже. Эстетичность опор на стойках RStandard также немаловажный факт, т.к. существует возможность заказа стоек любого цвета, что позволит максимально вписать опоры ЛЭП в окружающую среду. Многократно испытанные на экологичность стойки RStandard отвечают всем нормам и не наносят вреда окружающей среде ни над землей, ни в ней. 6, c 2].

Применение полимерных изоляторов позволяет повысить надежность и снизить вес изоляционной конструкции.

Рисунок 15. Полимерные изоляторы.

По сравнению с керамическими и стеклянными изоляторами полимерные обладают рядом приемуществ: большая долговечность, виброударность, вандалостойкость, обеспечиваемые прочностью композитного стеклопластикового стержня и устойчивостью силиконовой резины к озоновому старению (срок их практической эксплуатации на открытом воздухе превышает 25 лет); высокие электрические характеристики, обеспечиваемые силиконовой оболочкой, самосбрасывающей загрязнения в течение всего гарантированного срока эксплуатации, а также её гидрофобностью (вода остается на поверхности изолятора отдельными каплями и не образует непрерывную водяную пленку); меньший (до 8 раз) вес, создаёт удобство монтажа, транспортировки и хранения. [3, c. 4].

Еще одним из направлений является применение изоляторов с аэродинамическим профилем изолирующей конструкции, что снижает эффект раскачивания и пляски проводов при ветре.