Преимущества многогранных опор. Рынок стальных многогранных опор.

Боков Г.С., к.т.н., АО «НТЦ ФСК ЕЭС»
Гореленко Е.Б., АО «НТЦ ФСК ЕЭС»

АО «НТЦ ФСК ЕЭС», являясь правопреемником института ОАО «РОСЭП» («Сельэнергопроект»), обладает большим опытом проектирования электросетевых объектов, а также разработки опор и элементов конструкций ВЛ, за десятилетия работы была создана база проектной и научно-технической документации по ВЛ напряжением 0,4-220 кВ. АО «НТЦ ФСК ЕЭС» продолжает разрабатывать проектную и нормативно-техническую документацию, отвечающую современным требованиям. Кроме того, как отмечалось ранее в выпусках РУМ, начата работа по актуализации архива проектов, разработанных в ОАО «РОСЭП».
В рамках реализации указанной программы планируется, в частности, провести актуализацию проектов по многогранным стальным опорам для ВЛ разных классов напряжения в части расширения регионов и РКУ их применения, доработки конструкции стоек и элементов опор с учётом требований заводов-изготовителей, проектных
и электросетевых организаций.
В ОАО «РОСЭП» были разработаны проекты по многогранным стальным опорам, в том числе, опоры ВЛ 6-10 кВ, двухцепные опоры ВЛ 10-35 кВ, многогранные стальные опоры ВЛ 110 и 220 кВ, многогранные стальные опоры ВЛ 6-20 кВ с защищёнными проводами, многогранные стальные опоры ВЛ 6-20 кВ для установки в вечномерзлых грунтах. Одновременно были проведены исследования и выполнена разработка:
Технических требований к многогранным стальным опорам ВЛ 220-500 кВ;
Методических указаний по применению многогранных стальных опор ВЛ 220-500 кВ.

ВВЕДЕНИЕ

В области распределения электроэнергии будущее, несомненно, за беспроводными технологиями. Однако сейчас подача электрической энергии в жилые дома и на предприятия осуществляется по воздушным и кабельным линиям электропередачи с использованием различных материалов, конструкций и электрооборудования. В ближайшей перспективе ВЛ будут оставаться наиболее эффективным каналом передачи электроэнергии от её источников до энергопринимающих установок потребителей. Первые опоры ВЛ были деревянными и начали применяться массово с конца ХIХ века. Доступность, относительно невысокая стоимость и соответствующие характеристики древесины соответствовали техническим требованиям, предъявляемым к опорам того времени. По мере увеличения классов напряжения ВЛ провода становились более тяжёлыми, возрастали механические нагрузки на опоры. В результате для изготовления опор стали использовать устойчивые к нагрузкам и воздействию внешней среды материалы. В 1925 году появилась первая линия на металлических опорах с использованием решётчатых конструкций.

Стремительный рост электросетевого строительства в середине прошлого столетия привёл к тому, что каждую пятилетку протяжённость ВЛ увеличивалась вдвое. Высокие темпы строительства стали возможными в результате применения промышленных технологий производства опор. В конце 60-х годов была проведена унификация опор, которая определила основные типы конструкций опор, используемых при проектировании и строительстве. В стремлении минимизировать (даже исключить) последствия от повреждения электрических сетей наука предлагает новые технологические решения и разработки, которые в полной мере коснулись опор нового поколения.

1. МНОГОГРАННЫЕ ОПОРЫ РАСШИРЯЮТ ВОЗМОЖНОСТИ ДИЗАЙНА ВЛ

Заводами России освоено производство многогранных стальных опор (МСО), которые много лет находят применение в электрических сетях напряжением 35-110 кВ (рисунок 1), напряжением 220 кВ и выше технически развитых зарубежных стран (особенно во Франции, Италии и Испании). Аналогичные опоры используются для организации уличного освещения, изготовления телекоммуникационных башен, опор контактной сети железнодорожного и городского электрического транспорта. Опоры представляют собой полые, металлические, (8-16)-гранные стойки переменного сечения, изготавливаемые из листа оцинкованной стали толщиной (3-6) мм.


а)	б)

Рисунок 1 – Воздушная линия с многогранными стальными опорами: а) 10 кВ; б) 35-110 кВ

Применение многогранных стальных опор при проектировании и строительстве ВЛ в сравнении с железобетонными опорами (ЖБО) позволяет:

снизить вероятность повреждения конструкций ВЛ;
сократить затраты на транспортировку МСО вследствие уменьшения их массы в (3-4) раза (в сравнении с ЖБО);
свести на нет повреждения опор при погрузочно-разгрузочных работах;
повысить долговечность опор примерно в 2 раза (в сравнении с ЖБО) при их использовании в неагрессивных и агрессивных грунтах;
увеличить длительность срока эксплуатации (до 50 лет), то время как первые признаки разрушения железобетонных вибростоек наблюдаются через 5 лет с последующим ежегодным снижением их прочности;
снизить затраты при строительстве ВЛ (в особенности в вечно-мёрзлых грунтах Севера и болотистых грунтах Западной Сибири;
создать конструкции ВЛ, не нарушающих экологию и восприятие окружающего ландшафта (рисунок 2).

1.3.2. Стальные опоры

К преимуществам стальных опор относятся:

возможность создания конструкций на весьма большие механические нагрузки, большое число проводов и большие высоты;

относительно малая масса и высокая механическая прочность;

простота заводского изготовления и технологичность сборки на трассах.

Эти преимущества позволяют использовать их для ВЛ всех напряжений, проходящих в тяжелых климатических и географических условиях, а также применять в качестве анкерных и угловых опор на ВЛ от 110 до 500 кВ с железобетонными промежуточными опорами.

Промежуточные опоры ПЛ башенного типа с односторонним расположением проводов применяются для сокращения ширины просеки при прохождении лесных массивов.

Стальные опоры изготавливают как в болтовом исполнении, так и с помощью сварки.

В болтовых конструкциях минимальное расстояние от центра болта до края элемента должно быть не менее 1,25 диаметра отверстия для болта. Применение болтов, имеющих по длине ненарезной части участки с различными диаметрами в соединениях, где болты работают на срез, не допускается.

При сборке опор установка в несовмещенные отверстия болтов меньшего диаметра не допускается, нарезная часть болта не должна находиться в теле соединенных элементов. При установке фундаментов с целью плотной посадки пят опоры на фундаменты доп ускается установка между пятой опоры и верхней плоскостью фундамента до четырех прокладок общей толщиной до 40 мм. Площадь и конфигурация прокладок определяются проектной организацией.

Для защиты от коррозии сварные секции и детали опор окрашиваются на заводе один или два раза в зависимости от требований заказчика. Более надежная защита опор от коррозии производится путем горячего оцинкования их элементов.

Стальные опоры состоят из следующих основных конструктивных элементов: стойки (или двух стоек), траверс и тросостоек, а опоры с оттяжками имеют еще оттяжки – тросовые или изготовленные из круглой стали.

В случае окончательной сборки опор на пикетах линии элементы опор подбираются комплектами на опору на заводе, связываются пакетами и отгружаются заказчикам. Опоры болтовой конструкции экономичны в перевозке, позволяют полнее использовать грузоподъемность транспорта, удобны для оцинковки.

Основным недостатком болтовых опор является увеличение в 1,5–2 раза трудозатрат на сборку опор на трассе линии и в 2,5–3 раза расхода болтов.

С 2004 г. ОАО «Опытный завод «Гидромонтаж»» начал выпуск многогранных металлических опор. Они представляют собой многогранную коническую конструкцию, изготовленную из стального листа. Опора может состоять из одной, двух и более секций (в зависимости от требуемой высоты). Длина секции до 16 м. Однако чаще всего используются секции длиной до 11,5 м, что обусловлено удобством транспортировки железнодорожным и автомобильным транспортом. Соединение секций между собой возможно как фланцевое, так и бесфланцевое (телескопическое). Высота опор до 40 м и более. Толщина стенки от 3 до 12 мм. Диаметр опор до 2 м. В грунт опоры устанавливаются либо непосредственно в пробуренную скважину, либо крепятся на фланцах к железобетонному фундаменту.

Многогранные металлические опоры значительно надежнее бетонных и решетчатых, особенно в сложных гололедно-ветровых условиях. В аварийном режиме многогранная стальная опора выдерживает нагрузки в 2–3 раза больше, чем железобетонная опора.

Малый вес 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 не требует больших п лощадей, что особенно важно при работе в городских условиях, в горных районах.

Типы стальных опор (рис. 1.2) и их технические характеристики приведены в табл. 1.35-1.41.

Расчеты технических данных для унифицированных стальных опор проведены в соответствии с ПУЭ-6. При проектировании современных ВЛ в соответствии с ПУЭ-7 необходимо проводить перерасчет указанных технических данных.

Рис. 1.2. Опоры стальные для линий электропередачи:

а – П35-2В, У35-4; б – П110-5В; в – П110-6В; г – У110-1; д – У110-2; е – П220-3; ж – У220-2; з – У220-3; и – У330-2т; к – П330-2; л – ПП750-1, ПП750-3

Таблица 1.35

Стальные опоры ВЛ 35 кВ (см. рис. 1.2)

* Применяются также в горных районах.

** Применяются в горных районах с ограничением угла поворота линий.

* * * Применяются для перехода через инженерные сооружения.

Таблица 1.36

Стальные опоры ВЛ 110 кВ (см. рис. 1.2)

* Опоры для проводов АС 240/32 применяются только в III районе по ветру.

Таблица 1.37

Стальные опоры ВЛ 220 кВ (см. рис. 1.2)

Таблица 1.38

Стальные опоры ВЛ 330 кВ (см. рис. 1.2)

* Технические данные опор ПЛ указаны для II ветрового района в соответствии с ПУЭ-7.

Таблица 1.39

Стальные опоры ВЛ 500 кВ (см. рис. 1.2)

Таблица 1.40

Стальные опоры ВЛ 750 кВ (см. рис. 1.2)

Таблица 1.41

Многогранные опоры

| |

Рынoк cтальных мнoгoгранных oпoр демoнcтрирует выcoкую перcпективнocть. С oднoй cтoрoны, этo передoвая технoлoгия, пoвcемеcтнo иcпoльзуемая вo вcем мире. С другой cтороны, раcпроcтранением более cовременных видов опор на роccийcком рынке озаботилоcь гоcударcтво. Ведь несмотря на то, что после реформы РАО ЕЭС большая часть ее расформированных структур является частными компаниями, понятно, что общий тон изменениям в столь важной для государства структуре задает правительство.

Место многогранных опор в общей массе опор для разных сегментов рынка

Все выпускаемые стальные опоры можно подразделить на четыре вида:

решетчатые;
трубчатые;
многогранные опоры (они же граненые конические);
особые виды опор (по спецпроектам).

Большая часть рынка приходится на решетчатые опоры. Несмотря на громоздкость и сложность сборки, эти виды опор широко используются в экономике.

Рынок стальных опор формируется из трех основных продуктовых сегментов. Это опоры ЛЭП, опоры связи и опоры освещения. Опоры ЛЭП высокого напряжения, прожекторные мачты, молниеотводы в значительной степени представляют собой именно решетчатые конструкции. Что касается опор сотовой связи, то они практически все являются решетчатыми, и только в последние годы их ряды аккуратно стали пополняться многогранными стальными опорами. Опоры городского освещения в основном являются трубчатыми, однако многогранные опоры в последнее время начали составлять им серьезную конкуренцию.

Что касается этого сегмента, то специалисты прогнозируют серьезный рост объемов строительства распределительных сетей и сетей ЕНЭС уже в ближайшее время. Концепцией развития сетей ЕНЭС в ближайшие 10 лет предусматривается строительство более 30 тыс. км линий напряжением 220 кВ и выше. В нынешних распределительных сетях, а это более 2 млн км, главная проблема состоит в том, что высок износ основных фондов. Так, износ распределительных сетей в Московской области составляет около 60%, а около 20% из них построены до 1940 г. Подобная ситуация и в других регионах.

Решать эти проблемы на старой технической базе (с использованием деревянных, железобетонных опор) затруднительно и неэффективно. Необходима разработка новых конструкций опор и современных технологий линейного строительства, которые позволят существенно снизить затраты и сократить сроки строительства, повысить надежность и долговечность новых ЛЭП. Одним из направлений достижения этих целей должно стать более широкое использование стальных опор.

Современные стальные многогранные опоры 220-500 кВ применяются в Федеральной сетевой компании с 2005 г. Опоры такой конструкции предполагается установить на 50% линий электропередачи 220-500 кВ, строительство которых запланировано в 2010-2015 гг.

Опоры связи

Ситуация в данном сегменте иная. Сети мобильной связи активно строились именно в предкризисный период, а в настоящее время строятся вспомогательные опоры либо линии разветвления. Поэтому в послекризисный период, даже в условиях восстановления экономических показателей, этот сегмент вряд ли будет демонстрировать выдающиеся темпы роста.

Кроме этого, следует отметить, что в дальнейшем развитие упомянутых двух сегментов частично будет пересекаться: операторы сотовой связи уже сейчас заключают договора с энергетическими компаниями страны о совместном инвестировании в строительство опор ЛЭП. При возведении линий энергетические компании будут использовать опоры для натяжения проводов электропередачи, а сотовые операторы - оптоволоконные линии связи.

В сегменте опор связи многогранные опоры пока не нашли широкого применения. Однако с развитием все более сложных технологий, должен вырасти спрос на опоры с повышенными антивандальными характеристиками (для сохранения кабелей, располагающихся внутри опоры). Кроме этого, возведение опор связи в настоящее время все больше уходит в малонаселенные пункты для обеспечения более плотного покрытия территорий страны связью (промежуточные опоры). А в этих условиях большое значение имеет транспортабельность конструкций. Всеми этими характеристиками обладают в наилучшей степени именно многогранные опоры.

Опоры освещения и прожекторные мачты

Третий сегмент обещает активное развитие в ближайшие 5-10 лет. Растет спрос коммунального хозяйства крупных городов на качественные и эстетичные опоры освещения, также в мачтах освещения нуждаются территории промышленных предприятий. В связи с этим (особенно в центральных регионах страны) будет продолжаться рост спроса на металлические конструкции в противовес бетонным.

Спрос на металлические опоры освещения, особенно многогранные, наблюдается в основном в центральной части страны, в крупных городах, где эстетические характеристики строительных конструкций имеют существенное значение. В регионах спрос преимущественно удовлетворяется за счет бетонных опор. Однако спрос даже нескольких крупных городов на многогранные опоры освещения достаточно высок, он составляет 20-25 тыс. т опор в год. Спрос удовлетворяется предложением со стороны 5 производственных предприятий и 8-10 торговых компаний, занимающихся как продажей, так и комплектацией многогранных опор.

Первые шаги многогранных опор на российском рынке

Многогранные опоры считаются наиболее современным видом опор, основными преимуществами которых являются простота транспортировки и установки, надежность, приемлемая стоимость, долгосрочность эксплуатации, эстетичный вид, противовандальность. Однако на российском рынке они пока не получили широкого распространения. Основной причиной этого является дороговизна оборудования. Только крупная производственная компания может позволить себе инвестиции подобного масштаба.

Сегодня в мире основная часть электрических сетей строится именно на многогранных опорах. Они используются как в распределительных сетях, так и в сетях высокого напряжения, в качестве промежуточных и анкерных опор, а также сложных опор для переходов рек, строительства ЛЭП в городах и т.п. В СССР, а затем и в России многогранные опоры практически не применялись. Главная причина - отсутствие необходимого оборудования и технологий.

В России только в 2003 г. появились новые технологии, позволяющие производить многогранные опоры самого современного уровня. Однако возможности производства опережали потребности энергетиков. Не было современных разработок многогранных опор, учитывающих и новые производственные возможности, и новые требования к опорам. Практически отсутствовал опыт проектирования и строительства ЛЭП на многогранных опорах. Отсутствовала нормативно-техническая документация как для конструирования СМО, так и для проектирования ЛЭП на их основе. Более того, у заказчиков (энергосистемы различных уровней) сложилось ошибочное мнение о том, что применение многогранных опор значительно удорожает стоимость строительства ВЛ.

Считается, что в 2004 г. ОАО Опытный завод «Гидромонтаж»» первым в России начал выпуск многогранных металлических опор для линий электропередачи (к этому времени уже функционировало производство Домодедовского завода «МЕТАКО», а также санкт-петербургской компании «Амира», однако оба этих предприятия специализировались изначально на выпуске опор освещения). Изначально объемы завода «Гидромонтаж» были невелики, т.к. не было соответствующего спроса. Частично мощности загружались дополнительными заказами на изготовление опор освещения, это направление на заводе активно развивается и сейчас.

Положение в корне изменилось в 2006 г. ОАО «ФСК ЕЭС» приступило к реализации Целевой программы «Создание и внедрение стальных многогранных опор для ВЛ 35-500 кВ», рассчитанной на три года. Целью программы является «…создание опор на основе стальных многогранных стоек для ВЛ 35-500 кВ с разработкой нормативной базы, конструкторской, технологической документации, проектных рекомендаций, указаний к монтажу, ремонту и эксплуатации, обеспечивающих эффективное выполнение ПУЭ-7 при строительстве, реконструкции и техническом перевооружении ВЛ, а также существенное сокращение сроков и затрат строительства и проведения аварийно-восстановительных работ».

Сегодня, в рамках реализации целевой программы, разработаны конструкции, изготовлены опытные образцы, проведены испытания и сертификация опор для сетей напряжением 35-330 кВ. Типовые промежуточные анкерные и концевые опоры разработаны для одно- и двухцепных ВЛ. В разработке находятся двухстоечные опоры 330 кВ, одно- и двухстоечные опоры ВЛ 500 кВ. Влияние целевой программы сказалось незамедлительно. В 2006-2007 гг. на многогранных опорах построено более 1 тыс. км ВЛ напряжением от 10 до 330 кВ. В настоящее время, согласно полученным расчетам, в стране производится около 32-35 тыс. т многогранных опор для разных нужд строительства.

Опытный завод «Гидромонтаж», основной производитель многогранных стоек в России, располагает мощностями по производству 16-18 тыс. т конструкций, что эквивалентно производству 3 тыс. опор ВЛ 110 кВ или 2 тыс. опор 220 кВ. ЗАО Домодедовский завод металлоконструкций «МЕТАКО» располагает мощностями для производства примерно 6 тыс. т многогранных опор. Новый производитель - компания «Опора-Инжиниринг» - располагает мощностями около 35 тыс. т опор в год.

Производство многогранных опор

По собственным расчетам компании ABARUS Market Research, в России выпускается около 12-13 тыс. т многогранных опор для ЛЭП (силами в основном двух предприятий), 20 тыс. т многогранных опор для освещения и 3 тыс. т для других целей.

Официальная статистика производства стальных опор отсутствует, т.к. соответствующей статистической категории не существует. Расчет производства осуществлялся по сумме выпуска всех производителей. Рынок многогранных опор в России представлен в основном 5 производителями и китайским импортом.

Перечень отечественных производителей выглядит следующим образом:

1. Опытный завод «Гидромонтаж»;
2. Домодедовский завод «МЕТАКО»;
3. ГК «Амира»;
4. Опора-инжиниринг;
5. Агрисовгаз.

Оборудованием для производства граненых опор располагает также Волжский завод металлоконструкций, но оно устаревшее, поэтому уже пять лет завод не выпускает граненые опоры.

Все остальные компании, позиционирующие себя как поставщики граненых опор на отечественном рынке (ООО «Уличное освещение», ТД «Светотехника » (ООО «БЛ ТРЕЙД»), ОАО «Татэлектромонтаж», ООО «Европрофиль», ООО «Архисталь», ООО «Стил Трэйд»), являются либо дилерами перечисленных компаний, либо сборочными предприятиями, использующими конструкции отечественного или импортного производства.

Новые производители

В декабре 2009 г. ЗАО «АГИС Инвест» в г. Муроме (Владимирская область) ввело в строй завод металлоконструкций широкого профиля стоимостью 1,3 млрд руб. Многогранные опоры стали выпускаться на предприятии с 2010 г. Помимо многогранных опор линий электропередачи высотой до 12 м, завод выпускает мостовые, трубные конструкции, радиовышки и др. ассортимент строительных конструкций.

Инвестиции в оборудование составили 18,6 млн долл. Завод расположен в выкупленном производственном корпусе ОАО «Муроммашзавод». Внимания заслуживает листогибный пресс фирмы COLLY BOMBLED (как у завода «Гидромонтаж»), но самое дорогостоящее оборудование - высокоскоростная линия горячего цинкования металла фирмы Kovintrade (представляет американо-британскую компанию Western Technologies Inc.). Данное оборудование является уникальным для России, т.к. ширина «зеркала» составляет 2,1 м, объем - 75 м3. Кроме того, на предприятии установлен комплекс цинкования малых изделий и метизов, производительностью до 3 тыс. т в год.

Мощности производства позволят выпускать около 82,1 тыс.т продукции в год (из них примерно 40 тыс. - многогранные опоры). Годовой выпуск продукции в денежном выражении составит 3,5 млрд руб.

ЗАО «АГИС Инвест» принадлежат ООО «АГИС Сталь» (Москва), специализирующееся на поставках металла, ОАО «Борский трубный завод», ОАО Новокаховский завод «Укргидромех» и московское ООО «АГИС Инжиниринг».

ООО «Шадринский завод металлоконструкций» занимается возведением нового завода по производству оцинкованных многогранных и решетчатых опор ЛЭП.

В частности, уже известно, что ООО «ШЗМК» обеспечит привлечение на строительство 2,2 млрд руб. Запуск нового завода планировался в III кв. 2010 г.

Планируется, что производственная мощность завода составит 45 тыс. т металлоконструкций в год с пропускной способностью цеха горячего оцинкования в 75 тыс. т. Здесь будут производить решетчатые и многогранные опоры ЛЭП, порталы трансформаторных подстанций, мачты освещения и связи, дорожные и мостовые ограждения, металлоконструкции для гражданского строительства и пр.

Подробнее о производителях

Наиболее перспективным игроком выглядит компания ОАО Опытный завод «Гидромонтаж». Оснащенность этого предприятия позволяет ему производить многогранные опоры с разным диаметром и толщиной листа, что не ограничивает его в развитии ни на одном из продуктовых рынков. Основным фактором устойчивости выступает активное участие в развитии целевых государственных программ. В связи с этим можно сказать, что опасных конкурентов на рынке опор ЛЭП у завода «Гидромонтаж» нет ни сейчас, и не предвидится в будущем.

Табл. 1. Производство стальных многогранных опор ведущими производителями по продуктовым сегментам

Предприятие	Регион	Вид опор	Опоры для радио- и сотовых линий связей	Мачты, опоры освещения и молниеотводы	Всего, 2008
Домодедовский завод металлоконструкций «МЕТАКО»	Домодедово	Многогранные
Опытный завод «Гидромонтаж»	Нарофоминск	Многогранные
ГК «Амира»	Санкт-Петербург	Многогранные и трубчатые
ООО «Опора-Инжиниринг»		Многогранные
ООО «Агрисовгаз»		Многогранные
Всего

Источник: Данные на основе объемов выпуска предприятиями стальных строительных конструкций, оборотных активов, а также оценок участников рынка

Табл. 2. Производство стальных многогранных опор ведущими производителями, т в год

Производитель	Произв. мощности, т	Пр-во СМО
Производитель	Произв. мощности, т		2011 f	2012 f

Гидромонтаж
Опора-инжиниринг

Агрисовгаз
АГИС-Инвест
Шадринский
ИТОГО

В ближайшие годы объемы сетевого строительства будут расти быстрыми темпами. Концепцией развития ЕНЭС предполагается строительство более 30 000 км ВЛ напряжением 220 кВ и выше. Износ распределительных сетей, а это более 1 млн. км., превышает 40%. Решать эти проблемы на старой технической базе затруднительно и неэффективно. Необходима разработка новых конструкций опор и современных технологий линейного строительства, которые позволят существенно снизить затраты и сократить сроки строительства, повысить надежность и долговечность новых ЛЭП. Одним из направлений достижения этих целей должно стать широкое использование многогранных опор.

Многогранные металлические опоры (ММО) в большинстве развитых стран мира используются уже на протяжении 30–35 лет. Они применяются и в распределительных сетях, и в сетях высокого напряжения, и в качестве промежуточных опор, и в качестве сложных – анкерные, переходные и др. В России конические многогранные опоры ВЛ с телескопическим соединением секций не применялись, так как отсутствовало их производство. В настоящий момент ситуация в корне изменилась. Опытный завод «Гидромонтаж» закупил необходимое оборудование и освоил производство многогранных опор самой широкой номенклатуры.

Конструкции опор

К настоящему времени разработаны и сертифицированы типовые конструкции опор для ВЛ 6–10 кВ, ВЛ 10–35 кВ и ВЛ 110 кВ (промежуточные, анкерные угловые, угловые промежуточные, концевые и др.) для одноцепных и двухцепных линий. При необходимости стандартная опора легко может быть модифицирована по высоте, диаметру, толщине стенки и т. д.

Опоры для напряжений 220 кВ и выше разрабатываются в настоящее время в рамках целевой программы «Разработка стальных опор нового поколения на основе многогранных стоек для ВЛ 10–500 кВ. Завод принимает активное участие в разработке программы и в 2006 году предполагает испытать и сертифицировать промежуточные опоры для ВЛ220 и ВЛ330 кВ.

Фундаменты

Установка ММО в грунт может производиться тремя основными способами. Первый – традиционный для бетонных опор – установка в пробуренный котлован. Второй способ – установка на трубчатый фундамент. В этом случае в грунт устанавливается труба нужного диаметра с фланцем и в ней крепится ММО. Третий способ – установка на анкерный фундамент
Впервые многогранные опоры были применены ОАО «Костромаэнерго» в 2005 году при строительстве ВЛ 110 кВ. На участке 45 км вместо 242 бетонных и 42 решетчатых опор было установлено 190 многогранных опор. В результате средний пролет увеличился в 1,5 раза (со 160 до 240 м), в три раза сократился объем завозимых грузов, сократились сроки строительства и затраты.
Первый опыт строительства, испытания и анализ иностранного опыта позволяют достаточно четко сформулировать преимущества многогранных опор.

Надежность

ММО 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 МРО, и эффект «домино», как у ЖБО. Многогранные опоры вандалоустойчивы.

Адаптивность

ММО типового ряда могут быть легко модифицированы путем увеличения или уменьшения высоты и количества секций, диаметра основания или вершины и формы сечения, толщины стенки и марки стали, зависит от заглубления в грунт и типа фундамента и т. д. Высокая автоматизация технологического процесса позволяет проводить эти изменения в процессе серийного производства (выполнения заказа). Это качество многогранных опор позволяет оптимизировать их количество на каждой конкретной трассе и снижать затраты на строительство ЛЭП.

Транспортабельность

Небольшой вес ММО и особенности конструкции значительно сокращают объемы транспортных и погрузочно-разгрузочных работ. Для их 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 опоры не повреждаются. При строительстве в Костромской области (700 км от места производства) доставка осуществлялась автотранспортом, по 5 комплектных опор в машине. Срок доставки – 1 день, транспортные затраты – 75 тыс. руб, или около 1 % от общей стоимости строительства. Транспортировка на дальние расстояния осуществляется железнодорожным транспортом по 6–7 опор в полувагоне. Стоимость доставки в Амурскую область составила менее 5 % от стоимости строительства.

Монтаж

ММО исключительно просты и удобны в монтаже. Вес отдельной секции не превышает 1 тонны, вес двухцепной опоры 110 кВ с траверсами – 2,2 тонны. Для монтажа опор не требуется сложная и дорогостоящая техника, большое монтажное пространство, что особенно важно при работе в городских условиях. Как показывает первый опыт строительства, на установку одной опоры требуется около часа. Это время сопоставимо со временем установки бетонных опор, но поскольку количество ММО на 1 км линии в полтора раза меньше, то общее время строительства резко сокращается. По сравнению с решетчатыми опорами сроки сокращаются на порядок.

Долговечность

Техническими условиями для ММО установлен 50-летний гарантийный срок. Это существенно больше, чем сроки службы бетонных опор (25 лет) и решетчатых опор (40 лет).

Кроме того, отмечаются и такие положительные моменты как: эстетичность, простота утилизации, малый землеотвод, простота обслуживания и др.

Однако в современных условиях заказчика в первую очередь интересует сравнительная стоимость строительства ВЛ на традиционных и многогранных опорах. Такие исследования, естественно, проводились и на Западе. Обобщенные выводы выглядят так. В сетях до 230 кВ «многогранные» линии эквивалентны «деревянным» и на 20–25% дешевле «решетчатых». Для высоких напряжений стоимость «многогранных» линий не сравнима с «решетчатыми». Но это без учета стоимости землеотвода, которая у ММО всегда ниже. Конечно, к этим цифрам надо относиться осторожно. Разные технические требования и климатические условия, разная стоимость элементов затрат и другие факторы накладывают национальные отпечатки на конечные оценки.

Затраты на приобретение и установку одной многогранной опоры меньше, чем у решетчатых, но больше,чем у бетонных. Однако объективная картина может быть получена при сопоставлении полных затрат на километр ЛЭП. При этом сравнение должно проводиться по разным гололедно-ветровым районам, для разных технических требований (по напряжению, сечению проводов, количеству цепей и др.). Только такое комплексное исследование может дать объективный ответ на вопрос, где и при каких условиях целесообразно применение тех или иных типов опор. Такие сравнения еще не завершены, но достаточны для первых выводов. Под руководством ОАО «ФСК ЕЭС» рабочей группой из специалистов завода и ведущих специалистов профильных институтов проводилось сравнение для трех групп напряжений: до 10 кВ, 35–220 кВ и свыше 220 кВ. Основные результаты выглядят следующим образом.

Для сетей до 10 кВ в районах средней полосы выгоднее применять бетонные опоры. В таких районах линии на бетонных опорах на 1 / 3 дешевле линий на металлических опорах. Для районов Севера соотношение прямо противоположное. ММО будут предпочтительнее и в труднодоступных районах, на переходах, в местах с повышенными требованиями к эстетике и т. п.

Для сетей 35–110 кВ преимущества многогранных опор проявляются в наибольшей степени. Стоимость строительства 1 км ЛЭП с использованием ММО оказывается меньше на 8–10 % по сравнению с бетонными опорами и на 25–40 % по сравнению с решетчатыми. Основная экономия при использовании ММО достигается за счет строительно-монтажных работ и за счет транспорта.

Для сетей напряжением 330 кВ и выше картина существенно меняется. Для 330 кВ затраты по вариантам ММО и МРО сопоставимы, а по бетонному варианту на четверть выше. Эффективность ММО падает из‑за опережающего роста веса ММО по сравнению с МРО и усложнения фундаментов.

В рамках проведенных исследований выявились следующие закономерности:

1. Чем сложнее климатические условия эксплуатации, технические условия, условия строительства и транспортировки, тем выгоднее использование ММО.

2. ММО во многих случаях превосходят железобетонные и решетчатые по большинству частных критериев и по комплексной стоимостной оценке.

3. В современных условиях применение многогранных опор целесообразно в тех проектах, где эффект от их использования максимальный: строительство ЛЭП в северных, отдаленных, горных районах, в городских условиях и т. п.

ОПОРЫ ЛЭП - МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ

Компания ПОЛИГОНАЛЬ осуществляет проектирование и изготовление металлических конструкций высоковольтных линий электропередачи на базе многогранных гнутых стоек - многогранные опоры ЛЭП . которые получили широкое распространение на западе и уже хорошо зарекомендовали себя в Украине.

Мы специализируемся на индивидуальном подходе, осуществляя проектирование металлических конструкций многогранных стоек ВЛ . в каждом конкретном случае.

Мы оказываем профессиональные консультации по выбору оптимальных решений, выполняя проектирование металлических конструкций линий электропередачи .

Проектирование опор ЛЭП
Типовые опоры ЛЭП
Металлоконструкции для железобетонных опор ЛЭП
Стальные многогранные опоры ВЛ 6-10 кВ
Стальные многогранные опоры ВЛ 35 кВ
Стальные многогранные опоры ВЛ 110 кВ
Стальные многогранные опоры ВЛ 220 кВ
Способы подъема на стальные многогранные опоры
Воздушные линии электропередачи

Изготовление конструкций опор ЛЭП

Проектирование и изготовление металлических конструкций многогранных опор ЛЭП осуществляется в соответствии с действующими в Украине нормами и правилами. Производственный технологический цикл состоит из следующего оборудования: линия резки трапециевидных заготовок, автоматическая установка плазменной резки, гидравлический листогибочный пресс с автоматизированной системой подачи листовых заготовок, одношовная автоматическая сварочная установка для столбов, состоящих из одной заготовки, двухшовная автоматическая сварочная установка для столбов, состоящих из двух заготовок, роботизированная резка и сварка, система рольгангов и накопительных столов.

Металлические конструкции многогранных опор ЛЭП получили широкое распространение при строительстве ВЛ благодаря целому ряду объективных причин. Есть несколько явных преимуществ многогранных опор ЛЭП перед решетчатыми, железобетонными и деревянными. Ниже эти преимущества перечислены. Именно эти факторы определяют успешность при модернизации высоковольтных сетей, основанной на использовании многогранных стоек .

Преимущества и достоинства многогранных опор ЛЭП

Отказ от массового применения типовых проектов. Проектирование каждой опоры или линии должно проводиться с учетом конкретных особенностей рельефа, климата, технических требований и т.п. Компания ПОЛИГОНАЛЬ осуществляет проектирование металлических конструкций многогранных опор ЛЭП для каждого конкретного случая.

Адаптивностьмногогранных опор заложена как в самой конструкции так и в технологии производства. Проектирование металлических конструкций опоры ЛЭП автоматизировано. Проектировщик изменяя геометрические характеристики опоры подбирает ту модификацию, которая для конкретных условий применения является оптимальной. Производитель в течении нескольких дней может организовать производство такой модификации многогранной опоры .

На линиях построенных с использованием многогранных опор ЛЭП отсутствуют катастрофические разрушения, которые типичны для железобетонных (эффект домино) и металлических решетчатых (скручивание) опор.

Срок службы металлических конструкций многогранных опор ЛЭП во всем мире принимается не менее 50 лет в то время как деревянных - 20 лет, железобетонных - 30 лет, металлических оцинкованных - 40 лет. Многогранные металлические конструкции практически не нуждаются в ремонте, но даже если такая необходимость возникает ремонт осуществляется в кратчайшие сроки. Кроме того, следует отметитьвандалоустойчивость . что является уязвимым местом у решетчатыхметаллических опор ЛЭП .

Это свойство многогранных опор ЛЭП сохранять в заданных пределах значения параметров, способности опоры выполнять требуемые функции после хранения, транспортировки, монтажа. По этому показателю есть явный аутсайдер - это железобетонные опоры.

По удобству и стоимости транспортирования многогранные опоры ЛЭП существенно выигрывают по сравнению с бетонными и решетчатыми опорами. Бетонные опоры требуют применения специального и дорогостоящего транспорта - опоровозы и сцепы платформ. При этом нормы загрузки значительно малы. Транспортировка решетчатых металлических конструкций достаточно проста и экономична. Однако если сборка решетчатой опоры ЛЭП будет производиться непосредственно на пикете, это приведет к потерям времени и средств на этапе монтажа опор. Если предполагается предварительная укрупнительная сборка и транспортировка на пикет укрупненных секций, то затраты резко возрастают, так как загрузка автотранспорта в этом случае резко падает. Но главные транспортные затраты у решетчатых опор связаны со строительством фундаментов при транспортировке грибовидных подножников, опорных плит, песчано-гравийной смеси и могут составлять до 20% от стоимости готовой опоры. Для автомобильной транспортировки металлических конструкций многогранных опор ЛЭП применяются стандартные трейлеры, для железнодорожной - полувагоны.

По этому показателю многогранные опоры ЛЭП превосходят все типы применяемых опорных конструкций.

Способы подъема на стальную многогранную опору

Рассмотрены несколько способов подъема на стальную многогранную опору .

1. Лестница (стационарная или съемная) со ступенями и привязными ремнями безопасности. Страховочный ремень с безопасной рабочей нагрузкой - 17,5 кН. Рельсовый захват со стопорным механизмом мгновенного срабатывания с безопасной рабочей нагрузкой - 20,0 кН.

2. Съемные скобы-ступени и привязные ремни безопасности. Страховочный ремень с безопасной рабочей нагрузкой - 17,5 кН. Тросовый захват со стопорным механизмом мгновенного срабатывания с безопасной рабочей нагрузкой - 9,0 кН.

3. Съемная алюминиевая лестница и привязные ремни безопасности. Страховочный ремень с безопасной рабочей нагрузкой - 17,5 кН.

Защита металлических конструкций ВЛ и ОРУ от коррозии

Одной из причин снижения несущей способности стальных опор линий электропередачи (ЛЭП) в процессе эксплуатации является уменьшение сечения несущих элементов в результате коррозии металла.

Углеродистая и низколегированная стали, применяемые для изготовления металлических опор ЛЭП . корродируют, в зависимости от степени агрессивности окружающей среды, со средней скоростью 0,01-0,5 мм/год. Скорость коррозии возрастает с увеличением концентрации содержащихся в атмосфере воздуха агрессивных газов, аэрозолей солей и пыли, а также с увеличением продолжительности пребывания на поверхности металлоконструкций фазовой пленки влаги.

Так за 40 лет эксплуатации стальных опор в условиях неагрессивной и слабоагрессивной атмосферы в нормальной зоне влажности потеря сечения незащищенного от коррозии металлопроката из углеродистой стали составляет 1,6 мм, низколегированной стали 10ХНДП - 0,1 мм, низколегированных сталей 10ХСНД, 15ХСНД в сухой зоне влажности - 0,5 мм.

В настоящее время в Украине и за рубежом защита металлоконструкций осуществляется либо путем применения коррозионно-стойких для данной среды марок сталей, либо нанесением на поверхности конструкций металлических, лакокрасочных, металлизационно-лакокрасочных защитных покрытий.

Конструктивные формы элементов опор ЛЭП из металлопроката (решетчатых и многогранных) позволяют применять любые способы защиты от коррозии. Этому способствуют отсутствие сварных соединений, малые габариты, доступная для защиты от коррозии поверхность металлопроката.

→ Защита металлических конструкций ВЛ и ОРУ от коррозии