Опора линии электропередачи

 

Изобретение относится к энергетическому строительству, в частности к конструкциям быстромонтируемых V-образных шарнирных опор линий электропередачи высокого напряжения. Задачей изобретения является повышение устойчивости опоры с наклонными стойками на шарнирах с гибкой изолирующей траверсой и боковыми оттяжками путем создания единой демпфирующей цепи с фазными проводами и рационального перераспределения усилий в элементах опоры, компенсирующих вертикальные и горизонтальные нагрузки, а также ускорение и упрощение монтажа опоры. Эта задача достигается тем, что опора дополнительно снабжена двумя парами расходящихся книзу боковых оттяжек 6, образующих с одиночными боковыми оттяжками 5 и гибкой изолирующей траверсой 2 с фазными проводами 4 единую демпфирующую цепь, перераспределяющую все нагрузки на элементы опоры и раскрепляющую стойки вдоль и поперек оси линии электропередачи. Конструктивно верхние концы парных оттяжек 6 прикреплены у вершин стоек 1, а нижние расходящиеся концы этих оттяжек каждой стойки прикреплены к отдельным боковым шарнирам 7 и 8, смонтированным на общем удлиненном фундаменте 12, расположенном поверхностно вдоль оси ВЛ. Шарниры 7 оттяжек 6 размещены по разные стороны от опорного шарнира 10 стойки 1 на одной с ним горизонтальной оси, как и шарниры 8 с опорным шарниром 9 другой стойки 1, причем шарниры 7 и 10 одной стойки 1 смещены относительно шарниров 8 и 9 другой стойки по вертикали и горизонтали. Все шарниры выполнены болтовыми и попарно смонтированы на башмаках 11, прикрепленных хомутами к фундаменту 12. При монтаже опоры стойки 1 поочередно крепят болтовыми шарнирами 9 и 10 к башмаку 11 и укладывают одна на другую с одной из сторон фундамента 12, что уменьшает габариты монтажной площадки. Затем к вершинам стоек 1 крепят боковые оттяжки 5, парные оттяжки 6, концы винтовой траверсы 2 с изоляторами 3 и прикрепленными к ним фазными проводами. Оттяжки 6 прикрепляют болтовыми шарнирами 7 и 8 к боковым башмакам 11, а свободный нижний конец боковой оттяжки 5 заанкеривают со стороны лежащей стойки 1. Конец другой боковой оттяжки 5 крепят к лебедке и осуществляют подъем стоек опоры и регулировку провеса гибкой вантовой траверсы 2. Гибкая траверса 2 выполнена из полимерных изоляторов 3, а ее провис между стойками 1 в монтажном режиме устанавливается тяжением боковых оттяжек 5 в пределах оптимальной величины угла схода крайних изоляторов 3 и горизонталью. Применение шарнирных парных оттяжек 6 и установка провеса гибкой траверсы 2 по оптимальной величине угла схода между крайними изоляторами 3 и горизонталью упрощает и ускоряет монтаж опоры. Оптимальную величину угла схода между крайними изоляторами и горизонталью в монтажном режиме определяют по формуле: где α - угол схода между крайними изоляторами и горизонталью; F_доп - допустимое усилие в стоке опоры; k, a - коэффициенты, зависящие от весовых характеристик проводов линии электропередачи и расчетно-климатических условий. 1 ил.

Изобретение относится к области строительства, в частности к конструкциям быстромонтируемых опор линий электропередачи.

Известна опора линии электропередачи, содержащая две опертые с помощью вращающихся шарниров на отдельные фундаменты металлические стойки, вертикально удерживаемые в направлении, поперечном оси линии, с внешней стороны одиночными оттяжками, а с внутренней стороны с помощью тяжения гибкого троса, создаваемого весом проводов, крайние из которых прикреплены к вершинам стоек шарнирными элементами.

Конструкция этой опоры описана в патенте Англии 755491, МКИ E 04 C 3/32, НКИ 20 (1), Н1 (А.Д.Е), заявлено 1.12.1954 г. заявитель Компани Франсез де'л Африк Оксидентал.

Недостатки этой опоры заключаются в том, что крепление фазных проводов шарнирными подвесками ниже тросовой траверсы уменьшает полезную высоту опоры, а одиночные боковые оттяжки вертикальных стоек недостаточно компенсируют увеличение продольных нагрузок при больших весовых нагрузках на тросовую траверсу, что вызывает необходимость установки дополнительных оттяжек и анкерных фундаментов.

Кроме того, монтаж вертикальных стоек на отдельных фундаментах и раздельное шарнирное крепление проводов к вершинам стоек повышает трудоемкость строительно-монтажных работ.

Известна также V-образная опора для подвески электрических проводов, включающая две наклонные стойки, опертые на отдельные расположенные рядом шарниры на одном фундаменте и закрепленные с внешней стороны парными заанкеренными оттяжками, а между собой по вершинам стоек тросовой растяжкой, ниже которой к стойкам прикреплена гибкая траверса или цепь, составленная из изоляторов для подвески проводов.

Эта опора описана в патенте России на изобретение 16757, классификационный индекс 21с, 12, публикация от 30.09.1930 г. автор Е.С. Рейхман.

Эта опора обладает демпфирующей устойчивостью к динамической нагрузке при обрыве одного из проводов, однако наличие верхней механической связи между стойками над траверсой уменьшает полезную высоту опоры и снижает компенсирующие возможности изолирующей траверсы в нормальном и аварийном режимах.

Кроме того, для такой опоры необходима установка четырех анкерных фундаментов для оттяжек и увеличение площади для раскладки стоек в разные стороны при сборке, что усложняет строительно-монтажные работы в условиях сложного рельефа трассы линии.

Задачей настоящего изобретения является повышение устойчивости V-образной опоры в нормальном и аварийном режимах путем образования единой демпфирующей цепи из оттяжек и гибкой траверсы, прикрепленных к шарнирно опертым на фундамент стойкам опоры для рационального перераспределения усилий в элементах опоры, возникающих при переменных нагрузках от проводов, а также одновременное упрощение и ускорение ее монтажа.

Техническое решение этой задачи достигается тем, что каждая стойка опоры дополнительно снабжена парными расходящимися книзу оттяжками, прикрепленными нижними концами к отдельным шарнирам, смонтированным по разные стороны от опорного шарнира этой стойки на одной с ним горизонтали на общем удлиненном вдоль оси линии фундаменте, причем шарниры парных оттяжек и опорный шарнир одной стойки смещены относительно аналогичных шарниров другой стойки по вертикали и горизонтали, а гибкая траверса, выполненная из полимерных изоляторов, прикреплена к вершинам стоек с провесом, устанавливаемым тяжением боковых оттяжек в пределах оптимальной величины внутреннего угла схода между крайними изоляторами гибкой траверсы и горизонталью, при этом оптимальную величину угла схода в монтажном режиме определяют из соотношения: где α внутренний угол схода между крайними изоляторами и горизонталью; F_доп- допустимое усилие в стойке опоры; k, a коэффициенты, зависящие от весовых характеристик проводов линии и расчетно-климатических условий.

Указанные отличительные признаки являются новыми по сравнению с выявленными аналогами и в совокупности необходимыми для достижения поставленной задачи при разработке настоящей конструкции опоры. Существенными признаками данного изобретения являются: 1. Повышение устойчивости опоры за счет дополнительной установки на каждой стойке парных расходящихся книзу оттяжек, шарнирно закрепленных нижними концами по разные стороны от опорных шарниров на общем фундаменте.

2. Снижение металлоемкости опоры за счет рационального перераспределения усилий в элементах опоры путем образования из гибкой винтовой траверсы, выполненной из полимерных изоляторов, и всех боковых оттяжек, закрепленных в шести точках, единой демпфирующей цепи с фазными проводами, а также за счет оптимизации выбора величины угла схода между крайними изоляторами траверсы и горизонталью в монтажном режиме.

3. Упрощение и ускорение монтажа опоры за счет размещения шарнирных креплений стойки опоры и ее парных оттяжек на одной горизонтали со смещением относительно шарниров другой стойки по вертикали и горизонтали на поверхностном фундаменте, расположенном вдоль оси линии электропередачи.

На чертеже изображен общий вид опоры V-образного вида.

Опора включает наклонные стойки 1, гибкую изолирующую траверсу 2, изоляторы 3, фазные провода 4, боковые оттяжки 5, парные расходящиеся оттяжки 6, боковые шарниры 7 и 8 и опорные шарниры 9 и 10, смонтированные на башмаках 11 поверхностного фундамента 12.

В проектном положении опоры наклонные стойки 1, выполненные из четырехгранных металлических ферм, оперты на фундамент 12 с помощью шарниров 9 и 10, смонтированных на башмаке 11, и закреплены заанкеренными в грунт боковыми оттяжками 5 в направлении, поперечном оси линии электропередачи, а также гибкой изолирующей траверсой 2, закрепленной между вершинами стоек 1 и удерживающей их тяжением, создаваемым весом проводов 4.

Каждая стойка 1 опоры снабжена дополнительно парными оттяжками 6, удерживающими стойки 1 в направлении, продольном оси линии электропередачи с четырех сторон. Каждая стойка 1 закреплена заанкеренной боковой оттяжкой 5 и парными расходящимися оттяжками 6 в трех точках, а вся опора в шести узлах в продольном и поперечном направлениях к оси линии электропередачи, причем все оттяжки и вантовая изолирующая траверса образуют единую демпфирующую цепь, позволяющую оптимизировать распределение нагрузок в элементах опоры и повысить ее устойчивость в нормальном и аварийном режимах.

К вершинам стоек крепится траверса 2, выполненная из полимерных изоляторов 3, к которым крепятся фазные провода 4.

Парные оттяжки 6 прикреплены верхними концами у вершин стоек 1, а нижними расходящимися концами к отдельным шарнирам 7 и 8, смонтированными на башмаках 11, закрепленных хомутами на том же фундаменте 12, что и опорные шарниры 9 и 10 стоек 1.

Боковые шарниры 7 и 8 парных оттяжек 6 расположены по разные стороны от опорных шарниров 9 и 10 стоек 1 на удлиненном железобетонном фундаменте 12, выполненном в виде прямоугольной удлиненной продолговатой плиты (сваи), поверхностно расположенной вдоль оси линии электропередачи.

Для упрощения монтажных операций и уменьшения монтажной площадки шарниры 7 для крепления оттяжек 6 одной стойки 1 расположены на одной горизонтальной оси с опорным шарниром 10 этой стойки так же, как и шарниры 8 и 9 другой стойки 1, при этом шарниры одной стойки смещены на башмаках 11 относительно шарниров другой стойки 1 по вертикали и горизонтали. Все шарниры выполнены болтовыми.

В опоре с гибкой изолирующей вантовой траверсой с шарнирно опертыми стойками изменение внешних нагрузок (например, гололедно-ветровых) приводит к перемещению вершин стоек опоры вследствие изменения среды провеса и растяжения боковых оттяжек. Наиболее удобно это контролировать по изменению угла схода первого изолятора траверсы со стойки опоры, который изменяется по формуле вида:

где α угол схода между первым изолятором гибкой изолирующей вантовой траверсы и горизонталью, предельная величина которого ограничена нормируемым ПУЭ минимальным расстоянием между крайним проводом и стойкой опоры для каждого класса напряжения. При монтаже опоры угол a устанавливается посредством регулировки тяжения боковых оттяжек;
k, a коэффициенты, зависящие от весовых характеристик проводов линии электропередачи, расчетно-климатических условий и определяемые расчетным или экспериментальным путем для каждой конкретной линии электропередачи в техническом проекте;
F_доп усилие в наиболее нагруженной стойке опоры, ограничиваемое предельным допустимым расчетным усилием для конкретной стойки.

При нулевом угле a тяжение в изолирующей траверсе, а значит и сжимающее усилие в стойке равно бесконечности. При увеличении угла схода тяжение в траверсе приближается к весу провода, соответственно снижается и усилие в стойке опоры. При этом зависимость угла схода траверсы от усилия в стойке опоры носит нелинейный характер. Коэффициенты а и k описывают эту нелинейность.

Механические испытания заявленной опоры, проведенные фирмой ОРГРЭС, показали, что неучет нелинейной зависимости между углом схода траверсы и усилием в стойке привел к тому, что измеренное усилие в стойке опоры оказалось в 1,41 раза меньше расчетного.

Учет этой нелинейности позволяет проектировать шарнирно опертые опоры с гибкой вантовой траверсой с меньшими сечениями стоек и тем самым снизить их металлоемкость.

Воспользовавшись приведенной в заявке формулой, можно определить и установить при монтаже опоры такой угол a, при котором при максимальных нагрузках усилие в стойке не будет превышать допустимое.

При монтаже опоры стойки 1 поочередно крепят шарнирными болтами 9 и 10 к башмаку 11 фундамента 12 и укладывают одна на другую с одной из сторон фундамента. К вершинам стоек 1 прикрепляют боковые оттяжки 5, гибкую траверсу 2 с закрепленными между изоляторами 3 фазными проводами 4 и парные оттяжки 6. Свободные концы расходящихся оттяжек 6 крепят к отдельным шарнирам 7 и 8, а свободный конец одной из боковых оттяжек 5 заанкеривают со стороны лежащих стоек 1. Свободный конец второй боковой оттяжки 5 прикрепляют к стреле самоходного крана или лебедке и осуществляют подъем стоек 1 и регулируют провис гибкой траверсы 2 по углу схода со стойки опоры крайних изоляторов 3 и горизонталью в пределах его оптимальной величины.

Таким образом, конструкция этой V-образной опоры с дополнительными парными оттяжками на шарнирах позволяет повысить ее устойчивость, уменьшить металлоемкость, снизить сроки монтажных работ, т. е. создать новый тип быстромонтируемой опоры.

Опытный образец опоры прошел успешные испытания и рекомендован для строительства ВЛ фирмой ОРГРЭС г. Хотьково. В настоящее время данный тип опоры изготавливается на заводах г. Новосибирска. Опоры установлены в системах Кузбассэнерго и Якутскэнерго.

Формула изобретения

Опора линии электропередачи, включающая две У-образно установленные металлические стойки, связанные между собой по вершинам гибкой изолирующей траверсой, опертые на один общий фундамент посредством двух рядом расположенных шарниров и раскрепленные боковыми оттяжками, прикрепленными к их вершинам, отличающаяся тем, что фундамент выполнен поверхностным удлиненным вдоль оси линии, а боковые оттяжки размещены поперек оси линии, при этом каждая стойка снабжена дополнительными парными оттяжками, прикрепленными одним концом к верхней части стоек, а другая к дополнительным шарнирам, смонтированным на фундаменте по разные стороны от опорного шарнира каждой стойки по одной с ним горизонтальной оси, причем дополнительные шарниры парных оттяжек и опорный шарнир одной стойки смещены относительно аналогичных шарниров другой стойки по вертикали и горизонтали, а угол между гибкой изолирующей траверсой и горизонталью в монтажном режиме, устанавливаемый тяжением боковых оттяжек, определяют из соотношения

где α угол между гибкой изолирующей траверсой и горизонталью;
F_доп допустимое усилие в стойке опоры;
k, а коэффициенты, зависящие от весовых характеристик проводов и расчетно-климатических условий.

РИСУНКИ

Рисунок 1

QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Гунгер Юрий Робертович

Вид лицензии*: НИЛ

Лицензиат(ы): Закрытое акционерное общество "ЭЛСИ Стальконструкция"

Договор № РД0046919 зарегистрирован 13.02.2009

Извещение опубликовано: 27.03.2009        БИ: 09/2009

* ИЛ - исключительная лицензия        НИЛ - неисключительная лицензия