Опора линии электропередачи

Опора воздушной линии электропередачи (опора ЛЭП) — сооружение для удержания проводов и при наличии — грозозащитных тросов воздушной линии электропередачи и оптоволоконных линий связи на заданном расстоянии от поверхности земли и друг от друга.

Опоры ЛЭП предназначены для сооружений линий электропередач при расчётной температуре наружного воздуха до −65 °C и являются одним из главных конструктивных элементов ЛЭП, отвечающим за крепление и подвеску электрических проводов на определённом уровне.

В зависимости от способа подвески проводов опоры делятся на две основные группы:

• опоры промежуточные, на которых провода закрепляются в поддерживающих зажимах;
• опоры анкерного типа, служащие для тяжения проводов; на этих опорах провода закрепляются в натяжных зажимах.

Эти виды опор делятся на типы, имеющие специальное назначение:

• Промежуточные прямые опоры устанавливаются на прямых участках линии. На промежуточных опорах с подвесными изоляторами провода закрепляются в поддерживающих гирляндах, висящих вертикально; на опорах со штыревыми изоляторами закрепление проводов производится проволочной вязкой. В обоих случаях промежуточные опоры воспринимают горизонтальные нагрузки от давления ветра на провода и на опору и вертикальные — от веса проводов, изоляторов и собственного веса опоры.
• Промежуточные угловые опоры устанавливаются на углах поворота линии с подвеской проводов в поддерживающих гирляндах. Помимо нагрузок, действующих на промежуточные прямые опоры, промежуточные и анкерно-угловые опоры воспринимают также нагрузки от поперечных составляющих тяжения проводов и тросов. При углах поворота линии электропередачи более 20° вес промежуточных угловых опор значительно возрастает. При больших углах поворота устанавливаются анкерно угловые опоры.

При установке анкерных опор на прямых участках трассы и подвеске проводов с обеих сторон от опоры с одинаковыми тяжениями горизонтальные продольные нагрузки от проводов уравновешиваются и анкерная опора работает так же, как и промежуточная, то есть воспринимает только горизонтальные поперечные и вертикальные нагрузки. В случае необходимости провода с одной и с другой стороны от опоры можно натягивать с различным тяжением проводов. В этом случае, кроме горизонтальных поперечных и вертикальных нагрузок, на опору будет воздействовать горизонтальная продольная нагрузка.

При установке анкерных опор на углах анкерно-угловые опоры воспринимают нагрузку также от поперечных составляющих натяжения проводов и тросов.

Концевые опоры устанавливаются на концах линии. От этих опор отходят провода, подвешиваемые на порталах подстанций.

Помимо перечисленных типов опор, на линиях применяются также специальные опоры: транспозиционные, служащие для изменения порядка расположения проводов на опорах; ответвлительные — для выполнения ответвлений от основной линии; опоры больших переходов через реки и водные пространства и т. д.

На линиях электропередач применяются деревянные, стальные и железобетонные опоры. Разработаны также опытные конструкции из алюминиевых сплавов и композитных материалов.

Сталь является основным материалом, из которого изготавливаются металлические опоры и различные детали (траверсы, тросостойки, оттяжки) опор. Достоинством стальных опор по сравнению с железобетонными является их высокая прочность при малой массе. Возможность повторного использования в течение всего периода эксплуатации.

По конструктивному решению ствола стальные опоры могут быть отнесены к трем основным схемам — башенным (одно- или многостоечным), портальным или вантовым, по способу закрепления на фундаментах — к свободно стоящим опорам и опорам на оттяжках, по способу соединения элементов разделяются на сварные и болтовые. Также стальные опоры делятся на опоры гибкой конструкции и опоры жёсткой конструкции.

Металлические опоры изготавливаются как из стального уголкового проката (применяется равнобокий уголок), так из гнутого стального профиля постоянного и переменного сечения (это сочетает в себе преимущества конструкций стальных многогранных опор ЛЭП и стальных решетчатых опор башенного типа), кроме того высокие переходные опоры могут быть изготовлены из стальных труб.

В СНГ насчитывается несколько основных центров производства стальных конструкций опор ЛЭП — центральный, уральский и сибирский.

• Промежуточные опоры устанавливаются на прямых участках трассы ВЛ, предназначены только для поддержания проводов и тросов и не рассчитаны на нагрузки от тяжения проводов вдоль линии. Обычно составляют 80—90 % всех опор ВЛ.
• Угловые опоры устанавливаются на углах поворота трассы ВЛ, при нормальных условиях воспринимают равнодействующую сил натяжения проводов и тросов смежных пролётов, направленную по биссектрисе угла, дополняющего угол поворота линии на 180°. При небольших углах поворота (до 15—30°), где нагрузки невелики, используют угловые промежуточные опоры. Если углы поворота больше, то применяют угловые анкерные опоры, имеющие более жёсткую конструкцию и анкерное крепление проводов.
• Анкерные опоры устанавливаются на прямых участках трассы для перехода через инженерные сооружения или естественные преграды, воспринимают продольную нагрузку от тяжения проводов и тросов. Их конструкция отличается жесткостью и прочностью.
• Концевые опоры — разновидность анкерных и устанавливаются в конце или начале линии. При нормальных условиях работы ВЛ они воспринимают нагрузку от одностороннего натяжения проводов и тросов.
• Специальные опоры: транспозиционные — для изменения порядка расположения проводов на опорах; ответвлительные — для устройства ответвлений от магистральной линии; перекрёстные — при пересечении ВЛ двух направлений; противоветровые — для усиления механической прочности ВЛ; переходные — при переходах ВЛ через инженерные сооружения или естественные преграды.
• Стилизованные опоры линии электропередачи — опоры-скульптуры, которые кроме основной функции удержания проводов, выполняют эстетическую.

• Опоры, устанавливаемые непосредственно в грунт
• Опоры, устанавливаемые на фундаменты
  • классические (с широкой базой более 4 м²), как правило, рамные (каркасные) с заливкой бетоном или пригрузом, засыпанным песчано-гравийной смесью
  • узкобазовые (менее 4 м²) (например: с креплением на стальную трубу, стальную винтовую или железобетонную сваю)

• Свободностоя́щие опоры
  • одностоечные
  • многостоечные
• Опоры с оттяжками
• Вантовые опоры аварийного резерва

• Одноцепные
• Двухцепные
• Многоцепные

Опоры подразделяются на опоры для линий 0.22, 0.38, 0.4, 6, 10, 35, 110, 150, 220, 330, 400, 500, 750, 1150 кВ. Отличаются эти группы опор размерами и весом. Чем больше напряжение, тем выше опора, длиннее её траверсы и больше её вес. Увеличение размеров опоры вызвано необходимостью получения нужных расстояний от провода до тела опоры и до земли, соответствующих ПУЭ для различных напряжений линий.

• Железобетонные — выполняют из бетона, армированного металлом. Для линий 35—110 кВ и выше обычно применяют опоры из центрифугированного бетона. Достоинством железобетонных опор является их стойкость в отношении коррозии и воздействия химических реагентов, находящихся в воздухе. Основной недостаток значительный вес, относительно высокий процент возникновения дефектов при транспортировке (сколы, трещины) и выкрашивание бетона в приповерхностном слое грунта за счет воздействия влаги и циклического изменения температуры (замерзание-оттаивание).
• Металлические — выполняют из стали специальных марок. Отдельные элементы соединяют сваркой или болтами. Основной недостаток таких опор — коррозия. Как правило, для предотвращения окисления и коррозии поверхность металлических опор оцинковывают (в том числе методом газотермического напыления) или периодически окрашивают специальными красками.
  • Металлические решётчатые опоры
  • Металлические многогранные опоры
    • закрытого профиля (шести-, восьми- и т. д. гранники)
    • открытого профиля (треугольного и квадратного сечения)
  • Опоры из стальных труб

• Деревянные — выполняют из круглых брёвен. Наиболее распространены сосновые опоры и несколько меньше опоры из лиственницы. Деревянные опоры применяют для линий напряжением до 220/380 В включительно в СНГ и до 345 В в США, однако кое-где до сих пор можно увидеть применение деревянных опор в линиях 6, 10, 35 и 110 кВ. Основные достоинства этих опор — малая стоимость (при наличии местной древесины) и простота изготовления. Основной недостаток — гниение древесины, особенно интенсивное в месте соприкосновения опоры с почвой. Пропитка древесины специальным антисептиками (в странах СНГ повсеместно обычно применяют креозот) увеличивает срок её службы с 4—6 до 15—25 лет. Для увеличения срока службы деревянную опору обычно выполняют не из целого бревна, а составной: из более длинной основной стойки и короткого стула, пасынка, или железобетонной приставки. Стул скрепляют с основной стойкой при помощи проволочного бандажа либо цепи. Широко применяют составные деревянные опоры с железобетонными стульями. Деревянные опоры выполняют А-образными или П-образными. П-образная конструкция является более устойчивой, но требует бо́льших капиталовложений из-за повышенного расхода материала по сравнению с А-образной.
• Композитные — сравнительно новый тип опор. Получают распространение в США, Канаде, Норвегии, Китае. В России введено в экспериментальную эксплуатацию несколько участков ЛЭП различных классов напряжений с композитными опорами. Преимущества композитных опор обусловлены их диэлектрическими свойствами, хорошей устойчивостью к сложным климатическим условиям (ветер, гололед, циклы замораживание-оттаивание), а также малой массой, позволяющей вести их монтаж в труднодоступных местах.

Срок службы железобетонных и металлических оцинкованных или периодически окрашиваемых опор достигает 50 лет и более в определённых климатических условиях. Стоимость металлических и железобетонных опор значительно превышает стоимость деревянных опор. Выбор того или иного материала для опор обусловливается экономическими соображениями, а также наличием соответствующего материала в районе сооружения линии.

На некоторых тепловых электростанциях роль опор выполняют дымовые трубы. Известны следующие примеры:

Пожалуйста, добавьте дополнительные примеры

• Дымовые трубы в качестве опор
• 
  Конаковская ГРЭС
• 
  Выборгская ТЭЦ
• 
  Каширская ГРЭС
• 
  Бурштынская ТЭС

На основании многолетней практики строительства, проектирования и эксплуатации ВЛ определяются наиболее целесообразные и экономичные типы и конструкции опор для соответствующих климатических и географических районов и проводится их унификация.

Для металлических и железобетонных опор ВЛ 35—330 кВ в СНГ принята условная система обозначения.

Цифры после букв обозначают класс напряжения. Наличие буквы «т» указывает на тросостойку с двумя тросами, буквы «п» — на изменение взаимного расположения проводов на опоре (обычно заключается в переносе проводов верхнего или нижнего яруса на средний ярус). Цифра через дефис указывает количество цепей: нечётное — одноцепная линия, четное — двух и многоцепные, или типоисполнение опоры. Цифра через «+» означает высоту приставки к базовой опоре (применимо к металлическим опорам). Система обозначений соответствует конструкторской документации заводов-изготовителей и может отличаться от условно принятой формы.

Примеры:

• АС35/110П-1ТМ — металлическая (стальная) анкерная опора для ВЛ 35 и 110 кВ из гнутого профиля
• У110-2+14 — металлическая анкерно-угловая двухцепная опора с подставкой 14 м;
• УС110-3 — металлическая анкерно-угловая одноцепная специальная (с горизонтальным расположением проводов) опора;
• УС110-5 — металлическая анкерно-угловая одноцепная специальная (для городской застройки — с уменьшенной базой и увеличенной высотой подвеса) опора (геометрически аналогична опоре У110-2+5);
• ПС10П-6АМ — промежуточная стальная для ВЛ 10 кВ из гнутого профиля;
• ПМ220-1 — промежуточная металлическая многогранная одноцепная опора;
• У220-2т — металлическая анкерно-угловая двухцепная опора с двумя тросами;
• ПБ110-4 — промежуточная железобетонная двухцепная опора;
• ПМ110-4ф — промежуточная металлическая многогранная двухцепная опора с конструктивно отдельным фундаментом. У другого изготовителя имеет маркировку ППМ110-2 (переходная), хотя конструктивно аналогичная;
• ПК110-1 — промежуточная композитная одноцепная опора для ВЛ 110 кВ;
• ПК10-2И — промежуточная композитная опора для ВЛИ 10 кВ.

В настоящее время самые высокие опоры установлены на переходе ЛЭП-220 через морской пролив на архипелаг Чжоушань в Китае, на острове Дамао. Места установки опор: 29°56′02″ с. ш. 122°02′10″ в. д.^HGЯO и 29°54′41″ с. ш. 122°01′26″ в. д.^HGЯO. Высота обеих опор составляет 370 метров, каждая имеет вес 5999 тонн. Воздушный переход, построенный в 2009—2010 годах, имеет длину 2700 метров.^[1]

Самые высокие опоры ЛЭП в мире — в КНР — 380^[] м (2017^[])

В России высота самой высокой опоры ЛЭП, находящейся в городе Балаково, составляет 197 метров. Тип опоры АТ-178. Координаты опоры: 52°02′52″ с. ш. 47°46′41″ в. д.^HGЯO 

В мире построены уникальные и очень редкие опоры воздушных линий электропередачи.^[2] Выше речь шла о дымовых трубах электростанций, выполняющих роль опор. Также имеются опоры в виде Джокера и Микки Мауса. В России к Зимней олимпиаде 2014 года по пути в Красную Поляну были установлены опоры в виде барса и летящего лыжника. А в 2016 году на территории Пермской ГРЭС в городе Добрянка возвели опоры для ЛЭП в виде огромных футболистов, приуроченные к Чемпионату мира по футболу-2018.^[3][4] Высота каждой опоры — 25 метров.^[5]

3 стилизованных опоры ЛЭП установлены в Калининградской области. Одна — в виде футбольного символа к Чемпионату мира по футболу 2018 года и две — в виде якорей. Инженерные сооружения смонтировали в 2018 году по индивидуальному проекту и по инициативе АО «Янтарьэнерго». Все опоры действующие. Конструкция в виде фигуры футбольного персонажа, волка Забиваки,^[6], который бьет по мячу, это часть воздушных линий 110 киловольт, которые связывают подстанции в Зеленоградске, Пионерском и поселке Муромское. Замена опоры проведена в рамках реконструкции этих линий. Нестандартная опора ЛЭП обеспечивает энергоснабжение международного аэропорта «Храброво» и Зеленоградского городского округа. Высота энергообъекта сопоставима с 12-этажным домом и составляет 37 метров. Ещё одна достопримечательность Калининграда — самые высокие в стране стилизованные опоры ЛЭП 330 киловольт в виде якорей^[7] на берегу реки Преголи. Их высота — 112 метров. Опоры действующие, это часть линии электропередачи, которая строится для технологического присоединения Прегольской ТЭС. Надежность конструкций обеспечивают 240 свай. Опоры способны выдержать максимальный напор ветра до 36 м/с, устоять в жару и холод до + и — 35 градусов. По всей высоте опор установлено сигнальное освещение, что делает конструкции заметными в темное время суток для кораблей и жителей города.

В России есть в нескольких местах электрические опоры специальной конструкции.

• Шуховская опора перехода ЛЭП НИГРЭС на Оке
• Линейный изолятор
• Линия электропередачи

• Мельников Н. А. Электрические сети и системы. — М.: Энергия, 1969. — 456 с.
• Крюков К. П., Новгородцев Б. П. Конструкции и механический расчет линий электропередачи. — 2-е изд., перераб. и доп. — Л.: Энергия, Ленингр. отд-ние, 1979. — 312 с.
• Дмитрий Чистопрудов. Опора  (неопр.). ЖЖ (29 августа 2016). Дата обращения: 11 сентября 2016. Архивировано 4 сентября 2016 года.
• Иолит М. Каталог описаний и чертежей опор воздушных линий  (неопр.). Дата обращения: 28 сентября 2012. Архивировано 17 октября 2012 года.
• Электромонтажные работы. В 11 кн. Кн. 8. Ч. 1. Воздушные линии электропередачи: Учеб. пособие для ПТУ. / Магидин Ф. А.; Под ред. А. Н. Трифонова. — М.: Высшая школа, 1991. — 208 с. ISBN 5-06-001074-0.
• Линии электропередачи-2004 (-2006, −2008, −2010, −2012). Проектирование, строительство, опыт эксплуатации и научно-технический прогресс: Сборники докладов российских научно-практических конференций с международным участием / Под ред. Лаврова Ю. А. — Новосибирск. ISBN 5-93889-031-5, ISBN 5-93889-041-8, ISBN 5-93889-076-3, ISBN 978-5-93889-144-9, ISBN 978-5-93889-194-4
• Федоров А. А., Попов Ю. П. Эксплуатация электрооборудования промышленных предприятий. — М.: Энергоатомиздат, 1986. — Тираж 35000 экз. — 280 с.

• ЛЭП — это проводная или кабельная линия передачи электроэнергии Архивная копия от 31 декабря 2016 на Wayback Machine