Выбор рациональных конструкций траверс опор ВЛ 10 кВ при строительстве в районах с тяжелыми климатическими условиями - Статьи :: Международный Электротехнический Журнал Электрик
Рубрика

Производство и ресурсы

Автор : Н.И. Марфин
6812
Выбор рациональных конструкций траверс опор ВЛ 10 кВ при строительстве в районах с тяжелыми климатическими условиями

Трассы воздушных линий электропередачи (ВЛ) проходят по местности с разнообразным рельефом, где условия микроклимата могут значительно отличаться от общих климатических условий района. Воздействие климатических факторов может вызвать предельные климатические нагрузки на отдельных участках ВЛ или даже на отдельных опорах независимо друг от друга.

Повреждение проводов в одном пролете или повреждение одной промежуточной опоры может привести к повреждению значительного количества промежуточных опор. Следовательно, вероятность аварии на ВЛ при принятом периоде повторяемости климатических нагрузок (например, гололедно-ветровых) значительно больше вероятности аварии других локально расположенных инженерных сооружений, а объем работ по устранению аварий возрастает с увеличением длины линии электропередачи. Поэтому прочность и надежность работы ВЛ, как сооружения в целом, не может определяться только выбором повторяемости нагрузок и коэффициентами запаса, как это делается для большинства инженерных сооружений. Они в значительной мере зависят и от конструктивного выполнения отдельных элементов линии электропередачи, например траверс для крепления проводов.

Гололедно-ветровые аварии на ВЛ 10 кВ составляют около 10% общего количества отключений линий указанного класса напряжения. Однако они приводят к большим разрушениям ВЛ и длительному перерыву в электроснабжении сельскохозяйственных потребителей.

Автор уже отмечал [1] о тяжелых условиях работы траверс опор сельских ВЛ 10 кВ при эксплуатации их в тяжелых (гололедно-ветровых) природно-климатических районах ряда областей России и Украины.

Траверсы должны иметь по возможности простую форму, состоять из небольшого количества конструктивных элементов, особенно болтовых соединений, на их изготовление должен идти незначительный расход материалов. Они должны обеспечивать в период монтажа удобство крепления их совместно с изоляторами к стойкам опор непосредственно на земле, до установки опор в котлованы, а также удобство крепления проводов к ним не только непосредственно с телескопических вышек, но и без них (подъем монтажника на опору с помощью когтей). Это требование особенно необходимо, когда приходится проводить ремонтно-восстановительные работы в аварийных случаях.

Траверсы опор ВЛ 10 кВ можно разделить на две основные группы: для сложных (анкерных) опор и промежуточных опор. Известно, что траверсы анкерных опор, как и сами опоры при эксплуатации ВЛ 10 кВ особых проблем не создают, тем более, если при установке опор в котлованы на фундаментные части стоек крепят ригели, повышающие устойчивость опор.

В более сложных условиях работы находятся траверсы промежуточных опор, особенно при строительстве ВЛ в гололедно-ветровых районах России и Украины.

Рис.1

С точки зрения обеспечения надежной работы линии электропередачи траверсы промежуточных опор должны быть так сконструированы, чтобы в аварийном режиме работы при обрыве какого-либо из проводов, например в пролете 3-4 (рис.1), они имели возможность перемещения вдоль линии. Это необходимо для уменьшения силы тяжения в необорванных проводах в смежных пролетах 1-2, 2-3, 4-5, 5-6, следовательно, для уменьшения усилий тяжения на опоры 3 и 4 вдоль линии, которые окажутся в наиболее нагруженном состоянии. К сожалению, существующие металлические траверсы промежуточных опор ВЛ 10 кВ с железобетонными стойками не имеют устройств податливости вдоль линии. Осуществить такое перемещение траверс у промежуточных опор можно, применяя поворотные траверсы, вращающиеся траверсы или траверсы с ограниченной прочностью вдоль линии.

Вариант крепления проводов на штыревых изоляторах

При поворотном креплении полутраверс к стойке опоры каждая полутраверса может поворачиваться независимо от другой полутраверсы. К каждой полутраверсе (консоли) прикрепляется провод, а средний провод крепится к изолятору неподвижной части опоры. Обрыв крайнего провода приводит к повороту полутраверсы (рис.2,а).

Рис.2

На рис.2 обозначены:

  1. провод;
  2. траверса;
  3. стойка опоры.

Поворот полутраверсы сопровождается сильным рывком, который вызывает в стойке опоры значительные перенапряжения, приводящие к ее деформации или даже к разрушению. Тяжение от обрыва среднего провода при креплении его на штыревом изоляторе полностью передается на стойку опоры (рис.2,б) и исключает поддерживающее влияние оставшихся проводов, что ухудшает работу стойки вдоль линии. Поддерживающее влияние оставшихся проводов осуществляется только после того, как опора прогнется на величину поворачиваемой части поворотной траверсы.

Из сказанного следует, что поворотные траверсы в некоторых случаях могут предохранить опоры от разрушений при обрыве крайних проводов.

Известна конструкция вращающейся траверсы, когда одна траверса для всех трех проводов крепится к стойке на одной оси. Назначение вращающейся траверсы состоит в том, чтобы смягчить рывок оборванного провода. При обрыве одного из крайних проводов (рис.2,в) траверса под влиянием неуравновешенного тяжения проводов начинает вращаться. Возникающий рывок в значительной мере глушится вторым необорванным крайним проводом. В итоге движение траверсы происходит сравнительно медленно, и в опоре не возникает опасных перенапряжений. Крутящий момент так же, как и в поворотной траверсе, на опору не передается. Тяжение от обрыва среднего провода перераспределяется между опорой и оставшимися необорванными проводами (рис.2,г).

Для предохранения опор от разрушений применяются траверсы с ограниченной прочностью вдоль линии. Траверса выполняется целиком или с отдельными звеньями, имеющими ограниченную прочность. При обрыве крайнего провода на консоль траверсы ограниченной прочности начинает действовать односторонняя сила тяжения вдоль линии (рис.2,д). Плавный изгиб траверсы ликвидирует рывок, возникающий при обрыве провода. Изгиб консоли траверсы приводит, с одной стороны, к уменьшению плеча, следовательно, к уменьшению изгибающего момента от внешней силы тяжения оборванного провода, а с другой – к увеличению стрелы провеса провода, а это уменьшает тяжение оборванного провода. Тяжение оборванного провода должно уменьшаться частично и за счет прогиба стойки опоры. Крутящий момент, в данном случае, незначительный и им можно пренебречь.

Однако рассмотренный механизм работы поворотных, вращающихся траверс и траверс ограниченной прочности можно применить только для аварийных случав при ветровом воздействии на линии электропередачи. При гололеде работа таких траверс изменяется, так как любой узел поворота или искусственного ограничения прочности траверс покрывается толстой (30…50 мм) ледяной коркой, препятствующей любому перемещению траверс, что было доказано экспериментально в лабораторных условиях. Это можно объяснить еще и тем, что при креплении проводов на промежуточных опорах на штыревых изоляторах вся конструкция крепления всех трех проводов в анкерном пролете представляет собой некоторую жесткую систему, исключающую возможность перемещения проводов, с одной стороны, имеющих жесткую вязку проводов к головкам изоляторов, с другой стороны, скованных с изоляторами ледяной коркой.

Вариант крепления проводов на подвесных изоляторах

Рис.3

Наиболее распространенные схемы подвески проводов показаны на рис.3. За рубежом (Германия, Швеция, страны СНГ) на линиях 6…20 кВ имеют большое распространение специальные подвесные изоляторы уменьшенных размеров или типовые изоляторы (для стран СНГ) марки П-4,5 (рис.4,а), к которым крепятся провода.

Рис.4а

 

На рис.4 обозначены:

  1. стойка опоры
  2. траверса
  3. болт-серьга
  4. серьга-пестик
  5. изолятор
  6. провод
  7. зажим крепления провода

Вполне допустимо применение подвесных изоляторов стержневого типа, которые применяются на контактных сетях однофазного переменного тока на электрифицированном железнодорожном транспорте (рис.4,б). Это является более рациональным при строительстве ВЛ в районах с тяжелыми (гололедно-ветровыми) климатическими условиями.

Рис.4б

Очевидно, что при креплении проводов на подвесных изоляторах вся система подвески проводов в анкерном пролете становится динамичной. Наличие шарнирного звена (рис.4) по пути «провод – подвесной изолятор – серьговой шарнир – траверса» позволяет при малейшем изменении в проводах вдоль линии (например, обрыв провода) прийти всей системе в движение и, главное, к возможному освобождению от образовавшегося льда и облегчению работы проводов в оставшихся пролетах. Этому способствует шарнирно-вертикальное крепление подвесного изолятора к траверсе опоры. Резкое, толчковое усилие оборванного провода способствует сколу ледяного покрова по пути «траверса – изолятор – провод». Последующий поворот изолятора, который займет почти полностью горизонтальное положение в пространстве, способствует удлинению провода не только в смежном с аварийным пролетом, но и во всех оставшихся пролетах анкерного участка. Это, в свою очередь, позволит исключить глобальное поражение промежуточных опор по принципу «домино».

Разумеется, применение способа крепления проводов ВЛ 10 кВ на подвесных изоляторах несколько увеличит стоимость линии (по нашим подсчетам не более 10%), однако в значительной мере повысит надежность линий и в значительной мере снизит ежегодные массовые повреждения их при гололедно-ветровом воздействии и затраты на восстановление ВЛ, а также снизит вероятность поражения электрическим током людей и животных при обрыве проводов и падении опор.

К сожалению, такие случаи не единичны. Так, в начале августа 2009 г. во Львовской области во время сильного ветра были оборваны провода на ВЛ 10 кВ с падением их на землю. В результате этого погибло до 10 коров, которые в это время паслись в охранной зоне ВЛ.

Выводы

  1. Применение на ВЛ 10 кВ поворотных, вращающихся траверс и траверс ограниченной прочности допустимо, вероятнее всего, в районах климатических условий, отличающихся больше ветровой интенсивностью, нежели гололедной.
  2. Применение способа подвески проводов на ВЛ 10 кВ на подвесных изоляторах допустимо в районах со сложными (гололедно-ветровыми) климатическими условиями в сочетании со сталеалюминевыми проводами сечением не менее АС-35.

Литература

  1. Марфин Н.И. Предупреждение гололедно-ветровых аварий на ЛЭП 0,4-10 кВ сельскохозяйственного назначения // Электрик. – 2009. – №10. – С.34.
Понравилась статья? Расскажите друзьям!
ПОХОЖИЕ СТАТЬИ
comments powered by Disqus