Игорь Савин, кандидат технических наук, заместитель генерального директора по НИОКР
Мобильные быстровозводимые опоры ЛЭП могут стать эффективным решением в тех случаях, когда установка тяжелых строительных конструкций нежелательна или невозможна.
Опоры воздушных линий электропередач, особенно высоких классов напряжений, представляют собой крупные и достаточно тяжелые строительные конструкции, для возведения которых обустраивают временные дороги для проезда спецтехники, строят фундаменты, оборудуют рабочую площадку, собирают металлоконструкцию и с помощью подъемного крана или падающих стрел устанавливают ее в проектное положение.
Опора 4ПКБФ-220АС-У в смонтированном состоянием
Однако не всегда такой подход возможен. Например, в случае аварии, когда необходимо в любых погодных условиях, при высоком снежном покрове или в распутицу срочно возвести новую опору взамен обрушившейся. Или при освоении новых месторождений в Арктике, когда крайне нежелательно или недопустимо воздействие тяжелой техники на покров тундры и тем более проведение работ по установке свай. В этом случае на помощь приходят мобильные быстровозводимые опоры на поверхностных фундаментах или вообще в бесфундаментном исполнении. Такие решения известны с давних времен и широко применяются. Это могут быть как деревянные конструкции, так и легкие металлоконструкции, а в настоящее время – еще и композитные. На последних стоит остановиться подробно.
В России нашли применение как минимум два типа композитных быстровозводимых временных опор. Это канадская система фирмы RS Technologies Inc. (рисунок 1) и разработка российской фирмы «Феникс-88» (рисунок 2), представляющая собой композитный вариант ранее известной деревянной опоры, созданной еще в 1980-х годах инженерами «Комиэнерго» под руководством Н. А. Сенькина (рисунок 3). Канадский вариант предусматривает сборку опоры из малогабаритных модулей на месте проведения аварийно-восстановительных работ и подъем в проектное положение тягачом с помощью падающей стрелы. Вариант «Комиэнерго» и «Феникса» ориентирован, прежде всего, на вертолетную доставку полностью возведенной конструкции к месту установки. И тот и другой способ имеют недостатки. Канадский вариант мало зависим от погоды, не имеет лимита по массе, но требует наличия возможности работы тягача в створе линии. Вариант «Комиэнерго» и «Феникс-88» может быть установлен на любом пятачке, но, во-первых, сильно зависит от погоды и имеет жесткий лимит по массе собранной конструкции, что накладывает ограничение на класс напряжения (до 110 кВ). Не следует забывать, что вертолетные работы являются дорогостоящими и доступными далеко не во всех регионах. Кроме того, для устойчивости конструкции требуется балластировка ее опорных плит (по 500–1000 кг балласта на каждую из трех плит).
Рис.1 Опора RS Technologies
Рис. 2 Опора "Феникс-88"
Рис.3 Опора разработки "Комиэнерго"
Однако опора на разнесенных основаниях, примененная как канадскими, так и российскими фирмами, обладает одной очень перспективной возможностью, которую почему-то не заметили разработчики. Такая опора при внедрении в ее конструкцию некоторых инноваций может… поднимать себя сама!
Для этого в известных конструкциях хотя бы один подкос, который мы называем ведущим, нужно сделать таким, чтобы по всей длине его наружной поверхности могла перемещаться кулиса под действием тяги лебедки, которая может быть установлена на самом подкосе или на стойке. Основание ведущего подкоса также должно быть размещено на вполне определенном расстоянии от линии, соединяющей основания стоек (рисунок 4).
При такой конфигурации с помощью лебедки сначала поднимается в вертикальное положение ведущий подкос (рисунок 5), который затем будет использоваться в качестве стрелы импровизированного подъемного крана, приподнимая с грунта заранее скрепленные стойки опоры. Именно приподнимая, а не поднимая в проектное положение. Приподнять нужно достаточно невысоко, всего лишь для того, чтобы собрать шарнир, соединяющий кулису со стойками (рисунок 6).
А вот дальше кулиса, стоящая на нижнем упоре, удержит приподнятые стойки сама. Трос лебедки перецепляется к кулисе, и дальше происходит подъем стоек в вертикальное положение (рисунок 7). Именно кулиса, скользящая по подкосу, и обеспечивает безопасность всей операции. Подкос и стойки оказываются надежно соединенными и не могут в процессе подъема опрокинуться. Когда стойки будут подняты в проектное положение, кулиса фиксируется на подкосе уже независимо от троса лебедки, который используется для дальнейшей досборки конструкции, а также для подъема с грунта изоляторов и проводов.
Таким образом, для возведения опоры вообще не требуется ни буровой машины, ни крана, ни даже тягача, ни тем более вертолета. Всего лишь грамотное использование конструктивно-компоновочной схемы и одной лебедки позволяет бригаде из 6–7 человек за 6 часов возвести опору класса напряжения 220 кВ. А вместе с самоподъемом в конструкции внедрены и другие решения, позволившие существенно улучшить несущую способность опоры по сравнению с аналогами при сохранении небольшой массы. Это, прежде всего, симметричная конструкция с двумя подкосами, вдвое увеличившая опорный контур и позволившая устанавливать плоскость пары стоек вертикально. Также каждая стойка и каждый подкос имеют выдвижные звенья (аутригеры) с винтовыми домкратами, позволяющими регулировать пространственное положение опоры на пересеченной местности – как в процессе монтажа, так и в эксплуатации.
Инновация уже воплощена в реальном образце опоры 4ПКБФ-220АС-У. Имея массу комплекта всего в 3 тонны, эта опора выдерживает нагрузки от веса проводов с гололедом по 22 кН (2,2 тс) в вертикальном направлении и от действия ветра на провода по 8 кН (800 кгс) в горизонтальном направлении. И это на каждую точку подвески проводов, которых три! Таким образом, опора способна воспринимать сумму сил, превышающую ее собственный вес почти в 2,5 раза. При этом для условий эксплуатации, соответствующих V району по давлению ветра и IV району по толщине стенки гололеда, габаритному пролету 250 м и типу провода АС400/51, опора является жесткой (отклонение верха не превышает 1/100 высоты опоры).
Развитый опорный контур позволяет опоре сохранять устойчивость при ветровых нагрузках без балластирования оснований. В качестве последних выступают легкие деревянные щиты с металлической окантовкой. Опора состоит из композитных секций длиной 11,6 или 5,8 метра (вариант выбирается заказчиком) и в полнокомплектном виде перевозится в стандартных контейнерах. Доставка в район проведения работ возможна любым транспортом. При этом контейнер вовсе не обязательно подвозить непосредственно к стройплощадке: на последнем участке опору можно транспортировать по частям (масса каждой не превышает 200 кг в варианте 5,8 м и 400 кг в варианте 11,6 м) снегоходом, квадроциклом и даже на ручных тележках или санях. Все операции по сборке секций опоры производятся на грунте и не требуют подъемно-транспортных машин.
После завершения кампании (восстановления на аварийной линии постоянной схемы или завершения эксплуатации временной линии) опоры разбираются (по схеме, обратной сборке) и вывозятся на склад для хранения до последующего использования. Каждая опора рассчитана не менее чем на 10 кампаний.
Опора 4ПКБФ-220-АС-У и унифицированная с ней 4ПКБФ-110-АС (уменьшенная и облегченная для сетей класса напряжения 35 и 110 кВ) уже готовы с серийному производству. Эти решения адресованы, прежде всего, энергосетевым компаниям Севера и Дальнего Востока.
Разработана также опора 3ПКБФ-10 массой всего 630 кг для сооружения временных линий 6/10 кВ в условиях тундры. Такие решения могут быть полезны нефтегазовым компаниям.
На все новые технические решения поданы заявки на выдачу патентов на изобретение. Один патент уже получен.
Созданное изделие обеспечивает и прямое импортозамещение, так как на канадские опоры распространяются санкции недружественных государств. При этом опора «Алтик» не только не уступает канадской, но и существенно превосходит ее по несущей способности.
Высокопрочные композиты – современная альтернатива стали и железобетону.
Видеоматериал об этой опоре можно посмотреть здесь
Подробные фотоматериалы на 3-й странице обложки
Акционерное общество «Научно-производственное предприятие «Алтик» – с 1991 года на рынке композитов.
659316, Алтайский край, г. Бийск, пер. Николая Липового, 9а.
Тел./факс. (385) 4448222
Е-mail: info@altik.su
Сайт: altik.su
Реклама
Все материалы рубрики «Нефть и Газ»
12.04.2023
