Опоры силовые граненые

Опоры силовые граненые конические: конструкция, применение и нормативная база

Опоры силовые граненые конические (ОГК) представляют собой ключевой тип опорных конструкций для воздушных линий электропередачи (ВЛ) и контактной сети электрифицированного транспорта. Их основное назначение – надежное крепление и поддержание на заданной высоте токоведущих проводов и грозозащитных тросов с соблюдением необходимых расстояний до земли, сооружений и между фазами. Отличительной конструктивной особенностью является форма ствола, собираемого из стальных листов, согнутых в грани и образующих усеченную многогранную пирамиду. Эта технология обеспечивает оптимальное соотношение прочности, материала и ветровой нагрузки.

Конструктивные особенности и технология производства

Ствол опоры изготавливается из отдельных секций (отправляемых марок), которые соединяются на болтах в процессе монтажа. Количество граней обычно составляет 8, 12 или 16, что повышает устойчивость к ветровым и гололедным нагрузкам по сравнению с цилиндрическими трубами аналогичной массы. Гранистая структура работает как система продольных ребер жесткости.

Основные элементы ОГК:

• Ствол (тело опоры): Коническая многогранная конструкция, состоящая из стальных секций. Конусность обеспечивает рациональное распределение материала по высоте.
• Траверсы: Консольные конструкции для крепления изоляторов и проводов. Могут быть одно- и многоярусными, изготавливаются из гнутых профилей или решетчатых конструкций.
• Оголовник: Верхняя часть ствола, к которой крепятся траверсы.
• Основание (башмак): Нижняя часть опоры, предназначенная для крепления к фундаменту. Может быть плоским (для анкерных опор) или иметь крестообразный/прямоугольный стакан для установки в сборные железобетонные стаканы фундаментов (для промежуточных опор).
• Система заземления: Стальная полоса, приваренная к стволу, для соединения с контуром заземления фундамента.

Материалом для производства служит низколегированная или углеродистая сталь (например, марки 09Г2С, 345, 255), листы которой подвергаются холодной гибке, сверлению и горячей оцинковке для защиты от коррозии. Цинковое покрытие толщиной от 60 мкм обеспечивает срок службы не менее 30 лет в условиях умеренного климата.

Классификация и типы опор

Опоры классифицируются по нескольким ключевым признакам:

1. По назначению на ВЛ:

• Промежуточные (П): Устанавливаются на прямых участках трассы. Предназначены только для поддержания проводов и тросов. Рассчитаны в основном на вертикальные (вес проводов, гололед) и поперечные (ветер на провода) нагрузки. Составляют 80-90% всех опор на линии.
• Анкерные (А): Устанавливаются на пересечениях с инженерными сооружениями, в местах изменения трассы, на длинных прямых участках для секционирования линии. Воспринимают продольную нагрузку от натяжения проводов и тросов. Имеют повышенную прочность и жесткость.
• Угловые (У): Устанавливаются в точках поворота трассы. Воспринимают результирующую нагрузку от натяжения проводов, направленную по биссектрисе угла поворота.
• Концевые (К): Устанавливаются в начале и конце линии, на подходах к подстанциям. Воспринимают одностороннее натяжение всех проводов.
• Специальные: Ответвительные, транспозиционные, переходные (для больших переходов через реки, ущелья).

2. По количеству цепей:

• Одноцепные (наиболее распространены для ВЛ 6-35 кВ).
• Двухцепные (часто применяются для ВЛ 35-220 кВ для экономии земель отвода).

3. По способу установки:

• Прямостоечные: Устанавливаются непосредственно в котлован с последующей заливкой бетоном или в сборный железобетонный стакан.
• Портальные с оттяжками: Более легкие конструкции, устойчивость которых обеспечивается системой стальных тросовых оттяжек. Требуют большего земельного участка.

Нормативная база и маркировка

Проектирование, изготовление и монтаж ОГК регламентируется комплексом стандартов и правил:

• ГОСТ 32931-2014 «Опоры стальные граненые конические для воздушных линий электропередачи. Общие технические условия».
• СНиП 2.01.07-85
• «Нагрузки и воздействия» (определение ветровых, гололедных, климатических нагрузок).
• ПУЭ 7-е изд. «Правила устройства электроустановок» (определение габаритов, расстояний).
• Серии типовых проектов: 3.407-150, 3.407-136 и др.

Маркировка опоры содержит информацию о ее типе, назначении, несущей способности и параметрах линии. Пример: ОГК-110-5-34,8-IV

• ОГК – опора граненая коническая.
• 110 – номинальное напряжение ВЛ, кВ.

5 – номер типоразмера по несущей способности (чем выше номер, тем выше нагрузка).

• 34,8 – высота приставки (нижней секции), дм.
• IV – район по гололеду (по ПУЭ).

Расчетные нагрузки и выбор опоры

Выбор конкретного типа ОГК осуществляется на основе расчета нагрузок в соответствии с нормами. Основные расчетные случаи:

Основные расчетные нагрузки на опоры ВЛ

Тип нагрузки	Источник	Характер воздействия	Учитываемые факторы
Вертикальная (G)	Вес проводов, тросов, изоляторов, собственный вес опоры, гололед.	На сжатие/изгиб.	Марка и сечение провода, количество цепей, гололедный район, длина пролета.
Горизонтальная поперечная (W)	Давление ветра на провода и на опору.	На изгиб.	Скорость ветра по району, площадь диаметрального сечения опоры и проводов.
Горизонтальная продольная (T)	Натяжение проводов и тросов в анкерных пролетах, при обрыве провода.	На изгиб и кручение.	Тип опоры (анкерная, промежуточная), расчетный режим (рабочий, аварийный).

Районирование территории по гололеду и ветру (I-VII районы) является основой для определения нормативных значений нагрузок. Инженерный расчет определяет так называемый «приведенный момент» (Мпр), который сравнивается с паспортной несущей способностью выбранной опоры.

Достоинства и недостатки по сравнению с другими типами опор

Достоинства ОГК:

• Высокая прочность и жесткость: Граненая конструкция обладает высокой устойчивостью к изгибающим моментам.
• Оптимальный расход металла: Коническая форма приближает распределение материала к эпюре изгибающих моментов.
• Удобство транспортировки и монтажа: Секционная конструкция позволяет перевозить опоры стандартным транспортом и собирать на месте без применения сверхтяжелой техники.
• Долговечность: Горячее цинкование обеспечивает коррозионную стойкость в течение всего срока службы ВЛ (50 лет и более).
• Унификация: Наличие типовых серий позволяет проектировать ВЛ из стандартных элементов.
• Эстетичность: По сравнению с решетчатыми опорами имеют более современный и менее громоздкий вид.

Недостатки ОГК:

• Относительно высокая стоимость: По сравнению с железобетонными опорами при равном классе напряжения.
• Необходимость защиты от коррозии: Требуется контроль состояния цинкового покрытия, особенно в агрессивных промышленных средах.
• Сложность изготовления: Требуется специализированное оборудование для гибки, сверления и горячего цинкования крупногабаритных секций.

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж ОГК включает несколько этапов:

1. Подготовка фундамента: Устройство монолитного железобетонного фундамента (для анкерных опор) или установка сборных железобетонных стаканов (для промежуточных прямостоечных).
2. Сборка ствола: Поэтапное соединение секций на болтах с контролем геометрии по отвесу или теодолиту.
3. Установка траверс: Крепление траверс к оголовнику на болтах.
4. Монтаж опоры на фундамент: Строповка, подъем и установка в стакан или на анкерные болты с последующим выверкой и бетонированием.
5. Монтаж заземления: Приварка заземляющей полосы к стойке и соединение с контуром фундамента.

В процессе эксплуатации проводятся плановые осмотры, в ходе которых контролируется:

• Отклонение опоры от вертикали.
• Состояние цинкового покрытия и отсутствие коррозии.
• Затяжка болтовых соединений.
• Состояние окрашенных элементов (траверс).
• Целостность сварных швов в зоне приварки заземления и траверс.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем граненые опоры принципиально отличаются от трубчатых (цилиндрических)?

Граненая конструкция, благодаря наличию продольных ребер жесткости (граней), обладает значительно большей изгибной жесткостью при том же расходе металла, что и гладкая труба. Это позволяет либо увеличить несущую способность, либо снизить массу опоры. Кроме того, плоские грани упрощают процесс соединения секций и крепления к ним дополнительных элементов (кронштейнов, лестниц).

Как определить необходимую марку опоры для проекта ВЛ?

Выбор осуществляется в результате инженерного расчета трассы ВЛ, который выполняет проектная организация. Исходными данными являются: напряжение ВЛ, количество цепей, марка и сечение проводов, климатический район (гололед-ветер), тип местности, длина пролетов, профиль трассы. На основе этих данных определяются максимальные нагрузки и подбирается опора с паспортной несущей способностью, превышающей расчетную с заданным запасом.

Что означает «район по гололеду» и как он влияет на конструкцию опоры?

Район по гололеду (I-VII) – это параметр, нормируемый ПУЭ, который определяет расчетную толщину стенки гололеда на проводе (от 5 до 20 мм и более). Чем выше район, тем больше вес гололедных отложений на проводах и, соответственно, выше вертикальная и горизонтальная (за счет увеличения парусности) нагрузка на опору. Для районов с тяжелым гололедом (IV-VII) требуются опоры с более высоким номером типоразмера (большей несущей способностью), уменьшенные длины пролетов и усиленные фундаменты.

Возможен ли ремонт поврежденного цинкового покрытия на месте эксплуатации?

Да, возможен. При небольших повреждениях (царапины, сколы) проводится очистка поверхности до чистого металла и нанесение цинкнаполненных красок (холодное цинкование) в несколько слоев. При значительных повреждениях может применяться термодиффузионное цинкование или напыление цинка. Качество восстановления покрытия критически важно для предотвращения коррозионного разрушения.

Каковы преимущества сборных железобетонных стаканов под промежуточные опоры?

Использование сборных железобетонных стаканов (например, типа СК) значительно сокращает сроки монтажа, так как исключает процесс ожидания набора прочности бетоном. Это особенно важно в условиях короткого строительного сезона. Стакан устанавливается на подготовленное основание, выверяется, после чего в него сразу устанавливается и расклинивается опора. Конструкция обеспечивает требуемую жесткость защемления.

Существуют ли ограничения по применению ОГК в условиях агрессивных сред?

Да, в условиях сильноагрессивных сред (химические производства, морское побережье с солеными туманами) срок службы цинкового покрытия сокращается. В таких случаях применяются дополнительные меры защиты: опоры с увеличенной толщиной цинкового покрытия (до 120 мкм), периодическая окраска специальными защитными составами, а также использование опор, полностью изготовленных из коррозионно-стойких сталей (например, с добавлением меди – марки типа 10ХНДП), что существенно увеличивает капитальные затраты.