Опоры металлические граненые

Опоры металлические граненые: конструкция, применение и нормативная база

Опоры металлические граненые (ОМГ) представляют собой специализированные конструкции конической формы, собираемые из отдельных стальных элементов – граней. Грани изготавливаются методом холодного радиального гиба из листовой стали, что придает стволу опоры форму многогранника, чаще всего восьми- или шестнадцатигранника. Данная технология обеспечивает высокую механическую прочность, оптимальное распределение ветровых и весовых нагрузок, а также значительную экономию металла по сравнению со сплошностенчатыми коническими трубами аналогичной несущей способности. ОМГ являются основным типовым решением для воздушных линий электропередачи (ВЛ) напряжением 35-500 кВ, открытых распределительных устройств (ОРУ) подстанций, а также линий наружного освещения и контактной сети транспорта.

Конструктивные особенности и технология производства

Конструкция граненой опоры представляет собой пространственную систему, состоящую из нескольких ключевых элементов:

• Ствол (тело опоры) – собирается из отдельных граней-отсеков (пакетов). Каждая грань имеет трапециевидную форму. Грани соединяются между собой по продольным кромкам на болтах высокопрочной категории (например, класса прочности 8.8 или выше) через фланцы, образованные при гибке. Стык между отсеками по высоте также выполняется фланцевым на болтах.
• Траверсы – несущие элементы для крепления изоляторов и проводов. Изготавливаются из гнутых профилей или труб, крепятся к стволу опоры с помощью болтовых соединений к специальным монтажным площадкам (консолям).
• Фундаментная часть (оголовок) – нижняя часть опоры, предназначенная для соединения с фундаментом. Обычно выполняется в виде увеличенного в сечении пакета граней или отдельной монолитной стальной конструкции с отверстиями под анкерные болты фундамента.
• Система молниезащиты и заземления – включает молниеприемник (часто являющийся продолжением ствола) и стальной проводник, соединяющий опору с контуром заземления.

Производственный процесс включает несколько этапов: резка листового металла, радиальная гибка на специальных станках для получения заданного радиуса кривизны, сверловка монтажных отверстий, очистка и антикоррозионная обработка (горячее цинкование – основной и наиболее долговечный метод). Полимерное порошковое покрытие может применяться как дополнительный или альтернативный слой для эстетических целей или в специфических условиях.

Классификация и типы граненых опор

Классификация ОМГ осуществляется по нескольким ключевым параметрам:

По назначению (функциональной роли в ВЛ):

• Промежуточные (П) – предназначены для поддержания проводов на прямых участках трассы. Рассчитаны в основном на вертикальные (вес проводов, гололед) и поперечные (ветер на провода и опору) нагрузки.
• Анкерные (А) – устанавливаются на прямых участках для ограничения анкерного пролета, а также в местах изменения направления трассы, числа или марок проводов. Воспринимают значительную продольную нагрузку от разности тяжения проводов в смежных пролетах. Имеют более жесткую и усиленную конструкцию.
• Угловые (У) – устанавливаются в точках поворота трассы ВЛ. Воспринимают результирующую нагрузку от равнодействующей тяжения проводов, направленную по биссектрисе угла поворота линии.
• Концевые (К) – устанавливаются в начале и конце линии, на подходах к подстанциям. Воспринимают одностороннее тяжение проводов.
• Ответвительные и транспозиционные – специализированные типы.

По способу установки и закрепления:

• Свободностоящие (стоят непосредственно на фундаменте).
• С оттяжками (на фундаменте с якорями). Оттяжки позволяют уменьшить материалоемкость ствола, но требуют большей площади отчуждения земли.

По количеству цепей:

• Одноцепные (наиболее распространены для ВЛ 110-220 кВ).
• Двухцепные (позволяют разместить две цепи на одном стволе, что увеличивает пропускную способность коридора).

Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами опор

Сравнительный анализ показывает следующие ключевые характеристики ОМГ:

Критерий	Граненые металлические опоры	Железобетонные опоры (сборные)	Решетчатые металлические опоры (из уголка)
Масса конструкции	Средняя. Оптимальное соотношение прочности и веса.	Высокая. Требует применения тяжелой грузоподъемной техники.	Высокая из-за большого количества элементов.
Стоимость	Выше, чем у ЖБИ, но ниже, чем у решетчатых при равной нагрузке.	Наиболее низкая.	Высокая из-за трудоемкости изготовления и монтажа.
Срок монтажа	Короткий. Сборка из крупных модулей.	Длительный (установка, обетонирование стоек).	Очень длительный (большое количество мелких элементов).
Срок службы	50 лет и более (при качественном цинковании).	50 лет, но подвержены коррозии арматуры при повреждении бетона.	40-50 лет, требует постоянной антикоррозионной защиты.
Ремонтопригодность	Высокая. Возможна замена отдельных поврежденных граней или траверс.	Низкая. Поврежденную стойку сложно отремонтировать.	Средняя. Возможна замена уголков, но процесс трудоемок.
Эстетика и обтекаемость	Высокая. Гладкая поверхность, минимальное парусность.	Низкая.	Низкая. Решетчатая конструкция имеет высокую парусность.
Логистика и складирование	Удобно. Грани укладываются в пакеты.	Громоздко. Требуют особых условий хранения.	Неудобно. Большой объем мелких элементов.

Нормативная база и проектирование

Проектирование, изготовление и монтаж ОМГ регламентируется комплексом нормативных документов:

• ГОСТ 32931-2014 (ИСО 1461:2009) – Покрытия цинковые горячие.
• ГОСТ 23118-2012 – Конструкции стальные строительные. Общие технические условия.
• ГОСТ Р 58033-2017 – Опоры ВЛ. Общие технические условия.
• СП 16.13330.2017 – Стальные конструкции (актуализированная редакция СНиП II-23-81*).
• СП 20.13330.2016 – Нагрузки и воздействия.
• ПУЭ (7-е издание) – Правила устройства электроустановок.
• Стандарты и технические условия (ТУ) конкретных производителей, разработанные на основе типовых проектных серий (например, серии 3.407.1-150, 3.407.1-136 для ВЛ 35-500 кВ).

При проектировании выполняются расчеты на прочность, устойчивость и деформативность по предельным состояниям первой и второй группы. Учитываются климатические условия района строительства (гололедный ветровой районы, температура), тип грунтов, сейсмичность, категория трассы по гололеду.

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Монтаж ОМГ производится поэтапно:

1. Подготовка фундамента (обычно монолитный железобетонный с закладными деталями или анкерными болтами).
2. Сборка нижних пакетов (граней) ствола на земле с помощью крана.
3. Установка собранной секции на фундамент, выверка по вертикали, затяжка анкерных гаек.
4. Наращивание последующих секций ствола до проектной высоты.
5. Установка и закрепление траверс.
6. Монтаж элементов заземления и молниезащиты.
7. Натяжка проводов и грозозащитных тросов (не входит в монтаж опор, выполняется позже).

Эксплуатация требует периодических осмотров (плановых и внеочередных). Основное внимание уделяется: состоянию болтовых соединений (отсутствие самоотвинчивания, коррозии), целостности антикоррозионного покрытия, отсутствию деформаций ствола и траверс, состоянию фундамента (отсутствие просадок, трещин, обнажения арматуры). Контроль осуществляется визуально и с применением инструментальных методов (ультразвуковая толщинометрия, магнитопорошковая дефектоскопия сварных швов на траверсах).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем принципиально отличается граненая опора от решетчатой?

Граненая опора изготавливается из гнутых листовых профилей, формирующих замкнутое многогранное сечение. Решетчатая опора собирается из открытых прокатных профилей (уголков), соединенных в пространственную ферму. ОМГ обладает большей жесткостью на кручение, лучшей обтекаемостью, меньшей металлоемкостью и более простым монтажом крупными блоками. Решетчатые опоры проще в изготовлении для мелкосерийного производства, но требуют большего объема покрасочных работ и сложнее в обслуживании.

Какой срок службы у граненой опоры и от чего он зависит?

Номинальный срок службы, закладываемый в проект, составляет не менее 50 лет. Фактический срок зависит почти исключительно от качества и сохранности антикоррозионной защиты. Горячее цинкование обеспечивает срок защиты 25-30 лет до первого необходимого ремонта. В агрессивных промышленных или морских средах этот период сокращается. Повреждения покрытия при транспортировке или монтаже должны быть незамедлительно устранены ремонтными составами на основе цинка.

Какие марки стали применяются для изготовления ОМГ?

Основная марка – конструкционная низколегированная сталь повышенной прочности по ГОСТ 27772-2015, например, С255, С345, С375. Применение низколегированных сталей позволяет уменьшить толщину листа и общую массу конструкции при сохранении несущей способности. Для ответственных элементов (фундаментные части, высоконагруженные траверсы) может применяться сталь С390, С440. Для болтов используются стали классов прочности 8.8, 10.9.

Как выбирается тип фундамента для граненой опоры?

Выбор зависит от несущей способности грунтов, величины нагрузок от опоры и рельефа местности. Основные типы:
1. Прямостоечный (монолитный или сборный) – применяется при достаточной несущей способности грунта.
2. Свайный (буронабивные или забивные сваи с ростверком) – для слабых, просадочных или обводненных грунтов.
3. Крестовый (массивный железобетонный блок) – для опор с оттяжками или в условиях вечной мерзлоты.
Расчет фундамента выполняется на восприятие опрокидывающего момента, вертикальной и горизонтальной сил.

Можно ли на существующую граненую опору установить дополнительное оборудование (ВОЛС, антенны сотовой связи)?

Да, такая практика распространена. Однако это требует обязательного выполнения поверочного расчета несущей способности опоры с учетом дополнительных весовых, ветровых и гололедных нагрузок от нового оборудования. Монтаж должен производиться с соблюдением требований ПУЭ (минимально допустимые расстояния до токоведущих частей) и с использованием специальных хомутов или монтажных площадок, не нарушающих целостность основного покрытия опоры. Все изменения должны быть согласованы с владельцем ВЛ.

Каковы основные причины выхода граненых опор из строя?

1. Коррозия. При повреждении цинкового слоя в комбинации с агрессивной средой.
2. Ослабление болтовых соединений из-за вибрации или некачественного монтажа.
3. Механические повреждения при сторонних работах (удар техникой).
4. Превышение расчетных нагрузок из-за стихийных бедствий (аномальный гололед, ураган) или обрыва проводов.
5. Дефекты фундамента – просадка, вымывание грунта.

Каковы тенденции развития конструкций граненых опор?

Основные направления: увеличение высоты и несущей способности для строительства ВЛ сверхвысокого напряжения (500 кВ и выше) в стесненных условиях; разработка унифицированных модульных систем для ускорения монтажа; применение стали с повышенным пределом текучести (до С590) для дальнейшего облегчения конструкций; внедрение интегрированных систем мониторинга (датчики наклона, вибрации, напряжения) для перехода к обслуживанию по фактическому состоянию (ТРМ).