Опоры силовые прямостоечные трубчатые

Опоры силовые прямостоечные трубчатые: конструкция, применение и технические аспекты

Опоры силовые прямостоечные трубчатые (ОПТ) представляют собой класс несущих конструкций, предназначенных для монтажа и поддержания проводов, грозозащитных тросов и другого оборудования воздушных линий электропередачи (ВЛ) напряжением преимущественно 6-35 кВ, а также для линий наружного освещения и контактной сети. Их ключевая особенность – изготовление основного ствола (стойки) из стальной трубы, как правило, круглого или, реже, многогранного сечения, которая устанавливается в грунт вертикально (прямостоечная схема) без дополнительных оттяжек. Конструкция является самонесущей.

Конструктивные особенности и составные элементы

Конструкция ОПТ является сборной и включает несколько ключевых элементов:

• Ствол (стойка) – основной несущий элемент, изготавливаемый из прямошовной или спиралешовной электросварной стальной трубы. Длина ствола варьируется от 6 до 16 метров и более, в зависимости от назначения и высоты линии. Для предотвращения коррозии ствол подвергается горячему цинкованию или покрывается защитными лакокрасочными составами.
• Траверса – элемент, закрепляемый в верхней части ствола, предназначенный для крепления изоляторов и проводов. Траверсы могут быть одно-, двух- и многоцепными, изготавливаются из гнутого профиля или труб. Конструкция траверсы определяет схему расположения проводов (треугольник, горизонталь).
• Консоль (кронштейн) – используется для подвески осветительных приборов или крепления оборудования на освеительных опорах. Изготавливается из трубы или профиля.
• Фундамент (прямостоечный анкер) – нижняя часть опоры, погружаемая в грунт. Существует два основных типа: цилиндрический (забивной или устанавливаемый в предварительно пробуренную скважину) и анкерный плитный (привариваемый к закладной детали в сборном железобетонном фундаменте). Для повышения устойчивости в слабых грунтах может использоваться обратная засыпка цементно-песчаной смесью или бетонирование.
• Люк и кабельный ввод – в нижней части ствола опор, используемых для перехода с воздушной линии на кабельную линию (ВЛ-КЛ), предусматривается люк для доступа к кабельным муфтам и герметичный ввод для кабеля.
• Система заземления – обязательный элемент, включающий заземляющий проводник, присоединенный к арматуре фундамента и/или специальному заземляющему электроду, и зажим для подключения к контуру заземления.

Классификация и типоразмеры

ОПТ классифицируются по нескольким ключевым параметрам:

По назначению:

• Промежуточные – для поддержания проводов на прямых участках трассы. Воспринимают вертикальные и горизонтальные нагрузки.
• Анкерные – для жесткого крепления проводов, восприятия значительных продольных нагрузок от разности тяжения в смежных пролетах и устройства переходов ВЛ-КЛ. Имеют повышенную механическую прочность.
• Угловые – для изменения направления трассы ВЛ. Воспринимают результирующую нагрузку от тяжения проводов, направленную по биссектрисе угла поворота.
• Концевые – устанавливаются в начале и конце линии, воспринимают одностороннее тяжение проводов.
• Осветительные – для размещения светильников наружного освещения. Комплектуются кронштейнами и кабельной продукцией.

По способу установки:

• Забивные – опора забивается в грунт вибромолотом или копровой установкой. Требуют плотных грунтов.
• Устанавливаемые в пробуренный котлован – наиболее распространенный способ. Опора выставляется в скважине с последующей засыпкой и трамбовкой грунта или бетонированием.
• Фланцевого типа – опора крепится болтами к закладному элементу предварительно установленного железобетонного фундамента.

Типоразмерный ряд определяется нормативными документами, такими как серия 3.407.1-136. Основные параметры – длина ствола, диаметр трубы, толщина стенки, несущая способность.

Пример типоразмеров опор ОПТ для ВЛ 10 кВ

Тип опоры	Длина ствола, м	Наружный диаметр трубы, мм	Толщина стенки, мм	Расчетный изгибающий момент у земли, кН*м
ОПТ-10-1 (промежуточная)	10.5	219	6	40
ОПТ-10-2 (анкерно-угловая)	11.0	273	7	80
ОПТ-10-3 (концевая)	10.5	273	8	100

Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами опор

Преимущества:

• Минимальная занимаемая площадь – отсутствие оттяжек и небольшая площадь основания позволяют эффективно использовать стесненные территории (городские улицы, промышленные площадки).
• Эстетичный внешний вид – монолитная конструкция воспринимается более современно и аккуратно.
• Высокая скорость монтажа – установка одной опоры силами подготовленной бригады с применением буровой и грузоподъемной техники занимает несколько часов.
• Долговечность – при качественном горячем цинковании срок службы превышает 25-30 лет даже в агрессивных средах.
• Унификация – возможность создания типовых проектов и серий для различных условий.
• Удобство обслуживания ВЛ – отсутствие оттяжек упрощает подъезд техники и работы в охранной зоне.

Недостатки:

• Более высокая стоимость по сравнению с железобетонными и деревянными опорами аналогичного назначения.
• Жесткие требования к несущей способности грунтов – в слабых, пучинистых и обводненных грунтах требуются специальные меры по усилению фундамента, что увеличивает стоимость.
• Необходимость в специальной технике – для транспортировки и монтажа требуются автокраны, буровые установки, что может быть ограничено в труднодоступной местности.
• Повышенная уязвимость к боковым нагрузкам – по сравнению с портальными конструкциями с оттяжками, требуют точного расчета ветровых и гололедных нагрузок.

Материалы и защита от коррозии

Основной материал – сталь марки Ст3сп, 09Г2С или аналогичные, по ГОСТ 10705. Качество защиты от коррозии – критически важный параметр. Применяются два основных метода:

• Горячее цинкование – погружение подготовленной конструкции в ванну с расплавленным цинком. Создает прочное, долговечное покрытие (толщиной 40-120 мкм), обеспечивающее как барьерную, так и электрохимическую (протекторную) защиту. Срок службы покрытия в атмосфере промышленной зоны – 25-30 лет.
• Комбинированное покрытие (цинк + полимер) – на слой горячего цинка наносится грунт и слой полимерной краски (полиуретановой, полиэфирной, пластизолевой). Это повышает как коррозионную стойкость, так и дает возможность цветового обозначения (например, для опор освещения).
• Лакокрасочное покрытие – нанесение в несколько слоев (грунт-эмаль) по пескоструйной очистке. Менее долговечно, чем горячее цинкование, но может применяться для экономичных решений или при ремонте.

Проектирование, расчет и монтаж

Проектирование ОПТ ведется в соответствии с требованиями ПУЭ, СНиП 2.01.07-85

• (Нагрузки и воздействия), серий стандартов. Расчет включает:

• Определение климатических условий (ветровой район, гололедный район, температура).
• Сбор нагрузок: постоянные (собственный вес), временные (вес проводов, тросов, оборудования), климатические (ветер на опору и на провода с гололедом, обрыв проводов).
• Статический расчет на прочность, устойчивость и деформативность. Проверяется сечение ствола, сварные швы, соединение с фундаментом.
• Расчет фундамента на выдергивание, сдвиг и опрокидывание с учетом характеристик грунта.

Монтаж включает этапы: доставка и разгрузка, разметка трассы, бурение котлована (скважины), установка опоры с помощью крана, выверка вертикальности, обратная засыпка и трамбовка грунта/бетонирование, монтаж траверс, заземления и установка оборудования.

Области применения

• Воздушные линии электропередачи 6-35 кВ в городской черте, на территории промышленных предприятий, в сельской местности.
• Линии наружного освещения магистралей, улиц, площадей, промышленных зон. Часто выполняются в комбинированном исполнении (силовая + освещение).
• Ответвления от ВЛ к потребителям (трансформаторным подстанциям, зданиям).
• Опоры контактной сети электрифицированного трансптра.
• Опоры для подвески волоконно-оптических линий связи (ВОЛС).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Как выбрать тип фундамента для трубчатой опоры?

Выбор зависит от несущей способности грунта и расчетной нагрузки на опору. В плотных грунтах (скальные, крупнообломочные, твердые глины) достаточно установки в пробуренную скважину с обсыпкой и трамбовкой ПГС. В слабых грунтах (торф, водонасыщенные пески, мягкие пластичные глины) применяется бетонирование цилиндрической части или установка на сборный железобетонный фундамент плитного типа с анкерными болтами.

Каков срок службы оцинкованной трубчатой опоры?

Расчетный срок службы правильно спроектированной и изготовленной опоры с горячим цинкованием составляет не менее 25 лет в условиях атмосферы промышленной зоны (II категории по ГОСТ 15150). В менее агрессивной среде (сельская, атмосфера типа I) срок службы может превышать 40-50 лет. Критическим фактором является состояние цинкового покрытия и отсутствие механических повреждений.

Можно ли нарастить или укоротить опору в полевых условиях?

Наращивание (сварка дополнительной секции) категорически не рекомендуется без проведения детальных прочностных расчетов, так как нарушается целостность конструкции и расчетное распределение нагрузок. Укорочение возможно, но также требует пересчета несущей способности и, как правило, приводит к аннулированию гарантии производителя. Все изменения геометрии должны выполняться на заводе-изготовителе.

Как осуществляется защита от коррозии в подземной части?

Подземная часть (фундамент) защищается несколькими способами: толстослойное цинковое покрытие (не менее 100 мкм), нанесение битумных или эпоксидных влагостойких покрытий, использование защитных чехлов из полимерных материалов. В агрессивных грунтах применяется катодная защита или увеличение толщины металла (коррозионный запас).

В чем разница между опорами для ВЛ и для освещения?

Опоры для освещения (силовые осветительные) рассчитаны на меньшие механические нагрузки от проводов (часто используется СИП небольшого сечения), но имеют дополнительные конструктивные элементы: кронштейны для светильников, кабельные вводы, люки для коммутационной аппаратуры. Траверсы у них, как правило, отсутствуют или имеют упрощенную форму. Расчетный изгибающий момент у земли у них обычно ниже, чем у чисто силовых опор того же габарита.

Какие документы регламентируют производство и применение ОПТ?

Основные нормативные документы: ПУЭ 7-е изд. (главы 2.4, 2.5), ГОСТ 32931-2014 (Опоры ВЛ из стальных труб), серия 3.407.1-136 «Стальные одностоечные цилиндрические опоры ВЛ 6-35 кВ», СТО 56947007-29.180.01.111-2012 «Опоры ВЛ из стальных труб. Технические требования». Для проектирования также используются СНиП по нагрузкам и фундаментам.

Заключение

Опоры силовые прямостоечные трубчатые представляют собой современное, технологичное и надежное решение для строительства воздушных линий электропередачи и освещения в условиях, где важны компактность, эстетика и скорость монтажа. Их эффективное применение требует тщательного инженерного расчета с учетом всех климатических и грунтовых условий, а также строгого соблюдения технологии производства и монтажа. Правильный выбор типа опоры, ее защитного покрытия и фундамента обеспечивает долговечность и безопасность работы энергетических сетей на протяжении десятилетий. Развитие материалов (использование высокопрочных сталей, новых полимерных покрытий) и методов расчета (с применением конечно-элементного анализа) продолжает расширять область применения и повышать экономическую эффективность данных конструкций.