ПРОМЕЖУТОЧНАЯ ОПОРА ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ Российский патент 2019 года по МПК E04H12/08 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области строительства опор высоковольтных линий электропередачи, в частности к конструкциям V-образных шарнирных опор, геометрическое положение которых регулируется натяжением оттяжек.

Уровень техники

В зонах просадочных и ослабленных грунтов, а также в местах расположения подземных выработок используют, преимущественно опоры с оттяжками, которые закрепляются за отдельно стоящие анкерные фундаменты по сторонам от ствола опоры, что позволяет осуществлять регулирование геометрического положения ствола.

Известна промежуточная опора линии электропередачи (см. патент SU 1379436, МПК: Е04Н12/00, опубл. 07.03.88), включающая наклонные, V-образно расположенные стойки, объединенные крестовыми гибкими связями, и металлическую траверсу в виде полукольца с жесткой затяжкой, тросостойками и консольными элементами, соединенными между собой гибкими тягами.

Известна промежуточная опора воздушной линии электропередачи (см. патент RU 49072 U1, МПК: Е04Н12/08, опубл. 10.11.2005), содержащая V-образный ствол, стойки которого связаны межстоечным креплением в виде гибких стяжек, траверсу для подвески проводов и пространственно ориентированные оттяжки, закрепленные одним концом к стойкам, а другим – к анкерным фундаментам, размещенным по разные стороны от ствола.

К существенным недостаткам обоих упомянутых аналогов следует отнести сравнительно низкую устойчивость, обеспеченную лишь системой оттяжек, а также использование вертикальных заглубленных фундаментов, устройство которых сопряжено с применением дорогой сложной техники, проведением «мокрых» бетонных работ, сваркой и т.д., что существенно усложняет и удорожает строительство линии.

Известны конструкции быстромонтируемых опор линий электропередачи, не требующие устройства сложных фундаментов, включающие поверхностно размещенную крестообразную опорную платформу и установленную на ней мачту с траверсой и оттяжками (например, патент RU 120683, опубл. 27.09.2012; патент RU 2539042, опубл. 10.01.2015). Однако эти опоры не отличаются большой надежностью и несущей способностью, т. к. рассчитаны на кратковременное использование, например в случае аварии или ремонта основной линии. При этом высока вероятность опрокидывания опоры при проседании грунта, что обусловлено закреплением оттяжек на опорной платформе.

В качестве наиболее близкого, по наличию сходных конструктивных признаков, аналога для заявляемого технического решения принята опора линии электропередачи (патент RU 2256049, МПК: Е04Н12/08, опубл. 10.07.2005), содержащая опирающиеся на поверхностный фундамент наклонные стойки, расположенные V-образно, закрепленные к стойкам оттяжки и траверсу для подвешивания проводов линии.

Достоинством упомянутого решения является использование поверхностного фундамента, что позволяет исключить земляные работы и за счет этого существенно упростить монтаж опоры.

К недостаткам ближайшего аналога можно отнести сравнительно низкую устойчивость и несущую способность, высокую вероятность разрушения фундамента в случае длительной эксплуатации и под действием высоких нагрузок, что не позволяет использовать эту конструкцию в качестве стационарной опоры на длительный срок.

Техническая проблема, решение которой обеспечивается при использовании изобретения и которая не могла быть решена при использовании известных аналогов: обеспечить в одной конструкции простоту монтажа, за счет применения поверхностного фундамента, высокую устойчивость и несущую способность опоры, что позволит ее использовать для стационарной установки.

Раскрытие сущности изобретения

Сущность изобретения как технического решения заключается в том, что в промежуточной опоре линии электропередачи, содержащей опирающиеся на поверхностный фундамент наклонные стойки, расположенные V-образно, закрепленные к стойкам оттяжки и траверсу для подвешивания проводов, согласно заявляемому изобретению, поверхностный фундамент выполнен в виде опорной балки, размещенной вдоль оси линии электропередачи, при этом стойки соединены между собой поперечными диафрагмами, выполнены с расширением в нижней части и закреплены на опорной балке посредством двух опорных узлов, разнесенных по длине балки на расстояние 0,5-3 м.

Как и в ближайшем аналоге, использование поверхностного фундамента полностью исключает проведение земляных работ. Предлагаемая опора достаточно просто и быстро собирается в полевых условиях при отсутствии спецтехники.

При этом в отличие от ближайшего аналога, предлагаемая V-образная опора имеет удлиненный поверхностный фундамент в виде опорной балки, ориентированной вдоль оси линии электропередачи, и расширяющиеся книзу стойки, закрепленные на балке фундамента посредством двух, а не одного как в аналогах, опорных узлов, разнесенных по длине опорной балки на заданное расстояние.

Предлагаемое решение позволило увеличить опорную площадь V-образной конструкции и за счет этого существенно повысить устойчивость опоры в отношении любых нагрузок, а также снизить нагрузки на фундамент за счет перераспределения давления по длине опорной балки между опорными узлами, благодаря чему исключить вероятность разрушения фундамента и обеспечить надежную и долговременную эксплуатацию опоры.

Благодаря тому, что стойки соединены между собой поперечными диафрагмами, существенно повышена жесткость V-образного ствола опоры и его несущая способность.

Все это, в совокупности, обеспечивает надежную работу конструкции в течение длительного срока эксплуатации.

Заданное расстояние между опорными узлами составляет от 0,5 до 3 м, оптимально 2-2,5 м. Расстояние между опорными узлами менее 0,5м не позволит достигнуть вышеупомянутые технические результаты.

Увеличение расстояния между опорными узлами более 3 м, как показывают проведенные расчеты, экономически нецелесообразно. Происходит повышение металлоемкости конструкции без существенного увеличения устойчивости опоры.

С целью упрощения монтажных работ опорные узлы могут быть смонтированы (жестко закреплены) на одной несущей пластине, которая устанавливается на опорную балку и жестко фиксируется на ней, например, посредством хомутовых стяжек.

Пластина обеспечивает жесткую фиксацию заданного расстояния между опорными узлами и способствует дополнительному увеличению опорной площади конструкции и снижению нагрузок на фундамент.

Каждая стойка, предпочтительно, выполнена в виде плоской решетки, вертикальные пояса которой, соединенные элементами решетки (раскосами или горизонтальными планками), имеют сопряженные, жестко связанные между собой верхние концы и расходящиеся нижние, при этом последние снабжены элементами закрепления в опорных узлах.

С целью облегчения процессов транспортировки и монтажа каждый пояс может быть выполнен составным из нескольких секций, соединенных посредством болтовых соединений.

В качестве траверсы предпочтительно использование гибкой изолирующей (далее – вантовой) траверсы, закрепленной за верхние концы стоек, снабженной изолирующими подвесками для проводов.

Поперечные диафрагмы жесткости выполнены в виде плоских решеток.

Оттяжки закреплены к стойкам в двух уровнях: уровне траверсы и верхней диафрагмы.

Второй конец оттяжек фиксируется в отдельно стоящих анкерных фундаментах, разнесенных по разные стороны от ствола опоры. В случае проседания грунта в зоне одного из анкерных фундаментов, опора удерживается за счет других, что исключает опрокидывание конструкции.

Все элементы опоры, включая плоские решетки стоек и диафрагм, собираются посредством болтовых соединений, что обеспечивает удобство транспортировки и упрощает технологию защиты от коррозии, благодаря возможности применения метода горячего цинкования, который осуществляется в заводских условиях.

На чертежах представлена промежуточная опора линии электропередачи, выполненная в соответствии с заявляемым изобретением:

на фиг. 1 – опора, общий вид;

на фиг. 2 – тоже, вид сбоку;

на фиг. 3 – объемная проекция опоры, без оттяжек;

на фиг. 4 – пример схемы размещения фундаментов.

Осуществление изобретения

Промежуточная опора линии электропередачи, общий вид которой приведен на фиг. 1, включает опирающиеся на поверхностный фундамент 1 наклонные стойки 2 и 3, расположенные V-образно и жестко связанные между собой поперечными диафрагмами 4, вантовую траверсу 5 для подвешивания проводов, закрепленную за верхние концы стоек, и оттяжки 6, закрепленные одним концом к стойкам, а другим – к отдельно стоящим анкерным фундаментам 7, размещенным по разные стороны от ствола опоры. Поверхностный фундамент 1 выполнен в виде удлиненной балки (далее – опорная балка 1), уложенной непосредственно на грунт, вдоль оси О линии электропередачи (см.фиг.2). В качестве такого фундамента может быть использована стандартная железобетонная свая соответствующих размеров, обладающая достаточным весом.

Каждая стойка (2, 3) выполнена в виде плоской решетки, образованной вертикальными поясами 8 и 9, жестко связанными между собой элементами решетки 10. Верхние концы поясов 8 и 9 сопряжены (неразрывно связаны) между собой, а нижние концы - разведены и закреплены в опорных узлах 11 и 12 соответственно, смонтированных на опорной балке 1 (см. фиг. 2, 3).

Каждый опорный узел 11 и 12 обеспечивает возможность шарнирного закрепления двух вертикальных поясов: по одному поясу каждой стойки 2 и 3, соответственно. Между собой опорные узлы 11 и 12 разнесены по длине опорной балки 1 на заданное расстояние s, составляющее от 0,5 до 3 м, оптимально – 2-2,5 м.

Поперечные диафрагмы 4 также выполнены в виде плоских решеток.

Вертикальные пояса 8 и 9 стоек и распорки диафрагм жесткости 4 выполнены из прямоугольных замкнутых профилей, которые при минимальных весовых параметрах отличаются высокой механической прочностью и жесткостью к изгибу и кручению, что позволяет опоре с запасом выдерживать нагрузки при тяжении проводов и обрывах.

Для связевых элементов опоры могут быть использованы уголки и другие незамкнутые профили.

Опора доставляется к месту установки в полностью или частично разобранном виде.

Для удобства транспортировки и монтажа вертикальные пояса 8 и 9 стоек могут быть выполнены составными из секций, соединяемых посредством фланцевых болтовых соединений 13 (см. фиг. 3).

Выполнение опоры полностью сборной болтовой обеспечивает удобство транспортировки и позволяет применить для элементов опоры метод горячего цинкования, обеспечивающий наиболее надежную защиту от коррозии.

С целью повышения производительности монтажных работ опорные узлы 11 и 12 могут быть смонтированы на одной общей пластине 14, устанавливаемой на опорной балке 1 и закрепляемой, например, посредством хомутовых стяжек.

Собранная V-образная конструкция, установленная на фундаменте, фиксируется оттяжками 6, которые закрепляют к стойкам 2 и 3, как минимум, в двух уровнях: уровне закрепления вантовой траверсы 5 и верхней поперечной диафрагмы жесткости. Второй конец оттяжек 6 закрепляют в отдельно стоящих анкерных фундаментах 7, разнесенных по разные стороны от опорной балки 1 и ствола опоры (см. фиг. 4).

В случае проседания грунта в зоне одного из анкерных фундаментов 7, опора удерживается за счет других, что исключает опрокидывание конструкции.

Регулирование оттяжек 6 позволяет компенсировать погрешности подготовки поверхности земли либо исключить подготовку вовсе, а также компенсировать сезонные вспучивания и просадки грунта.

К гибкой траверсе 5 подвешивают провода 15 линии электропередачи (см. фиг. 2), используя известные технологии и подвесные изоляторы стандартного заводского производства (на чертежах не показаны).

Межстоечное соединение, выполненное в виде поперечных диафрагм 4, обеспечивает высокую жесткость V-образной конструкции.

В процессе эксплуатации опоры нагрузки от веса проводов равномерно передаются на стойки 2 и 3 опоры и распределяются по площади опорной балки 1 между опорными узлами 11 и 12. В результате обеспечивается высокая устойчивость опоры и исключается разрушение фундамента.

Предлагаемая конструкция выдерживает высокие и длительные механические нагрузки от веса проводов, ветра и снега, обеспечивая надежную работу в течение длительного срока эксплуатации.

Благодаря использованию поверхностного фундамента и болтовых соединений, предлагаемая опора имеет возможность быстрого разворачивания без использования тяжелой строительной техники, за счет применения легких монтажных механизмов и средств малой механизации. Расчетное время сборки и монтажа опоры составляет около пяти часов.

Изобретение относится к области строительства опор высоковольтных линий электропередачи, в частности к конструкциям V-образных шарнирных опор, геометрическое положение которых регулируется натяжением оттяжек. Предлагаемая промежуточная опора линии электропередачи содержит опирающиеся на поверхностный фундамент наклонные стойки, расположенные V-образно, закрепленные к стойкам оттяжки и траверсу для подвешивания проводов. Поверхностный фундамент выполнен в виде опорной балки, размещенной вдоль оси линии электропередачи. Стойки соединены между собой поперечными диафрагмами, выполнены с расширением в нижней части и закреплены на опорной балке посредством двух опорных узлов, разнесенных между собой по длине балки на 0,5-3 м. Технический результат - повышение устойчивости конструкции, ее жесткости и несущей способности, предотвращение разрушения поверхностного фундамента, что обеспечивает возможность длительной эксплуатации опоры. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Промежуточная опора линии электропередачи, содержащая опирающиеся на поверхностный фундамент наклонные стойки, расположенные V-образно, закрепленные к стойкам оттяжки и траверсу для подвешивания проводов, отличающаяся тем, что поверхностный фундамент выполнен в виде опорной балки, размещенной вдоль оси линии электропередачи, при этом стойки соединены между собой поперечными диафрагмами, выполнены с расширением в нижней части и закреплены на опорной балке посредством двух опорных узлов, разнесенных по длине балки на расстояние 0,5 - 3 м.

2. Опора по п. 1, отличающаяся тем, что опорные узлы смонтированы на общей пластине, выполненной с элементами закрепления на опорной балке.

3. Опора по п. 1, отличающаяся тем, что каждая стойка выполнена в виде плоской решетки, вертикальные пояса которой, жестко связанные между собой элементами решетки, имеют сопряженные верхние концы и расходящиеся нижние, выполненные с элементами закрепления в опорных узлах.

4. Опора по п. 3, отличающаяся тем, что каждый пояс выполнен составным из секций, соединенных посредством болтовых соединений.

5. Опора по п. 1, отличающаяся тем, что поперечные диафрагмы выполнены в виде плоских решеток.

6. Опора по п. 1, отличающаяся тем, что оттяжки закреплены к стойкам в двух уровнях: уровне траверсы и верхней диафрагмы.

7. Опора по п. 1, отличающаяся тем, что траверса выполнена вантовой.

8. Опора по п. 1, отличающаяся тем, что все элементы опоры оцинкованы методом горячего цинкования.