Сооружение линий электропередачи - Общие сведения о деревянных опорах линии электропередачи

ЧАСТЬ ДЕВЯТАЯ
ДЕРЕВЯННЫЕ ОПОРЫ
Глава тридцать четвертая
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДЕРЕВЯННЫХ ОПОРАХ

Деревянные опоры, применяемые на высоковольтных линиях электропередачи, состоят из следующих элементов, указанных на фиг. 121.

1. Ног, представляющих собой основные элементы опоры.
2. Пасынков, служащих для закрепления опоры в грунте.
3. Траверзы, к которой крепятся изоляторы и провода.
4. Ригелей, крепящихся к пасынкам для придания большей устойчивости опоре.
5. Диафрагм, схваток или поперечин и раскосов, служащих для придания опоре жесткости в поперечном направлении.
6. Подбабок, служащих для соединения траверзы с ногами.
7. Бандажей, шпонок и поковок — для соединения элементов опоры и для крепления гирлянд изоляторов и тросов.

В зависимости от назначения опоры некоторые из вышеуказанных элементов могут отсутствовать.
На фиг. 122 показан простейший тип промежуточной опоры 6-кВ линий, состоящей из одной ноги, в которую ввинчены крюки для изоляторов.
Поскольку длина бревен, поставляемых лесозаготовителями, обычно не превосходит 11 м, длина пролетов, для которых может быть применена такая опора, ограничена 60—80 м. Для увеличения высоты опоры необходимо прибегнуть к пасынкам (фиг. 123), соединяемым с ногой при помощи бандажей из стальной проволоки. Кроме того, наличие пасынка позволяет значительно легче произвести смену ноги опоры, загнивающей обычно в своей подземной части.
В качестве анкерных и угловых опор для линий передач 6 кВ применяются А-образные опоры, изображенные на фиг. 124. Для проводов малых сечений плоскость «аза» устанавливается поперек линии; для проводов больших сечений эта плоскость устанавливается вдоль линии. Крепление проводов к траверзу производится при помощи штыревых изоляторов. Для крепления верхнего провода на верхушку «аза» надевается хомут.

Фиг. 121. Анкерная АП-образная тросовая опора для линий 110 кВ.
Для линий передачи 35 кВ в качестве промежуточной опоры широко применяется опора по фиг. 125 с треугольным расположением проводов.
В качестве анкерных опор применяются в этом случае А-образные опоры по фиг. 126, а в качестве угловых опор — А-образная опора с подкосом, изображенная на фиг. 127.
Примечание. Для деревянных опор плоскость ,аза‘ определяется как плоскость, проходящая через оси двух ног, образующих букву А.
В тех случаях, когда треугольное расположение проводов не разрешается (гололедные районы), а также для проводов крупных сечений (М-70 и выше) для линий передачи 35 кВ применяются промежуточные П-образные опоры по фиг. 128.
Аналогичная опора, но несколько больших габаритов, применяется в качестве типовой промежуточной опоры 110 кВ (фиг. 129).
Для 35-кВ линий расстояние между осями стоек, а также между точками крепления гирлянд равно обычно 3—3,25 м, а для 110 кВ—4 м.
В зависимости от сечения проводов и от диаметра применяемого леса заделка ноги в грунт может производиться на одном или двух пасынках. К низу пасынков крепятся ригели, которые могут быть ориентированы поперек или вдоль линии. Часто кроме нижних ригелей опора имеет еще верхние ригели, устанавливаемые на расстоянии 0,8—1 м под поверхностью земли, для обеспечения большей устойчивости опоры.
Для проводов крупных сечений обе стойки связываются поперечинами и раскосами, образующими так называемый «зет», или вертикальную диафрагму (фиг. 130 и 131).

Фиг. 122. Промежуточная одиночная опора (свечка) для линий 6 кВ.
линий применяются изображенные на фиг. 121 АП-образные или сложные опоры.
При применении в гололедных районах опора может иметь дополнительные раскосы в плоскости П.
Траверза опоры крепится внутри угла, образуемого ногами А-образных боковин. Она может состоять из одного пли двух бревен. Крепление траверзы к ногам производится при помощи коротких бревен (подбабок) и болтов.
Крепление тросов к АП-образным анкерным опорам производится обычно к верхушкам А-образных боковин, и опора не имеет специальной тросовой траверзы.
В качестве угловых опор для 35- и 110-кВ линий также применяются АП-образные опоры, отличающиеся наличием подкоса в плоскости П. Этот подкос служит упором для внешней ноги опоры, и им воспринимаются сжимающие усилия оттяжения проводов (фиг. 132).
Для того чтобы траверза не продергивалась внутрь угла под действием усилий в проводах, к ней крепятся два коротыша, упирающиеся в ноги опоры.
Защитные тросы и в этом случае крепятся к верхушкам А-образных боковин. Но поскольку на верхушки этих боковин действуют довольно большие поперечные усилия от тяжений в тросах, обе А-образные боковины соединяются дополнительной траверзой.

Фиг. 123. Промежуточная разрезная опора для линии 6 кВ со штыревыми изоляторами.
В зависимости от сечения проводов опоры могут иметь одиночные или двойные пасынки и более или менее сложную систему ригелей — одиночные, двойные, настил из пластин и т. д.
Для переходов применяются повышенные АП-образные опоры. На фиг. 133 представлена повышенная угловая АП- образная опора. Она отличается наличием большего количества раскосов в плоскости П и в плоскости А. Раскосы могут быть из бревен или пластин, т. е. распиленных в продольном направлении бревен. В последнем случае каждый раскос состоит из двух пластин, между которыми вставлены бобышки — небольшие бруски.
Поскольку опора имеет большую высоту, ноги ее не могут быть сделаны из одного бревна, и возникает необходимость в их наращивании, которое производится при помощи шпонок и хомутов.

Фиг. 124. Анкерная А-образная опора для линий 6 кВ.
Опоры устанавливаются непосредственно в вырытые котлованы, которые затем засыпаются и утрамбовываются. Исключение составляют опоры, находящиеся на болотах; в этих случаях приходится закреплять опоры на сваях.
Надземная часть таких опор ничем не отличается от остальных деревянных опор. Особенность их заключается только в отсутствии пасынков, которые заменены сваями (фиг. 134).
Для того чтобы опора представляла собой прочную конструкцию, необходимо, чтобы ее отдельные элементы были плотно пригнаны и надежно соединены. Соединение ног с пасынками производится бандажами из стальной проволоки. Этот вид соединения имеет то преимущество перед соединением болтами, что в случае возникновения в ноге непредвиденных больших усилий нога опоры будет скользить вдоль ее стыка с пасынком, но не сломается.
Для обеспечения надлежащей натяжки при усыхании дерева бандажи стягиваются болтами с прямоугольными (так называемыми бандажными) шайбами. Для линий передач 6 кВ и временных линий передач 35 кВ часто применяются бандажи, выполненные простой скруткой. В этом случае натяжка бандажа производится его подкруткой ломиком.

Фиг. 125. Промежуточная одиночная опора для линий 35 кВ.

Фиг. 126. Анкерная А-образная опора для линий 35 кВ.
Соединение других элементов опоры производится болтами. Плотность соединения достигается устройством затесок и врубок. В некоторых случаях применяются шпонки, вкладываемые в соответствующие врубки в элементах опоры. Для возможности «подтяжки» элементов при усыхании дерева необходимо, чтобы болты имели достаточный запас резьбы. Во избежание смятия дерева под головки болтов и под гайки подкладываются квадратные шайбы. Болтами также крепятся металлические части опоры, служащие для подвески гирлянд изоляторов и тросов (хомуты, металлические траверзы, угольники для крепления треков и т. д.). Все металлические части споры носят одно общее название — поковки.

ПОРОДЫ ДЕРЕВА

Для опор линий передач применяется преимущественно сосновый лес. Сосна, выросшая в тесных лесных насаждениях, имеет прямой, длинный ствол, быстро теряет нижние ветви, вследствие чего хорошие сосновые столбы имеют незначительное количество сучьев. Сосна содержит большое количество смолы, поэтому сравнительно хорошо противостоит переменному действию влаги.

Фиг. 127. Угловая А-образная опора с подкосом для линий 35 кВ.
Ядро сосны розового или буровато-красного цвета; заболонь желтовато-белого цвета.
Ель может быть применена только для неответственных и временных линий передач, так как легко поддается загниванию.
Ствол ели, даже старой, усеян сучьями, так как ветви ели далеко не так нуждаются в свете, как сосновые, и поэтому не так легко отмирают. Сучья ели имеют круглую форму, сучья сосны — овальную.
Еловая древесина желтовато-белая, не имеет ядра, и внутренняя древесина почти не отличается по цвету от заболони; она значительно менее смолиста, чем сосна, что и объясняет ее меньшую устойчивость против загнивания.,
Дуб применяется на линиях передачи редко, как вследствие своей дороговизны, так и потому, что он значительно труднее поддается обработке, чем сосна или ель. Древесина дуба имеет светло-бурое ядро, резко отличающееся от узкого слоя грязно-белой заболони.
Дуб имеет еще большую стойкость против загнивания, чем сосна.

Фиг. 128. П-образная опора для линий 35 кВ без тросов.
На севере Европейской части Союза и в Сибири для опор линий передач применяется также и лиственница.
Древесина лиственницы очень крепка и не изъедается личинками. Она мелкослойна и очень смолиста, и поэтому, как и сосна, обладает хорошей сопротивляемостью загниванию. Цвет древесины темный, красновато-бурый. Ядро резко отделено от светлой, весьма узкой заболони.

ТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ

Физические и механические свойства древесины зависят не только от породы дерева, но и от целого ряда других факторов, как то: возраста дерева, условий роста, времени рубки, способа хранения и т. д.
Прочность древесины в сильной мере зависит от того, каким образом на нее действуют усилия. Волокна, из которых состоит древесина, обладают довольно большой прочностью, по связь между отдельными волокнами значительно слабее самых волокон.

Фиг. 129. П-образная опора для линий 110 кВ без тросов.
  Поэтому дерево обладает довольно большой прочностью при растяжении и сжатии вдоль волокон (продольное растяжение и сжатие), но его прочность значительно меньше при сжатии и особенно при растяжении поперек волокон, а также при скалывании вдоль волокон, так как в этих условиях противопоставлена усилиям сравнительно слабая связь между волокнами.
Кроме того, на прочность дерева в значительной мере влияют: влажность, плотность, возраст и ряд других причин. Повышенная влажность значительно уменьшает прочность дерева, так как вода, заполняя промежутки между волокнами, раздвигает их и уменьшает силу сцепления между ними.

Фиг. 130. П-образная опора с "ЗЕТ" для линий 110 кВ.

Прочность дерева зависит от его плотности. Для хвойных пород прочность дерева тем больше, чем меньше ширина годичных слоев. Большое влияние на уменьшение прочности дерева оказывает наличие сучков и трещин, особенно в элементах, работающих на растяжение и изгиб. Средние величины временного сопротивления древесины при влажности 15% приведены в табл. 93. (Влажностью дерева называется отношение веса содержащейся в древесине влаги к первоначальному весу сырой древесины. В свежесрубленном дереве влажность достигает 54—61%. После 1,5—2 лет сушки на воздухе дерево достигает воздушно-сухого состояния, при котором его влажность уравновешивается с влажностью окружающего воздуха и в среднем равна для хвойных пород 15—20%.)

Таблица 93
Временное сопротивление древесины в кГ/см³ при влажности 15%

Фиг. 131. Промежуточная П-образная тросовая опора 35 кВ.
Как было сказано выше, эти величины могут изменяться в широких пределах, что заставляет принимать для деревянных конструкций довольно большие коэффициенты запаса.
Для деревянных опор линий передачи принимаются основные допускаемые напряжения в кГ/см², приведенные в табл. 94.
Таблица 94
Основные допускаемые напряжения в древесине в кГ/см²


Фиг. 132. Угловая тросовая АП-образная деревянная опора для линии 110 кВ.
Вес древесины в зависимости от породы и влажности дается в табл. 95.
Таблица 95
Таблица среднего веса 1 м³ древесины в т

СОРТАМЕНТ ЛЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НА ИХ ПРИЕМКУ

Прочность и долговечность деревянных конструкций в основном зависят от качества лесоматериалов, примененных при их изготовлении.

Согласно ГОСТ 4371-48 на бревна хвойных пород для линий связи и электропередачи круглый лес, идущий на сооружение высоковольтных линий передачи, относится ко второму и третьему сорту.
Таблица 96
Сортамент бревен для линий электропередачи по ГОСТ 4371-48

По особому заказу допускается заготовка бревен диаметром до 30 см.

Фиг. 134. П-образная промежуточная опора на сваях.
По породам элементы деревянных опор заготовляются из древесины сосны, ели, лиственницы, кедра и пихты. Пасынки заготовляются из древесины сосны, лиственницы и кедра.
В отношении качества поставляемые бревна должны удовлетворять следующим условиям (табл. 97).
Бревна должны быть очищены от сучьев и коры. Торцы бревен должны быть опилены так, чтобы срез тонкого конца был перпендикулярен к оси бревна.
Бревна должны иметь маркировку согласно ГОСТ 2292-43, указывающую их назначение (бревна для линий электропередачи должны быть замаркированы буквой Э), сорт, диаметр верхнего отруба, а также клеймо лесозаготовителя.
При приемке каждое бревно подвергается осмотру и обмеру в отдельности.
Основные рабочие элементы постоянных линий передач 35 и 110 кВ, как-то: траверзы, ноги, пасынки всех видов опор, а также подкосы угловых опор, должны по качеству соответствовать второму сорту.

Таблица 97
Таблица допускаемых пороков в древесине согласно ГОСТ 4371-48

* Размер сучка определяется его диаметром, измеренным перпендикулярно оси бревна.

Продолжение табл. 97

Поскольку не все бревна, получаемые от лесозаготовителей, отвечают этим требованиям, необходимо рассортировать полученную партию леса и отметить те бревна, которые пойдут на траверзы, ноги и пасынки. Остальные бревна могут быть использованы для менее ответственных элементов опоры:
схватки, раскосы, ригели и т. д. Иногда путем удаления дефектной части бревна можно получить бревно более короткое, но могущее также быть использованным для ответственного элемента опоры. Так, 11-метровое бревно с двойной кривизной, не пригодное к использованию в качестве ноги, после удаления нижней или верхней части может быть использовано как траверза или пасынок.
Учет принятых лесоматериалов следует производить в штуках по длинам и по диаметрам в отрубе бревен, причем лесоматериал, пригодный для ответственных элементов опор, выделяется отдельно.
Общий учет ведется в кубометрах. Для перевода в кубометры бревен, исходя из их длины и диаметра в отрубе, можно пользоваться таблицей в приложении.
Во избежание загнивания бревна должны быть выложены для хранения в штабели с прокладками высотой не менее 30 см от земли и между отдельными рядами не менее 15 см. Между отдельными штабелями должны быть оставлены проходы не менее 1,5 м. Бревна следует складывать по размерам и сортам. Бревна должны быть выложены в сухих местах, очищенных от щепы и строительного мусора, со скошенной травой; зимой места выкладки необходимо очищать от снега; в сырых местах бревна выкладывают на высоких подкладках или высоких подмостях. Места выкладки выбираются легко доступные для погрузки. Склад лесоматериалов должен быть оснащен соответствующим противопожарным инвентарем. Бревна, в отношении которых имеется подозрение об их заболевании гнилью, следует немедленно удалять со склада.

БАНДАЖИ И ПОКОВКИ

Для бандажей применяется стальная проволока диаметром от 4 до 6 мм. Поверхность проволоки должна быть ровной, без плен, раковин, трещин и тому подобных дефектов.
Проволока доставляется в бухтах.
В случае применения неоцинкованной проволоки во избежание ржавления бандажи следует покрывать асфальтовым лаком.
Ориентировочный вес 1 м бандажной проволоки в кг:
диаметром 4      мм.................... 0,1.... кг
»         5      »                       0,16   кг
»         6      »                       0,22   кг
Для соединения отдельных элементов опоры, как правило, применяются черные болты диаметром 3/4". Болты больших диаметров применяются сравнительно редко. Длины применяемых болтов колеблются в зависимости от диаметра и числа сбалчиваемых элементов, от 200 до 1 000 мм, с длиной нарезки, равной 100—150 мм. Болты таких размеров не соответствуют ОСТ на черные болты и должны изготовляться по отдельному заказу. На поверхности болтов не должно быть пережженных мест, трещин, плен, раковин и тому подобных дефектов. Правильность резьбы проверяется навертыванием гайки, которая должна легко завинчиваться от руки.
При исчислении веса 3/4" болтов можно принять ориентировочно:
вес головки (квадратной или шестигранной) 0,12 кг;
вес 100 мм болта 0,22 кг.
Болты должны храниться на складах рассортированными по диаметрам и длинам. При длительном хранении следует резьбу смазать жиром.
Гайки для болтов применяются шестиугольные и квадратные.
Резьба гаек должна быть чистой и полной. Ориентировочный вес одной гайки 3/4" — 0,12 кг.
Шайбы применяются двух типов: квадратные прямые, которые подкладываются под головки болтов и под гайки, и прямоугольные фасонные, служащие для стягивания бандажей. Шайбы также изготавливаются по специальным заказам. Отверстие для болта должно быть в центре шайбы.
Для крепления гирлянд изоляторов и защитных тросов применяются поковки в виде крюков, заварных ушков, хомутов, угольников и т. д.
Поковки изготовляются по чертежам. При их приемке рекомендуется пользоваться шаблонами.
Нарезка поковок должна удовлетворять тем же условиям, что и для болтов.