Logo

Возможности промышленного дизайна при проектировании ВЛ Единой энергетической системы России

Константин Шарышев, Торгово-промышленный холдинг АО «Опытный завод «Гидромонтаж»

Тенденции в области электросетевого строительства, складывающиеся с появлением сетей нового поколения в ХХ столетии, направлены на повышение надёжности и устойчивости основных элементов линии к воздействию внешних природных и климатических факторов, создание компактных конструктивных и дизайнерских решений ВЛ эстетичного вида, гармоничных с внешней средой.

Особенно это характерно для развитых стран. Устанавливаемые опоры ВЛ отличаются нестандартными формами и цветом. Дизайн новых конструкций ВЛ разрабатывается в индивидуальном порядке по заказу электросетевых компаний при согласовании с органами местного самоуправления. Как правило, решение о создании такого элемента ВЛ принимается в преддверии знаменательных дат. Индивидуальные решения опор становятся визитными карточками тех мест, где они установлены. Созданию такого элемента предшествует кропотливая исследовательская работа, в том числе с точки зрения соответствия условиям окружающего ландшафта.

На территории нашей страны применяются в основном металлические опоры башенного типа, железобетонные стойки, опоры с откосами, которые представляют собой унифицированные конструкции. Однако в последнее десятилетие в практике электросетевого строительства России более широко стали применяться эстетические опоры — многогранные опоры, выгодно отличающиеся от решетчатых с точки зрения восприятия.

Имеют место индивидуальные тематические опоры, установленные, например, к знаменательным событиям, таким как Олимпиада в Сочи 2014 г. или Мундиаль 2018 г.

Одним из производителей, имеющим возможности для создания эстетических опор, является АО «Опытный завод Гидромонтаж», чья деятельность связана с разработкой и изготовлением принципиально новых технических решений и инноваций для объектов электросетевого строительства в части конструкций опор линий электропередачи и фундаментов к ним. Об опыте создания эстетических опор, установленных в России, рассказал генеральный директор завода Константин Шарышев.

Константин Андреевич, не могли бы Вы описать конструктивные особенности эстетических опор, установленных в Калининграде. В чём заключаются основные технические особенности их производства, сборки, установки. В чём особенности природного и городского ландшафта, которые повлияли на реализацию данного проекта? Насколько сложен процесс согласования с органами власти установки подобных конструкций?

В 2017–2018 гг. АО «Опытный завод Гидромонтаж» участвовало в реализации строительства линии электропередачи, соединяющей ПС 330 кВ «Северная» и новую Прегольскую ТЭС. Протяжённость линии для присоединения нового источника генерации к существующей энергосистеме составляет 65 км. Часть трассы ВЛ проходит над рекой Преголя в районе одноименного посёлка в Калининграде. В рамках данной работы разработаны и изготовлены конструкции концевых переходных опор типа «Якорь» для одноцепного перехода ВЛ через реку.

Выбор технологических и конструктивных решений при разработке проекта перехода ВЛ через реку Преголя был сделан на основании проектирования оптимального конструктивного решения по указанному переходу с учётом применения высотных эстетичных переходных опор.

Успех реализации рассматриваемого проекта зависел от многих факторов. Во‑первых, это степень вовлеченности заказчика (АО «Янтарьэнерго», ПАО «Россети»). На стадии оформления технического задания была проведена работа по подготовке и согласованию эскизного проекта переходной опоры, определено, что вид конструкции должен символизировать регион размещения объекта. Калининград входит в число 25 крупнейших промышленных центров России. Здесь находится самый западный и единственный незамерзающий порт России на Балтийском море. Участок ВЛ через реку Преголя — место активного судоходства, энергетики выступили с инициативой установить на берегах реки переходные опоры, верхняя часть которых будет точь-в‑точь повторять форму якоря.

Якорь — символ надежды, устойчивости и стабильности. Во‑вторых, это план реализации проекта от научно-исследовательского, опытно-конструкторского и инжинирингового центра до производства, организации сбыта, сервиса и сопровождения монтажа конструкций переходных опор.

Одноцепный переход ВЛ 330 кВ через Преголю выполнен однопролетным на стальных свободностоящих концевых опорах. Переходные опоры «Якорь» башенного типа представляют собой многоэлементную жёсткую конструкцию, выполненную из стальных элементов многогранного сечения и уголкового профиля: с горизонтальным расположением проводов и подвеской двух грозозащитных тросов.

Переходные опоры — концевые анкерного типа рассчитаны на полное одностороннее тяжение проводов и тросов, подвешенных на участке перехода. Опоры «Якорь» разработаны для монтажа

укрупнёнными блоками, либо поэлементно с применением кранов большой грузоподъёмности.

Изогнутая траверса для фаз проводов, консоль для грозотросов и верхняя часть опоры повторяют форму якоря.

По согласованию с заказчиком и соответствующими органами гражданской авиации окраска элементов выполнена в отступлении от действующих нормативных документов и является элементом декорирования конструкции, делая акцент на якорь.

На стадии компоновки конструкции была выполнена оптимизация геометрических и конструктивных параметров переходной опоры. Задача определения оптимальной геометрии состоит в определении оптимальной высоты опоры, верхнего и нижнего размера ствола, числа секций стойки и высоты каждой секции. Эти параметры должны определяться из условия минимума затрат (в простейшем случае — затрат стали) и технологичности изготовления. Крепление фазного провода и троса осуществляется посредством применения натяжной гирлянды. Крепление средней фазы осуществляется в ствол с обводкой шлейфа через траверсу.

С какими сложностями пришлось столкнуться в процессе разработки и согласования конструкторской документации?

Работа над каждым объектом начинается прежде всего с его проектирования. Хотелось бы отметить важность данного этапа, так как речь идёт об объекте повышенного уровня ответственности в соответствии с п. 8 ст. 4 Федерального закона от 30.12.2009 № 384‑ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» и п. 1 ст. 48.1 Градостроительного Кодекса РФ.

Прежде чем перейти к дизайну и конструктивной части переходных опор, необходимо было определиться с исполнением переходного пролёта через реку Преголя в части механических нагрузок и режимов тяжения проводов и тросов в пролёте для различных схем исполнения перехода.

Места установки переходных опор были выбраны заранее: при изысканиях трассы перехода. Отметки горизонта высокой воды, мачт плавающих судов, зона по ширине реки, где могут проходить суда, были также заданными величинами. Заметим, что одним из условий было обеспечение возможности прохождения под переходом ВЛ парусников «Седов» и «Крузенштерн». На этом этапе производился расчёт проводов и тросов.

Для ВЛ выбраны термостойкие провода со стальным сердечником и зазором марки GZTASR 620 (производства ООО «Ламифил») — провода с многопроволочным сердечником из оцинкованной высокопрочной стали и зазором между сердечником и токопроводящей частью, которая выполнена из скрученных концентрическими повивами трапециевидных или круглых проводок.

Данная конструкция провода в совокупности с термостойкими свойствами используемых материалов обеспечивает минимальный провис провода при нагреве. Термостойкий провод также позволяет увеличивать пропускную способность, что было учтено при корректировке сечения провода. В традиционном исполнении проводом АС конструкция фазы ВЛ 330 кВ выполняется расщеплённой из двух проводов. В проекте использовано применение одного провода в фазе. Далее были определены необходимые габаритные размеры перехода, подготовлены необходимые схемы, рассчитаны нагрузки от проводов, тросов, ветра на конструкцию, подготовлена схема переходной опоры; выполнено моделирование будущей конструкции в трёхмерной среде. Компьютерное проектирование позволило обеспечить высокую реалистичность проектируемого объекта и ознакомиться с его пространственным решением на этапе согласования проекта и внести, по необходимости, коррективы. Рассмотрено более пяти вариантов конструкций переходной опоры, каждый из которых был проработан в части дизайна и анализа внутренних механических нагрузок для выбора оптимального решения в конструктивном исполнении и технологичности изготовления.

Какие особенности эксплуатации эстетических опор вы могли бы выделить?

По опыту эксплуатации и проведённым исследованиям можно сделать выводы, что эксплуатация переходных опор типа «Якорь» равнозначна рядовым массовым конструкциям, применяемым на переходах ВЛ через водные пространства.

Внезапные перерывы электроснабжения приводят к нарушению технологического процесса, связанного с определённым экономическим ущербом и созданием опасных ситуаций, которые в свою очередь связаны с неисправностями ВЛ, обусловленными различного рода нагрузками, действующими на опоры, провода, изоляторы и другие элементы. Для исключения отказов и повреждений, обеспечения необходимой надёжности, поддержания и соблюдения требований, предъявляемых к ВЛ, осуществляется комплекс мер по техническому обслуживанию и ремонту, предусматривающий: соблюдение допустимых режимов работы по токам нагрузки, проведение осмотров и проверок, выполнение измерений и профилактических испытаний, проведение планово‑предупредительных ремонтов.

Сравните стоимость эстетической опоры с традиционной, какие параметры повлияли на её удорожание?

Смело можно утверждать, что стоимость эстетической опоры в сравнении с традиционной будет выше. Разработка проекта и изготовление такой конструкции относится к числу индивидуальных, уникальных проектов. Задействован штат квалифицированных ресурсов научно-исследовательского, опытно-конструкторского и инжинирингового центра и производства.

Какие тенденции в области разработки эстетических опор в России вы могли бы отметить? Каков потенциал этого рынка?

Резюмируя, можно отметить, что эстетичность, технологичность, адаптивность, эксклюзивность, индивидуальность — это всё то, на что направлены тенденции в области электросетевого строительства.

Развитие новых архитектурных форм в электросетевом строительстве России возможно при типовом и индивидуальном проектировании. При типовом проектировании унифицированные конструкции могут быть декорированы как отдельными элементами, так и необычным цветовым решением. При индивидуальном проектировании возможна модификация существующих конструкций опор ВЛ и разработка новых. Модификация существующих конструкций опор и их элементов подразумевает разработку опор с повышенными эстетическими требованиями. Разработка новых конструкций опор с принципиально новым дизайном должна проводиться для каждого конкретного случая индивидуально и предусматривает работу профессионала в области промышленного дизайна.

Расскажите, пожалуйста, об опыте компании, который позволяет вам успешно реализовывать индивидуальные проекты по созданию эстетических опор.

Наше предприятие выступило разработчиком большого количества конструкций опор ВЛ в индивидуальном исполнении. Организация была одним ПАО «ФСК ЕЭС» по созданию и внедрению стальных многогранных опор для ВЛ 35–500 кВ и фундаментов к ним. Мы на практике реализуем оптимизацию конструкций опор и индивидуальное проектирование, производство и строительство линий электропередачи.

Данная практика успешно применена на сложных объектах, в том числе значимых для народного хозяйства, энергоснабжение нефтегазовых месторождений и курортных районов Краснодарского края. Оптимизация применяемых конструкций для заданных условий проектирования ВЛ до настоящего времени является исключением из правил среди проектных организаций. К настоящему моменту нами разработано и произведено более 100 различных модификаций опор 10–500 кВ. У предприятия имеется база огромного количества конструктивных решений и эффективная производственная площадка для реализации опор улучшенного эстетичного вида. Все это позволяет нам успешно реализовывать такие сложные проекты создания и производства эстетических опор ВЛ.