Техническое обслуживание металлических опор

Коррозия металлических опор.

Наиболее характерным дефектом металлических опор является коррозия. Она появляется под воздействием на металл воздуха и атмосферной влаги. Наличие в воздухе солей и кислот характерно для атмосферы в зоне химических комбинатов, крупных промышленных предприятий и морских побережий, что способствует усилению коррозии металла опор. В наибольшей степени корродируют горизонтально расположенные элементы конструкции, места стыков и сопряжения элементов, т.е. участки конструкций, в которых влага длительно задерживается и которые плохо обдуваются ветром. Развитие коррозии с течением времени может привести к уменьшению сечения металлических элементов конструкции, к снижению ее несущей способности и поломке опоры.
Технические требования к металлическим опорам. Отклонение оси траверсы от горизонтальной оси при сборке портальных опор допускается не более 1:150 длины траверсы при ее длине до 15 м и 1:250 при длине более 15 м, смещение конца траверсы от линии, перпендикулярной оси трассы, не должно быть более 100 мм; стрелы прогиба (кривизны) траверсы — 1 /300 длины траверсы; стрелы прогиба (кривизны) стоек и подкосов — 1 /750 их длины, но не более 20 мм, отклонение поясных уголков и элементов решетки (в любой плоскости) в пределах панели — не более 1 / 750 длины.
Жесткие требования предъявляются к котлованам, фундаментам и оттяжкам металлических опор. Фундаменты опор делятся на металлические подножники (использовались до конца 50-х годов, но еще находятся в работе), монолитные бетонные фундаменты, железобетонные грибовидные подножники, свайные железобетонные фундаменты, сваи, якоря и железобетонные анкерные плиты для крепления оттяжек опор [7, 14].
Оттяжки опор должны быть покрыты смазкой.
Тяжение в тросовых оттяжках опор при скорости ветра не более 8 м / с и отклонении опор в пределах допусков должно соответствовать проекту: для опор до монтажа проводов и грозозащитных тросов — в пределах 20...30 Н (2...3 тс); при подвешенных проводах и грозозащитных тросах — в пределах 20...50 Н (2...5 тс).
При эксплуатации BЛ в зависимости от вида ремонта допускается уменьшение площади поперечного сечения троса оттяжки: до 10% при закреплении оборванных проволок бандажами; более 10 до 20% при установке ремонтных зажимов (с помощью гидравлического пресса ).
При уменьшении поперечного сечения троса оттяжки на более чем 20% оттяжка должна быть заменена.
Требования к фундаментам и подножникам металлических опор.
Отклонения от проектных размеров анкерных болтов, заложенных в монолитный фундамент, не должны превышать расстояния по горизонтали между осями болтов, устанавливаемых для крепления одной ноги опоры, ± 10 мм; разность между верхними отметками анкерных болтов допускается 20 мм.
Дно котлована под анкерные плиты, служащие для укрепления оттяжек, должно быть выравнено шаблоном по проектному уклону. Отклонение от значения проектного уклона допускается в пределах 10%. Глубина заложения фундаментов должна соответствовать проекту. При полностью обводненных грунтах по согласованию с проектной организацией допускается уменьшение глубины заложения фундаментов при условии устройства обвалования на недостающую глубину котлована.

Фундаменты металлических опор
а — монолитный фундамент, б — грибовидный подножник под свободностоящие опоры в — грибовидный подножник под стойки с оттяжками, г — анкерная плита для крепления оттяжек опор б — железобетонная свая, е — винтовая свая, ж — винтовой стальной анкер, з — железобетонный ригель, и — пригрузочные плиты

Фундаментные сборные железобетонные
а — марка ФК-I, Ф1 и др; б — марка ФЗ-АМ и др; в — марка Ф6-АМ, г — марка ФС-1 и др., б — марка ФС-А, в - марка ФС1-А5НМ, ФС2-А5НМ; ж — марка ФК1-0 Ф4-0; з — марка Ф1 Ф4иФК-1 Ф4-4
Допускаемые вертикальные прогибы траверс металлических и железобетонных опор (СНиП 11-И.987)

* а — длина консоли траверсы; I — длина участка траверсы между точками ее крепления к стойкам
Высота засыпки котлованов после установки сборных фундаментов должна приниматься с учетом возможной усадки грунта. При устройстве обвалования фундаментов, выступающих над поверхностью земли, откос должен иметь крутизну (отношение высоты откоса к основанию) не более 1:1,5. Уменьшение диаметра анкерных болтов, а также наличие зазоров между пятой опоры и фундаментом не допускается. Для фундаментов в виде металлических подножников характерны те же дефекты, что и для металлических опор. Но коррозия металлических подножников может происходить значительно быстрее, в особенности под действием агрессивных грунтовых вод или различных солей в почве.
Дефект фундамента может вызвать серьезное повреждение металлической опоры.
Фундаменты, применяемые на линиях, расположенных в районах с агрессивными грунтами, должны быть защищены гидроизоляцией или изготовлены из сульфатостойкого цемента в соответствии с указанием СНиП 9-03-11 № 85.
Допускаются следующие отклонения размеров элементов фундаментов: ±5 мм — для поперечных размеров сечения, длины и высоты; ± 8 мм — для расстояний между анкерными болтами или отверстиями под болты в металлических деталях; ±5 мм — для высоты выступающих частей анкерных болтов; ±10 мм — по длине приставок.
Неисправности металлических опор и фундаментов: отсутствие условных обозначений (наименований) линий, нумерации опор, предупредительных плакатов по технике безопасности, наклон опор вдоль и поперек линии сверх допустимых норм, деформация отдельных частей опоры, отсутствие соосности стоек и подножников у опор с оттяжками; заглубление фундаментов опор, стоек железобетонных опор или приставок деревянных опор менее предусмотренного проектом; отсутствие или неправильная установка ригелей, предусмотренных проектом; неудовлетворительная трамбовка грунта при установке опор; оседание или вспучивание грунта вокруг фундамента, оседание или выдавливание фундамента; опасные трещины, повреждения фундаментов; неплотное прилегание пяты опоры к поверхности фундамента; несоответствие диаметра гаек диаметрам анкерных болтов, приварка последних к пяте опоры вместо крепления гайками, отсутствие гаек на анкерных болтах; коррозия деталей опоры и металлических подножников, дефекты заклепочных и болтовых соединений; деформация элементов опоры и дефекты сварных швов; отсутствие болтов и гаек, недостаточная длина нарезки резьбы болтов; отсутствие защиты фундамента от песковыдувания и от действия агрессивных вод; отсутствие бетонирования анкерных колодцев на монолитных бетонных фундаментах; ослабление и повреждение оттяжек опор; нарушение креплений оттяжек к опоре и к фундаментам, неисправность устройств регулирования длины оттяжек; наличие на опорах птичьих гнезд и других посторонних предметов, создающих угрозу отключения BЛ.

Контроль состояния металлоконструкций опор.

В период эксплуатации BЛ контроль технического состояния металлоконструкций опор выполняют путем их осмотров и обследований.
При осмотре металлических опор выявляют следующие неисправности и дефекты: деформация элементов опоры; коррозия деталей опоры; дефекты болтовых и заклепочных соединений; разрушение лакокрасочного или цинкового покрытия; неплотное прилегание элементов опоры друг к другу, несоответствие диаметров гаек диаметрам анкерных болтов, отсутствие гаек на анкерных болтах; повреждения металлоконструкций.
Детальный осмотр металлоконструкций опор BJT, проводимый при обследовании, надо начинать с основания опоры, постепенно поднимаясь вверх по стволу опоры. При этом выполняют очистку обследуемых конструкционных элементов от пыли и грязи (в основном это касается башмаков опорных зон опоры), а также от краски и продуктов коррозии. Одновременно выполняют необходимые измерения.
Измерение прогибов поясных уголков (рис. 12, табл. 25). Прогиб (искривление) поясных уголков в пределах панели измеряют металлической линейкой или штангенциркулем как наибольшее расстояние / от тонкой стальной струны диаметром 1 мм, натянутой вдоль контролируемого элемента до его грани. Струну на концах элемента закрепляют струбцинами. Металлическую линейку при измерении располагают в плоскости искривления элемента опоры. Вместо линейки можно использовать жесткий ровный стержень.
Техническое состояние погнутого элемента определяют путем сравнения отношения //1, (где / — длина погнутого элемента) со значением предельно допустимого прогиба по нормативно-техническим документам.
Небольшие искривления уголков металлоконструкций, измеряются также, как было изложено выше. Вместо струны здесь можно применять деревянные ровные балочки или рейки, которые накладываются на искривленную полку уголка. С помощью линейки или рулетки измеряют наибольшее расстояние / между искривленной полкой уголка и рейкой.

Искривленный


б
Прогибы элементов металлических опор
а — прогиб поясного уголка; 6 — местная погнутость элемента опоры

Допускаемые прогибы элементов металлических опор и металлических деталей железобетонных опор

Состояние болтовых соединений и заклепок проверяют с целью выявления недозатянутых болтов или отвинтившихся гаек, или ослабленных заклепок.
Для этого применяют молоток массой 0,2...0,5 кг. При ударе незатянутые болты издают глухой дребезжащий звук, а при прикосновении к ним рукой ощущается дрожание детали. Ослабленные соединения подтягивают.
Контроль за образованием трещин в сварных швах выполнят потому, что сварка деталей может быть выполнена с отклонениями от правильной технологии, режим сварки был выполнен с нарушением температуры сварки, присадочный материал был подобран неправильно, сам процесс сварки был выполнен менее квалифицированным сварщиком и др. Поэтому в сварных швах могут быть трещины. Они чаще всего появляются с одной стороны шва и могут привести к отрыву уголков, что может вызвать травматизм и несчастный случай с обслуживающим персоналом.
Для выявления трещин применяют лупу не менее секмикратного увеличения или молоток массой 0,5 кг. При ударе молотком по дефектному шву появляется дребежащий звук и трещина, если она есть, увеличивается и видна даже невооруженным глазом.
Наличие трещин в сварных швах, соединяющих отдельные детали металлоконструкций опор, недопустимо. Такие узлы крепления бракуют и усиливают при ремонте опоры.
Проверка состояния антикоррозионного покрытия металлических опор и подножников. При проверке антикоррозионного покрытия металлических опор и подножников необходимо выявить степень коррозии металла. В первую очередь проверке подлежат узлы и горизонтальные элементы опор, а также места крепления опор к фундаментам и верхние части металлических подножников.
Особое внимание уделяют опорам вблизи морских побережий. Для определения состояния металла опор поврежденные места очищают от ржавчины, после чего штангенциркулем или кронциркулем и линейкой измеряют оставшееся сечение детали. Сравнивая результаты замеров с проектными сечениями детали, определяют величину ее износа.
Коррозия металлоконструкций опор бывает поверхностная (сплошная и язвенная) и щелевая.
Сплошная равномерная коррозия характеризуется равномерным по всей поверхности проникновением в глубь металла, т.е. уменьшением толщины сечения элементов. Этому виду коррозии подвержены все элементы опор, расположенные на расстоянии выше 1,5...2 м от уровня земли.
Язвенная коррозия характеризуется появлением на поверхности конструкций отдельных или множественных повреждений, иногда даже сквозных отверстий. Наиболее подверженны ей элементы, расположенные на расстоянии 1,5...2 м от уровня земли.
Щелевая коррозия характеризуется наличием значительных коррозионных поражений металла в щелях, зазорах, полузакрытых полостях, и накоплением в них уплотненных продуктов коррозии, что вызывает образование трещин в сварных соединениях, разрывы болтов и заклепок, отрывы элементов друг от друга. Этому виду коррозии подвергаются в основном узлы соединений элементов, выполненных внахлестку.
Толщину полок прокатных профилей можно измерять, как уже сообщалось выше, штангенциркулем, кронциркулем с линейкой и микрометром. Для измерения глубины язв используют индикаторный глубиномер.
Подготовку поверхности конструкций к измерениям с помощью инструментов выполняют путем зачистки в местах измерений металлическими щетками от пластинчатой ржавчины и противокоррозионного покрытия и затем шабером или шлифовальной бумагой до металлического блеска. По окончании измерений зачищенные места должны быть закреплены краской AЛ-177.

Проверка тяжения в оттяжках опор.

Основные технические требования к оттяжкам опор. Жесткость и устойчивость опор с шарнирно закрепленными стойками и оттяжками определяется тяжением в оттяжках. По условиям монтажа и нормальной эксплуатации начальное тяжение в оттяжках для промежуточных опор 220- 330 кВ составляет 1...2 т, а для опор 500 кВ — 2...3 т.
Тяжение в тросовых оттяжках опор при скорости ветра не более 8 м/с и отклонении опор в пределах допусков должно соответствовать проекту: для опор до монтажа проводов и грозозащитных тросов — в пределах 20...30 кН (2...3 тс): при подвешенных проводах и грозозащитных тросах — в пределах 29...50 кН (2...5 тс).
При эксплуатации BЛ в зависимости от вида ремонта допускается уменьшение площади поперечного сечения троса оттяжки: до 10% при закреплении оборванных проволок бандажами; более 10 до 20 % при установке ремонтных зажимов. При уменьшении сечения более 20% оттяжка должна быть заменена.
Оттяжки опор должны быть покрыты защитной противокоррозионной смазкой «Суперконт», ЦИАТИМ-201 и др.
Операции по определению тяжения в оттяжках выполняют в следующей последовательности: возбуждают в оттяжке свободные однополуволно- вые колебания; определяют секундомером время длительности 10 полных колебаний; определяют по этому времени, с помощью графика или таблицы, значение тяжения в оттяжках.
Свободные однополуволновые колебания оттяжки — это колебания, имеющие в любой момент времени форму полуволны синусоиды. Они вызываются раскачиванием растяжки рукой в горизонтальном направлении, если рука расположена на оттяжке на расстоянии 1,9...1,5 м от анкерных болтов. Если после раскачивания оттяжки на ней вместо желаемых колебаний возникнут колебания высших гармонических составляющих, то оттяжку необходимо остановить и желаемые колебания возобновить вновь. За одно колебание оттяжки необходимо считать очередной ее возврат в положение начала раскачивания. Отжав оттяжку в начале процесса измерения, например, вправо, включают секундомер и отпускают оттяжку. После 10 ее полных колебаний секундомер отключают, зафиксировав время колебаний (рис. 2).

Рис. 2 Характер однополуволновых колебаний оттяжки и направление возмущающих сил 1_ — длина оттяжки, а — амплитуда колебаний; Р — возмущающая колебания сила
Возможная ошибка при определении значения тяжения оттяжки данным методом не превышает ±5%.

Индикатор (рис. 3) состоит из динамометра растяжения 1 типа ДПУ-0,2/2, механизма нагружения с храповиком 2, стопором 3 и трех захватов 4 со скобами на концах: два захвата (крайние) на корпусе индикатора и один (средний) на механизме нагружения.

Рис. 3. Индикатор натяжения оттяжек опор линий электропередачи 1 — динамометр ДПУ-0,2/2; 2 — храповик; 3 — стопор 4 — захват

Интервал диаметров стальных канатов измеряемых оттяжек — 12,5...25,5 мм, диапазон усилий натяжения оттяжек соответственно — 4000...60000 Н.
При измерении индикатор устанавливается захватами на трос, для чего выбирают чистый и неповрежденный участок каната оттяжки. Поворотом ручки на лицевой стороне Ин освобождается стопор.
Рукояткой храповика (в направлении от себя) средний захват механизма нагружения перемещается до выбора слабины — производится калибровка каната, что определяется по колебанию стрелки динамометра. Поворотом ручки стопор закрепляется на месте.
При необходимости, вращая шкалу динамометра, стрелка индикатора устанавливается на «0».
Индикатор готов к измерениям.
Рукоятку храповика перемещают в направлении от себя до тех пор, пока средний захват не упрется в упор. Стрелка динамометра при этом укажет значение натяжения каната оттяжки.
Для снятия индикатора поворотом гайки на рукоятке храповика переключают его на обратный ход. Передвигая рукоятку храповика на себя, освобождают ИН от нагрузки и снимают его с каната оттяжки.
Измерения выполняют при отсутствии на оттяжке гололеда и при ветре не более 5 м/с.
Результаты измерений тяжений в оттяжках опор ВЛ заносят в ведомости измерений.
На рис. 4 приведена оттяжка финского производства, предназначенная для опор ВЛ 0,4-10 кВ, т.к. с отечественными конструкциями оттяжек читатели могут ознакомиться в типовых проектах опор ВЛ 35 кВ и выше и в проектах института Сельэнергопроект (РОСЭП) для опор ВЛ 0,4-10 кВ [I том].

Техническое обслуживание железобетонных опор, приставок и фундаментов.

Требования к железобетонным опорам. Для железобетонных стоек опор допускаются следующие отлонения: по длине стойки ±25 мм; при толщине стенки от внешней поверхности до арматуры ±5 мм; смещение закладных частей по вертикальным отметкам ±10 мм; по кривизне стойки вдоль оси — не более 2 мм на 1м.
Толщина защитного слоя бетона должна быть:
для продольной рабочей арматуры (ненапрягаемой и напрягаемой, натягиваемой на упоры) — не менее диаметра стержня или каната арматуры;
для поперечной, распределительной и конструктивной арматуры — не менее диаметра указанной арматуры и не менее 10 мм при толщине конструкции до 250 мм.

Примечания:
1 Масса комплекта для крепления оттяжки к анкеру и опоре SH 51 (номер заказа 5024160-3) — 560 г 2. Количество в упаковке — 25 шт
Рис. 4. Комплект оттяжки SH 51 финского производства
1 — зажим; 2 — комплект втулок; 3 — замок; 4 — скоба; 5 — трос оттяжки
Поверхность элементов железобетонных опор, подножников, свай, предназначенных для установки в агрессивном грунте, должна иметь заводское гидроизоляционное покрытие. Для установки в грунт высокой степени агрессивности железобетонные изделия должны изготовляться на сульфатостойком цементе.
Проверка состояния железобетонных опор и приставок. Проверка наличия и ширины трещин в бетоне опор производится I раз в 6 лет. Размер трещин измеряется специальным оптическим прибором — микроскопом Бринеля, лупой Польди или металлической линейкой с ценой делений I мм в зависимости от ширины раскрытия трещин щели, размера раковины, выкола, скола или сквозного отверстия, применяются также приборы контроля арматуры ПКА-1М или АН-15.
Глубина трещины, щели, раковины измеряется щупом или металлической линейкой. При этом фиксируют также характер этих технических отклонений, размеры, направления относительно оси обследуемого изделия, количество в одном его сечении.
Измерение кривизы (прогиба) стойки (приставки) выполняют с помощью стальной струны диаметром 1 мм, натягиваемой вдоль прогнутой стойки в плоскости прогиба. Концы струны при этом закрепляют бандажами (струбцинами) наверху и внизу стойки. Значение кривизны измеряют линейкой, прикладываемой в месте наибольшего прогиба стойки, между натянутой струной и поверхностью опоры. Измерения выполняют, поднимаясь на стойку с помощью лазов или применяя телевышку, или гидроподъемник.
При осмотре оголенной арматуры изделия, ее очищают от возможной ржавчины, измеряют степень ее коррозии с помощью штангенциркуля, глубиномера, длину и диаметр оголенной арматуры в трех точках по ее сечению (среднее арифметическое от этих измерений составляет реальный результат измерения).
Качество заделки свободностоящих железобетонных опор в грунте имеет принципиальное значение для их последующей эксплуатации.
Отклонения железобетонной опоры от вертикальной оси снижает механическую прочность опоры. Установлено, что при наклоне только на 2° несущая способность опоры уменьшатся на 8... 10%. Поэтому при малейшем отклонении стойки опоры от вертикальной оси проверяют просадку грунта в месте заделки стойки опоры, наличие зазоров между стойкой и стенкой котлована отрытого ранее с помощью бурмашины, а также проверяют качество заделки опоры в грунте, плотность засыпанного в котлован грунта, наличие предусмотренных проектом опоры ригелей.
Качество крепления свободностоящей опоры и уплотнения грунта в котловане, проверяют с помощью зонда — стального заостренного стержня диаметром 10...20 мм и длиной не менее 2,5 м. Зонд вручную погружают в грунт с трех-четырех сторон от стойки на глубину до 2 м. По усилию, прикладываемому к зонду при его погружении, определяют плотность грунта около стойки опоры на разной глубине, наличие пустот в месте заделки. Одновремено прощупывают наличие ригелей и глубину их установки, если они были предусмотрены проектом. Если ригели не прощупываются зондом, то их наличие определяют, откапывая основание опоры. Если основание опоры откопали, то подниматься на нее с помощью лазов запрещается.
Прогиб траверс железобетонных опор допускается на 1300 длины траверсы.
Для удобного наложения переносных защитных заземлений, обеспечения защиты железобетонных опор ВЛ 6-10 кВ от протекания токов однофазного замыкания на землю в Мосэнерго, начиная с 1994 года решено выпускать опоры и приставки с электродом заземления, выведенным из тела опоры и приставки (у опор выводятся два электрода: верхний — для защитного заземления, а нижний — для присоединения защитного бандажа, предназначенного для защиты опоры от токов однофазного замыкания на землю).
На рис. приведены каркасы арматуры бетонной приставки и бетонной опоры 6-10 кВ.