На габаритные размеры опор влияют рабочее напряжение воздушной линии электропередачи, сечения подвешиваемых проводов, материал, из которого сделаны опоры, наличие и отсутствие грозозащитного троса, климатические условия местности, длина пролета воздушной линии.
Большое влияние на конструкцию и размеры опор оказывает рабочее напряжение линии электропередачи. При напряжениях 6 - 10 кВ, когда расстояния между проводами берутся около 1 м, провода всех трех фаз легко расположить на опоре в виде одиночного столба относительно небольшой высоты. На линиях 35 - 220 кВ расстояния между проводами лежат в пределах 2,5 - 7 м, а на линиях 500 кВ они достигают 10 - 12 м. Для подвески проводов с такими расстояниями между ними требуются высокие и развитые в поперечном направлении опоры.
Кроме того, с повышением напряжения воздушной линии электропередачи возрастают и сечения подвешиваемых проводов. Если на линиях 6 - 10 кВ редко применяются провода с сечениями более 70 - 120 мм2, то на линиях 220 кВ подвешиваются провода с сечениями токоведущей алюминиевой части не менее 300 мм2 (АС-300). На линиях 330 - 500 кВ в каждой расщепленной фазе имеется по два-три провода. Суммарное сечение алюминия в фазе достигает 1500 мм2. Такие сечения проводов обусловливают больше поперечные и продольные силы, действующие на опоры, что и ведет к увеличению их размеров и веса.
Большое влияние на конструкцию опор воздушных линий электропередачи оказывает материал, из которого изготовлены опоры линии. На линиях с деревянными опорами конструкции опор имеют простейшую форму: одиночный столб, А-образная ферма и портал. Сложные составные деревянные опоры не экономичны.
Деревянная опора ВЛ 10 кВ
Такие же простые формы наиболее целесообразны и для железобетонных опор. Отдельные элементы этих опор часто делают пустотелыми цилиндрическими или слегка коническими.
Металлические опоры выполняются в виде решетчатых пространственных ферм. На линиях 35 - 330 кВ наиболее экономичными, как правило, являются одностоечные опоры. При более высоких напряжениях применяются портальные опоры с жесткими свободно стоящими стойками или укрепленные тросовыми оттяжками.
Опоры с грозозащитными стальными тросами, естественно, имеют большие размеры, чем бестросовые опоры.
ВЛ 330 кВ с грозозащитным тросом
Значительное влияние на конструкцию и размеры опор и их элементов оказывают климатические условия местности. Чем суровее климатические условия, тем тяжелее получаются опоры.
Конструкция и размеры опоры также зависят и от длины пролета воздушной линии. При малых пролетах высота опор ЛЭП будет небольшой. Расход материалов на каждую опору относительно небольшой. Но на линии придется установить значительное количество опор, что потребует большого числа изоляторов, фундаментов и т. д.
Увеличивая пролет воздушной линии электропередачи, снижают число опор, которое необходимо для ее строительства. При этом расход материалов при строительстве на каждую опору увеличивается, но в целом на 1 км линии расход материалов уменьшится. Другие составляющие окончательно стоимости линии - стоимость изоляторов, транспорта, фундаментов опор и монтажных работ при строительстве также при этом снижаются. В итого, стоимость 1 км линии уменьшается.
Но бесконечно увеличивать длину пролета не выгодно, т. к. снижение стоимости линии с увеличением пролета происходит только до некоторого предельного значения и дальнейшее увеличение пролета приводит уже к удорожанию линии.
Существует понятие - "экономически пролет". Это пролет линии электропередачи, при котором затраты на ее сооружение получаются наименьшими. Считается, что при экономическом пролете минимум капитальных вложений соответствует минимуму эксплуатационных расходов, а следовательно, и минимуму расчетных затрат.
Металлические опоры ВЛ 330 кВ
Для того, чтобы найти экономический пролет нужно выполнить серию расчетов, задаваясь разными длинами пролетов линии. Для каждого заданного пролета при находится стоимость 1 км линии. Одновременно вместе с этим выбирается и наиболее целесообразная конструктивная схема опоры, которые будут использоваться при сооружении воздушной линии электропередачи.