Воздушные линии электропередач - несомненно наиболее повреждаемый элемент электрических сетей. По статистике в электрических сетях любого напряжения, а особенно в сетях выше тысячи вольт, отключения воздушных линий электропередач составляют более пятидесяти процентов от их общего количества.
Конечно, наибольший процент приходится на грозовые отключения, не приводящие, как правило, к повреждениям элементов сети. Тем не менее, серьезные проблемы энергетикам доставляют и другие виды отключения ВЛ, в том числе из-за повреждения элементов линий электропередачи.
Такие отключения носят длительный характер и требуют больших финансовых затрат на их локализацию и восстановление поврежденных элементов сети.
Одно из самых неприятных повреждений, если не самое неприятное, – это падение опор ВЛ. Как правило, в Западной Сибири ВЛ проходят по болотам глубиной до десяти-двенадцати метров, и восстановление повреждений на линиях в летнее время из-за отсутствия подъезда очень проблематично, особенно если для этого требуется тяжелая техника.
Следовательно, необходимо принимать максимально возможные меры для предотвращения возможных повреждений воздушных линий электропередачи.
В целях профилактической работы необходим мониторинг ВЛ для определения слабых мест и устранения причин возможных повреждений.
На энергетических предприятиях ведется статистика повреждений элементов сети, их классифицируют по характеру повреждений для выявления наиболее характерных и основных причин повреждений для разработки мероприятий по предупреждению аварийности. Так как падение опор линий электропередачи – наиболее ущербное повреждение, за состоянием опор ведется особенно тщательный контроль.
И все же, несмотря на это, падение опор на ВЛ – явление не очень редкое. Особенно страдают от этого ВЛ, проходящие по болотам на границе вечной мерзлоты и вообще в зоне Западно-Сибирского Крайнего Севера.
Основными причинами падения опор, кроме нарушения технологии строительства линий электропередачи, являются природные катаклизмы — ураганные ветры и выпирание свай фундамента опор пучинистыми грунтами.
В результате выпирания свай — бывает до одного метра и более — опора получает недопустимый крен и при усилении ветра падает. Так как пучению подвергается группа опор, то падение одной их них может вызвать цепную реакцию, и по принципу домино падает группа опор.
Восстановление таких повреждений – дело очень сложное и дорогостоящее. В нашей практике были случаи, когда в летнее время приходилось монтировать опоры при помощи вертолета.
Это при сохранившихся фундаментах. А в случаях, если необходимо забивать новые фундаменты, необходимо ждать зимы, когда промерзнут болота.
А это на длительный срок – серьезное ослабление схемы электроснабжения потребителей, а в худшем случае – ограничение потребителей.
Пока современная наука не нашла эффективных способов борьбы с пучением грунтов.
Применение мастик для обмазки свай перед их забивкой не дает желаемого результата. Расчеты фундаментов опор не гарантируют надежную их устойчивость в эксплуатации, а применение усиленных фундаментов в виде увеличения количества и длины свай ведет к удорожанию строительства, на что инвестор не всегда идет, тем более если это не подтверждается расчетами.
Следовательно, на первый план выходит необходимость борьбы с выпучиванием свай фундаментов ВЛ, находящихся в эксплуатации, по мере появления проблем.
Есть несколько путей решения, как исправить появившейся дефект фундамента опоры.
Во-первых, можно перезабить фундамент более длинными сваями при больших пучениях, увеличив количество свай.
Перезабивка пикета производится в створе ВЛ практически на старом месте, тем паче что современные строители владеют технологией выдергивания старых свай.
В этом случае не требуется дополнительное визирование провода, так как пролеты ВЛ не меняются. Перебиваются только сваи, а тело опоры и провод остаются прежними. Фундаменты опоры усиливаются, но полной гарантии предотвращения дальнейшего пучения нет.
Усиление фундаментов опор двенадцатиметровыми сваями на порядок снижает риск повторного движения свай в результате пучения.
Второй способ борьбы с пучением – это добивка выпученных свай до прежних отметок и фиксация их при помощи крестовых свай, которые забиваются в грунт параллельно несущей свае и увеличивают сопротивление сваи силам пучения.
Иногда в зонах массового выпучивания свай усиление крестовыми сваями применяют до начала движения сваи в грунте как меру профилактики против пучения. Как правило, это очень действенная мера, в нашей практике не наблюдалось выпирания свай, усиленных подобным образом. И все же она не дает полной гарантии успешности борьбы с пучением грунтов.
Это достаточно дорогой и трудоемкий метод при применении его на действующих ВЛ, так как требуется демонтаж опоры, работа сваебойного агрегата и монтаж опоры и провода.
В условиях Крайнего Севера этот метод против выпучивания свай применяется нередко наравне с первым способом – перезабивкой свайных фундаментов с усилением.
В практике не наблюдалось случаев движения свай после их усиления крестовыми сваями, хотя теоретически предположить подобное возможно.
Третий способ борьбы с пучением — это перевод опор ВЛ или оборудования ПС на поверхностный фундамент. Этот метод достаточно новый и несколько нестандартный.
Суть его заключается в том, что вместо обычного свайного фундамента используется балластный поверхностный фундамент из дорожных плит или из связок свай, на который монтируется опора или оборудование.
Количество плит или свай рассчитывается из условий неопрокидываемости при различных силовых нагрузках на опору. При этом методе исключается воздействие пучинистых грунтов на фундаменты.
К недостаткам этого способа борьбы с пучениями можно отнести невозможность его применения на сильно обводненных болотах, когда фундамент просто-напросто может утонуть. В связи с нестандартностью метода не все проектные и строительные организации им владеют.
В практике нередко встречались случаи движения свай фундаментов оборудования и зданий на подстанциях. Методы борьбы с пучением на подстанциях можно применять аналогично, как на ВЛ.
Но если от пучения страдает здание, естественно, перечисленные методы неприемлемы, так как они предполагают практически строительство нового здания. В этом случае можно порекомендовать отвод поверхностных вод от отмостки здания. Тогда, если добиться хорошего отвода поверхностных вод и ненасыщения грунта водой, грунт не будет выталкивать сваи.
Опыт показывает, что, если оборудование смонтировано на нескольких параллельных сваях, хороший эффект дает их жесткая обвязка между собой над поверхностью земли. Но основным методом борьбы с пучением на подстанции мы все же считаем хороший водоотвод с рельефа.
Смотрите также: Комплексная механизация работ по ремонту и техническому обслуживанию ВЛ