Силовые опоры уличного освещения: особенности, виды

Силовые опоры освещения – оптимальный вариант для монтажа осветительных сетей

Для постройки систем наружного освещения идеальным вариантом являются силовые опоры – https://uralzmo.ru/product/opory-osveshcheniya/opory-granenye-silovye/. Ведь в отличие от несиловых, они позволяют осуществлять подвод питающего кабеля и в подземной части, и по верху. Кроме того, данный тип опор может применяться для установки рекламных щитов и других объектов.

Особенности и параметры силовых опор

Силовые опоры имеют цилиндрическую форму. Они изготавливаются из горячекатаной трубы. Это обеспечивает высокий уровень прочности. От атмосферных влияний и угрозы коррозии изделия защищаются горячим цинкованием с нанесением слоя покрытия толщиной от 70 до 120 мкм. Он способен надежно защищать металл на протяжении 25-30 лет.

Стоит отметить, что опоры освещения силовые способны выдержать нагрузку, которая равняется суммарной нормированной нагрузке, прилагаемой к верхней точке опоры. В итоге изделие имеет одинаковую прочность по всем осям.

Подключение осветительных приборов может производиться прямо в воздухе в верхней части. Кроме того, возможен вариант подвода кабеля под землей. При этом подсоединение осуществляется в специальном техническом люке, который находится в нижней части опоры.

Силовые трубчатые опоры: характеристики и применение

Опоры освещения силовые могут иметь два типа конструкции в зависимости от способа монтажа:

• Трубчатые;
• Фланцевые.

Первый тип подразумевает, что основанием, то есть фундаментом для установки опоры, является сама нижняя ее часть. То есть для установки данного изделия необходим заранее подготовленный котлован. При помощи подъемного оборудования нижняя часть опоры опускается в него, а сама опора выравнивается в вертикальной плоскости. Далее следует этап бетонирования котлована с установленным основанием опоры. Глубина установки опоры определяется в зависимости от ее высоты, а также требуемой степени нагрузки.

Верхняя часть данных опор оснащается кронштейнами, позволяющими удобно закрепить осветительные приборы. Они монтируются при помощи болтовых соединений.

Особенности силовых фланцевых опор

Силовые фланцевые опоры отличаются от обычных трубчатых способом монтажа. Их фундаментная часть представляет собой отдельный закладной элемент, который предварительно бетонируется в землю. Данный элемент оснащается шпильками для последующего монтажа самой трубчатой опоры.

Последняя же имеет специальное фланцевое соединение на нижнем конце, которое позволяет соединиться со шпильками и надежно закрепить опору при помощи гаек. Само же соединение после монтажа находится на уровне земли.

Данный тип опор имеет некоторые преимущества перед силовыми трубчатыми:

• Более простой монтаж, снижающий временные затраты;
• Более надежное крепление, позволяющее опоре выдерживать значительные поперечные нагрузки.
• Простота процедуры замены опоры в случае надобности

Опоры освещения силовые данного типа дают возможность применять и подвесные, и консольные светильники, что значительно расширяет сферу их применения. А удобный кронштейн значительно облегчает процесс крепежа.

Торговый дом «Гелио-Люкс» осуществляет поставки силовых опор освещения различных конфигураций, как обычных трубчатых, так и фланцевых. Благодаря использованию высокосортной трубной продукции, а также надежной обработке цинкованием, опоры имеют большой срок службы, а также приятный внешний вид, позволяющий вписать их в любой дизайнерский или архитектурный проект. Верный шаг для тех, кому нужны качественные опоры – позвонить в компанию «Гелио-Люкс».

Достоинства и недостатки деревянных и бетонных сооружений

К числу достоинств опорных изделий из бетона и дерева относится их стоимость (5-7 тыс. и 3-4 тыс. руб.). Вкапывание в землю и заливка цементом также требует меньше затрат, чем устройство забетонированной основы для болтовых соединений. Но у прямостоечных опор из железобетона (или дерева) есть ряд следующих недостатков:

• Ограничения по высотам, связанные с недостатком прочности фундамента и материала;
• Ограничения по нагрузке;
• Чувствительность к усадке грунта; столбы отклоняются от вертикального положения под нагрузкой с течением времени;
• Масса изделия до 2 т., которая увеличивает строительные расходы из-за необходимости использовать тяжёлый грузовой транспорт и подъёмные механизмы;
• Необходимость устанавливать внешние проводники заземления.

Подвесной кабель для питания приборов освещения снижает надёжность линии из таких опор. Обрыв может произойти из-за упавшего дерева, порыва ветра, или тяжёлой наледи.

Нюансы проектирования опор для освещения

Прежде чем производить установку опор для освещения, а также светотехники, должен быть разработан проект, учитывающий такие характеристики, как:

• уровень яркости освещения для конкретной области;
• особенности местного рельефа;
• мощность, которую потребляет оборудование;
• необходимость реализации системы управления и защиты;
• количество устройств;
• способы их монтажа;
• свойства электросети, к которой можно подключиться;
• расстояние между столбами.

Если проект был разработан грамотно, то он позволит соблюсти все прописанные в СНиПе нормы и требования относительно построения систем освещения, а также оптимизировать затраты на реализацию. Далее следует остановиться на главном.

Каждый объект, который установлен в городе, должен соответствовать норме по освещенности площади:

• Категория А – главные улицы города и также магистральные дороги (освещенность 15–20 лк).
• Категория Б – в данном случае речь идет о крупных улицах (10–15 лк).
• Категория В – дороги местного назначения (4–6 лк).

Светильники должны иметь степень защиты IP 65–67, а металлические опоры, предназначенные для освещения пешеходных аллей, устанавливаются вне дорог. Причем при ширине не более 10 м монтаж осуществляется по односторонней схеме размещения столбов. Если же площадь дороги больше, то используется прямоугольная, двусторонняя или шахматная схема.

К опорам, устанавливаемым на дорогах, предъявляются следующие требования:

• Расстояние между столбами на обычной дороге составляет 0,6 м от бордюра.
• На трассах, где наблюдается интенсивное движение, этот показатель составляет уже 1 м.
• Если отсутствует электротранспорт и грузовые автомобили, расстояние будет 0,3 м.
• При отсутствии бордюра – 1,75 м.

Кроме этого, внимание следует уделить высоте установки источников света, а также другим, не менее важным особенностям

• Консольные светильники должны устанавливаться по отношению к горизонту под углом 15–30 градусов.
• Источники света монтируют на расстоянии минимум 0,6 м от электросетей общего пользования.
• Размещение светильников на расстоянии 0,9–3 м от земли позволяет сделать освещение более экономичным при установке их на парапетах и мостах.

Если необходимо обеспечить проезд техники для уборки снега, светильник можно расположить удаленно от проезжей части, однако расстояние не должно превышать половины высоты опоры освещения.

Особенности устройства фланцевых опор

Технологическим преимуществом полых железных стоек в строительстве является фланцевый скрепляющий механизм. На нижней части лёгкого корпуса мачты устанавливается заглушка с монтажными отверстиями. При строительстве забетонированнойплощадки под мачту в котловане перед подачей связующего раствора монтируется либо металлическая основа с гнездом под фланцевое крепление, либо шпильки, усиленные сварными перемычками. Лёгкий трубчатый каркас устанавливается в гнездо, или на шпильки, и закрепляется при помощи резьбовых соединений, что делает его съёмным и заменяемым. Питающий кабель прокладывается по дну траншеи, подводится к фундаменту и подаётся внутрь трубы через окошко вжелезном основании.

Процесс установки

По способу монтажа опоры разделяются на два типа:

1. Прямостоечные
2. Фланцевые

Прямостоечные опоры монтируются в подготовленное отверстие на поверхности земли и заливаются бетоном.

Фланцевый элемент состоит из наземной и подземной частей. Сначала в подготовленную яму устанавливают закладной элемент в виде фланца, который после заливки бетоном должен остаться снаружи. В дальнейшем к нему болтами присоединяют непосредственно саму опору.

Фундамент для опор освещения

Параметры фундамента зависят от назначения опоры, её размеров, массы. При этом учитывается тип грунта и возможные ветровые нагрузки, а также тип закладных элементов. Размер ямы в плане составляет 1000 х 1000 мм, глубиной 1200 мм. Глубина прокладки кабеля под газоном не меньше 800 мм, под автодорогой – 1200 мм. На дне траншеи делается песчаная подушка толщиной в 150 мм для предохранения кабеля от возможных просадок почвы.

Замер заземления опоры освещения

Заземление опоры освещения

Все металлические опоры должны иметь заземление, чтобы при случайном попадании напряжения на мачту электрический ток отводился в землю, что обеспечивает безопасность людей.

Заземляющие устройства представляют собой вбитые на 3 метра в почву железные штыри или ленты из металла, проложенные в траншее глубиной не меньше полуметра. Все металлические элементы опоры, включая крюки и держатели осветительных приборов, подсоединяются к металлической оболочке питающего кабеля с изолированным нейтральным проводом, подключенным к элементу заземления. Подобная система используется в качестве молниеотводов – при попадании молнии, заряд направляется в землю и не оказывает негативного влияния на человека и осветительные элементы.

Опоры освещения несиловые

Назначение

Металлические несиловые опоры освещения типа НПГ, НФГ, НПК, НФК, МК, КК, ОГК, ОГКК, ОНО, ОТ, ОНТ, ОНФТ предназначены для освещения городских территорий, автостоянок, парков, дорог, мостов и других объектов с I по VII ветровые районы согласно СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия». Металлические опоры уличного освещения выдерживают воздействие различных видов внешних нагрузок (ветровая, снеговая, гололедная) с установленными на них кронштейнами, осветительными приборами и небольшими рекламными конструкциями. При применении с воздушным подводом питания могут использоваться только в качестве промежуточных опор.

Покрытие

Все поверхности опоры защищены от воздействия агрессивных сред окружающей среды в зоне эксплуатации (метод горячего оцинкования). Толщина покрытия от 70 до 120 мкм, что позволяет эксплуатировать изделие в течение 25 — 30 лет без восстановления защитного покрытия. Дополнительно наружная поверхность опор может быть обработана лакокрасочным покрытием.

Способ установки

• Фланцевые опоры устанавливаются на железобетонный фундамент с помощью фланцевого крепления болтами или шпильками к металлической закладной детали фундамента .
• Прямостоечные опоры устанавливаются в заранее подготовленный земляной котлован с последующей заливкой бетоном.

Особенности конструкции опор

Материал опоры выбирается исходя из климатической зоны (от -50 до +50 °С) и условий эксплуатации опоры согласно СНиП II-23-81 «Стальные конструкции». В верхней части опоры имеется удобный узел для установки и крепления различных металлоконструкций (кронштейнов). Кронштейн (одно-, двух-, трех- и четырехрожковый) крепится восемью винтами М10.

• Граненые (Многогранные) конические опоры наружного освещения выполнены из листового проката толщиной 3–4 мм методом гибки, с одним продольным сварным швом и имеют в поперечном сечении многогранник. Максимальная длина составных частей опор — не более 12,5 м. Опоры высотой более 12,5 м изготавливаются составными. Соединение составных частей (секций) опор производится при монтаже методом «конус-в-конусе» (рис. 1), обеспечивающим надежность соединения и не требующим болтов и фланцев. Соединение неразборное ввиду малого угла конусности и большой длины посадки.
• Круглоконические опоры выполнены из листового проката толщиной 3–4 мм методом гибки, с одним продольным сварным швом и имеют в поперечном сечении круг. Максимальная длина составных частей опор — не более 12,5 м. Опоры высотой более 12,5 м изготавливаются составными. Соединение составных частей (секций) опор производится при монтаже методом «конус-в-конусе» (рис. 1), обеспечивающим надежность соединения и не требующим болтов и фланцев. Соединение неразборное ввиду малого угла конусности и большой длины посадки.
• Трубчатые опоры уличного освещения представляют собой стальные сварные или разборные ступенчатые металлические конструкции, стволы которых выполнены из трубного проката толщиной 5–8 мм, могут нести нагрузку от 300 до 2700 кг и имеют в поперечном сечении круг. Опоры высотой более 12 м изготавливаются разборными. Соединение составных частей (секций) опор производится при монтаже при помощи сварки с фланцем (рис. 2); холодного вальцевания (рис. 3); болтового соединения (рис. 4).

Установка опор краном и трактором

Установка опор с помощью крана и трактора имеет два варианта:

• Установка стационарным краном и трактором;
• Установка трактором и краном на колесной базе.

Советуем изучить — Удельное электрическое сопротивление

Установка стационарным краном и трактором

• Опора укладывается по оси ВЛ. Тяговые тросы крепятся к низу и верху опоры;
• Нижний трос крепится к лебедке трактора. Кран стоит у котлована и им опора поднимается над землей. При этом лебедкой трактора удерживается низ опоры. В таком «подвешенном виде» опору опускают в котлован;
• Нижний трос открепляется от лебедки трактора. Теперь к лебедке крепится верхний трос, который начинает натягиваться;
• Когда ослабнет трос крана, его открепляют, а опору удерживает трактор и две боковые лебедки временными расчалками.

Установка трактором и краном на колесной базе

При такой установке все происходит немного по-другому. Трактор ставят поперек трассы, в метре от котлована. Опора укладывается вдоль трассы на расстоянии 1500-2000 мм от края котлована. Краном опора подминается, а трактором удерживается. Поднимая опору, её край устанавливается в котлован. Трактор усиливает натяжение опоры, при этом ослабевает трос крана. Когда вся нагрузка перейдет на трактор, кран отсоединяют и отводят на безопасное расстояние. Окончательный подъем опоры производится трактором.

Выбор опор для освещения

Требования, которым должно отвечать уличное освещение, регламентируют СНиПы.

Здесь указаны:

• Яркость освещения для каждой территории.
• Расположение столбов.
• Расстояние между опорами.
• Тип фундамента.
• Вид кронштейнов.

Все объекты, расположенные на улице, имеют определенную категорию и норму по горизонтальной освещенности площади:

• Категория А – для дорог с магистральной функцией, главных улиц города, их освещенность должна составлять 15-20 лк.
• Категория Б, включает магистральные улицы, их освещенность — 10-15 лк.
• Категорию В, составляют дороги местного значения, их освещенность колеблется от 4 до 6 лк.

При интенсивности движения более двух тысяч транспортных средств в один час, сильно запыленных дорогах, светильник по степени защиты должен соответствовать исполнению IP54.9.

Металлические опоры наружного освещения выбираются, прежде всего, с учетом экономичности материала.

Это может быть:

• Чугун.
• Сталь оцинкованная.
• Алюминий.

Расчет количества, порядок установки, как будут расположены опоры металлические освещения, выбор системы и типа источника света, должны соответствовать СНиПу.

На улицах и дорогах, схема размещения светильников может быть:

Односторонней.

Односторонняя схема расположения опор

Двухсторонней шахматной.

Двухстороннее шахматное размещение столов

• Двухсторонней прямоугольной.
• Осевой.

Осевое расположение опор

• Двухрядной прямоугольной по осям движения.
• Двухрядной прямоугольной по осям улицы.

Двухрядное освещение улицы

Опора металлическая освещения пешеходных аллей, устанавливается вне дороги. При ширине аллеи до 10 метров, столбы размещаются по односторонней схеме, свыше 10 метров — по двухрядной шахматной или прямоугольной схеме.

Расстояние между опорами зависит от используемого осветительного прибора, его мощности, высоты от земли, типа освещения.

Основные требования к размещению опор на дорогах:

• На обычных дорогах расстояние до опоры от бордюра составляет 0,6 метров.
• При интенсивном движении — 1 метр.
• На дорогах, где нет грузового и электротранспорта – 0,3 метра.
• При отсутствии бордюра — 1,75 метра.

На частях дорог, имеющих радиус закругления 60-250 метров, светильники размещаются с внешней стороны. Если это невозможно – их устанавливают с внутренней стороны, с большим шагом. На ЖД переездах, переходах для пешеходов, шлагбаумах располагаются два светильника по диагонали возле каждой единицы.

При выборе высоты опоры необходимо иметь в виду:

• Основной элемент газосветного прибора необходимо размещать над уровнем земли от 3-х метров, но не ниже, чем 0,5 метра от уровня крыши здания.
• Можно светильники размещать от земли на расстоянии 0,9-3 метра на мостах и парапетах, если это лишь один из экономичных вариантов.
• От светильника до электропередачи по воздушной линии или сети общего пользования расстояние должно быть свыше 0,6 метра.
• Консольные светильники можно размещать под углом 15-30° к горизонту.
• При необходимости проезда механизированной снегоуборки, допускается смещать опоры от проезжей части, но не более чем на половину высоты опоры.

После выбора высоты и количества металлических опор, можно приступать к их монтажу своими руками.

Габаритные размеры опор воздушных линий электропередачи

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.

Советуем изучить — Мощность трехфазной цепи при несимметричной нагрузке

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.

Технология изготовления металлических опор для освещения

Изготовление опоры для освещения осуществляется следующим образом:

• В качестве материала для изготовления стальных опор используется сталь в виде рулонов или листов (горячекатаная углеродистая или низколегированная конструкционная) прочностью не более К55.
• После того как рулоны разматываются и правятся полосы, происходит нарезка на заготовки длиной 4–12 м. Стоимость конструкции зависит от ее высоты и наличия защитного покрытия.
• Далее полосы очищаются от посторонних предметов и грязи.
• Осуществляется контроль за размерами заготовок.
• Усилием 2 000 тонн полосы поступают на универсальный листосгибочный пресс.

Так получают опоры для освещения, имеющие гладкую коническую или пирамидальную граненую форму.

На линии изготавливаются:

• Пирамидальные граненые опоры, имеющие толщину стенок 3–8 мм и диаметр (внутренний или условный) 50–650 мм, которые используются для наружного освещения, мачт освещения, а также сетей городского транспорта.
• Конические столбы, имеющие гладкую поверхность, обладающие диаметром 60–180 мм и толщиной стенок 3-4 мм. Такие конструкции применяются, как правило, в качестве столбов для наружного освещения.
• U-образные пятигранные секции 240х310х8 мм. Такие опоры используют для контактных линий, которые устанавливают на магистралях железных дорог.

Технология изготовления:

• Заготовка поступает на линию дуговой сварки под слоем флюса или в среде защитного газа.
• Дефектные концы труб и технологические планки обрезаются.
• Плазмой прорезаются лючки для проводов.
• Осуществляется защита сварных швов в районе телескопического соединения.
• Исправляется продольная кривизна столбов.
• Производится калибровка концов опор.
• Осуществляется приваривание опорного фланца.

Изготовленная деталь подлежит контролю согласно следующим условиям:

• Максимальное отклонение диаметра опоры от проектного составляет 0,003 наружного диаметра.
• Длина может превышать чертежную величину не более чем на 0,2 %.
• Кривизна столба на 1 м длины может быть максимум 1,5 мм, общая 10 мм.

Обслуживание опор

Опоры освещения и светильники обязательно обслуживаются на всем протяжении своей эксплуатации.

Периодичность проверки:

1. 1 раз в месяц проводят осмотр линий, проверяют состояние изоляторов и подвесок, к которым крепятся светильники. При обнаружении перегоревших ламп их заменяют, неисправности – устраняют.
2. 2 раза в год производят очистку оптической части осветительных устройств при помощи растворителя или уайт-спирита, удаляют мусор, ветки и обрезают нависающие деревья.
3. 1 раз в три года опоры, покрытие которых приходит в негодность от перепадов температур, солнечного излучения, окрашивают.