Информационное моделирование
Процессы, приходящие в окружающем мире, настолько сложны и многогранны, что для их изучения используется метод информационного моделирования. С помощью создания моделей появляется возможность представить реальность в упрощенном виде. Удобнее всего вести ее формирование с помощью компьютера. В результате появляется реальный образ объекта, позволяющий понять основные его свойства и использовать информацию для решения конкретной задачи. Построение и использования моделей ведется практически во всех социальных и естественных науках.
Назначение информационного моделирования
С помощью моделирования ведется познание окружающего мира путем создания заместителей исследуемых объектов, которые получили название моделей существующих прототипов или оригиналов. Примером могут служить имена реальных людей, манекены человеческие фигур, макеты действующих самолетов, парков или мостов. Сюда же можно отнести глобусы или карты.
Все выпускаемые модели не могут полностью отразить характеристики оригинала и только указывают на часть его свойств. Примером является модель автомобиля без двигателя и остальных агрегатов. При этом некоторые объекты сразу могут отражать несколько оригиналов, предоставляя информацию о присутствующих у них свойствах. Мяч можно сравнить с планетой, указывая, что она круглая. Если рассмотреть глобус, то здесь появляется информация о расположении материков.
Наиболее качественной моделью считается та, которая с максимальной полнотой отражает признаки объекта. При этом полностью охарактеризовать свой прототип не может ни одна модель. Однако часто этого и не требуется. При создании модели самолета, которая предназначается для коллекции, главным является воспроизведение его внешнего вида, а не летных характеристик.
При изготовлении модели необходимо заранее знать предъявляемые к ней требования, и какие признаки оригинала она должна отражать. Исходя из этих условий, модели бывают двух видов:
- Натурная или материальная. К ним относятся макеты или муляжи, которые являются уменьшенными копиями воспроизводимого объекта. В данном случае идет обычное копирование внешних признаков оригинала. При этом копии могут иметь разные размеры отличные от прототипа. Хорошим примером является модель солнечной системы, которая во много раз меньше реальных параметров объекта.
- Информационная. Сюда относится словесное описание, схема, чертеж или формула. В данном случае ведется предоставление набора признаков об объекте с содержанием всей необходимой информации.
Предназначения моделей состоят в следующем:
- Представление масштабных будущих проектов. Сюда может относиться план застройки жилого сектора или архитектурные особенности отдельного помещения.
- Показ сложнодоступной информации. Это касается макетов в биологическом кабинете.
- Проверка работы создаваемых в будущем агрегатов. Модель самолета проверяется в аэродинамической трубе с целью выявления всех недостатков на стадии проектирования.
- Для точного прогнозирования. Снимки, полученные из космоса, дают представление о перемещении воздушных масс.
- С целью получения необходимой информации. Наглядным примером является места указания движения поездов или автобусов.
Разновидности информационных моделей
Информационные модели отражают свойства объекта в определенной форме. По способу представления они делятся на виды:
- Образные. Такие модели несут в себе информацию об объекте с помощью зрительных образов. Это могут быть рисунки или фотографии, расположенные на носителе информации. Классическими примерами являются бумага с нанесенным на нее изображением, фотографии или спутниковые снимки. Образные модели широко используются в учебных заведениях. Здесь они присутствуют в учебниках или как иллюстрации на плакатах
- Знаковые. Выглядят в виде формул, текста или написанной на определенном языке программы.
- Смешанные. В таких моделях присутствуют как образные, так и знаковые элементы. Сюда относятся географические карты, различные диаграммы или графики.
Информационные модели широко применяются при разработке чертежей для строительных и механических конструкций, а также при формировании электронных схем.
Графические модели
С помощью графического моделирования есть возможность представить объект в виде различного вида изображений. К ним относятся:
- Схема. Это графическое изображение объекта, выполненного с помощью условных линий. В результате появляется информация о структуре системы, ее внешнем виде и данные о некоторых характерных признаках. При этом она носит ограниченный характер, поскольку схема не обладает рельефностью. Если речь идет о блок-схемах, то их задача состоит в предоставлении алгоритма определенных действий для решения проблемы.
- Карта. Здесь идет описание местности в виде ее моделирования. Карта выглядит как уменьшенное изображение участка поверхности Земли разной по размеру территории. В результате появляется наглядная информация о рельефе местности, расположении населенных пунктов, проложенных автомагистралях и расстояний между объектами.
- Чертеж. Это нанесенный на бумагу в уменьшенном виде объект. Особенность проекта заключается в том, что он ведется методом проецирования детали в определенном масштабе. Для предоставления более полной информации в чертеже присутствуют размерные линии с нанесенными числами и текст. Их созданием занимаются проектировщики, которые работают в конструкторских бюро.
- График. Сюда включаются диаграммы, содержащие статистические данные об исследуемом явлении. График представляет собой разного вида линии, отражающие тенденцию развития процессов, их рост или падение.
На бумагу можно наносить объемные изображения узлов и деталей. Это значительно облегчает восприятие модели предмета.
Математические модели
Любые процессы можно описать с помощью математической символики. Сюда относятся разной сложности уравнения или любые типы неравенств. Существенную помощь в создании математических моделей оказало появление ЭВМ. С использованием электронно-вычислительной техники появилась возможность не только убыстрить расчеты, но и значительно их углубить. Это дало мощный толчок для формирования таких видов моделей, которых раньше невозможно было создать на практике.
Компьютерное математическое моделирование проводится в 7 этапов:
- Первый. Определяются цели моделирования, и ведется понимание структуры будущего объекта, а также взаимодействия его с окружающей средой. Определяется способ управления процессом на основании существующих целей и прогнозирование будущих последствий такого воздействия.
- Второй. Определяется степень важности входных параметров, которые разделяются по рангам.
- Третий. Ведется непосредственно разработка математической модели на основании имеющейся абстрактной формулировки.
- Четвертый. Подыскивается наиболее удобный способ исследования построенной модели. Оптимальным вариантом является численный метод, который хорошо поддается программированию.
- Пятый. Отлаживается разработанная программа.
- Шестой. Готовая программа тестируется на основании заранее известного результата. Если проверка проходит успешно, программа запускается в работу.
- Седьмой. Начинается непосредственно эксперимент и если точность полученных результатов не соответствует ожидаемым реальным процессам, модель отправляется на доработку.
Основным преимуществом математических моделей является универсальность, поскольку их можно использовать на разных явлениях, а иногда даже на целом классе.
Моделирование глобальных процессов
Во время моделирования процессов, проходящих в отдельно взятых науках, решаются локальные задачи. При этом перед человечеством стоит цель получения информации о ближайшем своем будущем. Здесь рассматривается не политическая и экономическая ситуация в отдельных государствах, а развитие человечества в целом.
Такая необходимость заключается в том, что из-за непродолжительности жизни человека, изменения, которые наблюдаются в мире, малозаметны. На развитие человечества и планеты влияет огромное количество проходящих процессов, которые взаимосвязаны между собой, но конечные результаты их деятельности предсказать невозможно. Человеческому уму не под силу решить такую проблему и только с помощью компьютерного моделирования можно спрогнозировать итог взаимодействия глобальных факторов на ближайший период и сделать относительно верный прогноз.
Возможные трудности
Причиной нестабильности могут стать следующие факторы:
- Увеличение численности населения. По статистике количество человек на Земле удваивается через каждые 40 лет. Это приводит к истощению источников, поддерживающих существование населения.
- Уменьшение природных ресурсов. Связано это с высокими темпами развития промышленного производства. К ним относятся полезные ископаемые и источники чистой воды.
- Повышенный процент в воздухе соединений углерода диоксида. Происходит это из-за уменьшения количества лесов на планете, поскольку их вырубка ведется в неконтролируемом порядке.
- Глобальное потепление на Земле. Причиной является неправильное хозяйствование человечества.
Трудности ведения отслеживания проблем состоят в том, что все происходящие на Земле процессы необходимо рассматривать в комплексе. С одной стороны рост производства относится к положительному фактору. Однако он за собой тянет негативные последствия в виде загрязнению почвы и атмосферы, а также повышенному расходу невозобновляемых энергоресурсов. Увеличение численности людей позволяет развивать нашу планету, но это влечёт за собой ухудшение состояния атмосферы.
Чтобы хорошо понимать и прогнозировать будущее развитие человечества, возникает потребность в моделировании всех процессов.
Соблюдение правил
В результате моделирования появляется возможность избежать будущих катастроф. Для этого необходимо соблюдать следующие правила:
- В мире существуют возобновляемые ресурсы, к которым относятся вода, лес или рыба. Необходимо их расходовать так, чтобы они успевали восстанавливаться.
- К невозобновляемым ресурсам относятся различные виды руд, нефть или уголь. В процессе их потребления необходимо соблюдать меру, чтобы постепенно осуществлялся переход на потребление возобновляемых ресурсов, таких как солнечная энергия, или ветер. При организации научного подхода после исчезновения невозобновляемых видов природных источников произойдет плавный переход к использованию энергии от новых ресурсов.
- Загрязнение природы должно вестись такими темпами, чтобы она успевала очищаться. С этой целью на промышленных предприятиях обязательно требуется устанавливать очистительное оборудование.
Для охвата всех глобальных процессов ведется их моделирование, которое известно под названием WORLD. Полученные данные дают возможность наметить пути развития человечества для достижения благополучия и стабильности.
Современное строительное моделирование
Проектирование строительных объектов осуществляется с помощью цифрового моделирования. Обеспечивается это применением технологии BIM. Ее эффективность дает возможность существенно сэкономить финансовые и временные затраты. Такая технология позволяет создавать модели для ведения строительства объектов любой сложности, к которым относятся тоннели, мосты, высотные дома и скоростные трассы. BIM напоминает 3D моделирование с расширенной базой данных.
При создании модели 3D-объекта используются компоненты, загруженные в электронную базу. Сюда включаются стоимость используемых материалов, их физико-механические характеристики, данные инженерных изысканий. В том случае, когда параметры изменяются, программой в схему автоматически вводятся поправки.
С помощью моделирования BIM обеспечивается возможность архитекторам, проектировщикам, дизайнерам, коллективное ведение работы. Все вносимое ими данные тут же распределяются программой в нужные ячейки. Создание такой модели выражается в следующих преимуществах:
- комплексный расчет всех характеристик строительного объекта;
- устранение ошибок, которые возможны на стадии проектирования;
- выявление отклонений в заложенной технологии при ведении строительных работ;
- полная синхронизация всего процесса;
Любая задумка заказчика перед началом возведения объекта за счет использования системы моделирования предварительно просматриваются на экране. Это позволяет устранить все недопонимания между участниками проекта еще на стадии его разработки.
Функционирование модели BIM осуществляется на всех этапах:
- Проектирование. Сначала создается непосредственно 3D-модель. Это все подробные чертежи, спецификации и расчеты. Затем данные заносятся в программу, и после обработки формируется список предстоящих работ. Кроме того, на этой стадии с помощью компьютера проект дополняется такими данными как устройство подъездных путей, площадок для разгрузки и хранении, а также обслуживание спецтехники.
- Строительство. Наличия созданной 3D модели позволяет на этом этапе вести полный контроль возведения объекта. В случае выявления отклонений происходит их фиксации и корректировка. Такая работа ведется всеми участниками: заказчиком, застройщиком, инвестором и контролирующими органами.
- Эксплуатация. Технологии BIM даже после сдачи строительного объекта обладают возможностями контроля состояния строения в последующий период. Обеспечивается это наличием датчиков, подающих необходимую информацию на компьютерное оборудование.
Использование моделирования BIM позволяет сэкономить на постройке объекта до 20% средств. При этом время на его возведение сокращается на 12%, что придает проекту повышенную привлекательность.
Информационное моделирование относится к процедуре формирования и построения моделей различного формата, которые представляют собой хранилища, легко воспринимаемые человеком. Разрабатываются они абсолютно для всех сфер жизни и дают возможность получить данные о наиболее слабых сторонах объекта или текущего процесса, что позволяет принять меры для исправления ситуации.
Потому и не шумят
Шумозащитные экраны (ШЗЭ) получают все большее распространение при реализации крупных транспортных проектов. При том что компаниями налажено производство качественной продукции, развитие сегмента сдерживают ценовые факторы.
Курс властей на развитие инфраструктуры стимулирует строительство крупных дорожно-транспортных объектов, часть из которых находится в черте населенных пунктов. Это, в свою очередь, ведет к все более широкому использованию шумозащитных конструкций.
«Спрос на шумозащитные экраны растет год от года. Это связано с развитием российских автомобильных дорог, более тщательным контролем соблюдения современных норм строительства и заботой о здоровье людей, пребывающих в местах с повышенным уровнем шума. Рынок ШЗЭ развивается. Появляются новые материалы и технологии», — констатирует директор департамента шумозащитных экранов ООО «КрафтСпан» Артем Яковлев.
По словам директора по развитию ООО «АДК» Петра Федорова, сегодня рынок ШЗЭ развивается очень быстро. «Растет спрос на эффективные решения по шумозащите, особое внимание уделяется архитектурному и цветовому оформлению конструкций экранов. Все больше используется решений на базе светопрозрачных панелей, создающих воздушность и легкость шумозащитным конструкциям. Используемые полимерные или закаленные стекла обладают требуемыми звукоизолирующими и прочностными характеристиками и с успехом вписываются в концепцию шумозащиты населения от негативного влияния шума», — говорит он.
Минус звук
«Учитывая требование СанПиН 1.2.3685-21 о допустимых уровнях шума (55 дБА днем/45 дБА ночью на территории, прилегающей к жилым домам) требуемое снижение шума может достигать 20–25 дБА и более. Для обеспечения допустимых уровней в ряде случаев необходимо устройство шумозащитных экранов не только в полосе отвода объекта, но и на территории жилой застройки», — говорит руководитель службы главного инженера ЗАО «Институт "Трансэкопроект"» Наталья Тюрина.
«Акустическая эффективность (индекс изоляции воздушного шума) наших панелей может достигать 41 дБ», — со своей стороны отмечает Артем Яковлев. А по словам генерального директора ЗСК «Стройэлемент» Виталия Скуматова, в принципе, современные ШЗЭ могут обеспечить любой требуемый уровень защиты. «Все зависит от того, где и что надо защитить. Экраны, предназначенные для автомобильных и железных дорог, обеспечивают защиту в 32–38 Дб. Эти показатели зависят от многих факторов как проектного характера, так и технологического. Что является звукопоглощающим элементом в экране, какой процент отражается, как обеспечивается фиксация наполнителя экрана внутри, как обеспечивается коррозионная стойкость, какая долговечность экрана», — уточняет он.
Уровень снижения шума экраном зависит в первую очередь от высоты и длины экрана; расположения экрана относительно источника шума (чем ближе — тем лучше защита), акустических свойств материалов, из которых изготовлен экран (звукоизоляции и звукопоглощения экрана); его формы, говорит Наталья Тюрина. «Конструкция ШЗЭ должна обеспечивать механическую прочность, выдерживать весовую, ветровую, снеговую и другие нагрузки, быть пожаробезопасной, долговечной и ремонтопригодной», — перечисляет она.
Конструктив
Как отмечает Петр Федоров, сегодня существует три технических решения по конструкции акустических панелей. «Это самый древний конструктив (первые разработки — начала 1960-х годов) в виде коробчатой конструкции с перфорированной стенкой, обращенной в сторону источника шума, задней неперфорированной стенкой, между которыми уложена минеральная вата плотностью 40–60 кг/куб. м. Такие конструкции собираются ручным методом и дожили до наших дней практически без изменений. Второй конструктив представляет собой строительную сэндвич-панель с перфорированной лицевой стороной и минераловатным наполнителем плотностью 90–100 кг/куб. м. Стенки изготавливаются из оцинкованной или нержавеющей стали, алюминия. Панели производятся на автоматизированных линиях, что обеспечивает высокое качество. Третий вид конструкции основан на коробчатых экструзионных замкнутых профилях из ПВХ-пластика с наполнением из минеральной ваты плотностью 70–90 кг/куб. м», — говорит он.
Он выделяет ряд параметров, на которые надо обратить внимание при выборе ШЗЭ:
- Материал внешних металлических стенок панелей должен содержать коррозионостойкое покрытие, нанесенное методом горячего цинкования и иметь толщину не менее 240–275 грамм на квадратный метр с последующим нанесением износостойкого лакокрасочного покрытия.
- Механические характеристики материала стенок панелей должны быть прочными, иметь высокие показатели предела прочности и текучести металла, чтобы выдержать энергию удара 30 джоулей (камень массой 100 гр., летящий со скоростью 30 км/ч) до разрушения стенки панели.
- Минеральная звукопоглощающая вата должна иметь необходимую плотность, быть обработана в заводских условиях специальными промасливателями и иметь минимальную величину водопоглощения из окружающей среды.
- Материал стенок панелей должен быть негорючим и не выделять при нагревании даже солнечной энергией опасные для человека вещества.
По словам Виталия Скуматова, главной задачей при производстве элементов ШЗЭ является необходимость обеспечить их долговечность и высокую коррозионную стойкость. «Безусловно важным является удобство монтажа шумозащитного экрана в полевых условиях и его ремонтопригодность в процессе эксплуатации», — добавляет он.
«В качестве наполнителя мы используем минеральную вату на основе горных базальтовых пород плотностью 115 кг/куб. м. Также рекомендуем обращать внимание на связующий элемент между металлическими обкладками и наполнителем — клей. В нашем случае это двухкомпонентный клей на полиуретановой основе, обеспечивающий максимально качественное сцепление поверхностей металла и минеральной ваты. Если говорить о металле, то всегда уточняйте, какое у него покрытие: стойки и опорные профили должны быть оцинкованы. Акустические панели должны иметь защитное полимерное покрытие, подходящее под ваши задачи, и также быть оцинкованы», — советует Артем Яковлев.
Наталья Тюрина обращает внимание также на качество монтажа. «Недопустимо наличие щелей и отверстий в конструкции экранов, например, между нижними панелями экрана и основанием, на котором экран установлен, так как они приводят к резкому снижению звукоизолирующих свойств и эффекта снижения экраном шума», — отмечает она.
«Если над проектом работают опытные специалисты, и конструкция типовая, то сложно ошибиться в расчетах. К проблемам может привести большое количество изменений на этапе проектирования конструкции. К типовым ошибкам можно отнести несовпадение количества парных элементов конструкции», — со своей стороны добавляет Артем Яковлев.
Цена вопроса
Главным сдерживающим фактором в вопросе распространения шумозащитных экранов является их сравнительно высокая стоимость, говорят эксперты. «Основными проблемами являются чрезмерно жесткие нормативные требования и необходимость принятия компромиссных с точки зрения минимизации стоимости технических решений. Доля затрат на шумозащитные мероприятия в общей стоимости объекта транспортной инфраструктуры достаточно велика и зависит от наличия и протяженности нормируемых по шуму территорий в зоне акустического воздействия. На сегодняшний день стоимость шумозащиты может составлять 3% от общей стоимости объекта — при наличии незначительного количества жилых территорий вдоль магистрали и достигать 10% и более — при прохождении через жилые районы более 70% объекта», — подчеркивает Наталья Тюрина.
«Цена шумозащитного экрана формируется исходя из параметров элементов его конструкции и объема поставки. Например, чем толще акустические панели, тем больше требуется сырья для их производства, тем дороже они стоят. Добавит стоимости нестандартный цвет панелей и других элементов конструкции. Сейчас ситуация на отечественном рынке металлопроката и шумозащитных материалов нестабильная: стоимость сырья и комплектующих динамически изменяется, что влияет на итоговую стоимость шумозащитных экранов. Цены меняются буквально еженедельно. Поэтому мы рекомендуем нашим клиентам не откладывать проекты», — отмечает Артем Яковлев.
Виталий Скуматов тоже отмечает, что изготовление качественных ШЗЭ из дешевых компонентов просто невозможно. «Обеспечение высоких технических характеристик продукции предопределяет и немалую стоимость шумозащитных экранов. А поскольку за последний год цены на материалы, используемые при производстве (а именно металл, наполнители, клеи и прочее), выросли в два с лишним раза, то, конечно, и цена готовой продукции увеличилась почти в два раза», — говорит он.
«На рынке присутствует много предложений, отличных между собой по цене. Чтобы завоевать покупателя низкой ценой, некоторые производители используют скрытые характеристики, которые визуально не видны. Используется сталь с низкими показателями механических характеристик, с количеством цинка 90–100–140 грамм на квадратный метр, низкой плотностью минеральной ваты 40–60 кг/куб. м. Срок службы таких панелей намного меньше необходимых эксплуатационных и требуемых межремонтных периодов», — предупреждает Петр Федоров.
Строительство линий электропередач
Линия электропередач — компонент электрической сети, который предназначен для передачи электроэнергии при помощи тока на большие расстояния. Прежде чем приступить к строительству, требуется разобраться в видах ЛЭП и их особенностях.
Виды ЛЭП
ЛЭП делят на два вида:
- воздушная;
- кабельная.
Главное назначение ЛЭП — передача электроэнергии. Также по проводам производят трансляцию высокочастотного сигнала. Его используют для передачи телеметрической информации. Во время строительства соблюдают правила безопасности, так как в процессе монтажа легко получить травму или погибнуть.
Классификация воздушных линий электропередач
Воздушная линия обладает высокой электропроводностью при условии использования прочных канатов, повышенной устойчивостью к механическому повреждению и коррозии. Ее разделяют по классам:
|
Классы воздушных линий электропередач |
Характеристика |
|
По виду тока |
|
|
По напряжению |
|
|
По назначению |
|
|
По режиму работы |
|
ЛЭП поднимают высоко над землей. При этом изоляционным материалом служит воздух. Напряжение воздушных линий электропередач выбирают, исходя из назначения.
К недостаткам ВЛ относят:
- широкую полосу отчуждения, так как возле ЛЭП запрещается возводить сооружения и высаживать деревья;
- незащищенность от погодных условий и внешних воздействий: падений деревьев, ударов молнии;
- эстетическую непривлекательность (в черте города чаще всего используют кабельный метод).
Воздушная линия электропередачи дешевле кабельной по стоимости строительства и ремонта, так как не приходится осуществлять земляные работы во время замены проводов, а также не затрудняется визуальный осмотр состояния ВЛ.
Важные моменты при составлении проекта ЛЭП
Прокладку проводов воздушной линии электропередач (ВЛ) осуществляют по воздуху и закрепляют на арматуре. Установку проводят по высоковольтным столбам, путепроводам и мостам.
В состав конструкции воздушных линий электропередач входят:
- железобетонные или металлические опоры;
- изоляционные материалы;
- разрядники;
- кабели с различными показателями;
- тросы с защитой от молнии;
- вспомогательное оборудование;
- арматура;
- провода;
- траверсы.
Каждый элемент, входящий в состав, выполняет определенные задачи и несет свои нагрузки. Если по опорам линии планируется проводить высокочастотный канал связи, то добавляют оптоволоконные кабели и необходимое вспомогательное оборудование.
Кабельная линия электропередачи (КЛ)
Кабельные линии разделяют по классам:
|
Классификация кабельных линий электропередач |
Характеристика |
|
По типу изоляции |
|
|
По условиям прохождения |
|
|
По роду тока |
|
К КЛ относят кабельный:
- Туннель — это коридор, в котором располагаются опорные конструкции для расположения проводов и муфт. На всей длине предоставляется свободный проход, который дает возможность без препятствий проводить укладывание кабелей, осуществлять осмотр и при необходимости ремонт.
- Канал — это запрятанное в перекрытиях или грунте непроходное сооружение, в котором размещаются кабели. Укладывать, осматривать и ремонтировать элементы можно только при полном снятии перекрытия.
- Шахта — это конструкция по высоте в несколько раз превосходящая стороны сечения. Снабжается лестницей или скобами, которые дают возможность беспрепятственно передвигаться людям (проходная шахта). Также бывает непроходная шахта, в которой устанавливается полностью съемная или частичная стенка.
- Этаж — это часть зданий, ограниченная перекрытиями. Дистанцию между выступающими частями перекрытия делают от 1,8 м.
- Двойной пол — полость, ограниченная стеной помещения, полом и этажными перекрытиями со съемными плитами.
- Блок — это сооружение с каналом или трубой, которое предназначается для кабелей и колодцев.
- Камера — подземное сооружение, закрытое глухой съемной бетонной плитой. У нее имеется люк для входа, который называют кабельным колодцем.
- Эстакада — наземная (надземная) открытая наклонная конструкция большой протяженности.
- Галерея — проходное надземное (наземное) полностью или частично закрытое сооружение, которое бывает горизонтальным или наклонным.
Недостаток кабельной линии:
- в процессе строительства для изготовления кабелей используют большое количество металлов: меди, алюминия;
- подверженность металлических частей кабеля коррозии;
- возможность повреждения во время проведения земляных работ.
Преимущества кабельной линии:
- по сравнению с воздушной линией отличается повышенной сопротивляемостью внешним механическим воздействиям;
- хорошая защита от атмосферных действий и ударов молнии;
- экономия площади на поверхности земли;
- независимость от сельскохозяйственных работ на поле;
- повышенная безопасность для человека и животных.
Прокладывают кабельные ЛЭП по земле, стене, по столбам и под водой.
Этапы строительства ЛЭП
Строительство линий электропередачи включает:
- разработку трассы;
- проектирование;
- согласование подготовленного проекта;
- геодезические работы;
- монтаж.
На основании проектных документов проводят все этапы строительства ЛЭП.
Разработка трассы
В первую очередь определяют и согласовывают месторасположение, учитывая определенные правила:
- у будущей ЛЭП должен быть минимизирован контакт с ж/д путями и автомобильными магистралями;
- сводят к минимуму расположение тротуарных и велосипедных дорожек рядом с линиями электропередач;
- длину ЛЭП выбирают по методу кратчайшего расстояния между начальной и конечной точкой.
Для согласования и утверждения трассы подготавливают документы для:
- отведения территорий под монтаж линии электропередач;
- получения разрешений на вырубку деревьев;
- расчета стоимости и определения вида работ.
После получения разрешительных документов приступают к проектированию.
Проектирование
При составлении проектно-технической документации учитывают:
- климатическую особенность региона (например, ветровую нагрузку);
- геологическую и геодезическую особенность местности: рельеф, состояние грунта;
- информацию о коммуникационной и инженерной сети, расположенной вдоль трассы;
- пожелания заказчика;
- тестовое задание.
Также учитывают загрязнение окружающей среды, ветровую нагрузку и климат. В проекте в обязательном порядке отображают:
- капитальные строения, которые находятся поблизости;
- коммуникации;
- объекты, влияющие на удаленность ЛЭП и выбор материалов.
При проектировании определяют место прохождения ЛЭП таким образом, чтобы движение транспорта и передвижение пешеходов было беспрепятственным. Узлы располагают в доступном месте для возможности быстрого проведения ремонта и планового техобслуживания.
После получения данных инженерно-геодезических работ составляют план. Его отправляют на согласование землепользователям и организации, на балансе которой находится участок для строительства ЛЭП.
После подписания документа составляют проектно-техническую документацию, в которой разрабатывают разделы:
- определения нагрузки на ЛЭП, которая возникает под действием гололеда, ветра и других климатических факторов;
- с перечислением мер, применяемых для охраны окружающей среды и безопасности рабочих при монтаже ЛЭП;
- с решением обеспечения надежности с обоснованиями и расчетами используемого оборудования;
- с выбором релейной защиты и линейной автоматики;
- с мерами противопожарной безопасности;
- о протяженности ЛЭП;
- с направлением трасс;
- с чертежами металлоконструкций, опор;
- с планом территории;
- с графическими документами.
Подготовленную документацию проверяет сотрудник проектной организации, который при необходимости исправляет недочеты.
Утверждение проекта
Проектно-техническую документацию на ЛЭП утверждают:
- организация, владеющая коммуникациями, которые пересекает ЛЭП или попадает в ее охранную зону;
- специалисты службы местной электрической сети;
- собственник земельного участка, по которому проходит ЛЭП;
- специалист Федеральной службы по атомному, экологическому и технологическому надзору.
После того, как рабочий проект согласуют, приступают к строительству.
Строительство линии электропередач
Строительство ЛЭП начинают с подготовки подходящих условий для рабочей бригады. Для этого:
- планируют место для установки опоры;
- возводят сооружения для временного проживания бригады;
- устраивают временные базы для хранения материалов;
- сооружают один или несколько подъездных путей;
- делают разметку территории.
Проектировка и монтаж ЛЭП не могут проводиться без опор. Чаще всего используют конструкцию из железобетона или металла. Сначала бурят места под опоры. Для этого привлекают специализированную технику, проводят высотно-монтажные работы и используют машины, которые способны поднимать тяжелые грузы.
На следующем этапе приступают к сооружению изоляции, без которой не получится ввести ЛЭП в эксплуатацию. Она необходима для установки кабелей на опоры. Изоляцию крепят на траверсы. Чтобы обеспечить безаварийную работу системы, манипуляции проводят специалисты.
После установки опор приступают к креплению кабелей. Для этого используют специальную технику, которая осуществляет протяжку. Если линия свыше 10 кВт, то применяют СИП кабель. Провод данного типа повышает надежность и безопасность воздушной линии и делает ее обслуживание более экономным.
Каждый провод проходит через изолятор, который бывает различных типов:
- стеклянный;
- фарфоровый;
- полимерный.
Тип выбирают, ориентируясь на климат местности и возможные загрязнения окружающей среды. Для линий с напряжением от 35 до 220 кВт отдают предпочтение полимерному или стеклянному материалу.
По способу крепления кабелей бывает два вида изоляторов:
- штыревой (крепится на крюк или штырь);
- подвесной (крепят при помощи арматуры к опорам).
Использовать штыревой вид можно только на легких проводах. Сам кабель закрепляют на голове или шейке изолятора в зависимости от выбранного типа опоры.
Монтаж воздушной линии электропередачи
При сложном рельефе целесообразно монтировать воздушную линию электропередач, которая позволяет сокращать расходы на специальную технику и трудозатраты. При монтаже не надо предварительно раскатывать кабели по земле. При натягивании провода не повреждаются царапинами и сколами.
Применение программируемой машины для натяжения упрощает строительство перехода линии через:
- транспортный путь;
- инженерное сооружение;
- железнодорожный путь.
Раскатку осуществляют специальными роликами сразу на опоры. Повреждение натягивающихся проводов исключено, так как гидравлическая машина отключается при достижении необходимого уровня тяжения.
Монтаж воздушных линий электропередач «под тяжением»
Монтаж ЛЭП «под тяжением» — это раскатка проводов по земле. К преимуществам относят:
- отсутствие необходимости вторжения в природную среду;
- исключение нагрева кабеля, которое возникает при повреждении поверхности;
- повышение экономичности и скорости выполнения работ;
- исключение образования радиопомех;
- отсутствие коронного эффекта;
- увеличение безопасности работ.
Во время монтажа кабель постоянно находится высоко от земли. Благодаря этому бригада может работать в любой местности и обстановке. Для монтажа создают две площадки для:
- натяжной машины;
- тормозной машины.
Расстояние делают между площадками от 6 до 12 километров. Монтаж в таких условиях проводят, соблюдая требуемые габариты над пересекаемыми объектами. Поэтому строительство не влияет на инфраструктуру и окружающую среду.
При строительстве воздушной линии электропередач работы проходят гораздо быстрее, чем при кабельной, так как естественные и искусственные преграды (дороги, здания, реки, озера, леса, горы) не становятся препятствиями.
При монтаже ВЛ обязательно прорубают просеку. Ширину определяют в зависимости от выбранного класса напряжения. На местности, которая имеет населенные пункты, выполняют заземление, защищающее линию от атмосферного перенапряжения. Заземление оборудуют на опоре с ответвлением к вводу на сооружение и здание, а также на концевом столбе линии с ответвлением.
Основные характеристики процесса строительства ЛЭП
В таблице указаны условия, которые необходимо соблюдать в процессе строительства ЛЭП:
|
Местность |
Длина участка (км) |
|
Равнина |
5-15 |
|
Холмистая местность |
3-5 |
|
Горы |
Определяют в каждом случае индивидуально. |
Для монтажа ЛЭП используют бригаду численностью от 15 до 25 человек.
Контроль над строительством ЛЭП
В процессе строительства линий электропередач эксплуатационный персонал выполняет технический надзор за ходом монтажных работ. Особое внимание уделяют скрытым работам. Например, правильному:
- заглублению опор;
- уплотнению котлована опор песчано-гравийной смесью;
- монтажу ригелей оттяжки анкерной опоры.
Персонал контролирует, чтобы не было загнивших деталей на деревянных опорах, следит за правильностью крепления контактных соединений кабелей. Если в ходе строительства обнаруживают дефект, то об этом сразу сообщают представителю подрядчика, чтобы недочеты были устранены в максимально сжатые сроки.
После окончания монтажа заказчика письменно извещают о том, что линия электропередач готова к сдаче в эксплуатацию и подключению к напряжению. После этого клиент собирает рабочую комиссию, в состав которой входит председатель, подрядчик, представитель проектной организации и органы госнадзора.
Обязанности рабочей комиссии
Рабочая комиссия:
- проверяет, соответствуют ли объемы выполненных работ смете, проекту и документам;
- детально осматривает линию электропередач и выборочно проверяет скрытые работы;
- составляет протокол измерений;
- проверяет качество;
- вносит в ведомость выявленные при осмотре дефекты и недоделки.
Рабочей комиссии подрядчик предоставляет документы:
- список субподрядчиков, которые участвовали в строительстве ЛЭП;
- проект воздушной линии с рабочими чертежами;
- паспорт линии электропередач;
- трехлинейной схемы с номерами опор, в которой фазы окрашены в разные цвета;
- журналы выполненных работ по монтажу тросов, проводов, а также строительной части;
- протокол осмотра и измерения переходов воздушных линий, которые составлены подрядчиком вместе с представителем заинтересованной организации;
- протокол измерений, использующихся заземляющих устройств.
После того, как подрядчик устраняет выявленные дефекты и недоделки, рабочая комиссия подготавливает акты приемки линий в эксплуатацию.
Документы для ввода линий электропередач
Для принятия линии электропередач назначают приемную комиссию. Подрядчик предоставляет документы:
- по отводу земли под трассу линии электропередач;
- акты по приемке рабочей комиссией;
- утвержденную сметно-проектную документацию;
- справку о том, что фактическая стоимость строительства соответствует указанной в проекте.
Приемочная комиссия изучает информацию, указанную в документах. Затем производит осмотр линии электропередач, определяет, качественно ли выполнены работы и их соответствие проекту. После изучения всей информации определяет готовность ЛЭП к вводу в эксплуатацию.
Если линия электропередач исправна, то комиссия в письменной форме дает согласие на запуск. Включение проводит эксплуатационный персонал, после того, как получит уведомление подрядчика о том, что:
- на объекте нет людей;
- заземление снято;
- линия электропередач готова к включению.
Если в течение суток линия электропередач работает безотказно, то комиссия подписывает акт передачи в эксплуатацию. После этого ЛЭП переходит к заказчику и становится на баланс эксплуатирующей организации, которой передают технические документы.
Стоимость строительства
Стоимость строительства ЛЭП рассчитывают в каждом случае индивидуально. Цена зависит от:
- особенности района;
- трассы;
- удаленности объекта;
- монтажа кабельной или воздушной линии;
- объема работ;
- необходимости доставки строительных материалов;
- сроков строительства;
- установки под ключ.
Финальную стоимость рассчитывают после изучения особенностей работ и сложности разработки проектной документации. Рационально заказывать услугу «под ключ». Это поможет сократить время строительства и приобрести уверенность, что работа будет проходить последовательно и в оговоренные сроки.
Выбирая подрядчика, обращайте внимание на:
- реальный опыт работы в строительстве ЛЭП;
- стаж руководителя, который контролирует проведение работ;
- допуск бригады к выполняемой работе.
В процессе строительства контролируйте закупку необходимых материалов, обращая внимание на их качество. Это повысит безопасность и увеличит время службы линии электропередач.
В каждом случае работа и нагрузка ЛЭП отличаются. Поэтому на этапе подготовки необходимо уделять повышенное внимание составлению проекта. Современные технологии позволяют просчитывать все тонкости и строить линии электропередач в запланированный период времени.
