Que associações surgem quando se menciona linhas elétricas aéreas? É claro que os fios são esticados no ar, de suporte a suporte ou de pilar a poste. Além disso, visualmente, quanto maior o vão entre os apoios, mais altos os fios são esticados, portanto, mais alto deve ser o próprio apoio. Na verdade, não existe uma relação direta entre a altura do apoio e o comprimento do vão.
A base para projetar linhas de energia é a tensão da linha aérea e sua potência. Com eles são calculados a seção transversal e o tipo de fio (cabo), o peso do cabo é determinado a partir da seção transversal, os comprimentos da âncora e vãos intermediários, bem como os tipos e tamanhos dos suportes são calculados a partir de o peso. Além disso, o tipo de suporte depende da quantidade de “fios” de fios que estão planejados para o trecho da linha de energia, quais ramais deverão ser feitos, etc.
Tipos de suportes de linha de transmissão
No processo de desenvolvimento de linhas de transmissão de energia, foram estabelecidos quatro tipos de suportes com base no material de que são feitos:
- Suportes de madeira;
- Suportes de concreto armado;
- Suportes metálicos;
- Suportes pré-fabricados.
As primeiras coisas primeiro.
Postes de transmissão de energia de madeira
O suporte de madeira é historicamente o mais antigo de todos os tipos de suporte. Por projeto, um suporte de madeira é um poste feito de madeira de coníferas, pelo método de arredondamento, com 8,5 a 13 metros de comprimento. Além disso, as peças para suportes de madeira são feitas de madeira: travessas (uma viga horizontal de madeira em um suporte), escoras (fixando uma travessa a um suporte), travessas (uma travessa na borda de um suporte e uma escora cavada no chão) .
Vantagens dos suportes de madeira
Suportes de madeira, como qualquer material de construção, tem suas vantagens e desvantagens. Para as vantagens suportes de madeira Estes incluem o seu baixo custo, peso leve e flexibilidade durante terremotos. Não devemos esquecer a disponibilidade geral de suportes de madeira. O baixo peso dos suportes facilita a sua instalação e também simplifica a entrega e descarga/carga dos suportes na fase preparatória da obra. Mas os suportes de madeira têm desvantagens mais que suficientes.
Desvantagens dos suportes de madeira
- Em primeiro lugar, os suportes de madeira queimam bem;
- Por serem material biológico, apodrecem, mofam e são corroídos por insetos;
- Na chuva eles ficam molhados, incham e racham.
Mas em defesa dos suportes de madeira, vale destacar que tecnologias modernas impregnação de postes, e esta é a impregnação 100% do alburno de um poste, os fabricantes garantem uma vida útil de 50 anos dos postes de madeira, mesmo enterrados no solo.
Observação: O alburno é a camada fraca de madeira encontrada entre a casca e o núcleo de uma tora.
Para mais detalhes sobre os designs de postes de madeira, leia o artigo: Postes de madeira para linhas de energia.
- Padrões: GOST 9463-88, GOST 20022.0-93.
Para diminuir o contato da madeira com o solo, foram utilizados suportes pré-fabricados.
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Suportes pré-fabricados
O suporte pré-fabricado consiste em duas partes. Parte inferior chamado enteado e feito de concreto armado, parte superior, Esse poste de madeira. As duas partes estão conectadas com fio de aço em dois lugares. Vale ressaltar que em vez de um enteado de concreto armado, pode-se usar um enteado de madeira. Os suportes pré-fabricados também incluem suportes montados a partir de uma estrutura de concreto armado e uma parte superior metálica.
Para mais detalhes sobre os projetos de postes pré-fabricados, leia o artigo separado: Postes pré-fabricados para linhas de energia.
Suportes de concreto armado, pilares de concreto armado
Os suportes de concreto armado há muito substituíram os suportes de madeira. Eles conquistaram firmemente o amor e o reconhecimento de eletricistas e clientes. E há vários motivos para isso.
- Os suportes de concreto armado não estão sujeitos aos danos típicos dos suportes de madeira;
- A vida útil dos suportes de concreto armado é praticamente ilimitada;
- No interior do suporte de concreto existe uma armadura, que serve para reaterrar as linhas aéreas. Além disso, as extremidades do reforço de aterramento são destacadas, acima e abaixo do poste. A saída da armadura simplifica a instalação e a proteção da descida de aterramento com concreto aumenta a segurança elétrica.
Os suportes de concreto armado são marcados como SV 95/105/110/164 e destinam-se a linhas aéreas de diversas capacidades. Vejamos a foto.
- Documentos regulatórios: TU 5863-007-00113557-94
Suportes metálicos para linhas de energia
Para linhas aéreas de alta potência e correntes extremamente altas, são utilizados suportes metálicos. Apesar de este tipo de suporte ser feito de aço especial, eles têm “medo” da corrosão e para se protegerem dela, os suportes metálicos são revestidos com um composto anticorrosivo. Dependendo do tamanho do suporte, o suporte metálico pode ser pré-fabricado ou soldado. O suporte pré-fabricado é entregue no local separadamente.
Eles são montados localmente e instalados sobre uma base pré-preparada. Instalação de suporte metálico, complexo processo, utilizando mecanismos de tração, geralmente tratores. O suporte é aparafusado à fundação, pré-alinhado estritamente verticalmente. Os suportes metálicos praticamente não são utilizados na construção de moradias privadas e nas parcerias rurais vários tipos, com exceção dos postes metálicos redondos.
Projetos suportes metálicos Tanto que tive que escrever um artigo separado: Suportes metálicos e suas estruturas.
No assentamento de linhas aéreas, além de selecionar o cabo, é necessário selecionar também os suportes nos quais ele será fixado, bem como os isoladores. Dedicaremos este artigo aos suportes de linhas elétricas aéreas.
Para a instalação de linhas aéreas de metal, concreto armado e madeira, como costumam ser chamados no dia a dia, são utilizados suportes elétricos.
Suportes de madeira
Geralmente são feitos de toras de pinheiro sem casca. Para linhas de energia com tensões de alimentação de até 1000 V, também é possível utilizar outras espécies de árvores, por exemplo, abeto, carvalho, cedro, abeto e larício. Os troncos que posteriormente se tornarão suportes de linhas de energia devem obedecer a determinados requisitos técnicos. A conicidade natural do tronco, ou seja, a mudança em seu diâmetro da extremidade inferior espessa (ponta) para o corte superior não deve ultrapassar 8 mm por 1 metro de comprimento da tora. O diâmetro da tora no corte superior para linhas com tensões até 1000 V é considerado de pelo menos 12 cm, para linhas com tensões acima de 1000 V, mas não superior a 35 kV - 16 cm, e para linhas com tensões mais altas pelo menos 18 cm.
Suportes de madeira podem ser utilizados para a construção de linhas aéreas com tensão não superior a 110 kV inclusive. Os suportes de madeira são mais utilizados em linhas aéreas com tensões de até 1000 V, bem como em linhas de comunicação. A vantagem dos suportes de madeira é o custo relativamente baixo e a facilidade de fabricação. No entanto, há uma desvantagem, uma desvantagem significativa - eles são suscetíveis ao apodrecimento e a vida útil dos suportes de pinho é de cerca de 4-5 anos. Para proteger a madeira do apodrecimento, ela é impregnada com anti-sépticos especiais contra o apodrecimento, por exemplo, óleo de antraceno ou creosoto. As peças que serão escavadas no solo, bem como as pontas cortantes, escoras e travessas, são passíveis de um processamento especialmente cuidadoso. Graças aos anti-sépticos, a vida útil aumenta cerca de 2 a 3 vezes. Para o mesmo propósito, muitas vezes as pernas de um suporte elétrico de madeira são feitas de duas partes - o suporte principal e a cadeira (enteado):
Onde – 1) a arquibancada principal e 2) uma cadeira (enteado)
Se a parte inferior estiver muito apodrecida, basta substituir apenas o enteado.
Suportes metálicos
Além disso - durável e confiável em operação. Menos - é necessário um grande consumo de metal, o que acarreta um aumento significativo de custo (em comparação com os de madeira). Os suportes metálicos de linhas aéreas são utilizados, via de regra, em tensões a partir de 110 kV, pois a operação de suportes metálicos envolve altos custos para a execução de trabalhos muito trabalhosos e caros de pintura periódica, que protegem contra a corrosão.
Suportes de concreto armado
No processo de fabricação industrial são os mais a melhor opção para linhas aéreas até 1000 V e acima de 1000 V. A utilização de suportes de concreto armado reduz drasticamente os custos operacionais, pois praticamente não necessitam de reparos. Atualmente, em quase todos os lugares, suportes de concreto armado são utilizados na construção de linhas aéreas de 6 a 10 kV e até 110 kV. São especialmente difundidos em redes urbanas até e acima de 1000 V. Os suportes de concreto armado podem ser monolíticos (moldados) ou em forma de conjuntos, que são montados diretamente no local de instalação. Sua resistência depende do método de compactação do concreto, dos quais existem dois - centrifugação e vibração. Ao utilizar o método de centrifugação, obtém-se uma boa densidade do concreto, o que posteriormente tem um bom efeito no produto acabado.
Em linhas de energia aéreas, são utilizados suportes especiais de âncora, canto, extremidade e intermediários.
Seu objetivo é fixar rigidamente fios e linhas a eles. O local para sua instalação é determinado pelo projeto. Por projeto, o suporte da âncora deve ser resistente, pois se um fio quebrar de um lado, ele deverá suportar a carga mecânica dos fios do outro lado da linha.
Os vãos das âncoras são a distância entre os suportes das âncoras. Em trechos retos (dependendo da seção transversal dos fios), os vãos das ancoragens têm até 10 km de extensão.
Suportes intermediários
Serve apenas para apoiar fios em trechos retos de linha entre suportes de ancoragem. Do total de suportes elétricos instalados na linha, os intermediários ocupam cerca de 80-90%.
Suportes de canto
Projetado para instalação em locais onde as rotas das linhas de energia giram. Se o ângulo de rotação da linha for até 20 0, então o suporte elétrico pode ser fabricado como intermediário, e se o ângulo for cerca de 20-90 0, então como tipo âncora.
São do tipo âncora e são instalados no início e no final das linhas. Se nos suportes elétricos de ancoragem a força de tensão unilateral dos fios só pode surgir em uma situação de emergência, quando o fio se rompe, então no final dos suportes elétricos ele sempre atua.
Suportes especiais
São torres elétricas de altura aumentada e são utilizadas em cruzamentos de linhas de transmissão com rodovias, ferrovias, rios, cruzamentos entre as próprias linhas de transmissão e nos demais casos quando altura padrão o suporte elétrico não é suficiente para fornecer a distância necessária aos fios. Os suportes elétricos intermediários para linhas com tensões de até 10 kV são feitos de poste único (em forma de vela). Nas redes de baixa tensão, os suportes de poste único desempenham as funções de suportes de canto ou de extremidade, e também são equipados adicionalmente com cabos de sustentação fixados no lado oposto à tensão dos fios, ou com escoras (suportes) que são instalados no lado da tensão dos fios:
Para linhas com tensão de 6 a 10 kV, os suportes elétricos são feitos em forma de A:
As linhas aéreas também são caracterizadas por suas principais dimensões e dimensões.
A dimensão da linha aérea é a distância vertical do ponto mais baixo do fio ao solo ou à água.
A flecha é a distância entre a reta imaginária entre os pontos de fixação do fio no suporte e o ponto mais baixo do fio no vão:
Todas as dimensões das linhas de energia são estritamente regulamentadas pela PUE e dependem diretamente do valor da tensão de alimentação, bem como do terreno por onde passa o percurso.
A PUE também regulamenta outras dimensões no cruzamento e aproximação de linhas de energia, tanto entre si como entre linhas de comunicação, rodovias e ferrovias, dutos aéreos e teleféricos.
Para verificar os requisitos da linha de energia projetada da PUE, são feitos cálculos para resistência mecânica, cujos métodos são ministrados em cursos especiais sobre redes elétricas.
Dependendo do método de suspensão dos fios, os suportes de linhas aéreas (OHL) são divididos em dois grupos principais:
UM) suportes intermediários, no qual os fios são fixados em braçadeiras de suporte,
b) suportes tipo âncora, usado para tensionar fios. Nestes suportes, os fios são fixados em pinças de tensão.
A distância entre suportes (linhas de energia) é chamada de vão, e a distância entre suportes do tipo âncora é chamada área ancorada(Fig. 1).
De acordo com a intersecção de alguns estruturas de engenharia, Por exemplo ferrovias uso público, deve ser realizada em suportes tipo âncora. Nos ângulos de rotação da linha são instalados suportes de canto nos quais os fios podem ser suspensos em suportes ou grampos de tensão. Assim, os dois principais grupos de suportes - intermediários e âncoras - são divididos em tipos que possuem uma finalidade especial.
Arroz. 1. Esquema do trecho ancorado da catenária
Suportes retos intermediários instalado em seções retas da linha. Em suportes intermediários com isoladores suspensos, os fios são fixados em guirlandas de suporte penduradas verticalmente em suportes intermediários com isoladores de pinos, os fios são fixados com malha de arame; Em ambos os casos, os apoios intermediários percebem as cargas horizontais provenientes da pressão do vento nos fios e no suporte, e as cargas verticais provenientes do peso dos fios, dos isoladores e do próprio peso do suporte.
Com fios e cabos intactos, os apoios intermediários, via de regra, não suportam a carga horizontal da tensão dos fios e cabos no sentido da linha e, portanto, podem ser feitos mais design leve do que outros tipos de suportes, por exemplo, suportes finais que absorvem a tensão de fios e cabos. No entanto, para garantir uma operação confiável da linha, os suportes intermediários devem suportar algumas cargas na direção da linha.
Suportes de canto intermediários são instalados nos ângulos de rotação da linha com fios suspensos em guirlandas de suporte. Além das cargas que atuam nos apoios retos intermediários, os apoios intermediários e de canto de ancoragem também absorvem cargas dos componentes transversais da tensão de fios e cabos.
Em ângulos de rotação da linha de energia superiores a 20°, o peso dos suportes de canto intermediários aumenta significativamente. Portanto, suportes de canto intermediários são usados para ângulos de até 10 - 20°. Para grandes ângulos de rotação, instale suportes de canto de âncora.
Arroz. 2. Suportes intermediários para linhas aéreas
Suportes de âncora. Nas linhas com isoladores suspensos, os fios são fixados nas pinças das guirlandas de tensão. Essas guirlandas são como uma continuação do arame e transferem sua tensão para o suporte. Nas linhas com isoladores de pino, os fios são fixados em suportes de ancoragem com amarras reforçadas ou pinças especiais que garantem a transferência de toda a tensão do fio para o suporte através dos isoladores de pino.
Ao instalar suportes de ancoragem em trechos retos do percurso e suspender os fios em ambos os lados do suporte com tensões iguais, as cargas longitudinais horizontais dos fios são equilibradas e o suporte de ancoragem funciona da mesma forma que um intermediário, ou seja, percebe apenas cargas horizontais transversais e verticais.
Arroz. 3. Suportes de linhas aéreas tipo âncora
Se necessário, os fios de um e do outro lado do suporte da âncora podem ser puxados com tensões diferentes, então o suporte da âncora perceberá a diferença de tensão dos fios. Neste caso, além das cargas horizontais transversais e verticais, o apoio também será afetado pela carga horizontal longitudinal. Ao instalar suportes de ancoragem nos cantos (nos pontos de viragem da linha), os suportes de canto de ancoragem também suportam a carga dos componentes transversais da tensão de fios e cabos.
Os suportes finais são instalados nas extremidades da linha. Os fios se estendem desses suportes e ficam suspensos nos portais da subestação. Ao pendurar fios na linha antes da conclusão da construção da subestação, os suportes finais percebem tensão unilateral total.
Além dos tipos de suportes listados, também são utilizados suportes especiais nas linhas: transposicional, usado para alterar a ordem de disposição dos fios nos suportes, ramais - para fazer ramais da linha principal, suporta grandes travessias de rios e corpos d'água, etc.
Os principais tipos de suportes nas linhas aéreas são intermediários, cujo número costuma ser de 85 a 90% número total suporta
Com base no seu design, os suportes podem ser divididos em: independente E suportes estaiados. Os caras geralmente são feitos de cabos de aço. Suportes de madeira, aço e concreto armado são utilizados em linhas aéreas. Projetos de suporte feitos de ligas de alumínio também foram desenvolvidos.
Estruturas de suporte de linhas aéreas
- Suporte de madeira do LOP 6 kV (Fig. 4) - coluna única, intermediário. Feito de pinho, às vezes de lariço. O enteado é feito de pinho impregnado. Para linhas de 35-110 kV, são usados suportes de madeira de dois postes em forma de U. Itens adicionais estruturas de suporte: guirlanda suspensa com pinça suspensa, travessa, suspensórios.
- Os apoios de concreto armado são executados em coluna única e independentes, sem escoras ou com escoras no solo. O suporte é composto por um poste (tronco) em concreto armado centrifugado, uma travessa, um cabo de proteção contra raios com um condutor de aterramento em cada suporte (para proteção contra raios da linha). Por meio de um pino de aterramento, o cabo é conectado a um eletrodo de aterramento (um condutor em forma de tubo cravado no solo próximo ao suporte). O cabo serve para proteger as linhas contra descargas diretas de raios. Outros elementos: suporte (cano), haste, travessa, suporte de cabo.
- Suportes de metal (aço) (Fig. 5) são usados em tensões de 220 kV e mais.
Dependendo do método de suspensão dos fios, os suportes de linhas aéreas (OL) são divididos em dois grupos principais:
UM) suportes intermediários, no qual os fios são fixados em braçadeiras de suporte;
b) suportes tipo âncora, usado para tensionar fios. Nestes suportes, os fios são fixados em pinças de tensão.
A distância entre os apoios das linhas aéreas de energia (linhas de energia) é chamada de folga (vão), e a distância entre os apoios do tipo âncora é chamada de seção ancorada (Fig. 1).
De acordo com os requisitos da PUE, as travessias de algumas estruturas de engenharia, por exemplo, vias férreas públicas, devem ser realizadas em apoios do tipo âncora. Nos cantos giratórios da tira são instalados suportes de canto nos quais os fios podem ser suspensos em suportes ou grampos de tensão. Assim, os dois principais grupos de suportes - intermediários e âncoras - são divididos em tipos que possuem uma finalidade especial.
Arroz. 1. Esquema da seção ancorada da pista de ar
Suportes retos intermediários instalado em seções retas de linhas. Em suportes intermediários com isoladores suspensos, os fios são fixados em guirlandas de suporte penduradas verticalmente em suportes intermediários com isoladores de pinos, os fios são fixados com malha de arame; Em ambos os casos, os apoios intermediários recebem cargas horizontais provenientes da pressão do vento sobre os fios e o suporte, e cargas verticais provenientes do peso dos fios, dos isoladores e do próprio peso do suporte.
Com fios e cabos intactos, os suportes intermediários geralmente não suportam a carga horizontal da tensão dos fios e cabos no sentido da tira e, portanto, podem ser feitos de uma estrutura mais leve que suportes de outros tipos, por exemplo, suportes finais que tire a tensão dos fios e cabos. Mas para garantir uma operação confiável da linha, os suportes intermediários devem suportar quaisquer cargas na direção da linha.
Suportes de canto intermediários são instalados nos ângulos de rotação da linha com fios suspensos em guirlandas de suporte. Além das cargas que atuam nos apoios retos intermediários, os apoios intermediários e de canto de ancoragem também recebem cargas das componentes transversais da tensão de fios e cabos.
Em ângulos de rotação da linha de energia superiores a 20°, o peso dos suportes de canto intermediários aumenta significativamente. Portanto, suportes de canto intermediários são usados para ângulos de até 10 - 20°. Em grandes ângulos de rotação, são instalados suportes de canto de âncora.
Arroz. 2. Suportes intermediários para linhas aéreas
Suportes de âncora. Nas linhas com isoladores suspensos, os fios são fixados nas pinças das guirlandas de tensão. Essas guirlandas parecem ser uma continuação do arame e transferem sua tensão para o suporte. Nas linhas com isoladores de pino, os fios são fixados em suportes de ancoragem com amarras reforçadas ou pinças especiais que garantem a transferência de toda a tensão do fio para o suporte através dos isoladores de pino.
Ao instalar suportes de ancoragem em trechos retos do percurso e suspender fios em ambos os lados do suporte com tensões semelhantes, as cargas longitudinais horizontais dos fios são equilibradas e o suporte de ancoragem funciona da mesma forma que um intermediário, ou seja, aceita apenas cargas horizontais transversais e verticais.
Arroz. 3. Suportes de linhas aéreas tipo âncora
Se necessário, os fios de um e do outro lado do suporte da âncora podem ser puxados com tensões diferentes, então o suporte da âncora aceitará a diferença de tensão dos fios. Neste caso, além das cargas horizontais transversais e verticais, o apoio também será afetado pela carga horizontal longitudinal. Ao instalar suportes de ancoragem nos cantos (nos pontos de viragem da faixa de linha), os suportes de canto de ancoragem também suportam a carga dos componentes transversais da tensão dos fios e cabos.
Suportes finais são instalados nas extremidades da faixa de linha. Os fios se estendem desses suportes e ficam suspensos nas entradas da subestação. Ao pendurar fios na linha antes da conclusão da construção da subestação, os suportes finais absorvem toda a tensão unilateral dos fios e cabos da linha aérea.
Além dos tipos de suportes listados, também são utilizados nas linhas suportes especiais: transposicionais, que servem para configurar a ordem de disposição dos fios nos suportes; ramais - para fazer ramais da linha principal; suportes para grandes travessias de rios e hidrovias, etc.
Os principais tipos de suportes nas linhas aéreas são os intermediários, cujo número costuma representar 85-90% do número total de suportes.
Com base no seu design, os apoios podem ser divididos em apoios independentes e estaiados. Os caras geralmente são feitos de cabos de ferro. Suportes de madeira, ferro e concreto armado são utilizados nas linhas aéreas. Também foram desenvolvidos projetos de suportes feitos de ligas de duralumínio.
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