Co to są wsporniki linii?
Definicja
Linie nośne to różne konstrukcje, takie jak słupy lub wieże, które są wykorzystywane do podtrzymywania nadziemnych linii elektrycznych lub przewodów. Te konstrukcje odgrywają kluczową rolę w transmisji energii. Zapewniają odpowiednie odstępy między przewodami oraz utrzymują określone odległości między przewodami a elementami ziemnymi. Ponadto zapewniają określoną wolną przestrzeń nad ziemią, która jest określana przez kwestie elektryczne i mechaniczne.
Rodzaje linii nośnych
Kluczowe wymagania dla linii nośnych to niski koszt, minimalne koszty utrzymania i długi okres użytkowania. Linie nośne mogą być wykonane z drewna, betonu, stali lub aluminium. Głównie dzielą się na dwa typy:
Słup elektryczny
Wieża elektryczna
Szczegóły tych typów są szczegółowo opisane poniżej.
1. Słup elektryczny
Słup elektryczny to konstrukcja wykorzystywana do podtrzymywania linii przesyłowych o stosunkowo niskich napięciach (nie przekraczających 115 kV). Zwykle jest budowany z drewna, betonu lub stali. Słupy elektryczne można dalej podzielić na trzy główne podtypy, które są szczegółowo opisane poniżej.
Rodzaje słupów elektrycznych
Wybór słupa elektrycznego zależy od czynników takich jak koszt, warunki środowiskowe i napięcie linii. Słupy elektryczne są głównie klasyfikowane na następujące typy:
a. Słupy drewniane
Słupy drewniane są jednymi z najbardziej ekonomicznych podpór liniowych i są odpowiednie dla linii o krótkich rozpiętościach i niskim napięciu. Jednak mają ograniczenia co do wysokości i średnicy. Gdy potrzebna jest większa wytrzymałość, stosuje się podwójne konstrukcje słupów w formie typu A lub H.
Słupy drewniane
Słupy drewniane posiadają naturalną właściwość izolacyjną, która zmniejsza prawdopodobieństwo pojawienia się przebicia spowodowanego błyskawicą. Jednak istotną wadą jest to, że ich wytrzymałość i trwałość są do pewnego stopnia nieprzewidywalne.
Słupy betonowe
Słupy betonowe oferują większą wytrzymałość w porównaniu do słupów drewnianych i często są używane jako alternatywa. Mają dłuższy okres użytkowania ze względu na minimalne degradacje oraz niskie koszty utrzymania. Niemniej jednak, słupy betonowe są dość ciężkie, a ich kruchy charakter sprawia, że są narażone na uszkodzenia podczas ładowania, rozładunku, transportu i montażu.
Problemy związane z obsługą i transportem słupów betonowych można złagodzić za pomocą wsporników betonowych naprężonych. Mogą one być produkowane w sekcjach i następnie montowane na miejscu budowy. Słupy betonowe naprężone są nie tylko bardziej trwałe, ale również wymagają mniej materiału w porównaniu do innych typów słupów.
Słupy stalowe
Dla aplikacji o niskim i średnim napięciu, często stosuje się rurkowe słupy stalowe lub wsporniki stalowe Grider. Słupy stalowe pozwalają na dłuższe rozpiętości, ale muszą być regularnie galwanizowane lub malowane, aby chronić przed korozją, co powoduje wysokie koszty utrzymania.
Wieża elektryczna
Wieża elektryczna to konstrukcja zaprojektowana do przenoszenia linii przesyłowych o wysokim napięciu (powyżej 230 kV). Te wieże są zwykle budowane z aluminium lub stali, materiałów, które zapewniają niezbędne wytrzymałość do podtrzymywania ciężkich przewodników elektrycznych. Wieże elektryczne można szeroko podzielić na kilka typów, które są opisane poniżej.
Rodzaje wież nośnych
Linie o wysokim i bardzo wysokim napięciu wymagają znacznej wolnej przestrzeni powietrznej i nad ziemią. Wymagają również znacznego obciążenia mechanicznego i kosztów izolacji. Aby spełnić te wymagania, wieże używane do takich linii często cechują się długimi rozpiętościami. Konstrukcja o długich rozpiętościach może znacznie obniżyć koszty izolacji, ponieważ potrzeba mniej podpór. Te wieże, zwykle wykonane ze stali lub aluminium, mają także mniejsze prawdopodobieństwo awarii. Klasyfikuje się je następująco:
a. Wieże samonośne
Wieże samonośne można dalej podzielić na dwie podkategorie: szerokobazowe i wąskobazowe. Wieże szerokobazowe zazwyczaj mają kratownicową (krzyżową) konstrukcję z pieczołowicie połączonymi elementami, a każda noga ma swoją niezależną podstawę. Natomiast konstrukcje wąskobazowe wykorzystują kratownicową (krzyżową) konstrukcję wykonaną z profilów kątownych, rurowych lub kanałowych, które są połączone poprzez śruby lub spawanie. Wieże samonośne można również klasyfikować według ich funkcji:
Wieża tangentowa: Używana dla prostych odcinków linii przesyłowej, te wieże są zazwyczaj wyposażone w izolatory zawieszone.
Wieża odchyleniowa: Stosowana, gdy linia przesyłowa zmienia kierunek.
Dla tych wież wykorzystuje się izolatory napięcia. Mają szerszą bazę i mocniejsze elementy konstrukcyjne, a są droższe w porównaniu do wież tangentowych. Konstrukcje wąskobazowe zużywają mniej stali lub aluminium niż wieże szerokobazowe, jednak ich koszty fundamentów są wyższe. Wybór między tymi dwoma typami jest określany przez czynniki takie jak koszty materiałów, koszty fundamentów i wymagania dotyczące pasa przerwy.
b. Wieże guyowane lub wsparte
Te wieże są zazwyczaj typu portalowego lub V. W obu przypadkach mają dwie podpory, które są połączone u góry poprzez poprzeczkę i są wyposażone w cztery linki guyowe.
W konstrukcji wieży guyowanej lub wspartej typu portalowego, każda podpora jest niezależnie zakotwiczona na swojej własnej podstawie. Ta konstrukcja zapewnia stabilną i niezależną podstawę dla każdego elementu pionowego. Z kolei, struktura podpory V ma bardziej charakterystyczną konfigurację. Tutaj, dwie podpory spotykają się i spoczywają pod kątem do siebie, dzieląc jedno, bardziej solidne podłoże napinające. Ten projekt jednopodstawowy, choć różni się od niezależnych podstaw konstrukcji portalowej, oferuje unikalne rozwiązanie dla rozłożenia obciążenia wieży i zapewnienia stabilności, choć wymaga bardziej solidnej i specjalistycznej podstawy ze względu na skoncentrowane siły działające na nią.
Wytrzymałość tych podwójnych konstrukcji słupowych może wynosić od dwóch do czterech razy więcej niż pojedynczego słupa. Konstrukcja typu H jest powszechnie stosowana dla słupów czteroterminalnych lub tych, które podtrzymują urządzenia przełączające i transformatorów.
