Kovinski stebri nadzemnih električnih vodov (DVD)

Področje uporabe kovinskih nosilcev nadzemnih daljnovodov (PTL) v glavnem določajo številne pomembne prednosti, ki ugodno razlikujejo nosilci iz kovine iz nosilcev iz lesa in armiranega betona.

Prednosti kovinskih nosilcev v primerjavi z lesenimi so naslednje:

• Daljša življenjska doba;

• Sposobnost vzdržati ogenj in uničenje zaradi izpustov strele v podpori;

• Podpora za bistveno več kablov in skoraj neomejene višine podpore;

• Visoka obratovalna zanesljivost in enostavnost vzdrževanja;

• Najboljši pogoji za ozemljitev in obešanje zaščitnih kablov;

• Najboljša arhitekturna zasnova stebra;

• Velika montaža, ki omogoča proizvodnjo celotnih glavnih nosilnih elementov ali posameznih delov v tovarnah, kar bistveno zmanjša delovno intenzivno delo na progi. Poleg tega so kovinski nosilci z enakimi obremenitvami in višino približno lažji od lesenih in armiranobetonskih.

Slabosti kovinskih nosilcev so:

• Potreba po njihovem občasnem barvanju, da se prepreči rjavenje;

• Slaba izraba zmogljivosti vozila pri prevozu rekvizitov;

• Potreba po izvedbi posebnih del na progi (montaža, vrtanje in včasih varjenje kovinskih konstrukcij), ki zahtevajo kvalificirano delovno silo različnih specialnosti in otežujejo namestitev;

• Povečani začetni stroški gradnje proge.

Kovinski nosilci so izdelani:

• na progah, kjer se zahteva visoka obratovalna zanesljivost, dolga obratovalna življenjska doba nosilca, kot tudi pri dvoverižnih vodih;

• na velikih prehodih skozi različne inženirske objekte ali skozi reke;

• v urbanih in industrijskih območjih ter v gorskih območjih, kjer lesenih podpor zaradi velikih tlorisnih dimenzij ni.

Strukturni elementi kovinskih nosilcev

Kovinski nosilec je sestavljen iz naslednjih štirih glavnih konstrukcijskih elementov:

• fundacija;

• podpora glavnega stebra ali gredi;

• traverza;

• vrvi ali podporne roge.

Podnožje stopala služi za sidranje v funtu in zagotavlja stabilnost stopala. V nekaterih primerih so podlage nosilcev kovinske.

Glavni steber kot opora za pritrditev pragov in vrvi na določeni višini od tal zaznava vse zunanje obremenitve žic in kablov ter jih prenaša na podlago.

Po zasnovi je glavni steber ali podporna gred lahek rešetkasti prostorski nosilec s pravokotnim ali kvadratnim prečnim prerezom. Pri skoraj vseh vrstah podpor se dimenzije prečnega prereza podpornega stebra zmanjšujejo od spodaj navzgor.

Prostorski nosilec, ki služi kot nosilni nosilec, je sestavljen iz:

• štiri glavne palice (rebra), imenovane tetive, ki nosijo večino obremenitve;

• sistemi pomožnih palic ali rešetk, ki se nahajajo na štirih straneh nosilca in povezujejo pasove;

• več sistemov vodoravnih nosilcev, ki se nahajajo v ločenih prerezih nosilca in se imenujejo diafragme.

Spoji rešetkastih palic s pasom ali med seboj se imenujejo vozlišča. Središče vozlišča je točka presečišča vzdolžnih osi palic, ki se stekajo v danem vozlišču.

Kovinski vmesni dvoverižni nosilec

Del tetive, ki se nahaja med dvema sosednjima vozliščema, se imenuje plošča, razdalja med središči teh vozlišč pa je dolžina plošče.

Rešetke in granite stebrov odlikuje njihov položaj glede na os črte.

Prečne ali sprednje ploskve (mreže) so nosilne ploskve, ki se nahajajo vzdolž osi premice, vzdolžne ali stranske ploskve pa so ploskve, vzporedne z osjo premice.

Pogosto imajo mreže na dveh straneh stolpca ali celo na vseh štirih enako konfiguracijo (diagram).

Podporni pragovi so zasnovani za pritrditev žic na nosilec z izolatorji z ojačitvijo na določeni razdalji med njimi in od nosilne gredi.

V večini konstrukcij pragov 35 in 110 kV so pragovi izdelani iz vogalov v obliki majhnih trikotnih konzolnih konstrukcij, pritrjenih na nosilno gred. Manj pogosto so prečnice izdelane iz kanalov. Nosilci so pogosto v obliki dolgih prostorskih nosilcev s kvadratnim ali pravokotnim presekom.

Za pritrditev zaščitnih kablov na določeni razdalji nad vodniki se uporabljajo odporne vrvi ali rogovi. Izdelane so v obliki lahkih struktur, ki tvorijo zgornji del nosilca.

Prostorski nosilci, ki tvorijo glavne dele nosilcev, se razlikujejo od običajnih konstrukcijskih kovinskih nosilcev:

• lahkotnost osi konstrukcije, sestavljene iz palic, izdelanih skoraj izključno iz enojnih kotov, pogosto majhnih in srednjih profilov;

• povečana za 1,5-2-krat prožnost tako posameznih palic kot celotnega nosilca kot celote;

• pomembne prečne dimenzije nosilca in njegova velika višina.

Zaradi navedenih lastnosti imajo kovinske konstrukcije nosilcev nadzemnih daljnovodov nizko volumetrično težo, kar ustvarja nizek koeficient izkoriščenosti nosilnosti vozil med prevozom. Poleg tega prisotnost majhnih vogalov v konstrukciji s povečanim faktorjem prožnosti povzroča znatne težave pri njihovem ohranjanju pred poškodbami med nakladanjem, razkladanjem in prevozom.

V procesu proizvodnje in namestitve kovinskih nosilcev način povezovanja palic ni nič manj proizvodnega pomena kot vrsta konstrukcije. Naslednje tračne povezave veljajo za tovarniške in kovinske podporne sklope:

• kovičenje;

• varjenje;

• vijačne povezave.

Način povezave je izbran v tehnični zasnovi, med podrobnim projektiranjem nosilcev pa se razvijejo ustrezne zasnove vozlišč. To okoliščino bi moralo gradbeništvo upoštevati in pravočasno rešiti vprašanje načina povezave, ki je najbolj primeren za pogoje gradnje te proge.

Prej so bili kovičeni spoji eden glavnih načinov povezovanja palic v nosilcih, zdaj pa so zaradi proizvodnih razlogov popolnoma nadomeščeni z varjenjem ali sorniki, ne samo med montažo, ampak tudi v tovarni.

Varjenje je eden od običajnih načinov povezovanja palic pri konstrukciji kovinskih nosilcev. Nizki stroški varjenja v tovarni, bistvena poenostavitev proizvodnega procesa varjenih konstrukcij in določeno zmanjšanje njihove teže določajo široko uporabo te metode spajanja, ki ima pomembne prednosti pred drugimi.

Pri izdelavi kovinskih nosilcev je povezava palic skoraj izključno izvedena z elektroobločnim varjenjem. Precejšnje težave z dobavo linije varilnih enot, stroški tekočega goriva in vzdrževanje naprave s strani usposobljenega osebja ter potreba po vrtenju pri varjenju konstrukcij omejujejo možnost uporabe varjenja v namestitvi.

Vijačne povezave se uporabljajo pri vgradnji nosilcev na progah zaradi težav pri izdelavi zakovic in električnega varjenja blazinic.

Uporaba vijačnih spojev v podpornih sklopih je posledica številnih naslednjih prednosti pred kovičenjem in varjenjem:

• velika poenostavitev postopka namestitve nosilcev, ki ne zahteva nagibnih konstrukcij, posebnih orodij, opreme ali mehanizmov;

• zmožnost izdelave vijačnih povezav brez uporabe kvalificirane delovne sile (zakovice ali varilci);

• bistveno zmanjša čas, porabljen za montažo nosilcev.

Slabosti povezav s črnimi vijaki vključujejo:

• določeno zmanjšanje zanesljivosti vijačnega spoja v primerjavi z varjenim ali kovičenim zaradi neenakomerne porazdelitve sil med vijaki;

• znatni stroški za strojno opremo (sorniki, matice in podložke), katerih število in velikost sta večja kot pri zakovicah enake trdnosti.