Torre de transmisión Torre de energía Poste eléctrico

- Sep 18, 2018 -

Los sistemas de energía eléctrica trifásicos se utilizan para alto voltaje (66 o 69 kV y superior) y voltaje extra alto (110 o 115 kV y superior; la mayoría de las veces, 138 o 230 kV y superior en sistemas contemporáneos) Líneas de transmisión AC . Las torres deben estar diseñadas para llevar tres (o múltiplos de tres) conductores. Las torres son generalmente celosías o armazones de acero (en algunos casos se usan estructuras de madera en Canadá, Alemania y Escandinavia ) y los aisladores son discos de vidrio o porcelana o aislantes compuestos que usan caucho de silicona o material de caucho EPDM ensamblado en cuerdas o varillas largas Las longitudes dependen de la tensión de línea y las condiciones ambientales.

Por lo general, uno o dos cables de conexión a tierra , también llamados cables de "guarda", se colocan en la parte superior para interceptar los rayos y desviarlos a tierra sin causar daños.

Las torres para alta y extra alta tensión generalmente están diseñadas para transportar dos o más circuitos eléctricos (con raras excepciones, solo un circuito para 500 kV y superior). [ cita requerida ] Si una línea se construye utilizando torres diseñadas para transportar varios circuitos, no es necesario instalar todos los circuitos en el momento de la construcción. De hecho, por razones económicas, algunas líneas de transmisión están diseñadas para tres (o cuatro) circuitos, pero solo se instalan inicialmente dos (o tres) circuitos.

Algunos circuitos de alto voltaje a menudo se erigen en la misma torre que las líneas de 110 kV. Los circuitos paralelos de 380 kV, 220 kV y 110 kV de líneas en las mismas torres son comunes. Algunas veces, especialmente con circuitos de 110 kV, un circuito paralelo transporta líneas de tracción para la electrificación ferroviaria .

Torres de transmisión DC de alto voltaje [ editar ]

Torre de distancia HVDC cerca del término de Nelson River Bipole adyacente a Dorsey Converter Station cerca de Rosser, Manitoba , Canadá - agosto de 2005

Las líneas de transmisión de corriente continua de alto voltaje (HVDC) son sistemas monopolares o bipolares . Con los sistemas bipolares, se utiliza una disposición de conductores con un conductor a cada lado de la torre. En algunos esquemas, el conductor a tierra se utiliza como línea de electrodo o retorno a tierra. En este caso, tenía que instalarse con aisladores equipados con supresores de sobretensiones en las torres para evitar la corrosión electroquímica de las torres. Para la transmisión HVDC de un solo polo con retorno a tierra, se pueden usar torres con un solo conductor. En muchos casos, sin embargo, las torres están diseñadas para su posterior conversión a un sistema de dos polos. En estos casos, a menudo se instalan conductores en ambos lados de la torre por razones mecánicas. Hasta que se necesite el segundo polo, se usa como línea de electrodo o se une en paralelo con el polo en uso. En este último caso, la línea desde la estación del convertidor hasta el electrodo de conexión a tierra se construye como un cable subterráneo, como una línea aérea en un derecho de paso separado o utilizando los conductores de tierra.

Las torres de línea de electrodos se utilizan en algunos esquemas de HVDC para llevar la línea eléctrica desde la estación del convertidor al electrodo de conexión a tierra. Son similares a las estructuras utilizadas para líneas con voltajes de 10 a 30 kV, pero normalmente solo llevan uno o dos conductores.

Torres de línea de tracción ferroviaria

Torre de tensión con transposición de fase de una línea de potencia para corriente de tracción de CA monofásica (110 kV, 16,67 Hz) cerca de Bartholomä , Alemania

Las torres utilizadas para líneas de tracción ferroviarias de CA monofásicas son similares en construcción a las torres utilizadas para líneas trifásicas de 110 kV. Tubos de acero o postes de hormigón también se utilizan a menudo para estas líneas. Sin embargo, los sistemas de corriente de tracción ferroviaria son sistemas de CA de dos polos, por lo que las líneas de tracción están diseñadas para dos conductores (o múltiplos de dos, generalmente cuatro, ocho o doce). Como regla general, las torres de las líneas de tracción ferroviarias llevan dos circuitos eléctricos, por lo que tienen cuatro conductores. Estos se suelen organizar en un nivel, por lo que cada circuito ocupa la mitad del brazo cruzado. Para cuatro circuitos de tracción, la disposición de los conductores es en dos niveles y para seis circuitos eléctricos, la disposición de los conductores es en tres niveles.

Torres para diferentes tipos de corrientes [ editar ]

Pilón en Suecia hacia 1918.

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En la misma torre se pueden instalar circuitos de CA de diferente frecuencia y conteo de fase, o circuitos de CA y CC. Normalmente, todos los circuitos de dichas líneas tienen voltajes de 50 kV y más. Sin embargo, hay algunas líneas de este tipo para voltajes más bajos. Por ejemplo, las torres utilizadas por los circuitos de potencia de tracción ferroviaria y la red de CA trifásica general.

Dos secciones muy cortas de la línea llevan circuitos de alimentación de CA y CC. Un conjunto de tales torres está cerca de la terminal de HVDC Volgograd-Donbass en la central hidroeléctrica de Volga. Las otras son dos torres al sur de Stenkullen, que llevan un circuito de HVDC Konti-Skan y un circuito de üne de la línea trifásica de AC Stenkullen-Holmbakullen.

Las torres que transportan circuitos de CA y líneas de electrodos de CC existen en una sección de la línea de alimentación entre la Planta de Inversores Estáticos Adalph y Brookston, los pilones llevan la línea de electrodos de HVDC Square Butte .

La línea de electrodos de HVDC CU en la estación de conversión en la estación Coal Creek utiliza en una sección corta las torres de dos líneas de CA como soporte.

La sección superior de la línea de electrodos de Pacific DC Intertie desde Sylmar Converter Station hasta el electrodo de conexión a tierra en el Océano Pacífico cerca de Will Rogers State Beach también se instala en torres de CA. Se extiende desde la estación de conversión Sylmar East hasta la subestación Edison Malibu en el sur de California, donde termina la sección de la línea aérea.

En Alemania, Austria y Suiza, algunas torres de transmisión transportan tanto circuitos públicos de red de CA como potencia de tracción ferroviaria para utilizar mejor los derechos de paso.

Diseños de torres [ editar ]

Forma [ editar ]

Torre de transmisión de tipo "Delta" (una combinación de "V" e "Y") en Nevada .

Las diferentes formas de las torres de transmisión son típicas de diferentes países. La forma también depende de la tensión y el número de circuitos.

Un circuito [ editar ]

Las torres delta son el diseño más común para líneas de un solo circuito, debido a su estabilidad. Tienen un cuerpo en forma de V con un brazo horizontal en la parte superior, que forma un Delta invertido. Las torres Delta más grandes usualmente usan dos cables de protección.

Las torres de portal son ampliamente utilizadas en Irlanda, Scandianvia y Canadá. Se paran en dos piernas con un brazo cruzado, lo que les da una forma de "H". Hasta 110 kV a menudo estaban hechos de madera, pero las líneas de mayor voltaje usan torres de acero.

Las torres de un solo circuito más pequeñas pueden tener dos brazos cruzados pequeños en un lado y uno en el otro.

Dos circuitos [ editar ]

Las torres de un nivel solo tienen un brazo cruzado que lleva 3 cables en cada lado. A veces tienen un brazo cruzado adicional para los cables de protección. Se utilizan con frecuencia cerca de los aeropuertos debido a su reducido tamaño.

Torre de 110 kV en forma de T típica de la antigua RDA .

Las torres de Danubio o Donaumasten obtuvieron su nombre de una línea construida en 1927 junto al río Danubio . Son los diseños más comunes en países de Europa central como Alemania o Polonia. Tienen dos brazos cruzados, el brazo superior lleva uno y el brazo inferior lleva dos cables a cada lado. A veces tienen un brazo cruzado adicional para los cables de protección.

Las torres en forma de tonelada son el diseño más común, tienen 3 niveles horizontales con un cable muy cerca del pilón en cada lado. En el Reino Unido, el segundo nivel es más ancho que los otros, mientras que en los Estados Unidos todos los brazos cruzados tienen el mismo ancho.

Un primer plano de los cables conectados al pilón, que muestra las diversas partes anotadas.

Cuatro circuitos [ editar ]

Las torres con forma de árbol de Navidad para 4 o incluso 6 circuitos son comunes en Alemania y tienen 3 brazos cruzados donde el brazo más alto tiene cada uno de los cables, el segundo tiene dos cables y el tercero tiene tres cables en cada lado. Los cables en el tercer brazo generalmente llevan circuitos para baja tensión alta.

Estructuras de apoyo [ editar ]

Polo del Danubio para 110 kV en Alemania, construido en la década de 1930

Las torres pueden ser autoportantes y capaces de resistir todas las fuerzas debidas a cargas de conductores, conductores desequilibrados, viento y hielo en cualquier dirección. Tales torres a menudo tienen bases aproximadamente cuadradas y usualmente cuatro puntos de contacto con el suelo.

Una torre semiflexible está diseñada para que pueda usar cables de puesta a tierra elevados para transferir la carga mecánica a estructuras adyacentes, si un conductor de fase se rompe y la estructura está sujeta a cargas desequilibradas. Este tipo es útil en voltajes extra altos, donde los conductores de fase están agrupados (dos o más cables por fase). Es poco probable que todos ellos se rompan a la vez, a menos que ocurra una catástrofe o tormenta.

Un mástil atirantado tiene una huella muy pequeña y se basa en cables de sujeción en tensión para soportar la estructura y cualquier carga de tensión desequilibrada de los conductores. Se puede hacer una torre en forma de V, lo que ahorra peso y costo. [2]

Materiales [ editar ]

Acero tubular [ editar ]

Torre de tubo de acero junto a la antigua torre de celosía cerca de Wagga Wagga , Australia

Los postes hechos de acero tubular generalmente se ensamblan en la fábrica y luego se colocan en el derecho de paso. Debido a su durabilidad y facilidad de fabricación e instalación, muchas empresas de servicios públicos en los últimos años prefieren el uso de torres de concreto o de acero monopolar en lugar de acero de celosía para nuevas líneas eléctricas y reemplazos de torres. [ cita requerida ]

En Alemania, las torres de tubos de acero también se establecen principalmente para líneas de media tensión, además, para líneas de transmisión de alta tensión o dos circuitos eléctricos para tensiones de funcionamiento de hasta 110 kV. Las torres de tubos de acero también se usan con frecuencia para líneas de 380 kV en Francia y para líneas de 500 kV en los Estados Unidos .

Enrejado [ editar ]

Ver también: torre de celosía.

Una torre de celosía es una construcción de armazón hecha de secciones de acero o aluminio. Las torres de celosía se utilizan para líneas eléctricas de todos los voltajes y son el tipo más común para líneas de transmisión de alto voltaje. Las torres de celosía suelen ser de acero galvanizado. El aluminio se usa para reducir peso, como en áreas montañosas donde las estructuras se colocan en helicóptero. El aluminio también se usa en ambientes que serían corrosivos para el acero. El costo adicional del material de las torres de aluminio será compensado por un menor costo de instalación. El diseño de las torres de celosía de aluminio es similar al del acero, pero debe tener en cuenta el módulo de Young más bajo del aluminio.

Una torre de celosía generalmente se ensambla en el lugar donde se va a erigir. Esto hace posible torres muy altas, de hasta 100 m (328 pies) (y en casos especiales incluso más altos, como en el cruce 1 de Elbe y el cruce 2 de Elbe ). El montaje de torres de celosía de acero se puede hacer utilizando una grúa . Las torres de acero de celosía generalmente están hechas de vigas de acero perfiladas en ángulo ( vigas en L o en T ). Para torres muy altas, las vigas se utilizan a menudo.

Madera [ editar ]

Barra transversal de madera y metal.

La madera es un material cuyo uso está limitado en la transmisión de alto voltaje. Debido a la altura limitada de los árboles disponibles, la altura máxima de los pilones de madera se limita a aproximadamente 30 m (98 pies). La madera rara vez se utiliza para la estructura de celosía. En su lugar, se utilizan para construir estructuras multipolares, como las estructuras de marco H y K-frame. Los voltajes que transportan también son limitados, como en otras regiones, donde las estructuras de madera solo transportan voltajes de hasta aproximadamente 30 kV.

En países como Canadá o Estados Unidos, las torres de madera tienen voltajes de hasta 345 kV; Estas pueden ser menos costosas que las estructuras de acero y aprovechar las propiedades aislantes de la sobretensión de la madera. [2] A partir de 2012, las líneas de 345 kV en las torres de madera aún están en uso en los EE. UU. Y algunas aún se están construyendo con esta tecnología. [3] [4] La madera también se puede usar para estructuras temporales mientras se construye un reemplazo permanente.

Concreto [ editar ]

Un poste de hormigón armado en Alemania.

Las torres de hormigón se utilizan en Alemania normalmente solo para líneas con voltajes de operación por debajo de 30 kV. En casos excepcionales, los pilones de hormigón también se utilizan para líneas de 110 kV, así como para la red pública o para la red de corriente de tracción ferroviaria . En Suiza, se utilizan pilones de hormigón con alturas de hasta 59,5 metros (el pilón más alto del mundo de concreto prefabricado en Littau ) para líneas aéreas de 380 kV. Los postes de hormigón también se utilizan en Canadá y los Estados Unidos.

Las torres de hormigón, que no son prefabricadas, también se utilizan para construcciones de más de 60 metros. Un ejemplo es un pilón de 66 m (217 pies) de altura de una línea eléctrica de 380 kV cerca de Reuter West Power Plant en Berlín. Tales pilones parecen chimeneas industriales. [ cita requerida ] En China, algunos pilones para líneas que cruzan ríos fueron construidos de concreto. El más alto de estos pilones pertenece al cruce Yangtze Powerline en Nanjing con una altura de 257 m (843 pies).

Diseños especiales [ editar ]

Algunas veces (en particular en las torres de celosía de acero para los niveles más altos de voltaje) se instalan plantas transmisoras y se montan antenas en la parte superior por encima o por debajo del cable de tierra . Por lo general, estas instalaciones son para servicios de telefonía móvil o la radio operativa de la empresa de suministro de energía, pero en ocasiones también para otros servicios de radio, como la radio direccional. Por lo tanto, las antenas transmisoras de radio FM de baja potencia y los transmisores de televisión ya estaban instalados en torres de alta tensión. En la torre Elbe Crossing 1 , hay una instalación de radar que pertenece a la oficina de agua y navegación de Hamburgo .

Para cruzar valles amplios, se debe mantener una gran distancia entre los conductores para evitar cortocircuitos causados por colisión de cables de conductores durante las tormentas. Para lograr esto, a veces se usa un mástil o torre por separado para cada conductor. Para cruzar ríos anchos y estrechos con líneas costeras planas, se deben construir torres muy altas debido a la necesidad de una gran altura libre para la navegación. Dichas torres y los conductores que llevan deben estar equipados con lámparas de seguridad de vuelo y reflectores.

Dos bien conocidos cruces de ríos son el Elbe Crossing 1 y Elbe Crossing 2 . Este último tiene los mástiles de líneas aéreas más altos de Europa, con 227 m (745 pies) de altura. En España, la línea aérea que cruza los pilones en la bahía española de Cádiz tiene una construcción particularmente interesante. Las torres principales de cruce tienen una altura de 158 m (518 pies) con una cruceta sobre una estructura de estructura de frustum . Los tramos de línea aérea más largos son el cruce del fiordo noruego de Sognefjord (4.597 m (15.082 pies) entre dos mástiles) y el Ameralik Span en Groenlandia (5.376 m (17.638 pies)). En Alemania, la línea aérea del cruce EnBW AG del Eyachtal tiene el tramo más largo del país con 1.444 m (4.738 pies).

Para colocar líneas aéreas en valles empinados y profundos, ocasionalmente se usan torres inclinadas. Estos se utilizan en la presa Hoover , ubicada en los Estados Unidos, para descender por las paredes del acantilado del Cañón Negro del Colorado . En Suiza, un pilón NOK [ vago ] inclinado unos 20 grados respecto a la vertical se encuentra cerca de Sargans , St. Gallens . Los mástiles de alta pendiente se utilizan en dos torres de alta tensión de 380 kV en Suiza, los 32 metros superiores de uno de ellos se doblan 18 grados respecto a la vertical.

Las chimeneas de las centrales eléctricas a veces están equipadas con barras transversales para fijar los conductores de las líneas salientes. Debido a posibles problemas de corrosión por gases de combustión, tales construcciones son muy raras.

Un nuevo tipo de pilón se utilizará en los Países Bajos a partir de 2010. Los pilones holandeses Zwarts y Jansma diseñaron los pilones como una estructura minimalista. El uso de leyes físicas para el diseño hizo posible una reducción del campo magnético. Además, se reduce el impacto visual sobre el paisaje circundante. [5]

Dos pilones en forma de payaso aparecen en Hungría, a ambos lados de la autopista M5 , cerca de Újhartyán . ( 47.2358442 ° N 19.3907302 ° E [6] )

Asamblea [ editar ]

Los instaladores de cables en la parte superior de un pilón se dedicaron a agregar un cable de datos de fibra óptica enrollado alrededor del cable de alojamiento de la torre superior. El cable (SkyWrap) está enrollado en una máquina viajera, que hace girar un tambor de cable alrededor del cable de soporte a medida que avanza. Esto viaja bajo su propio poder de torre a torre, donde se desmonta y se eleva hacia el lado opuesto. En la imagen, la unidad del motor se ha movido a través pero el tambor del cable todavía está en el lado de llegada.

Antes de que se instalen las torres de transmisión, las torres prototipo se prueban en las estaciones de prueba de torres . Hay una variedad de formas en que se pueden montar y montar:

Pilón atirantado temporal junto a una nueva torre iniciada

  • Se pueden montar horizontalmente en el suelo y se pueden erigir con un cable push-pull. Este método rara vez se utiliza debido a la gran área de ensamblaje necesaria.

  • Se pueden ensamblar verticalmente (en su posición vertical final). Las torres muy altas, como el cruce del río Yangtze , se ensamblaron de esta manera.

  • Una grúa jin-pole puede usarse para ensamblar torres de celosía. [7] Esto también se usa para postes de utilidad .

  • Los helicópteros pueden servir como grúas aéreas para su montaje en áreas con accesibilidad limitada. Las torres también se pueden ensamblar en otro lugar y volar a su lugar en el derecho de paso de la transmisión. [8]


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