Em linhas elétricas aéreas ou subestações, o hardware usado para suspender condutores e pára-raios de isoladores, ou para suspender pára-raios de torres, é chamado de hardware de suspensão. Também é conhecido como suporteHardware de cabo de fibra ópticaou grampos de suspensão (por questões de consistência, doravante referidos colectivamente como "braçadeiras de suspensão"). As instalações modernas utilizam cada vez maisbraçadeiras de suspensão de fibraebraçadeiras de suspensão de fibra ópticajuntamente com sistemas tradicionais de suspensão de condutores.
Estrutura Básica de Grampos de Suspensão
Um grampo de suspensão normalmente consiste em um corpo de grampo, uma placa de pressão (incluindo parafusos de fixação) e um pino R-. A Figura 2-1 mostra uma braçadeira de suspensão padrão, também conhecida como braçadeira de suspensão tipo gancho paralelo-. Seu princípio de funcionamento envolve a utilização de dois parafusos em U para fixar a placa de pressão, fixando a braçadeira dentro do corpo da braçadeira.
Figura 2-1: Foto real da braçadeira de cabo suspensa padrão
A Figura 2-2 mostra duas configurações adicionais de braçadeiras de suspensão. Suas estruturas básicas se assemelham às dos grampos de suspensão padrão. A braçadeira de suspensão da placa de suspensão-de cabeça tipo tigela incorpora uma placa de suspensão-de cabeça tipo tigela na braçadeira de suspensão da placa de suspensão. A braçadeira de suspensão da placa suspensa em forma de U adiciona uma placa suspensa em forma de U à braçadeira de suspensão da placa suspensa paralela.
Figura 2-2 Fotos reais de braçadeiras suspensas
(a) Braçadeira suspensa CGU-XXX (com placa de suporte de cabeça tipo tigela-); (b) Braçadeira suspensa CGU-XXX (com placa de suporte em forma de U-)
Casco de braçadeira de cabo
Os grampos de arame e as placas de pressão são normalmente fabricados em ferro fundido maleável, liga de alumínio ou formados por estampagem de placas de aço. Os condutores e fios terra são colocados dentro do canal da pinça, cujo raio de curvatura deve ultrapassar oito vezes o diâmetro do condutor suspenso.
(1) Grampos de arame em ferro fundido forjado.Condutores feitos de ferro fundido forjado formam um circuito magnético fechado ao redor do condutor. Mesmo com resistência magnética mínima, os campos magnéticos alternados da corrente CA induzem perdas por histerese e geram calor, aumentando a temperatura do condutor. O aquecimento do condutor reduz a resistência mecânica, limitando assim a capacidade de transmissão. Assim, embora as braçadeiras para condutores de ferro (ou aço) ofereçam baixo investimento inicial, elas aumentam as perdas na linha e os custos operacionais anuais.
(2) Grampos de suspensão estampados em placa de açoapresentam casco formado por estampagem de placas de aço, dispensando a necessidade de placa suspensa. O ponto de suspensão é posicionado acima do eixo do condutor, com parafusos em U-instalados para cima, facilitando a construção. Esse tipo oferece vantagens como processos de produção simples, ciclos curtos, altas taxas de rendimento, design leve e menos componentes. É adequado para a instalação de condutores trançados de alumínio com núcleo de aço e condutores trançados de alumínio de seções transversais pequenas a médias-.
(3) Grampos feitos de liga de alumínio.Atualmente, os grampos de suspensão em liga de alumínio estão sendo amplamente promovidos por suas propriedades de-economia de energia, capacidade anti-alação e design leve.
Placa de fixação
A placa de fixação utiliza a força de fixação gerada pelo aperto dos parafusos em U- para prender o condutor e o fio terra com segurança.
Pino-final fechado (R-Pin)
O pino da extremidade-fechada, também conhecido como pino R-, é um componente projetado para evitar que os parafusos se soltem.
Tipos e exemplos de braçadeiras suspensas
Tipos de braçadeiras suspensas
A Figura 2-3 ilustra a classificação dos grampos suspensos. A correspondência entre os números de designação e as cargas nominais de ruptura dos grampos suspensos é mostrada na Tabela 2-1.
Figura 2-3 Designação do modelo de braçadeiras de suspensão
No novo padrão, os modelos de braçadeiras de suspensão começam com “X”. O antigo padrão proibia 'X' e, em vez disso, usava "C". Os fabricantes atualmente empregam ambas as designações.
Tabela 2-1 Correspondência entre dígitos de designação e cargas nominais de ruptura
Exemplo:CGU-3 braçadeira de suspensão: "C" indica braçadeira de suspensão; "G" denota tipo fixo; 'U' denota com parafuso U-; "3" indica o número da combinação. Consultando a Tabela 1-4 ou catálogos de produtos de hardware, é adequado para diâmetros de fio trançado de alumínio de 16,0–18,0 mm e diâmetros de fio trançado de alumínio com núcleo de aço de 13,0–14,5 mm.
A braçadeira de suspensão CGU-5A indica uma braçadeira de suspensão fixa com parafuso em U-. A letra adicional “A” após o número de combinação “5” indica que possui uma placa de suspensão com cabeça tigela.
Braçadeira de suspensão XTS-2A: "X" denota braçadeira de suspensão, "T" indica uso de fio de ligação, o número '2' indica número de combinação de fio (diâmetro do fio) e "A" indica que possui uma placa de suporte de cabeça tigela.
Exemplos de modelos de braçadeiras de suspensão
De acordo com DL/T 683-2010, exemplos de modelos de grampos de suspensão são mostrados na Tabela 2-2.
Tabela 2-2 Exemplos de modelos de braçadeiras de suspensão
Sistemas especializados de suspensão de cabos de fibra óptica
A infra-estrutura moderna de telecomunicações integrada com sistemas de transmissão de energia requerbraçadeiras de suspensão para cabos de fibra óptica. Estes incluem:
(1) Grampos de suspensão ADSS
ADSSbraçadeiras de suspensão(Todos os-autossuportados-dielétricos) são projetados especificamente para cabos de fibra óptica-autossustentáveis que não contêm componentes metálicos. Essesbraçadeiras de suspensão de cabos aéreosfornecem suporte seguro ao mesmo tempo em que acomodam as propriedades mecânicas exclusivas dos cabos dielétricos. O projeto garante concentração mínima de tensão na capa do cabo e mantém a distância adequada dos condutores energizados.
(2) Braçadeiras de Suspensão OPGW
Braçadeiras de suspensão OPGW(Optical Ground Wire) são projetados para cabos que combinam elementos de fibra óptica com funcionalidade de fio terra. EssesGrampos de tensãodevem fornecer aterramento elétrico e proteção de fibra, exigindo projetos especializados que evitem tensão na fibra e ao mesmo tempo mantenham a continuidade elétrica.
(3) Grampos de suspensão helicoidais e pré-formados
Grampos de suspensão helicoidaisutilizam hastes helicoidais pré-formadas que prendem o cabo através da distribuição de tensão elástica ao longo do comprimento do cabo.Grampos de suspensão pré-formadosoferecem vantagens significativas, incluindo:
- Nenhum dano mecânico à superfície do cabo
- Distribuição uniforme de tensão
- Instalação rápida sem ferramentas especiais
- Características aprimoradas de amortecimento de vibração
- Aderência-autoajustável sob diversas condições de carga
Obraçadeira de suspensão pré-formadadesign é particularmente eficaz parabraçadeira de suspensão de fibra ópticaaplicações onde a integridade do cabo é crítica. Esses grampos apresentam hastes blindadas helicoidais que envolvem o cabo, distribuindo cargas mecânicas uniformemente e protegendo contra danos por vibração eólica.
Requisitos para Grampos de Suspensão em Linhas Operacionais e Análise de Falhas
(A) Requisitos Técnicos
Os requisitos técnicos para braçadeiras de suspensão devem estar em conformidade com as disposições da DL/T 756-2009 "Grampos de suspensão".
(1)As condições técnicas gerais para grampos de suspensão devem estar em conformidade com GB/T 2314-2008 e ser fabricadas de acordo com desenhos aprovados seguindo os procedimentos prescritos.
(2)O projeto deve minimizar o impacto de micro{0}}vibrações em condutores e fios terra. Os grampos devem apresentar características dinâmicas favoráveis, com corpos girando livremente e inércia rotacional mínima em relação ao eixo de articulação.
(3)As perdas de energia elétrica devido à histerese e correntes parasitas devem ser minimizadas.
(4)O raio de curvatura do canal condutor no corpo da braçadeira não deve ser inferior a 8 vezes o diâmetro do condutor ou fio terra.
(5)Deve existir área de contato suficiente entre o grampo e o condutor/fio terra para minimizar danos ao condutor causados por correntes de-curto-circuito.
(6)As superfícies em contato com condutores ou fios terra, como canais condutores e tiras de fixação, devem ser lisas e planas, livres de rebarbas, saliências ou defeitos que possam causar abrasão do condutor.
(7)A estrutura deverá facilitar as operações de trabalho sob tensão, minimizar o número de componentes e permitir a instalação ou remoção utilizando ferramentas de trabalho sob tensão.
(8)Ambas as extremidades do casco deverão apresentar um formato suave e alargado, e ambas as extremidades das tiras de fixação deverão ter perfis curvos e suaves.
(9)O projeto deve acomodar diversas condições de instalação, incluindo condutores desencapados, fios terra ou condutores envoltos com fita blindada ou tiras de proteção.
(10)O valor do raio da ranhura deve ser selecionado de acordo com a Tabela 2-3.
Tabela 2-3 Valores de Raio de Ranhura para Cascos de Fixação do Condutor (mm)
(11)As dimensões primárias incluem comprimento total, altura total, massa total, ângulo de saída máximo por lado do casco (geralmente não inferior a 25 graus), ângulo de saída mínimo (geralmente não superior a 3 graus, exceto paraGrampos de fio suspensopara grandes vãos) e ângulo de rotação permitido do suspensor.
(12)A carga nominal de ruptura, o diâmetro do parafuso de suspensão (orelha) e o espaçamento dos parafusos devem ser selecionados de acordo com a Tabela 2-4. Para condutores com áreas de seção transversal de 300–400 mm², a carga de ruptura não deve ser inferior a 60 kN; para 630–720 mm², não inferior a 80 kN.
Tabela 2-4 Carga Nominal de Ruptura dos Grampos de Suspensão
(B) Análise de Falhas de Grampos de Suspensão em Linhas Operacionais
1. Desgaste das braçadeiras de suspensão
Os pinos dos grampos de suspensão formam pares móveis com componentes como placas de suspensão e anéis, criando contato pontual e linear na interface. Este movimento relativo gera pressão localizada excessiva, levando ao desgaste, fratura e subsequente falha operacional.
Causas primárias:
(1)Sob as forças do vento, ocorre movimento relativo entre o corpo da braçadeira e a placa suspensa. A placa de suspensão gira em um pequeno ângulo em torno do pino de articulação do corpo. Devido à espessura da placa de suporte, ela atua como uma lâmina cortando o corpo, reduzindo gradualmente a-área da seção transversal do pino de articulação do corpo. Quando o desgaste atinge um determinado nível, o condutor ou fio terra pode se soltar do grampo de suspensão com o próprio peso, causando um acidente.
(2)Grampos superdimensionados ou condutores/fios terra insuficientemente apertados geram movimento relativo sob as forças do vento ou das correntes atmosféricas, fazendo com que os condutores/fios terra sejam cortados ou queimados. Isso faz com que o condutor/fio terra se solte do grampo.
2. Impacto da qualidade de fabricação do produto e das condições ambientais
(1)Quando componentes de aço são usados, a galvanização-por imersão a quente abaixo do padrão aplicada para prevenção de ferrugem pode falhar devido à contaminação ambiental e corrosão corona durante a operação.
(2)Rachaduras inerentes à própria estrutura, ou tensões internas resultantes de processos de fabricação ou tratamento térmico inadequados, podem levar à falha por fadiga após operação prolongada.
(C) Considerações Especiais para Sistemas de Suspensão de Cabos de Fibra Óptica
Ao instalarbraçadeiras de suspensão de cabos aéreospara aplicações de fibra óptica, modos de falha adicionais devem ser considerados:
(1) Danos na capa do cabo:A instalação inadequada do grampo ou a força de aperto excessiva podem danificar o revestimento externo do cabo, expondo os elementos de fibra à degradação ambiental e à entrada de umidade.
(2) Estirpe de Fibra:Tensão mecânica excessiva transmitida através dobraçadeira de suspensão para cabo de fibra ópticasistemas podem causar micro-perdas por flexão ou quebra de fibra, degradando o desempenho óptico.
(3) Vibração-Fadiga induzida: Grampos de suspensão de fibradeve efetivamente amortecer a vibração eólica para evitar danos por fadiga tanto na estrutura do cabo quanto nos elementos internos da fibra.Grampos de suspensão helicoidaisebraçadeira de suspensão pré-formadaos projetos se destacam nesta aplicação devido às suas características superiores de amortecimento de vibração.
