Wie man 10kV Freileitungsstangen entwirft

Dieser Artikel kombiniert praktische Beispiele, um die Auswahllogik für 10kV Stahlrohrmasten zu verfeinern und klare allgemeine Regeln, Entwurfsverfahren und spezifische Anforderungen für den Einsatz in der Planung und Bau von 10kV Freileitungen zu diskutieren. Besondere Bedingungen (wie lange Spannweiten oder stark eisige Zonen) erfordern auf dieser Grundlage zusätzliche spezialisierte Prüfungen, um den sicheren und zuverlässigen Betrieb des Mastes sicherzustellen.

Allgemeine Regeln für die Auswahl von Freileitungsmasten

Die rationale Auswahl von Freileitungsmasten muss das Gleichgewicht zwischen Anpassungsfähigkeit an Entwurfsbedingungen, Wirtschaftlichkeit und Sicherheitsreserven finden und folgt diesen Kernregeln, um eine stabile Tragfähigkeit über den gesamten Lebenszyklus des Mastes zu gewährleisten:

Prioritätsprüfung der Entwurfsbedingungen

Bevor eine Auswahl getroffen wird, müssen die wesentlichen Entwurfsparameter klar definiert werden, einschließlich der Eisdicke für Leiter und Erdungsleiter, der Bezugs-Windgeschwindigkeit (gemäß Geländekategorie B), und der charakteristischen Periode des Erdbeantwortenspektrums. Für besondere Gebiete (z.B. Hochgebirge, starke Windzonen) müssen zusätzliche lokale klimatische Korrekturfaktoren hinzugefügt werden, um eine Überlastung des Mastes aufgrund fehlender Parameter zu vermeiden.

Prinzip der wirtschaftlichen Optimierung

Standardisierte Masttypen und -höhen sollten bevorzugt werden, um die Nutzung der Nenntragfähigkeit des Mastes zu maximieren und individuelle Entwürfe zu reduzieren. Für Spannungsmaste mit großen Wendewinkeln sollte die Positionierung optimiert werden, um die Masthöhe zu reduzieren. Hoch- und Niedermasten sollten gemäß Geländecharakteristika kombiniert werden, um den Einsatz von Hochmästen entlang der ganzen Linie zu vermeiden, was Kosten verschwenden würde.

Sicherheitsanforderungen zur Lastprüfung

Geradlinige Maste: Die Festigkeit wird hauptsächlich durch starke Windbedingungen bestimmt; es ist erforderlich, den Biegemoment und die Auslenkung des Mastkörpers bei maximaler Windgeschwindigkeit zu prüfen.

Spannungsmaste (Zugmaste, Winkelmaste): Die Festigkeit und Stabilität werden durch die Leiterzugkraft bestimmt; der Wendewinkel und die maximale Zugkraft der Leiter müssen streng kontrolliert werden. Die Strukturfestigkeit muss neu berechnet werden, wenn die Entwurfsbegrenzungen überschritten werden.

Besondere Bedingungen: Wenn Leiter transponiert werden, muss geprüft werden, ob der elektrische Abstand nach dem Auslenken der Isolatorkette den Vorschriften entspricht. Bei Verwendung eines Stahlmastes mit höherem Spannungsniveau muss bestätigt werden, dass der Schutzwinkel des Erdungsleiters den Blitzschutzanforderungen entspricht. Wenn der Querbalken des Spannungsmastes vom Winkelhalbierenden abweicht, müssen sowohl die Mastfestigkeit als auch der elektrische Sicherheitsabstand gleichzeitig überprüft werden.

Standardprozess für die Mastauswahl

Um die Rationalität und Sicherheit der Auswahl zu gewährleisten, muss der folgende 7-Schritte-Systemdesignprozess befolgt werden, um eine geschlossene Auswahllogik zu bilden:

• Bestimmung der meteorologischen Zone: Basierend auf meteorologischen Daten für den Projektorort wird die meteorologische Zone (z.B. Eisdicke, maximale Windgeschwindigkeit, extreme Temperatur) als Grundlage für die Lastberechnung bestimmt.

• Leiterparameter-Auswahl: Bestimmung des Leitertyps (z.B. ACSR, Aluminiummantelstahlkern-Aluminium), Anzahl der Kreise und Sicherheitsfaktor (in der Regel nicht weniger als 2,5).

• Stress-Verhang-Tabelle-Matching: Basierend auf ausgewählten meteorologischen Parametern und Leitertyp wird die entsprechende Leiterstress-Verhang-Beziehungstabelle abgerufen, um den anwendbaren Spannbereich zu bestimmen.

• Vorläufige Masttyp-Auswahl: Basierend auf Mastklassifikation (Geradlinig-Pole, Spannungsmast) und Mastlastgrenzwerttabellen werden vorläufig Masttypen ausgewählt, die den Anforderungen an Spannweite und Leiterquerschnitt entsprechen.

• Mastkopf- und Querbalken-Design: Basierend auf regionalen Leitungsanordnungseigenschaften (z.B. Einzelkreis/Doppelkreis, Anwesenheit von Niederspannungsleitungen am gleichen Mast) wird die Mastkopfkonfiguration (z.B. 230mm, 250mm Mastkopf) und Querbalkenspezifikationen ausgewählt.

• Isolatorauswahl: Gemäß Höhe (Isolationsniveau muss korrigiert werden, wenn über 1000m) und Umweltverschmutzungsniveau (z.B. Industriegebiete sind Verschmutzungsniveau III) wird der Isolatortyp (z.B. Porzellan, Verbundstoff) und die Anzahl der Einheiten bestimmt.

• Fundamenttyp-Bestimmung: Basierend auf geologischen Berichten (Boden-Tragfähigkeit, Grundwasserstand), technischen Mastparametern und Fundamentkraftprüfresultaten werden gestufte, Bohrpfahlfundamente oder Stahlrohrpfahlfundamente ausgewählt.

• Spezielle Entwurfsprinzipien für 10kV Stahlrohrmasten

Für die Charakteristika von 10kV Freileitungen muss das Design von Stahlrohrmasten den folgenden technischen Anforderungen entsprechen, um strukturelle Stabilität und Baukomfort auszubalancieren:

3.1 Grundlegende Parameter und Anwendungsbereich

Spannbegrenzung: Für gerade Stahlrohrmasten beträgt die horizontale Spannweite Lh ≤ 80m, die vertikale Spannweite Lv ≤ 120m.

Leiterkompatibilität: Kann Aluminiumleiter mit Isolierung wie JKLYJ-10/240 oder darunter, ACSR wie JL/G1A-240/30 oder darunter, Aluminiummantelstahlkern-Aluminium wie JL/LB20A-240/30 oder darunter tragen.

Winddruckkoeffizient: Der Höhenänderungskoeffizient des Winddrucks wird einheitlich gemäß Geländekategorie B berechnet (z.B. Winddruckkoeffizient 1,0 bei 10m Höhe, 1,2 bei 20m Höhe).

3.2 Struktur- und Materialanforderungen

Mastkörper-Design:

➻ Abschnittsregel: 19m Mast in 2 Abschnitten, 22m Mast in 3 Abschnitten; Abschnitte werden durch Flansche verbunden (Flansche müssen aus massivem Stahlblech gefertigt sein, Splicing ist verboten).

➻ Querschnittsform: Hauptmast hat einen 16-seitigen regelmäßigen Polygonquerschnitt, Kegelung einheitlich 1:65.

➻ Auslenkungssteuerung: Unter langfristiger Lastkombination (ohne Eis, Windgeschwindigkeit 5m/s, jahresdurchschnittliche Temperatur) beträgt die maximale Spitzenauslenkung ≤ 5‰ der Masthöhe.

➻ Kraftberechnungspunkt: Die Entwurfs- und Standardwerte für Biegemoment, horizontale Kraft und senkrechte Kraft am Mastfuß werden alle am unteren Flanschanschluss des Stahlrohrmastes berechnet.

Materialnormen:

➼ Hauptmast und Querbalken: Verwendung von Q355-Stahl, Materialqualität mindestens Klasse B, Materialzertifizierung muss bereitgestellt werden.

➼ Korrosionsschutz: Der gesamte Mast (einschließlich Hauptmast, Querbalken, Zubehör) verwendet ein heißzinkiertes Verfahren; Zinkdickenanforderungen: Mindestwert ≥70μm, Durchschnittswert ≥86μm; Haftprobe erforderlich nach Zinken (Rastermethode ohne Abblättern).

3.3 Fundament- und Verbindungsentwurf

Fundamenttypen: Unterstützt gestufte, Bohrpfahlfundamente und Stahlrohrpfahlfundamente; Auswahl muss berücksichtigen:

➬ Grundwasserstand: Bei Anwesenheit von Grundwasser müssen Boden- und Fundamentauftriebsdichte in der Tragfähigkeitsberechnung verwendet werden, um Auftriebseffekte zu vermeiden.

Verbindungsanforderungen:

➵ Verankerungsbolzen: Verwendung hochwertiger Kohlenstoffstahl Nr. 35, Festigkeitsgrad ≥5,6; Bolzendurchmesser und -anzahl müssen den Flanschkräften entsprechen (z.B. 19m Mast mit 8 Sätzen M24-Bolzen).

➵ Montageprozess: Der Stahlrohrmast wird über Verankerungsbolzen starr mit dem Fundament verbunden; die Bolzendrehmoment muss den Entwurfsanforderungen entsprechen (z.B. M24-Bolzendrehmoment ≥300N·m).

Beispiel für die Auswahl von 10kV geraden Stahlrohrmasten

10kV gerade Stahlrohrmasten werden nach Mastkopfgröße und Anwendungsszenario klassifiziert. Kernbeispiele sind wie folgt, die typische Bedingungen für Einzel- und Doppelkreisleitungen abdecken:

4.1 230mm Mastkopf-Serie Stahlrohrmasten

• Mastlängen: 19m, 22m;

• Anwendung: 10kV Einzelkreisleitung, kein Niederspannungsleiter am gleichen Mast;

• Leiterkompatibilität: Leiter mit Querschnitt ≤240mm² (z.B. JKLYJ-10/120, JL/G1A-240/30);

• Spannbegrenzung: Horizontale Spannweite ≤80m, vertikale Spannweite ≤120m;

• Strukturmerkmale: Horizontaler Abstand des Mastkopfes 800mm, langer Abstand 2200mm, Querbalken verwendet Einarm-Layout (kompatibel mit Einzelkreisleitern).

4.2 250mm Mastkopf-Serie Stahlrohrmasten

• Mastlängen: 19m, 22m;

• Anwendung: 10kV Doppelkreisleitung, kein Niederspannungsleiter am gleichen Mast;

• Leiterkompatibilität: Jeder Kreis trägt Leiter mit Querschnitt ≤240mm² (z.B. Doppelkreis JL/LB20A-240/30);

• Spannbegrenzung: Horizontale Spannweite ≤80m, vertikale Spannweite ≤120m;

• Strukturmerkmale: Horizontaler Abstand des Mastkopfes 1000mm, langer Abstand 2200mm, Querbalken verwendet symmetrisches Doppelarm-Layout (kompatibel mit Doppelkreisleitern, vermeidet Phasenstörungen).