Come Progettare i Pali per Linee Elettriche aeree da 10kV

Questo articolo combina esempi pratici per affinare la logica di selezione dei pali tubolari in acciaio da 10kV, discutendo regole generali chiare, procedure di progettazione e requisiti specifici per l'uso nella progettazione e costruzione di linee elettriche aeree da 10kV. Le condizioni speciali (come span lunghe o zone con ghiaccio pesante) richiedono verifiche specializzate aggiuntive basate su questa base per garantire il funzionamento sicuro e affidabile delle torri.

Regole Generali per la Selezione delle Torri delle Linee Elettriche Aeree

La scelta razionale delle torri delle linee elettriche aeree deve bilanciare l'adattabilità alle condizioni di progettazione, l'economia e la ridondanza di sicurezza, seguendo queste regole fondamentali per garantire una capacità portante stabile durante tutto il ciclo di vita della torre:

Verifica Prioritaria delle Condizioni di Progettazione

Prima della selezione, devono essere chiaramente definiti i parametri di progettazione chiave, inclusa lo spessore del ghiaccio di progetto per i conduttori e i cavi di terra, la velocità del vento di riferimento di progetto (preso in considerazione secondo la categoria di terreno B) e il periodo caratteristico dello spettro di risposta sismica. Per aree speciali (ad esempio, quote elevate, zone di forte vento), devono essere aggiunti fattori di correzione climatici locali per evitare il sovraccarico della torre a causa di parametri mancanti.

Principio di Ottimizzazione Economica

Dovrebbero essere prioritari i tipi e le altezze standardizzate di torri per massimizzare l'utilizzo della capacità nominale di carico della torre e ridurre i disegni personalizzati. Per le torri di trazione con angoli di curva ampi, ottimizzare la posizione per ridurre l'altezza della torre. Combinare torri alte e basse in base alle caratteristiche del terreno per evitare l'uso di torri alte lungo tutta la linea, che comporterebbe un aumento dei costi.

Requisiti di Verifica del Carico di Sicurezza

Torri a Traliccio: La resistenza è controllata principalmente dalle condizioni di vento elevato; è richiesta la verifica del momento flettente e della flessione della torre alla massima velocità del vento.

Torri di Tensione (Torri di Trazione, Torri ad Angolo): La resistenza e la stabilità sono determinate dalla tensione dei conduttori; l'angolo di curva e la tensione massima d'uso dei conduttori devono essere rigorosamente controllati. La resistenza strutturale deve essere ricontrollata se si superano i limiti di progettazione.

Condizioni Speciali: Quando i conduttori vengono trasposti, verificare che il distacco elettrico soddisfi i requisiti normativi dopo la deflessione della catena isolante. Quando si utilizza una torre in acciaio di grado di tensione superiore, confermare che l'angolo di protezione del cavo di terra soddisfi i requisiti di protezione contro i fulmini. Quando la traversa della torre di trazione si allontana dalla bisettrice dell'angolo, devono essere verificate simultaneamente la resistenza della torre e la distanza di sicurezza elettrica.

Processo Standard di Selezione delle Torri

Per garantire la razionalità e la sicurezza della selezione, deve essere seguito il seguente processo di progettazione sistematico in 7 passaggi per formare una logica di selezione a ciclo chiuso:

• Determinazione della Zona Meteorologica: In base ai dati meteorologici del sito del progetto, determinare la zona meteorologica (ad esempio, spessore del ghiaccio, velocità massima del vento, temperatura estrema) come base per il calcolo del carico.

• Selezione dei Parametri del Conduttore: Determinare il tipo di conduttore (ad esempio, ACSR, alluminio rivestito di acciaio), il numero di circuiti e il fattore di sicurezza (tipicamente non inferiore a 2,5).

• Abbinamento della Tabella Tensione-Sag: In base ai parametri meteorologici selezionati e al tipo di conduttore, recuperare la tabella corrispondente relativa alla tensione-sag del conduttore per determinare l'intervallo di span applicabile.

• Selezione Preliminare del Tipo di Torre: In base alla classificazione delle torri (torre a traliccio, torre di tensione) e alle tabelle di limite di carico delle torri, selezionare preliminarmente i tipi di torre che soddisfano i requisiti di span e sezione del conduttore.

• Progettazione della Testa e della Traversa della Torre: In base alle caratteristiche di disposizione della linea regionale (ad esempio, circuito singolo/doppio, presenza di linee a bassa tensione sullo stesso palo), selezionare la configurazione della testa della torre (ad esempio, testa di torre da 230mm, 250mm) e le specifiche della traversa.

• Selezione degli Isolatori: In base all'altitudine (il livello di isolamento deve essere corretto se superiore a 1000m) e al livello di inquinamento ambientale (ad esempio, le aree industriali sono di livello III di inquinamento), determinare il tipo di isolatore (ad esempio, porcellana, composito) e il numero di unità.

• Determinazione del Tipo di Fondazione: In base ai rapporti di sondaggio geologico (capacità portante del suolo, livello acqueo freatico), ai parametri tecnici della torre e ai risultati di verifica delle forze sulla fondazione, selezionare fondazioni a gradini, a pali perforati o a pali in tubo d'acciaio.

• Principi di Progettazione Speciale per i Pali Tubolari in Acciaio da 10kV

Per le caratteristiche delle linee aeree da 10kV, la progettazione dei pali tubolari in acciaio deve soddisfare i seguenti requisiti tecnici, bilanciando la stabilità strutturale e la facilità di costruzione:

3.1 Parametri di Base e Campo di Applicazione

Limite di Span: Per i pali tubolari in acciaio rettilinei, span orizzontale Lh ≤ 80m, span verticale Lv ≤ 120m.

Compatibilità dei Conduttori: Può supportare linee isolate in alluminio come JKLYJ-10/240 o inferiori, ACSR come JL/G1A-240/30 o inferiori, alluminio rivestito di acciaio come JL/LB20A-240/30 o inferiori.

Coefficiente di Pressione del Vento: Il coefficiente di variazione della pressione del vento in altezza è calcolato uniformemente secondo la categoria di terreno B (ad esempio, coefficiente di pressione del vento 1,0 a 10m di altezza, 1,2 a 20m di altezza).

3.2 Requisiti Strutturali e Materiali

Progettazione del Corpo del Palo:

➻ Regola di Sezionamento: palo di 19m in 2 sezioni, palo di 22m in 3 sezioni; le sezioni sono connesse tramite flange (le flange devono essere lavorate da lastre d'acciaio solido, non è consentito saldare).

➻ Forma della Sezione: il palo principale ha una sezione a poligono regolare a 16 lati, con un conicità uniforme 1:65.

➻ Controllo della Flessione: sotto la combinazione di carichi a lungo termine (senza ghiaccio, velocità del vento 5m/s, temperatura media annuale), la flessione massima in cima ≤ 5‰ dell'altezza del palo.

➻ Punto di Calcolo delle Forze: i valori di progettazione e standard del momento flettente, della forza orizzontale e della forza verso il basso alla base sono calcolati alla connessione della flange in fondo al palo tubolare in acciaio.

Standard dei Materiali:

➼ Palo Principale e Traversa: utilizzare acciaio di grado Q355, qualità del materiale non inferiore alla Classe B, deve essere fornita la certificazione del materiale.

➼ Protezione Contro la Corrosione: l'intero palo (incluso il palo principale, la traversa, gli accessori) utilizza il processo di zinco galvanico; requisiti di spessore di zinco: minimo ≥70μm, medio ≥86μm; è richiesto un test di aderenza dopo la galvanizzazione (metodo a griglia senza staccature).

3.3 Progettazione della Fondazione e delle Connessioni

Tipi di Fondazione: supporta fondazioni a gradini, a pali perforati e a pali in tubo d'acciaio; la selezione deve considerare:

➬ Livello Acqueo Freatico: in presenza di acqua freatica, il peso unitario del suolo galleggiante e il peso unitario galleggiante della fondazione devono essere utilizzati nel calcolo della capacità portante per evitare effetti di galleggiamento.

➬ Aree di Suolo a Sollevamento per Congelamento: la profondità di impianto della fondazione deve essere al di sotto della profondità di congelamento locale (ad esempio, ≥1,5m nel Nord-Est della Cina).

Requisiti di Connessione:

➵ Bulloni di Ancoraggio: utilizzare acciaio al carbonio di alta qualità No. 35, grado di resistenza ≥5,6; il diametro e la quantità dei bulloni devono corrispondere alle forze della flange (ad esempio, palo di 19m con 8 set di bulloni M24).

➵ Processo di Installazione: il palo tubolare in acciaio è rigidamente collegato alla fondazione tramite bulloni di ancoraggio; il momento di stretta dei bulloni deve soddisfare i requisiti di progettazione (ad esempio, momento di stretta del bullone M24 ≥300N·m).

Esempio di Selezione di un Palo Tubolare in Acciaio Rettilineo da 10kV

I pali tubolari in acciaio rettilinei da 10kV sono classificati in base alla dimensione della testa della torre e allo scenario di applicazione. Gli esempi di selezione principali sono i seguenti, coprendo condizioni tipiche per linee a circuito singolo e doppio:

4.1 Serie di Pali Tubolari in Acciaio con Testa da 230mm

• Lunghezza dei Pali: 19m, 22m;

• Applicazione: linea a circuito singolo da 10kV, nessuna linea a bassa tensione sullo stesso palo;

• Compatibilità dei Conduttori: conduttori con sezione ≤240mm² (ad esempio, JKLYJ-10/120, JL/G1A-240/30);

• Limite di Span: span orizzontale ≤80m, span verticale ≤120m;

• Caratteristiche Strutturali: spaziatura orizzontale della testa della torre 800mm, spaziatura longitudinale 2200mm, la traversa utilizza un layout a braccio singolo (compatibile con conduttori a circuito singolo).

4.2 Serie di Pali Tubolari in Acciaio con Testa da 250mm

• Lunghezza dei Pali: 19m, 22m;

• Applicazione: linea a circuito doppio da 10kV, nessuna linea a bassa tensione sullo stesso palo;

• Compatibilità dei Conduttori: ogni circuito porta conduttori con sezione ≤240mm² (ad esempio, circuito doppio JL/LB20A-240/30);

• Limite di Span: span orizzontale ≤80m, span verticale ≤120m;

• Caratteristiche Strutturali: spaziatura orizzontale della testa della torre 1000mm, spaziatura longitudinale 2200mm, la traversa utilizza un layout a bracci doppi simmetrici (compatibile con conduttori a circuito doppio, evitando interferenze di fase).