Jak zaprojektować słupy linii elektrycznej napięcia 10kV
Ten artykuł łączy praktyczne przykłady w celu udoskonalenia logiki wyboru stalowych słupów rurkowych 10kV, omawiając jasne ogólne zasady, procedury projektowe i konkretne wymagania dotyczące zastosowania w projektowaniu i budowie linii elektrycznych naziemnych 10kV. Specjalne warunki (takie jak długie przęsła lub strefy o silnym oblodzeniu) wymagają dodatkowych specjalistycznych weryfikacji na tej podstawie, aby zapewnić bezpieczne i niezawodne działanie słupów.
Ogólne Zasady Wyboru Słupów Linii Elektrycznych Nienaziemnych
Racjonalny wybór słupów linii elektrycznych nienaziemnych musi zachować równowagę między dostosowaniem do warunków projektowych, ekonomią i nadmiarowością bezpieczeństwa, przestrzegając tych kluczowych zasad, aby zagwarantować stabilną nośność przez cały cykl życia słupa:
Priorytetowa Weryfikacja Warunków Projektowych
Przed dokonaniem wyboru należy dokładnie zdefiniować kluczowe parametry projektowe, w tym grubość lodu dla przewodników i przewodów gruntowych, odniesienia do projektowej prędkości wiatru (ustalone według kategorii terenu B) oraz charakterystyczny okres spektrum reakcji sejsmicznej. Dla specjalnych obszarów (np. wysokiego pułapu, stref o silnych wiatrach) należy dodać dodatkowe lokalne czynniki korekcyjne klimatyczne, aby uniknąć przeciążenia słupa z powodu braku parametrów.
Zasada Optymalizacji Ekonomicznej
Należy priorytetowo wybierać standardowe typy i wysokości słupów, aby maksymalnie wykorzystać nośność nominalną słupa i zmniejszyć konieczność projektów indywidualnych. Dla słupów napinających z dużymi kątami skręcania, optymalizuj pozycjonowanie, aby zmniejszyć wysokość słupa. Łącz wysokie i niskie słupy zgodnie z cechami terenu, aby uniknąć stosowania wyłącznie wysokich słupów wzdłuż całej linii, co byłoby marnowaniem środków.
Wymagania Weryfikacji Bezpieczeństwa Ładunkowego
Słupy proste: Siła jest głównie kontrolowana przez warunki silnego wiatru; wymagana jest weryfikacja momentu gięcia i ugięcia korpusu słupa pod wpływem maksymalnej prędkości wiatru.
Słupy napinające (słupy napinające, słupy kątowe): Siła i stabilność są określone przez napięcie przewodnika; kąt skręcania i maksymalne napięcie użytkowe przewodnika muszą być ścisłe kontrolowane. Jeśli przekroczono limity projektowe, musi zostać przeliczona siła strukturalna.
Specjalne Warunki: Gdy przewodniki są transponowane, należy zweryfikować, czy odstępy elektryczne spełniają wymagania norm po odchyleniu sznura izolatora. Gdy używa się słupa ze stali o wyższym napięciu, należy potwierdzić, że kąt ochronny przewodu gruntowego spełnia wymagania ochrony przed piorunami. Gdy poprzeczka słupa napinającego odchodzi od dwusiecznej kąta, należy jednocześnie zweryfikować zarówno siłę słupa, jak i bezpieczne odstępy elektryczne.
Standardowy Proces Wyboru Słupów
Aby zagwarantować racjonalność i bezpieczeństwo wyboru, należy przestrzegać następującego 7-krokowego systematycznego procesu projektowego, tworząc zamkniętą logikę wyboru:
Określenie Strefy Meteorologicznej: Na podstawie danych meteorologicznych dla lokalizacji projektu, określ strefę meteorologiczną (np. grubość lodu, maksymalna prędkość wiatru, ekstremalna temperatura) jako podstawę do obliczeń obciążeń.
Selekcja Parametrów Przewodników: Określ typ przewodnika (np. ACSR, aluminium z rdzeniem ze stali), liczbę obwodów i współczynnik bezpieczeństwa (zwykle nie mniejszy niż 2,5).
Dopasowanie Tabel Naprężeń-Odpadów: Na podstawie wybranych parametrów meteorologicznych i typu przewodnika, pobierz odpowiednią tabelę relacji naprężenie-odpad, aby określić zakres stosowalnych przęseł.
Preliminary Selection of Tower Type: Based on tower classification (straight-line pole, strain tower) and tower load limit tables, preliminarily screen tower types meeting span and conductor cross-section requirements.
Projektowanie Główki i Poprzeczki Słupa: Na podstawie regionalnych cech układu linii (np. jednoobwodowa/dwuobwodowa, obecność linii niskiego napięcia na tym samym słupie), wybierz konfigurację główki słupa (np. główka 230mm, 250mm) i specyfikacje poprzeczki.
Wybór Izolatorów: W zależności od wysokości (poziom izolacji musi być korygowany, jeśli powyżej 1000m) i poziomu zanieczyszczenia środowiska (np. strefa III w obszarach przemysłowych), określ typ izolatora (np. porcelanowy, kompozytowy) i liczbę jednostek.
Określenie Typu Fundamentu: Na podstawie raportów geologicznych (nośność gruntu, poziom wód gruntowych), technicznych parametrów słupa i wyników weryfikacji sił fundamentu, wybierz fundamenty stopniowe, studzienne lub rurokształtne z żelaza.
Specjalne Zasady Projektowe dla Stalowych Słupów Rurkowych 10kV
Dla charakterystyk linii naziemnych 10kV, projekt stalowych słupów rurkowych musi spełniać następujące wymagania techniczne, balansując stabilność strukturalną i wygodę montażu:
3.1 Podstawowe Parametry i Zakres Zastosowania
Limit Przęsła: Dla stalowych słupów rurkowych prostych, poziome przęsło Lh ≤ 80m, pionowe przęsło Lv ≤ 120m.
Kompatybilność z Przewodnikami: Może nosić izolowane przewody z aluminium, takie jak JKLYJ-10/240 lub niższe, ACSR, takie jak JL/G1A-240/30 lub niższe, oraz aluminium z rdzeniem ze stali, takie jak JL/LB20A-240/30 lub niższe.
Współczynnik Ciśnienia Wiatrowego: Współczynnik zmiany ciśnienia wiatrowego w zależności od wysokości jest jednolito obliczany według kategorii terenu B (np. współczynnik ciśnienia wiatrowego 1,0 na wysokości 10m, 1,2 na wysokości 20m).
3.2 Wymagania Strukturalne i Materiałowe
Projekt Korpusu Słupa:
➻ Zasada Sekcjonowania: Słup 19m w 2 segmentach, słup 22m w 3 segmentach; segmenty połączone flancami (flance muszą być wykonywane z litej blachy stali, spawanie zabronione).
➻ Forma Przekroju: Główny słup ma przekrój regularnego sześcianu o 16 bokach, stożkowany jednorodnie 1:65.
➻ Kontrola Ugięcia: Pod wpływem długoterminowego obciążenia (bez lodu, prędkość wiatru 5m/s, średnia roczna temperatura), maksymalne ugięcie na szczycie ≤ 5‰ wysokości słupa.
➻ Punkt Obliczeń Sił: Wartości projektowe i standardowe momentu gięcia, siły poziomej i siły w dół na podstawie są obliczane w punkcie połączenia dolnego flanca słupa rurkowego ze stali.
Normy Materiałowe:
➼ Główny Słup i Poprzeczka: Użyj stali klasy Q355, jakość materiału nie może być niższa niż klasa B, wymagane jest dostarczenie certyfikatu materiałowego.
➼ Ochrona przed Korozią: Cały słup (w tym główny słup, poprzeczka, akcesoria) jest galwanizowany metodą gorącego zanurzenia; wymagania dotyczące grubości galwanizacji: minimalna ≥70μm, średnia ≥86μm; wymagane jest wykonanie testu adhezji po galwanizacji (metoda kratkowa bez odpadnięcia).
3.3 Projektowanie Fundamentu i Połączeń
Typy Fundamentów: Obsługują fundamenty stopniowe, studzienne i rurokształtne z żelaza; wybór musi brać pod uwagę:
➬ Poziom Wód Gruntowych: W obecności wód gruntowych, w obliczeniach nośności należy używać jednostkowej wagi gruntu pływającego i jednostkowej wagi fundamentu pływającego, aby uniknąć efektów pływania.
➬ Obszary z Lodowcem: Głębokość osadzenia fundamentu musi być poniżej lokalnej głębokości zamarzania (np. ≥1,5m w północno-wschodnich Chinach).
Wymagania Połączeń:
➵ Bolce Kotwiczne: Użyj wysokiej jakości stali węglowej klasy 35, klasa wytrzymałości ≥5.6; średnica i liczba boców muszą odpowiadać siłom na flancie (np. słup 19m z 8 zestawami boców M24).
➵ Proces Montażu: Słup rurkowy jest sztywno połączony z fundamentem za pomocą boców kotwicznych; moment zacisku boców musi spełniać wymagania projektowe (np. moment zacisku boku M24 ≥300N·m).
Przykład Wyboru Stalowego Słupa Rurkowego 10kV Prostego
Stalowe słupy rurkowe proste 10kV są klasyfikowane według rozmiaru główki słupa i scenariusza zastosowania. Kluczowe przykłady wyboru obejmują typowe warunki dla linii jednoobwodowych i dwuobwodowych:
4.1 Seria Słupów Rurkowych z Głową 230mm
Długości Słupów: 19m, 22m;
Zastosowanie: Linia jednoobwodowa 10kV, bez linii niskiego napięcia na tym samym słupie;
Kompatybilność z Przewodnikami: Przewodniki o przekroju ≤240mm² (np. JKLYJ-10/120, JL/G1A-240/30);
Limit Przęsła: Poziome przęsło ≤80m, pionowe przęsło ≤120m;
Cechy Konstrukcyjne: Poziomy odstęp główki słupa 800mm, pionowy odstęp 2200mm, poprzeczka w układzie jednoramiennym (kompatybilna z przewodnikami jednoobwodowymi).
4.2 Seria Słupów Rurkowych z Głową 250mm
Długości Słupów: 19m, 22m;
Zastosowanie: Linia dwuobwodowa 10kV, bez linii niskiego napięcia na tym samym słupie;
Kompatybilność z Przewodnikami: Każdy obwód niesie przewodniki o przekroju ≤240mm² (np. dwuobwodowy JL/LB20A-240/30);
Limit Przęsła: Poziome przęsło ≤80m, pionowe przęsło ≤120m;
Cechy Konstrukcyjne: Poziomy odstęp główki słupa 1000mm, pionowy odstęp 2200mm, poprzeczka w symetrycznym układzie dwuramiennym (kompatybilna z przewodnikami dwuobwodowymi, unikając interferencji faz).
