วิธีการออกแบบเสาไฟฟ้าทางอากาศแรงสูง 10kV

บทความนี้รวมตัวอย่างที่เป็นจริงเพื่อปรับปรุงตรรกะการเลือกเสาเหล็กกลวงขนาด 10kV โดยหารือเกี่ยวกับกฎทั่วไปที่ชัดเจน ขั้นตอนการออกแบบ และความต้องการเฉพาะสำหรับการใช้งานในการออกแบบและสร้างสายไฟฟ้าทางอากาศระดับ 10kV สถานะพิเศษ (เช่น ส่วนยาวหรือเขตหิมะหนัก) ต้องมีการตรวจสอบเฉพาะเพิ่มเติมบนพื้นฐานนี้เพื่อให้แน่ใจว่าการดำเนินงานของเสาไฟฟ้าปลอดภัยและเชื่อถือได้

กฎทั่วไปสำหรับการเลือกเสาไฟฟ้าทางอากาศ

การเลือกเสาไฟฟ้าทางอากาศอย่างเหมาะสมต้องสอดคล้องระหว่างความสามารถในการปรับตัวตามเงื่อนไขการออกแบบ การประหยัด และความปลอดภัยในระดับที่เหมาะสม ปฏิบัติตามกฎหลักเหล่านี้เพื่อให้แน่ใจว่าความสามารถในการรับน้ำหนักคงที่ตลอดอายุการใช้งานของเสา:

การตรวจสอบเงื่อนไขการออกแบบเป็นลำดับแรก

ก่อนการเลือก ต้องกำหนดพารามิเตอร์การออกแบบสำคัญอย่างชัดเจน รวมถึงความหนาของน้ำแข็งสำหรับสายไฟและสายดิน ความเร็วลมมาตรฐานในการออกแบบ (ตามประเภทพื้นที่ B) และคาบที่มีลักษณะเฉพาะของสเปกตรัมการตอบสนองแผ่นดินไหว สำหรับพื้นที่พิเศษ (เช่น พื้นที่ความสูงมาก หรือพื้นที่ลมแรง) ต้องเพิ่มปัจจัยการแก้ไขสภาพภูมิอากาศท้องถิ่นเพื่อป้องกันไม่ให้เสาไฟฟ้ามีภาระเกินเนื่องจากขาดหายของพารามิเตอร์

หลักการปรับปรุงเศรษฐกิจ

ควรให้ความสำคัญกับชนิดและส่วนสูงของเสาที่มาตรฐาน เพื่อเพิ่มการใช้งานส่วนสูงที่กำหนดของเสาและลดการออกแบบที่ทำเอง สำหรับเสาที่มีมุมโค้งใหญ่ ควรปรับตำแหน่งเพื่อลดส่วนสูงของเสา ผสมผสานเสาสูงและต่ำตามลักษณะของพื้นที่เพื่อหลีกเลี่ยงการใช้เสาสูงตลอดเส้นทางซึ่งจะสิ้นเปลืองค่าใช้จ่าย

ความต้องการในการตรวจสอบภาระการทำงานด้านความปลอดภัย

เสาแนวตรง: ความแข็งแกร่งควบคุมโดยสภาพลมแรง; ต้องตรวจสอบโมเมนต์กระทำและความโค้งงอของเสาภายใต้ความเร็วลมสูงสุด

เสาแรงดึง (เสาแรงดึง เสาโค้ง): ความแข็งแกร่งและความมั่นคงขึ้นอยู่กับแรงดึงของสายไฟ; มุมโค้งและแรงดึงสูงสุดของสายไฟต้องควบคุมอย่างเข้มงวด หากเกินข้อกำหนดการออกแบบต้องคำนวณโครงสร้างใหม่

สถานะพิเศษ: เมื่อมีการสลับสายไฟ ต้องตรวจสอบว่าระยะห่างไฟฟ้าหลังจากการโค้งงอของสายสายฉนวนสอดคล้องกับข้อกำหนด ขณะใช้เสาเหล็กที่มีระดับแรงดันสูงกว่า ต้องยืนยันว่ามุมป้องกันสายดินสอดคล้องกับข้อกำหนดการป้องกันฟ้าผ่า ขณะที่แขนขวางของเสาแรงดึงเบี่ยงเบนจากมุมแบ่งครึ่ง ต้องตรวจสอบความแข็งแกร่งของเสาและการห่างทางไฟฟ้าพร้อมกัน

กระบวนการเลือกเสาแบบมาตรฐาน

เพื่อให้แน่ใจว่าการเลือกมีเหตุผลและความปลอดภัย ต้องปฏิบัติตามกระบวนการออกแบบระบบ 7 ขั้นตอนต่อไปนี้เพื่อสร้างตรรกะการเลือกแบบวงจรป้อนกลับ:

• การกำหนดโซนสภาพอากาศ: บนพื้นฐานของข้อมูลสภาพอากาศของพื้นที่โครงการ กำหนดโซนสภาพอากาศ (เช่น ความหนาของน้ำแข็ง ความเร็วลมสูงสุด อุณหภูมิสุดขั้ว) เป็นพื้นฐานในการคำนวณภาระทำงาน

• การคัดเลือกพารามิเตอร์ของสายไฟ: กำหนดชนิดของสายไฟ (เช่น ACSR อลูมิเนียมหุ้มเหล็ก), จำนวนวงจร และปัจจัยความปลอดภัย (โดยทั่วไปไม่น้อยกว่า 2.5)

• การจับคู่ตารางความเครียด-ความหย่อน: บนพื้นฐานของพารามิเตอร์สภาพอากาศและชนิดของสายไฟที่เลือก ค้นหาตารางความสัมพันธ์ระหว่างความเครียด-ความหย่อนของสายไฟเพื่อกำหนดช่วงความยาวที่เหมาะสม

• การเลือกชนิดเสาอย่างเบื้องต้น: บนพื้นฐานของการจำแนกเสา (เสาแนวตรง เสาแรงดึง) และตารางขีดจำกัดภาระทำงานของเสา คัดเลือกชนิดเสาที่สอดคล้องกับความยาวและขนาดของสายไฟ

• การออกแบบหัวเสาและแขนขวาง: บนพื้นฐานของลักษณะการวางสายในพื้นที่ (เช่น วงจรเดียว/วงจรคู่ สายไฟแรงดันต่ำบนเสาเดียวกัน) คัดเลือกการกำหนดรูปทรงหัวเสา (เช่น หัวเสาขนาด 230mm 250mm) และข้อกำหนดของแขนขวาง

• การเลือกสายฉนวน: ตามความสูงเหนือระดับน้ำทะเล (หากเกิน 1000m ต้องปรับระดับฉนวน) และระดับมลภาวะ (เช่น พื้นที่อุตสาหกรรมเป็นระดับมลภาวะ III) กำหนดชนิดของสายฉนวน (เช่น พอร์ซเลน คอมโพสิต) และจำนวนชุด

• การกำหนดชนิดฐานราก: บนพื้นฐานของรายงานสำรวจธรณีวิทยา (กำลังรับน้ำหนักของดิน ระดับน้ำใต้ดิน) พารามิเตอร์เทคนิคของเสา และผลการตรวจสอบแรงทำงานของฐานราก คัดเลือกฐานรากแบบขั้นบันได ฐานรากแบบเจาะ หรือฐานรากแบบท่อเหล็ก

• หลักการออกแบบพิเศษสำหรับเสาเหล็กกลวงขนาด 10kV

สำหรับลักษณะของสายไฟฟ้าทางอากาศระดับ 10kV การออกแบบเสาเหล็กกลวงต้องสอดคล้องกับข้อกำหนดทางเทคนิคต่อไปนี้ ที่ทำให้สมดุลระหว่างความมั่นคงของโครงสร้างและความสะดวกในการก่อสร้าง:

3.1 พารามิเตอร์พื้นฐานและการนำไปใช้

ข้อจำกัดความยาว: สำหรับเสาเหล็กกลวงแนวตรง ความยาวแนวนอน Lh ≤ 80m ความยาวแนวตั้ง Lv ≤ 120m

ความเข้ากันได้ของสายไฟ: สามารถรองรับสายไฟที่หุ้มฉนวนอลูมิเนียม เช่น JKLYJ-10/240 หรือต่ำกว่า สายไฟ ACSR เช่น JL/G1A-240/30 หรือต่ำกว่า สายไฟอลูมิเนียมหุ้มเหล็ก เช่น JL/LB20A-240/30 หรือต่ำกว่า

สัมประสิทธิ์แรงกดลม: สัมประสิทธิ์การเปลี่ยนแปลงความสูงของแรงกดลมคำนวณอย่างสม่ำเสมอตามประเภทพื้นที่ B (เช่น สัมประสิทธิ์แรงกดลม 1.0 ที่ความสูง 10m 1.2 ที่ความสูง 20m)

3.2 ข้อกำหนดโครงสร้างและวัสดุ

การออกแบบเสา:

➻ กฎการแบ่งส่วน: เสาสูง 19m แบ่งเป็น 2 ส่วน เสาสูง 22m แบ่งเป็น 3 ส่วน; ส่วนต่างๆ เชื่อมต่อด้วยฝาครอบ (ฝาครอบต้องทำจากแผ่นเหล็กแท้ ห้ามต่อข้อ)

➻ รูปแบบส่วนตัด: หลักเสาเป็นรูปหลายเหลี่ยมปกติ 16 เหลี่ยม ส่วนตัดมีความลาดเอียง 1:65

➻ การควบคุมการโค้งงอ: ภายใต้การรวมภาระทำงานในระยะยาว (ไม่มีน้ำแข็ง ความเร็วลม 5m/s อุณหภูมิเฉลี่ยประจำปี) การโค้งงอสูงสุดที่ยอดเสา ≤ 5‰ ของความสูงเสา

➻ จุดคำนวณแรง: ค่าการออกแบบและค่ามาตรฐานของโมเมนต์กระทำ แรงแนวนอน และแรงลงที่ฐานคำนวณที่ข้อต่อฝาครอบที่ฐานของเสาเหล็กกลวง

มาตรฐานวัสดุ:

➼ หลักเสาและแขนขวาง: ใช้เหล็กเกรด Q355 คุณภาพวัสดุไม่ต่ำกว่าระดับ B ต้องมีใบรับรองวัสดุ

➼ การป้องกันการกัดกร่อน: ทั้งเสา (รวมถึงหลักเสา แขนขวาง ชิ้นส่วนเสริม) ใช้กระบวนการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน; ความหนาของชั้นชุบสังกะสี: ขั้นต่ำ ≥70μm ค่าเฉลี่ย ≥86μm; ต้องทดสอบการยึดเกาะหลังจากชุบสังกะสี (วิธีตารางโดยไม่มีการหลุดลอก)

3.3 การออกแบบฐานรากและการเชื่อมต่อ

ประเภทฐานราก: รองรับฐานรากแบบขั้นบันได ฐานรากแบบเจาะ และฐานรากแบบท่อเหล็ก; การเลือกต้องพิจารณา:

➬ ระดับน้ำใต้ดิน: ในกรณีที่มีน้ำใต้ดิน ต้องใช้หน่วยน้ำหนักของดินลอยและฐานรากลอยในการคำนวณกำลังรับน้ำหนักเพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบจากแรงลอยตัว

➬ พื้นที่ที่มีการขยายตัวเนื่องจากความหนาว: ความลึกของการฝังฐานรากต้องอยู่ใต้ระดับความลึกของดินที่มีการขยายตัวเนื่องจากความหนาว (เช่น ≥1.5m ในภาคตะวันออกเฉียงเหนือของจีน)

ข้อกำหนดการเชื่อมต่อ:

➵ ลูกหมุน: ใช้เหล็กคาร์บอนเกรด No. 35 คุณภาพสูง ระดับความแข็งแรง ≥5.6; ขนาดและจำนวนลูกหมุนต้องสอดคล้องกับแรงที่ฝาครอบ (เช่น เสาสูง 19m ใช้ลูกหมุน M24 8 ชุด)

➵ กระบวนการติดตั้ง: เสาเหล็กกลวงเชื่อมต่อกับฐานรากอย่างแข็งแรงผ่านลูกหมุน; แรงบิดในการขันลูกหมุนต้องสอดคล้องกับข้อกำหนดการออกแบบ (เช่น แรงบิดของลูกหมุน M24 ≥300N·m)

ตัวอย่างการเลือกเสาเหล็กกลวงแนวตรงขนาด 10kV

เสาเหล็กกลวงแนวตรงขนาด 10kV ถูกจำแนกตามขนาดหัวเสาและการใช้งาน ตัวอย่างการเลือกหลักครอบคลุมเงื่อนไขที่พบบ่อยสำหรับสายไฟวงจรเดียวและวงจรคู่:

4.1 ชุดเสาเหล็กกลวงขนาดหัวเสา 230mm

• ความยาวเสา: 19m, 22m;

• การใช้งาน: สายไฟ 10kV วงจรเดียว ไม่มีสายไฟแรงดันต่ำบนเสาเดียวกัน;

• ความเข้ากันได้ของสายไฟ: สายไฟที่มีขนาดตัดขวาง ≤240mm² (เช่น JKLYJ-10/120, JL/G1A-240/30);

• ข้อจำกัดความยาว: ความยาวแนวนอน ≤80m ความยาวแนวตั้ง ≤120m;

• ลักษณะโครงสร้าง: ระยะห่างแนวนอนของหัวเสา 800mm ระยะห่างแนวตั้ง 2200mm แขนขวางใช้วางแบบแขนเดี่ยว (เข้ากันได้กับสายไฟวงจรเดียว)

4.2 ชุดเสาเหล็กกลวงขนาดหัวเสา 250mm

• ความยาวเสา: 19m, 22m;

• การใช้งาน: สายไฟ 10kV วงจรคู่ ไม่มีสายไฟแรงดันต่ำบนเสาเดียวกัน;

• ความเข้ากันได้ของสายไฟ: แต่ละวงจรสามารถรองรับสายไฟที่มีขนาดตัดขวาง ≤240mm² (เช่น วงจรคู่ JL/LB20A-240/30);

• ข้อจำกัดความยาว: ความยาวแนวนอน ≤80m ความยาวแนวตั้ง ≤120m;

• ลักษณะโครงสร้าง: ระยะห่างแนวนอนของหัวเสา 1000mm ระยะห่างแนวตั้ง 2200mm แขนขวางใช้วางแบบแขนคู่สมมาตร (เข้ากันได้กับสายไฟวงจรคู่ ป้องกันการรบกวนเฟส)