كيفية تصميم أعمدة خطوط الكهرباء الجوية ذات الجهد 10 كيلوفولت
يجمع هذا المقال أمثلة عملية لتحسين منطق اختيار أعمدة الأنابيب الفولاذية بجهد 10 كيلوفولت، ويبحث في القواعد العامة الواضحة وإجراءات التصميم والمتطلبات الخاصة لاستخدامها في تصميم وبناء خطوط الكهرباء الجوية بجهد 10 كيلوفولت. تتطلب الظروف الخاصة (مثل الأماكن ذات المسافات الطويلة أو المناطق ذات الثلوج الثقيلة) تحققًا إضافيًا متخصصًا على أساس هذا الأساس للتأكد من التشغيل الآمن والموثوق للأبراج.
القواعد العامة لاختيار أبراج الخطوط الجوية للنقل
يجب أن يتم اختيار أبراج الخطوط الجوية بشكل عقلاني بحيث يوازن بين قابلية التكيف مع ظروف التصميم والاقتصاد والأمان الاحتياطي، اتباع هذه القواعد الأساسية للتأكد من استقرار القدرة على تحمل الحمل طوال دورة حياة البرج:
التحقق الأولوي من شروط التصميم
قبل الاختيار، يجب تعريف معلمات التصميم الرئيسية بشكل واضح، بما في ذلك سمك الجليد للأسلاك الناقلة وأسلاك الأرض، وسرعة الرياح المرجعية للتصميم (المأخوذة وفقًا لفئة التضاريس B)، وفترة الطيف الخصائصية للزلازل. بالنسبة للمناطق الخاصة (مثل المناطق ذات الارتفاع العالي، المناطق ذات الرياح القوية)، يجب إضافة عوامل تصحيح مناخية محلية إضافية لتجنب تحميل البرج الزائد بسبب نقص المعلمات.
مبدأ التحسين الاقتصادي
يجب إعطاء الأولوية لأنواع وأرتفاعات الأبراج القياسية لتحقيق الاستفادة القصوى من قدرة الأبراج التحملية المحددة وتقليل التصاميم المخصصة. بالنسبة للأبراج العازلة ذات الزوايا الكبيرة، يجب تحسين موقعها لتقليل ارتفاع البرج. اجمع بين الأبراج العالية والمنخفضة وفقًا لميزات التضاريس لتجنب استخدام الأبراج العالية على طول الخط، مما سيؤدي إلى هدر التكاليف.
متطلبات التحقق من الحمل الأمني
أبراج الخط المستقيم: يتم التحكم في القوة بشكل أساسي بواسطة الظروف ذات الرياح القوية؛ يتطلب التحقق من عزم الانحناء والتقوس في جسم البرج تحت سرعة الرياح القصوى.
الأبراج العازلة (أبراج التوتر، أبراج الزاوية): يتم تحديد القوة والاستقرار بواسطة توتر الأسلاك الناقلة؛ يجب السيطرة بدقة على زاوية الدوران وتوتر الأسلاك الناقلة الأقصى. يجب إعادة حساب القوة الهيكلية إذا تم تجاوز حدود التصميم.
الظروف الخاصة: عند تبديل الأسلاك الناقلة، يجب التحقق من أن المسافة الكهربائية تفي بالمتطلبات التنظيمية بعد انحراف سلسلة العازل. عند استخدام برج فولاذي بدرجة فولتية أعلى، يجب التأكد من أن زاوية حماية سلك الأرض تفي بمتطلبات حماية الصواعق. عندما ينحرف ذراع البرج العازل عن منصف الزاوية، يجب التحقق من قوة البرج والمسافة الكهربائية آمنة في الوقت نفسه.
عملية اختيار البرج القياسية
لضمان العقلانية والأمان في الاختيار، يجب اتباع العملية النظامية للتصميم ذات السبع خطوات التالية لتشكيل منطق الاختيار المنغلق:
تحديد منطقة الأرصاد الجوية: بناءً على بيانات الأرصاد الجوية للموقع، يجب تحديد منطقة الأرصاد الجوية (مثل سمك الجليد، سرعة الرياح القصوى، درجة الحرارة القصوى) كأساس لحساب الأحمال.
فرز معلمات الأسلاك الناقلة: تحديد نوع الأسلاك الناقلة (مثل ACSR، الألمنيوم المغلف بالصلب)، عدد الدوائر، ومعامل الأمان (عادة لا يقل عن 2.5).
تطابق جدول الإجهاد والانحناء: بناءً على المعلمات الأرصادية المختارة ونوع الأسلاك الناقلة، استرجاع الجدول المناسب للعلاقة بين الإجهاد والانحناء لتحديد نطاق الوصلات المطبق.
اختيار نوع البرج الأولي: بناءً على تصنيف البرج (البرج المستقيم، البرج العازل) وجداول حدود الأحمال على البرج، فحص أولي لأنواع الأبراج التي تلبي متطلبات الوصلة والمقاطع العرضية للأسلاك الناقلة.
تصميم رأس البرج والذراع العرضية: بناءً على خصائص تخطيط الخط المحلي (مثل دائرة واحدة/دائرة مزدوجة، وجود خطوط منخفضة الجهد على نفس القطب)، اختيار تكوين رأس البرج (مثل رأس البرج 230 مم، 250 مم) ومواصفات الذراع العرضية.
اختيار العازل: وفقًا للارتفاع (يجب تصحيح مستوى العزل إذا كان فوق 1000 م) ومستوى التلوث البيئي (مثل المستوى الثالث للتلوث في المناطق الصناعية)، تحديد نوع العازل (مثل السيراميك، المركب) وعدد الوحدات.
تحديد نوع الأساس: بناءً على تقارير المسح الجيولوجي (قدرة التربة على التحمل، مستوى المياه الجوفية)، ومعلمات تقنية البرج، ونتائج التحقق من قوة الأساس، اختيار أساسات السلالم، أو الركائز المحفورة، أو الركائز الأنابيب الفولاذية.
مبادئ التصميم الخاصة لأعمدة الأنابيب الفولاذية بجهد 10 كيلوفولت
بالنسبة لخصائص خطوط الكهرباء الجوية بجهد 10 كيلوفولت، يجب أن يلبي تصميم أعمدة الأنابيب الفولاذية المتطلبات التقنية التالية، تحقيقًا للتوازن بين الاستقرار الهيكلي وسهولة البناء:
3.1 المعلمات الأساسية ونطاق التطبيق
حد الوصلة: للأنابيب الفولاذية المستقيمة، الوصلة الأفقية Lh ≤ 80 م، الوصلة العمودية Lv ≤ 120 م.
توافق الأسلاك الناقلة: يمكن حمل خطوط الأسلاك الناقلة المعزولة بالألمنيوم مثل JKLYJ-10/240 أو أقل، ACSR مثل JL/G1A-240/30 أو أقل، الألمنيوم المغلف بالصلب مثل JL/LB20A-240/30 أو أقل.
معامل ضغط الرياح: يتم حساب معامل تغير ضغط الرياح بالإرتفاع بشكل موحد وفقًا لفئة التضاريس B (مثل معامل ضغط الرياح 1.0 عند ارتفاع 10 م، 1.2 عند ارتفاع 20 م).
3.2 المتطلبات الهيكلية والمواد
تصميم جسم القطب:
➻ قاعدة التقطيع: القطب بطول 19 م في قسمين، القطب بطول 22 م في ثلاثة أقسام؛ يتم توصيل الأقسام بواسطة اللحامات (يجب أن تكون اللحامات مصنوعة من صفائح فولاذية صلبة، محظور التوصيل).
➻ الشكل العرضي: القطب الرئيسي له شكل سداسي عشر منتظم، مائل بشكل موحد 1:65.
➻ التحكم في الانحناء: تحت تركيبة الحمل طويلة الأمد (بدون جليد، سرعة رياح 5 م/ث، درجة حرارة سنوية متوسطة)، يجب أن يكون الانحناء الأقصى في القمة ≤ 5‰ من ارتفاع القطب.
➻ نقطة حساب القوة: يتم حساب قيم التصميم والقيم القياسية لعزم الانحناء والقوة الأفقية والقوة النازلة في قاعدة القطب عند نقطة اتصال اللحام السفلي للأنابيب الفولاذية.
معايير المواد:
➼ القطب الرئيسي والذراع العرضية: استخدام الفولاذ من درجة Q355، جودة المادة ليست أقل من الفئة B، يجب تقديم شهادة جودة المواد.
➼ الحماية من التآكل: يتم استخدام عملية المجلفنة بالغمر الساخن لجميع أجزاء القطب (بما في ذلك القطب الرئيسي والذراع العرضية والإكسسوارات)؛ متطلبات سمك المجلفنة: الأدنى ≥70 ميكرون، المتوسط ≥86 ميكرون؛ يجب إجراء اختبار الالتصاق بعد المجلفنة (طريقة الشبكة بدون انفصال).
3.3 تصميم الأساس والتوصيل
أنواع الأساس: يدعم الأساسات السلمية، والركائز المحفورة، والركائز الأنابيب الفولاذية؛ يجب مراعاة ما يلي عند الاختيار:
➬ مستوى المياه الجوفية: في حالة وجود المياه الجوفية، يجب استخدام الوزن الوحدة الطافي للتربة وزن الأساس الطافي في حساب قدرة التحمل لتجنب تأثير الطفو.
➬ المناطق ذات التجمد: يجب أن يكون عمق غرس الأساس أقل من عمق التجمد المحلي (مثل ≥1.5 م في شمال شرق الصين).
متطلبات التوصيل:
➵ براغي التثبيت: استخدام الفولاذ الكربوني عالي الجودة رقم 35، درجة القوة ≥5.6؛ يجب أن يتطابق قطر البرغي وكميته مع قوى اللحام (مثل القطب بطول 19 م مع 8 مجموعات من البراغي M24).
➵ عملية التركيب: يتم توصيل الأنابيب الفولاذية بصلابة مع الأساس عبر براغي التثبيت؛ يجب أن يتوافق عزم تشديد البرغي مع متطلبات التصميم (مثل عزم البرغي M24 ≥300 نيوتن·م).
مثال على اختيار أعمدة الأنابيب الفولاذية المستقيمة بجهد 10 كيلوفولت
يتم تصنيف أعمدة الأنابيب الفولاذية المستقيمة بجهد 10 كيلوفولت حسب حجم رأس البرج وسيناريو الاستخدام. أمثلة رئيسية على الاختيار هي كما يلي، تغطي الحالات النموذجية لخطوط الدائرة الواحدة والدائرة المزدوجة:
4.1 سلسلة أعمدة الأنابيب الفولاذية بحجم رأس البرج 230 مم
أطوال الأعمدة: 19 م، 22 م؛
التطبيق: خط 10 كيلوفولت دائرة واحدة، لا يوجد خطوط منخفضة الجهد على نفس القطب؛
توافق الأسلاك الناقلة: الأسلاك الناقلة بقطع عرضية ≤240 مم² (مثل JKLYJ-10/120، JL/G1A-240/30)؛
حد الوصلة: الوصلة الأفقية ≤80 م، الوصلة العمودية ≤120 م؛
المميزات الهيكلية: المسافة الأفقية لرأس البرج 800 مم، المسافة الطولية 2200 مم، يستخدم الذراع العرضية تخطيط الذراع الواحد (Compatible with single-circuit conductors).
4.2 سلسلة أعمدة الأنابيب الفولاذية بحجم رأس البرج 250 مم
أطوال الأعمدة: 19 م، 22 م؛
التطبيق: خط 10 كيلوفولت دائرة مزدوجة، لا يوجد خطوط منخفضة الجهد على نفس القطب؛
توافق الأسلاك الناقلة: كل دائرة تحمل أسلاك ناقلة بقطع عرضية ≤240 مم² (مثل دائرة مزدوجة JL/LB20A-240/30)؛
حد الوصلة: الوصلة الأفقية ≤80 م، الوصلة العمودية ≤120 م؛
المميزات الهيكلية: المسافة الأفقية لرأس البرج 1000 مم، المسافة الطولية 2200 مم، يستخدم الذراع العرضية تخطيط الذراعين المتماثلين (Compatible with double-circuit conductors, avoiding phase interference).
