Como Projetar Postes de Linha Aérea de 10kV
Este artigo combina exemplos práticos para aprimorar a lógica de seleção para postes tubulares de aço de 10kV, discutindo regras gerais claras, procedimentos de design e requisitos específicos para uso no design e construção de linhas aéreas de 10kV. Condições especiais (como vãos longos ou zonas de gelo intenso) requerem verificações especializadas adicionais com base nessa base para garantir o funcionamento seguro e confiável das torres.
Regras Gerais para a Seleção de Torres de Linha de Transmissão Aérea
A seleção racional de torres de linha aérea deve equilibrar a adaptabilidade às condições de design, economia e redundância de segurança, seguindo essas regras centrais para garantir uma capacidade de carga estável ao longo do ciclo de vida da torre:
Verificação Prioritária das Condições de Design
Antes da seleção, os parâmetros de design-chave devem ser claramente definidos, incluindo a espessura de gelo de design para condutores e cabos terra, a velocidade de vento de referência de design (considerada de acordo com a categoria de terreno B) e o período característico do espectro de resposta sísmica. Para áreas especiais (por exemplo, altitudes elevadas, zonas de vento forte), fatores de correção climática locais adicionais devem ser adicionados para evitar sobrecarga da torre devido a parâmetros ausentes.
Princípio de Otimização Econômica
Tipos e alturas de torres padronizados devem ser priorizados para maximizar a utilização da capacidade de carga nominal da torre e reduzir designs personalizados. Para torres de tensão com ângulos de curva grandes, otimize a posição para reduzir a altura da torre. Combine torres altas e baixas de acordo com as características do terreno para evitar o uso de torres altas ao longo de toda a linha, o que desperdiçaria custos.
Requisitos de Verificação de Carga de Segurança
Torres em Linha Retas: A resistência é controlada principalmente por condições de vento forte; é necessária a verificação do momento de flexão e da deflexão do corpo da torre sob a velocidade máxima de vento.
Torres de Tensão (Torres de Tensão, Torres de Ângulo): A resistência e estabilidade são determinadas pela tensão do condutor; o ângulo de curva e a tensão máxima de uso do condutor devem ser estritamente controlados. A resistência estrutural deve ser recalculada se os limites de design forem excedidos.
Condições Especiais: Quando os condutores são transpostos, verifique se a distância elétrica atende aos requisitos do código após a deflexão da cadeia de isoladores. Ao usar uma torre de aço de maior classe de tensão, confirme que o ângulo de proteção do cabo terra atende aos requisitos de proteção contra raios. Quando a travessa da torre de tensão se desvia da bissetriz do ângulo, a resistência da torre e a distância de segurança elétrica devem ser verificadas simultaneamente.
Processo Sistemático de Seleção de Torres Padrão
Para garantir a racionalidade e a segurança da seleção, o seguinte processo de design sistemático de 7 etapas deve ser seguido para formar uma lógica de seleção fechada:
Determinação da Zona Meteorológica: Com base nos dados meteorológicos do local do projeto, determine a zona meteorológica (por exemplo, espessura de gelo, velocidade máxima de vento, temperatura extrema) como base para o cálculo de cargas.
Seleção de Parâmetros do Condutor: Determine o tipo de condutor (por exemplo, ACSR, alumínio revestido de aço), número de circuitos e fator de segurança (geralmente não inferior a 2,5).
Correspondência com a Tabela de Tensão-Flexão: Com base nos parâmetros meteorológicos selecionados e no tipo de condutor, recupere a tabela correspondente de relação tensão-flexão do condutor para determinar o intervalo de vão aplicável.
Seleção Preliminar do Tipo de Torre: Com base na classificação da torre (torre em linha reta, torre de tensão) e nas tabelas de limites de carga da torre, faça uma triagem preliminar dos tipos de torre que atendam aos requisitos de vão e seção transversal do condutor.
Design da Cabeça e Travessa da Torre: Com base nas características de layout da linha regional (por exemplo, circuito único/duplo, presença de linhas de baixa tensão no mesmo poste), selecione a configuração da cabeça da torre (por exemplo, cabeça de 230mm, 250mm) e especificações da travessa.
Seleção de Isoladores: De acordo com a altitude (o nível de isolamento deve ser corrigido se for superior a 1000m) e o nível de poluição ambiental (por exemplo, zonas industriais são nível de poluição III), determine o tipo de isolador (por exemplo, porcelana, compósito) e o número de unidades.
Determinação do Tipo de Fundação: Com base nos relatórios de levantamento geológico (capacidade de suporte do solo, nível freático), parâmetros técnicos da torre e resultados de verificação de força da fundação, selecione fundações em degraus, pilotes escavados ou pilotes de tubo de aço.
Princípios de Design Especial para Postes Tubulares de Aço de 10kV
Para as características das linhas aéreas de 10kV, o design dos postes tubulares de aço deve atender aos seguintes requisitos técnicos, equilibrando a estabilidade estrutural e a conveniência de construção:
3.1 Parâmetros Básicos e Escopo de Aplicação
Limite de Vão: Para postes tubulares de aço em linha reta, vão horizontal Lh ≤ 80m, vão vertical Lv ≤ 120m.
Compatibilidade com Condutor: Pode carregar linhas isoladas de condutor de alumínio, como JKLYJ-10/240 ou abaixo, ACSR como JL/G1A-240/30 ou abaixo, alumínio revestido de aço como JL/LB20A-240/30 ou abaixo.
Coeficiente de Pressão do Vento: O coeficiente de pressão do vento é calculado uniformemente de acordo com a categoria de terreno B (por exemplo, coeficiente de pressão do vento 1,0 na altura de 10m, 1,2 na altura de 20m).
3.2 Requisitos de Estrutura e Material
Design do Corpo do Poste:
➻ Regra de Segmentação: poste de 19m em 2 segmentos, poste de 22m em 3 segmentos; segmentos conectados por flanges (flanges devem ser usinados a partir de chapas de aço maciço, proibida a solda).
➻ Forma da Seção Transversal: o poste principal tem uma seção transversal de polígono regular de 16 lados, com afunilamento uniforme 1:65.
➻ Controle de Deflexão: sob a combinação de carga de longo prazo (sem gelo, velocidade do vento 5m/s, temperatura média anual), a deflexão máxima no topo ≤ 5‰ da altura do poste.
➻ Ponto de Cálculo de Forças: os valores de projeto e padrão de momento de flexão, força horizontal e força descendente na base são todos calculados na conexão do flange inferior do poste tubular de aço.
Padrões de Materiais:
➼ Poste Principal e Travessa: use aço de grau Q355, qualidade do material não inferior à Classe B, certificado de material deve ser fornecido.
➼ Proteção contra Corrosão: todo o poste (incluindo poste principal, travessa, acessórios) usa o processo de galvanização a quente; espessura de galvanização: mínima ≥70μm, média ≥86μm; teste de aderência necessário após galvanização (método de grade sem descamação).
3.3 Design de Fundação e Conexão
Tipos de Fundação: suporta fundações em degraus, pilotes escavados e pilotes de tubo de aço; a seleção deve considerar:
➬ Nível Freático: na presença de água subterrânea, o peso unitário flutuante do solo e o peso unitário flutuante da fundação devem ser usados no cálculo da capacidade de suporte para evitar efeitos de flutuação.
➬ Áreas de Solo Suscetíveis a Congelamento: a profundidade de enterramento da fundação deve estar abaixo da profundidade de congelamento local (por exemplo, ≥1,5m no Nordeste da China).
Requisitos de Conexão:
➵ Parafusos de Ancoragem: use aço carbono de alta qualidade, grau 35, resistência ≥5,6; diâmetro e quantidade de parafusos devem corresponder às forças do flange (por exemplo, poste de 19m com 8 conjuntos de parafusos M24).
➵ Processo de Instalação: o poste tubular de aço é rigidamente conectado à fundação por meio de parafusos de ancoragem; o torque de aperto dos parafusos deve atender aos requisitos de design (por exemplo, torque do parafuso M24 ≥300N·m).
Exemplo de Seleção de Poste Tubular de Aço de 10kV em Linha Reta
Os postes tubulares de aço de 10kV em linha reta são classificados pelo tamanho da cabeça da torre e cenário de aplicação. Exemplos de seleção principais são os seguintes, abrangendo condições típicas para linhas de circuito único e duplo:
4.1 Série de Postes Tubulares de Aço com Cabeça de 230mm
Comprimento dos Postes: 19m, 22m;
Aplicação: linha de 10kV de circuito único, sem linha de baixa tensão no mesmo poste;
Compatibilidade com Condutor: condutores com seção transversal ≤240mm² (por exemplo, JKLYJ-10/120, JL/G1A-240/30);
Limite de Vão: vão horizontal ≤80m, vão vertical ≤120m;
Características Estruturais: espaçamento horizontal da cabeça da torre 800mm, espaçamento longitudinal 2200mm, travessa usa layout de braço único (compatível com condutores de circuito único).
4.2 Série de Postes Tubulares de Aço com Cabeça de 250mm
Comprimento dos Postes: 19m, 22m;
Aplicação: linha de 10kV de circuito duplo, sem linha de baixa tensão no mesmo poste;
Compatibilidade com Condutor: cada circuito carrega condutores com seção transversal ≤240mm² (por exemplo, circuito duplo JL/LB20A-240/30);
Limite de Vão: vão horizontal ≤80m, vão vertical ≤120m;
Características Estruturais: espaçamento horizontal da cabeça da torre 1000mm, espaçamento longitudinal 2200mm, travessa usa layout simétrico de braços duplos (compatível com condutores de circuito duplo, evitando interferência de fase).
