Mis on kõrgpinge ülekannealusete konstruktsiooninõuded?

Elektrienergia ülekande tehniline alus

Kõrgpinge ülekannealused kannavad juhte kaugustel saadavalt sadades metrites alates üleandepunktist kuni tuhandete kilomeetrite kaugusel riikliku võrgu piires. Iga tornis peab vastu pidama nii staatilisele juhtme kaalule kui ka dünaamilistele tuulekoormustele, jääkogunemisele ja lühise ajal tekkivatele elektromagnetilistele jõududele – kõik see samal ajal, kui säilitatakse vahemaa, mis takistab läbipõlemist.

Disain algab pinge tasemega ja juhtmete paigutusega, mis määravad kõrguse ja ristpuu mõõtmed. 132 kV kaheahelalise toru kõrgus on 25–35 meetrit. 400 kV toru kõrgus on 40–55 meetrit laiemate ristpuudega. Iga täiendav meeter suurendab terasest materjali kaalu, alusbetooni mahtu ja kraanade tõstevõime nõudmisi – mis korrutab kulusid kõikides projektietappides.

Lõikeprojekt Lõuna-Ameerika mägedes asendas võrgusiseseid torni kompaktsete delta-konfiguratsiooniga konstruktsioonidega kaldega üle 15°. Kitsam jalamipind vähendas aluste kaevamist umbes 40% ulatuses kitsas kaldekohas, kus betoonautode ligipääs oli projekti suurim logistiline väljakutse.

Konstruktsiooniliste disainispetsifikatsioonide

Võrgusisese torni geomeetria

Võre tornis konstruktsioonid kasutavad nurkterasest materjali, mille ühendavad kruvitud ühendused, moodustades rõngasüsteeme, mis lahendavad koormusi piki telge toimiva tõmbetugevuse ja surve asemel painde asemel. See vähendab terasest materjali kaalu 30–50% võrra võrreldes sama võimsusega torupostidega.

Kere järgib ruudukujulist või ristkülikukujulist ristlõike, mis kitseneb laiast alusest kitsasse tippu. Suspendeerimistornide puhul on aluse laius-kõrgus suhe 1:6 kuni 1:8 ja nurktornide puhul 1:4 kuni 1:5, mis peegeldab suuremat ümberpöördumismomenti suunamuutumispunktides. Liikmete mõõtmed määratakse vastavalt IEC 60826 koormusnõuetele, kasutades 50-aastase tagasitulekuperioodiga tuuleandmeid. Hurrikaanipõhjustatud piirkondades asuvate tornide korral on nõutav kiirus üle 200 km/h.

Aluse disain

Alus tüübi valik sõltub geotehnilistest tingimustest. Laialdased alusplaatid sobivad kindlatele muldadele, mille kandevõime on üle 200 kPa. Pinnases olevate lahtiste liivade või pehmete savide puhul edastavad sillutuspilud koormuse sügavamatesse kihtidesse. Kivisse ankritud alused kinnitavad torni alust otse kivikihi – see on kõige majanduslikum variant, kui kindel kivi asub 1–2 meetri sügavusel.

Tõstmisvastupära mõju määrab sageli konstruktsiooni kujundamise pigem kui survestatavusega seotud kandevõime. Tuul, mis puhub juhtmete vahele risti, teeb tuulepoolel tõstmisjõud, mis ületavad konstruktsiooni oma kaalu. Alusvood vastuvad nendele tsüklilistele jõududele kümnendite vältel ilma aeglaseta väljaistumiseta, mis põhjustaks torni kallutumise ja faas-maa vahelise kauguse vähenemise ohutute piiride alla.

Materjal ja korrosioonikaitse

Konstruktsioonist teras vastab ASTM A36 või S355JR klassidele, kus kõrgema tugevusega klassid kasutatakse valikuliselt suure koormusega elementidel. Kuumtõmmatud tsinkimine vastavalt ISO 1461 standardile tagab peamise korrosioonikaitse, minimaalne kattekihi paksus on 85 µm osade puhul, mille paksus ületab 6 mm. Rannikualadel, mis asuvad soolase veega kokkupuutes 5 km raadiuses, on nõutav 100–140 µm paksune kattekiht või täiendavad värvikatted.

Elektrilise konstruktsiooni spetsifikatsioonid

Isolatsioonikoordineerimine

Faas-ja maa vaheline vahemaa määrab torni akna mõõtmed. Lülitusülepinge tegur — tavaliselt 2,0–2,5 ühikut süsteemide puhul üle 245 kV — korrutatud maksimaalse süsteemi pingega määrab minimaalse õhuvahemaa, mis takistab läbikäigu teket. Isolatsioonikoordineerimise raamistik on antud IEC 60071 standardis.

Kaitsejuhtme paigutus loob 30-kraadise või väiksema kaitseurga vertikaali suhtes piirkondades, kus äikese lööke on aastas üle 10 ruutkilomeetri kohta, tagades, et löögid puutuvad kokku maandatud kaitsejuhtmetega ning mitte faasijuhtmetega.

Juhtme paigutus ja seostamine

Pingetel üle 220 kV kasutatakse seotud juhte — ühe faasi kohta kaks, kolm või neli alajuhti, mille vahele paigutatakse eraldusklambrid 30–60 meetri intervallides. Juhtmete seostamine vähendab elektrivälja gradienti korona tekkepiiri all, mis teeb heli-, raadiosagedusliku häiringu ja ioonisatsioonienergia kaotuste tekkimise võimalikuks. Alajuhtmete vahekaugus 400–500 mm optimeerib gradienti vähendamist ilma alaühikute võnkumisriski tekitamata.

Maandussüsteem

Torni alusvastuse eesmärk on alla 10 oomi, kuigi kõrgtakistuslikus pinnas on lubatud väärtused kuni 20–25 oomi. Iga jalast radiaalselt maasse kaevatud vastupoolseid juhtmeid kasutatakse takistuse vähendamiseks juhul, kui üksnes vertikaalsed vardad ei saa eesmärgile jõuda. Maandussüsteem peab taluma äikese löögi voolu tippväärtust 20–50 kA ilma puute- või sammupingete ületamiseta IEC 60479 ohutuspiiranguid.

Tavaliselt esinevad küsimused

Mis on erinevus vedavate ja nurga all paigaldatud transmissioonitornide vahel?

Vedavad tornid toetavad juhtmeid vertikaalselt sirgetel lõikudel ja kannavad peamiselt vertikaalseid koormusi. Nurga all paigaldatud tornid kinnitavad juhtmeid suunamuutumise kohas ja kannavad täielikku horisontaalset juhtme pingutust. Nad kasutavad raskemaid konstruktsioonelemendid, laiemaid aluspõhjasid ja suuremaid fondusi. Liinidel kasutatakse vedavaid tore 80–90% liini pikkusest ja nurga all paigaldatud tore suunamuutumise kohas.

Kuidas määratakse transmissioonitornide kõrgus?

Juhtme maapinnast kõrgemal olev kaugus maksimaalsel töötemperatuuril — kui soojuspaisumine teeb juhtmes maksimaalse sõlje — määrab minimaalse kõrguse. Kogukõrguse saamiseks lisatakse isolaatorite rihma pikkus, risttala sügavus ja kaitsejuhtme kõrgim punkt. Maastik nõuab madalate ulatusprofiilpunktide juures kõrgemaid konstruktsioone, et tagada piisav kaugus orude ja teekruntide üle.

Milliseid tuulekiirusi peavad ülekannealused taluma?

Projekteeritud tuulekiirused varieeruvad 120 km/h-ni kaitstud sisemaa asukohtades kuni üle 250 km/h troopiliste tsüklonite piirkondades. IEC 60826 klassifitseerib maastiku tugevust ja pakub tuulerõhu arvutusi. Tootjad nagu Liaoning Sinotech Group tarnivad aluseid, mis on projekteeritud konkreetsete piirkondlike tuulepiirkonna nõuetele vastavaks.

Miks eelistatakse kõrgpingeülekande jaoks lati- (sõrestik-) aluseid torukujuliste postide asemel?

Risttaldatud tornid kasutavad 30–50% vähem terast, kuna risttala konfiguratsioonid lahendavad koormused teljekujuliste jõududena, mitte paindemomentidena. Väiksem kaalaga vähenevad materjalikulud ja aluskonstruktsioonikulud. Kruvitud ühendused võimaldavad kompaktset lahtiste osadena transportimist – 40 torntüki väärtuses nurkteras saab transportida konteineritesse, mis mahutavad vaid 8–10 vastavat torukujulist tugevtorni osa.

Kuidas toimetavad transmissioonitornid jäätumiskoormaga?

Jääkogunemine lisab juhtmele 2–10 kg meetri kohta, suurendades kogukoormust 3–8 korda. Konstruktsioon on projekteeritud nii, et arvestada samaaegselt jäätunud juhtme kaalu ja väiksemat tuulekoormust – tormid ei lange harilikult kokku maksimaalse tuulekiirusega. Asümmeetriline jäälagunemine tekitab piki suunas tasakaalutuid koormusi, millele kaldtornid peavad vastu pidama.

Mitu aastat kestab korralikult projekteeritud transmissioonitorni kasutusiga?

Sulfitatud latiiksest terastornid saavutavad perioodilise inspektsiooniga 50–70 aasta kasutusaja. Piiravaks teguriks on korrosioon kruvitud ühendustes, kus sulfitumine on nõrgenenud. Üksikute nurkprofiilide asendamine planeeritud hoolduse käigus võimaldab kasutusaja pikendamist üle 80 aasta, mistõttu on latiiksest tornid ühed kõige vastupidavamad võrguinfrastruktuuri varad.