پایههای مورد استفاده در شبکه توزیع
پایههای شبکه توزیع برق
خطوط توزیع هوایی بهطور کلی روی پایهها نصب میشوند. این پایههای شبکه توزیع بیشتر از انواع بتنی، چوبی و یا فلزی بوده و مورد استفاده قرار میگیرند.
پایههای شبکه توزیع باید بتوانند دو نیروی عمودی (ناشی از وزن سیم، لایهی دور سیم و…) و افقی (ناشی از کشش سیم، فشار باد و…) را تحمل کنند.
انواع پایههای شبگه توزیع از لحاظ محل نصب
- پایههای توخطی (عبوری): پایههای میانی در یک خط مستقیم هستند.
- پایههای کششی: در نقاط زاویه و انحراف خط نصب میشوند.
- پایههای انتهایی: پایههای دارای کشش یکطرفه در انتهای خط هستند.
انواع پایهها از لحاظ جنس
۱. پایههای چوبی
این نوع پایه برای شبکههای فشار ضعیف و فشار متوسط تا اسپان (فاصله) ۱۰۰ متر مناسب است و معمولاً در کشورهایی که منابع چوبی فراوان دارند، مقرونبهصرفه خواهد بود.
مزایا: سهولت در حملونقل و نصب به علت وزن سبک (بهویژه در مسیرهای ناهموار کوهستانی).
معایب: احتمال پوسیدگی بهخصوص در نقاط مرطوب. احتمال پوسیدگی و آسیب توسط جوندگان وجود دارد؛ لذا برای مقاومت بیشتر، آنها را با روغنهای مخصوص اشباع میکنند. استحکام این پایهها (معمولاً از درخت کاج) محدود بوده و بهطور متوسط ۳۰۰ کیلوگرم نیروی کششی را تحمل میکنند.
روش نگهداری: برای جلوگیری از پوسیدگی و نفوذ رطوبت، معمولاً پایهها را با روغنهای مخصوص آغشته و اشباع میکنند.
مشخصات فنی: معمولاً از درخت کاج (به دلیل استحکام زیاد) انتخاب میشوند. نیروی کششی قابل تحمل آنها بهطور متوسط ۳۰۰ کیلوگرم در نظر گرفته میشود و نمیتوان نیروهای کششی بسیار زیاد به آنها اعمال کرد.
۲. پایههای بتنی
این پایهها به دلیل استفاده از آرماتور در ساختار داخلی، استحکام بسیار بالایی دارند و برای تحمل کششهای مختلف ساخته میشوند.
مزایا: مناسب برای نقاط مرطوب، عمر نسبتاً زیاد و عدم نیاز به هزینهی نگهداری. مقاومت بالا در نقاط مرطوب، عمر زیاد و عدم نیاز به هزینه نگهداری.
معایب: هزینه حملونقل و نصب بالا به دلیل وزن سنگین (برای نصب عموماً به جرثقیل نیاز دارند).
در بازار ایران بر اساس ارتفاع (۷ تا ۱۵ متر) و قدرت کششی (۲۰۰ تا ۱۲۰۰ کیلوگرم) شناخته میشوند. برای مثال پایه (۱۰۰۰-۱۲) یعنی پایهای با ارتفاع ۱۲ متر که تا ۱۰۰۰ کیلوگرم نیروی کششی را تحمل میکند.
۳. پایههای فلزی (فولادی)
این پایهها نسبت به پایههای چوبی مزایای قابل توجهی دارند. این پایهها نسبت به انواع دیگر استحکام و انعطافپذیری بیشتری دارند.
مزایا: در معرض حمله حشراتی مانند موریانه قرار نمیگیرند، در برابر عوامل جوی و رطوبت مقاومتر هستند و از استحکام بالاتری برخوردارند.
مزایا نسبت به پایههای بتنی: مهمترین مزیت پایه فولادی نسبت به بتنی، امکان سفارش در ارتفاع دلخواه است. برای مثال، هنگام عبور خطوط هوایی از حریم راهآهن که طبق استاندارد به بیشترین فاصله آزاد سیمها نیاز است، در طرفین خط از پایههای فولادی استفاده میشود.
ویژگیها: قابلیت انعطافپذیری پایههای فولادی از پایههای چوبی و بتنی بیشتر است.
نگهداری: جهت افزایش طول عمر این پایهها، بهتر است فلز مورد استفاده به صورت «گالوانیزه» باشد.
انواع پایههای فلزی
الف) پایههای فلزی پُرتیک (A شکل) یا تیرآهن کشیده
ب) پایههای فلزی مشبک (دکل) یا اسکلتی
ج) پایههای نوع لولهای (تلسکوپی)
کاربرد انواع پایههای شبکه توزیع بر اساس طول
۱۴ و ۱۵متری: شبکههای فشار متوسط با اسپن بلند و کیلیرینس کم
۱۲ متری: شبکههای فشار متوسط و نصب ترانسفورماتورها
۱۰ متری: شبکههای فشار متوسط همزمان با شبکه فشار ضعیف
۸ و ۹ متری: شبکههای فشار ضعیف
فونداسیون تیرهای بتونی
معمولترین روش فونداسیون برای تیرهای چوبی و بتنی مسلح، دفن مستقیم آنها در خاک است. تجربه خطوط اجرا شده نشاندهنده عملکرد خوب این نوع فونداسیون در کنار هزینه کم آن است.
مقدار طول تیر که در خاک قرار میگیرد، بر حسب مقاومت جانبی خاک (جنس زمین) تعیین میشود و تابعی از نوع خاک محل و مصالح پرکننده گودال فونداسیون است. نکته قابل توجه در کیفیت مصالح پرکننده، درجه تراکم آنهاست که تأثیر قطعی در استقامت فونداسیون دارد. از این رو، مهمترین مرحله در دفن مستقیم پایههای بتنی، نحوه سنگچینی و کوبیدن آنها توسط دیلم یا اهرم مخصوص است.
برای پر کردن گودال اطراف تیر میتوان از خاک محل، خاک درشتدانه، سنگهای شکسته شده، قلوه سنگ و یا بتن استفاده کرد.
مزیت بتن: تنها امتیاز استفاده از بتن نسبت به خاکهای درشتدانه (که خوب کوبیده شده باشند)، یکپارچهسازی فونداسیون و عدم نیاز به کوبیدن است.
معایب بتن: بتن علاوه بر گرانتر بودن، چالشهایی نظیر عدم دقت در پر شدن کامل فونداسیون و هزینههای بالای مربوط به نگهدارههای شیمیایی تا زمان گیرش نهایی را به همراه دارد.
ابعاد گودال تیرهای بتنی
قطر چاله باید متناسب با قطر پایه باشد؛ به شکلی که فضای کافی در هر طرف پایه برای پر کردن، محکم نمودن مصالح و همچنین امکان مانور تیر جهت قرار دادن آن در راستای خط وجود داشته باشد.
در پایههای شبکه توزیع از نوع چوبی نیز این فضا باید امکان استفاده از اهرم برای نصب را فراهم کند. بهطور معمول، ابعاد جانبی گودال باید برابر با اندازه ته تیر بهعلاوه ۲۰ سانتیمتر از هر طرف در نظر گرفته شود.
طبق یک قانون تجربی در زمینهای معمولی، عمق فونداسیون بر اساس فرمول زیر محاسبه میشود:
عمق فونداسیون = (۱۰ درصد طول تیر) + ۶۰ سانتیمتر
انواع آرایش شبکههای توزیع
تیر انتهایی
برای تیرهای انتهایی یا نقاطی که خط با زاویه بیش از ۳۰ درجه تغییر مسیر میدهد، از قلاب و کلمپ انتهایی جهت مهار نیروی کششی استفاده میشود.
شبکه فشار ضعیف و فشار متوسط بر روی یک پایه
مسیریابی و نقشهبرداری خطوط توزیع
پیکتاژ یا تعیین مرکز پایهها توسط میخکوبی (به نام پیکه) برای حفر چاله و نصب پایهها، همزمان با شروع اجرای خط هوایی (با استفاده از دوربین نقشهبرداری توسط شخصی به نام پیکتاژچی) متداول بود. امروزه پیاده کردن مسیر عبور خطوط هوایی توزیع و همچنین تعیین محل و نوع پایهها برای تیرهای بتنی، چوبی و یا فلزی از روی نقشه طرح، به عنوان یک فعالیت مهم قبل از اجرای خطوط توسط شرکتهای توزیع مد نظر قرار میگیرد.
با مهندسی شدن روشهای اجرایی در شرکتهای توزیع، ضرورت تهیه طرح، انجام مسیریابی و نقشهبرداری برای پروژههای توسعه و احداث خطوط هوایی توزیع بر اساس استانداردهای مورد قبول وزارت نیرو مورد توجه قرار گرفته است؛ به شکلی که انتخاب مسیر بهینه و ارائه نقشه «پلان و پیکتاژ» هوایی و یا در صورت اهمیت، تهیه «پلان و پروفیل» از طرح خط پیشنهادی، مورد توجه کلیه دفاتر طراحی قرار گرفته است.
اهمیت مسیریابی در هزینهها و بهرهبرداری
مسیریابی از جمله اقدامات اولیه عملیات طراحی یک خط هوایی توزیع به شمار میرود. این فرآیند به علت نقش مهمی که در چگونگی قرارگیری خط هوایی در ارتباط با سایر تأسیسات، محیط و عوارض مجاور دارد. همچنین تأثیر قابل توجهی که در هزینه اجرای آزادسازی، تحصیل مسیر و بهرهبرداری خط دارد، مورد بررسی دقیق قرار میگیرد.
برداشت مسیر تعیینی توسط عملیات نقشهبرداری و سپس تعیین محل آرایش پایهها و «اسپاتینگ» خط بر اساس نتیجههای طراحی مکانیکی، جزء فعالیتهای تکمیلی هر پروژه طرح خطوط هوایی ۲۰ کیلوولت بوده و یکی دیگر از ملزومات طراحی و اجرای صحیح پروژههاست. نقشهبردار مجموعه اطلاعات لازم برای طراحی و ارائه نقشه اجرایی خطوط هوایی توزیع را در اختیار مسئول و طراح پروژه قرار میدهد.
محاسبات مکانیکی خطوط هوایی توزیع
طراحی مکانیکی خطوط هوایی توزیع برای هر خط انتقال انرژی هوایی، از اساسیترین مباحث در فرآیند تهیه طرح و نقشههای اجرایی میباشد. قوانین و دستورالعملهای حاکم بر منحنی سیم و پارامترهای طراحی، از جمله کشش و فلش هادی و حل معادلات تغییر وضعیت سیم است.
این روابط بر اساس وزن سیم، شرایط مختلف آب و هوایی، بازههای مجاز فلش و فاصله و کشش سیم بین پایهها در خطوط توزیع قابل تغییر خواهند بود که با استفاده از نمایش نتایج در جدولهای کاربردی و منحنیهای سیمکشی، مقایسه و انتخاب میشوند.
۱. محاسبات مکانیکی نیروهای وارد بر سیم در انواع رژیمهای آب و هوایی.
۲. محاسبات مکانیکی نیروهای وارد بر تیر و انتخاب قدرت پایههای میانی و کششی.
۳. محاسبات و کنترل مجدد طرح پایهگذاری شده و ارائه منحنی فلش برای سیمکشی.
محاسبات الکتریکی خطوط هوایی
برای برقراری ارتباط الکتریکی بین دو نقطه از طریق احداث خطوط هوایی، ابتدا مسیر مناسب توسط نقشهبردار انتخاب میگردد. سپس نسبت به تهیه پلان و پیکتاژ و در موارد تکمیلیتر، تهیه پلان و پروفیل مسیر با رعایت موازین مشخص اقدام میشود.
فعالیت اصلی طراحی خطوط در شبکه توزیع از مبحث محاسبات الکتریکی آغاز میگردد که شامل تعیین پارامترهای الکتریکی خط، انتخاب مقاطع مناسب برای هادی، تعداد مدارها، آرایش آنها و کنترل افت ولتاژ، تلفات توان، جریان اتصال کوتاه و غیره خواهد بود. در نهایت، هر خط پایدار دارای محاسبات مکانیکی و چگونگی رعایت فاصلههای مجاز و حریمها خواهد بود.
هنگامی که خطی مورد طراحی قرار میگیرد، باید افت ولتاژ و تلفات قدرت بهطور دقیق مورد بررسی قرار گیرد. این مطالعه پس از تعیین و پیشبینی میزان بار کشیده شده از خط، رشد آن در سالهای آینده و انجام محاسبات مربوط به پخش بار ممکن میگردد. بهطور کلی، مقطع هادی باید چنان باشد که تلفات قدرت از میزان حداکثر ۵ درصد توان انتقالی آن خط تجاوز نکند.
اختلالات شدید و ناگهانی در زمان ایجاد انواع اتصال کوتاهها و یا پاره شدن خطوط (خطا در سیستمهای قدرت) باید مورد مطالعه قرار گیرند. در صورتی که طراحی برای شدیدترین نوع خطا یعنی اتصال کوتاه سه فاز (متقارن) صورت گیرد، خط برای حالتهای دیگر اتصالی نیز قابلیت تحمل و پاسخگویی را خواهد داشت.
آیا این مقاله برایتان مفید بود؟
