SOLARTODO 22م 35kV برج توزيع مزدوج الدائرة: تميز هندسي لشبكات الطاقة الحديثة

1.0 مقدمة: العمود الفقري لتوزيع الطاقة في الضواحي

برج SOLARTODO 22م 35kV مزدوج الدائرة هو حل هندسي مصمم بدقة ليكون العمود الفقري الهيكلي لشبكات الكهرباء الحديثة في المناطق الضاحية. كبرج مائل (تعليق)، تتمثل وظيفته الأساسية في دعم الموصلات على طول الأقسام المستقيمة من خط الطاقة، مما يمثل العنصر الأكثر شيوعًا وفعالية من حيث التكلفة في شبكة التوزيع النموذجية، حيث يشكل غالبًا 70-80% من جميع الأبراج في الخط [1]. بارتفاع 22 مترًا، تم تحسين هذا البرج لتطبيقات النقل الفرعي بجهد 35kV، مما يتيح ربطًا فعالًا بين محطات التحويل ذات الجهد العالي ونقاط التوزيع المحلية. يوفر تكوينه مزدوج الدائرة تكرارًا حرجًا ويضاعف قدرة نقل الطاقة ضمن حق الطريق الواحد، وهو ميزة حيوية للمناطق الضاحية المتنامية حيث المساحة محدودة. تم تصنيع هذا البرج بواسطة SOLARTODO، الرائد في بنية الطاقة المتكاملة، حيث يجمع بين المواد القوية ومبادئ التصميم المتقدمة والالتزام الصارم بالمعايير الدولية لضمان عمر تصميم يزيد عن 50 عامًا مع الحد الأدنى من الصيانة.

2.0 التصميم الهيكلي وسلامة المواد

تم تحقيق نسبة القوة إلى الوزن الاستثنائية للبرج من خلال تصميم هيكل شبكي من الصلب، وهي طريقة مثبتة لإنشاء هياكل عالية المرونة والكفاءة. تم بناء الأعضاء الرئيسية من صلب عالي القوة من نوع Q420 وQ460، مما يوفر قدرة تحمل تحميل فائقة مع تحسين استخدام المواد. الوزن الإجمالي للهيكل الفولاذي يبلغ حوالي 3.5 إلى 4.5 طن، اعتمادًا على تكوينات الحمل المحددة. لضمان المتانة على المدى الطويل ضد التآكل البيئي، تخضع جميع مكونات الصلب لعملية جلفنة بالغمس الساخن وفقًا لمعايير ISO 1461. يضمن هذا الطلاء الزنك الحامي، بسمك متوسط لا يقل عن 85 ميكرومتر، عمر خدمة خالٍ من الصيانة لمدة 50 عامًا أو أكثر، حتى في ظروف جوية متوسطة التآكل. تم تصميم الهيكل ليتم تجميعه في الموقع باستخدام براغي عالية الشد من نوع 8.8، مما يسهل النقل والتركيب. يدير التصميم المائل بشكل أساسي الأحمال الرأسية الناتجة عن وزن الموصل والعازل (حوالي 500 كجم لكل مرحلة) والأحمال العرضية الناتجة عن الرياح التي تؤثر على الموصلات والهيكل نفسه، والتي تم حسابها بناءً على بيانات سرعة الرياح الإقليمية وفقًا لإرشادات IEC 60826 [2].

3.0 النظام الكهربائي والمكونات عالية الأداء

تم تصميم نظام الدائرة المزدوجة بجهد 35kV للموثوقية، ويتميز بمكونات مختارة لأدائها وطول عمرها. يدعم كل من الدائرتين ثلاث مراحل موصل، مع موصل واحد من نوع ACSR (موصل ألمنيوم مدعوم بالفولاذ) لكل مرحلة. يتم اختيار موصل نموذجي مثل "Linnet" ACSR، بقطر 18.13 مم، لتحقيق التوازن الأمثل بين الموصلية وقوة الشد، وقادر على التعامل مع تيارات مستمرة تصل إلى 450 أمبير.

تتم المحافظة على السلامة الكهربائية من خلال سلاسل عوازل عالية الجودة. تستخدم التكوين القياسي عوازل تعليق خزفية، حيث تتكون كل سلسلة I من 8 إلى 10 أقراص (نموذج U70BS أو ما يعادله) لتوفير مسافة تسرب كافية (أكثر من 900 مم) وتحمل الجهد الاسمي وأحداث الصواعق المحتملة حتى 170kV. كبديل، تقدم SOLARTODO عوازل بوليمر مركبة متقدمة، والتي تكون أخف بحوالي 70% من نظيراتها الخزفية، مما يوفر مقاومة فائقة للتخريب وأداء معزز في البيئات الملوثة [3]. في قمة البرج، يتم تركيب سلك أرضي بصري (OPGW). يوفر هذا المكون ذو الوظيفة المزدوجة حماية ضد الضربات المباشرة للصواعق بينما يدمج كابل ألياف بصرية يحتوي على ما يصل إلى 48 ليفًا، مما يمكّن من الاتصال عالي السرعة للبيانات لمراقبة الشبكة، وأنظمة SCADA، وتأجير الأطراف الثالثة.

4.0 الأساس، التأريض، واستقرار النظام

يعد الأساس المستقر أمرًا حيويًا لأداء البرج. في ظروف التربة النموذجية، يتم استخدام أساس من الخرسانة المسلحة مع قاعدة ومدخنة، ويتطلب حوالي 10-15 متر مكعب من الخرسانة من نوع C30/37. يضمن التصميم الاستقرار ضد لحظات الانقلاب الناتجة عن سرعات الرياح التصميمية التي تصل إلى 140 كم/ساعة. في المناطق ذات قدرة تحمل التربة الضعيفة، قد يتم تحديد أساسات عميقة مثل الأكوام المدفوعة. يتم تثبيت البرج على الأساس عبر لوحة قاعدة فولاذية مجلفنة ومجموعة من براغي تثبيت M36.

يعد نظام التأريض الفعال أمرًا أساسيًا لسلامة الأفراد وحماية المعدات أثناء ضربات الصواعق أو أعطال الأرض. يتضمن برج SOLARTODO نظام تأريض شامل مصمم لتحقيق مقاومة منخفضة لقاعدة البرج، وفقًا لمعيار IEEE Std 80-2013 [4]. يتضمن ذلك عادةً حلقة تأريض نحاسية مدفونة حول الأساس، مدعومة بعصي تأريض عمودية مدفوعة حتى عمق 6 أمتار. الهدف هو أن تكون المقاومة أقل من 10 أوم في ظروف التربة القياسية ومهندسة لتكون أقل من 4 أوم في المناطق ذات كثافة ضربات الصواعق العالية، مما يضمن تفريغ سريع وآمن لتيارات الأعطال إلى الأرض.

5.0 المعايير، الامتثال، وضمان الجودة

تم تصميم وتصنيع كل برج SOLARTODO 22م 35kV وفقًا صارم لمجموعة من المعايير الدولية والوطنية. تخضع معايير التصميم والتحميل الرئيسية لمعيار IEC 60826، "معايير تصميم خطوط النقل الهوائية." تتوافق مكونات الصلب الهيكلي وممارسات التصميم مع معيار ASCE 10-15، "تصميم هياكل نقل الصلب الشبكية." يتم حساب سعة تيار الموصلات والتصنيفات الحرارية بناءً على المنهجية الموضحة في معيار IEEE 738، "معيار حساب درجة الحرارة للموصلات الهوائية العارية." مرافق التصنيع لدينا معتمدة وفقًا لمعيار ISO 9001، مما يضمن أن كل مرحلة من مراحل الإنتاج، من مصادر المواد إلى الفحص النهائي، تخضع لبروتوكولات صارمة لمراقبة الجودة. يضمن هذا الالتزام بالمعايير أن أبراجنا لا تلبي فقط، بل تتجاوز المتطلبات التشغيلية لمرافق الطاقة الحديثة لعمر خدمة يبلغ 50 عامًا.

الأسئلة الشائعة (FAQ)

1. ما هو مدى التصميم النموذجي لهذا البرج بارتفاع 22م؟

المدى الأمثل لتصميم برج 22م 35kV هو 120 مترًا في التضاريس القياسية. يوازن هذا المدى بين الكفاءة الاقتصادية والأداء الفني، مما يضمن بقاء انحناء الموصل ضمن حدود الأمان تحت أقصى درجات الحرارة التشغيلية وظروف تحميل الثلج. بالنسبة للتضاريس الصعبة أو العبور الأطول، يمكن تعديل التصميم، مما قد يتطلب تعزيزًا هيكليًا طفيفًا أو نوع برج أطول للحفاظ على ارتفاع الأرض المطلوب البالغ 7.5 متر.

2. هل يمكن تخصيص هذا البرج لتكوينات موصل مختلفة؟

نعم، بينما يستخدم التصميم القياسي موصل ACSR واحد لكل مرحلة، يمكن تعديله بسهولة لتكوينات أخرى. يشمل ذلك استخدام أنواع مختلفة من الموصلات مثل AAAC (موصل سبائك الألمنيوم بالكامل) أو استيعاب ترتيب موصلات مجمعة (مثل موصلين لكل مرحلة) إذا كانت سعة التيار الأعلى مطلوبة. ستخضع مثل هذه التعديلات لمراجعة هندسية كاملة لضبط المكونات الهيكلية وضمان الامتثال لجميع المعايير المتعلقة بالتحميل والارتفاع.

3. ما هي ميزة برج الدائرة المزدوجة؟

يحمل برج الدائرة المزدوجة دائرتين كهربائيتين مستقلتين على نفس الهيكل. يوفر ذلك مزايا كبيرة، بما في ذلك زيادة سعة نقل الطاقة بنسبة 100% مقارنة بخط الدائرة الواحدة ضمن نفس عرض حق الطريق. كما يعزز موثوقية الشبكة؛ يمكن أخذ دائرة واحدة خارج الخدمة للصيانة بينما تظل الأخرى تعمل، مما يقلل من انقطاعات الطاقة للعملاء ويحسن توافر النظام بشكل عام (احتياطي N-1).

4. ما هي الصيانة المطلوبة على مدى عمر البرج التصميمي البالغ 50 عامًا؟

بفضل البناء الفولاذي المجلفن بالغمس الساخن، يتطلب هيكل البرج نفسه صيانة قليلة جدًا. عادةً ما تكون الفحوصات البصرية الدورية، الموصى بها كل 3-5 سنوات، كافية للتحقق من أي علامات على الأضرار أو ارتخاء البراغي. يجب فحص العوازل بحثًا عن الشقوق أو التلوث، ويجب التحقق من سلامة اتصال التأريض. يضمن التصميم القوي أنه لا حاجة لأي صيانة هيكلية كبيرة أو إعادة طلاء خلال عمر الخدمة البالغ 50 عامًا في ظل الظروف البيئية العادية.

5. كيف يتم تسليم البرج وتجميعه في الموقع؟

يتم شحن البرج في أقسام غير مجمعة من أجل الكفاءة اللوجستية، حيث لا يتجاوز طول الأعضاء الأطول عادةً 12 مترًا. يتم وضع علامة على جميع المكونات لتسهيل التعرف عليها. يتم إجراء التجميع في الموقع بواسطة طاقم مؤهل باستخدام رافعة أو، في بعض الحالات، أعمدة ديريك. يتم ربط الهيكل الشبكي معًا على الأرض في مجموعات فرعية ثم يتم رفعه إلى مكانه. يمكن لطاقم نموذجي مكون من 5-6 فنيين تجميع البرج بالكامل وتركيبه في 2-3 أيام، باستثناء وقت تجفيف الأساس.

المراجع

[1] وزارة الطاقة الأمريكية. (2020). تقرير بنية النقل والتوزيع.
[2] اللجنة الكهروتقنية الدولية. (2003). IEC 60826: معايير تصميم خطوط النقل الهوائية.
[3] معهد بحوث الطاقة الكهربائية (EPRI). (2018). دليل ميداني للعوازل المركبة.
[4] معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات. (2013). IEEE Std 80-2013: دليل IEEE للسلامة في تأريض محطات التحويل AC.