La sicurezza della rete elettrica dipende dal controllo della tensione dei conduttori aerei

Con l'avvicinarsi dell'inverno, i venti ghiacciati e la neve colpiscono senza sosta le torri di trasmissione.La tensione del conduttore, un parametro apparentemente minore, è in realtà la chiave per la sicurezza e la stabilità di interi sistemi di trasmissione di potenzaIl calcolo preciso e il controllo efficace della tensione dei conduttori rappresentano sfide cruciali per gli ingegneri energetici.

Il funzionamento sicuro dei conduttori aerei dipende da un preciso controllo della tensione: un'eccessiva tensione rischia di rompere il conduttore e di causare interruzioni di corrente, mentre una tensione insufficiente provoca un'eccessiva flessione.compromettendo le autorizzazioni di sicurezzaPertanto, la progettazione del sistema di alimentazione deve includere un meticoloso calcolo della tensione per garantire un funzionamento sicuro in tutte le condizioni.

Il processo di calcolo inizia con la determinazione delle condizioni di funzionamento e dei fattori di sicurezza di base.e importanza della lineaNelle linee di trasmissione del Regno Unito, le norme comuni comprendono:

• Tensione di lavoro massima (MWT):I conduttori di tensione massima possono resistere a condizioni estreme, ad esempio a -6°C, con una pressione di vento trasversale di 383 N/m2 e uno spessore di ghiaccio di 12,7 mm.la tensione non deve superare il 50% del carico di rottura (fattore di sicurezza di 2).
• Stress quotidiano (EDS):Tensione in normale funzionamento: a 16°C, la tensione rimane in genere inferiore al 20% del carico di rottura.

Si noti che il rapporto del 20% serve da esempio: i progetti reali devono considerare gli effetti del terreno sulla turbolenza del vento, l'invecchiamento dei conduttori e altri fattori.La ricerca conferma che il terreno influenza in modo significativo i modelli di turbolenza del vento., che richiede considerazioni di temperatura specifiche per il luogo.

La relazione tra tensione del conduttore (T) e sag (S) segue la seguente formula:

Dove:

• W = peso del conduttore per unità di lunghezza (kg/m)
• L = lunghezza della trazione (m)
• g = accelerazione gravitazionale (1 kgf = 9,81 N)
• S = inclinazione del conduttore (m)

Considerate un conduttore con 65,95 kN MWT sotto -6°C, 12,7 mm di ghiaccio e 383 N/m2 di pressione del vento.

con parametri di conduttore:

• Diametro = 28,62 mm
• Modulo di elasticità = 69 × 103 MN/m2
• Sezione trasversale = 484,5 mm2
• Coefficiente di espansione termica = 19,3 × 10−6 /°C
• Peso finale = 1,621 kg/m

I progettisti devono tener conto di circostanze eccezionali:

Cortocircuiti:I conduttori di fase sperimentano una breve attrazione/repulsione meccanica.

Carico di ghiaccio:Il ghiaccio aumenta il peso del conduttore, il diametro e il carico del vento.o 9 kN/m3 in combinazione con il vento.

Terremoto:L'attività sismica introduce accelerazioni orizzontali/verticali, trattate in analisi semplificata come carichi orizzontali equivalenti per i trasformatori, i momenti aggiuntivi sono calcolati in base al peso,altezza, e passo.

Dato che lo scenario peggiore raramente coincide, gli ingegneri combinano i carichi con saggezza:

• Carico totale di ghiaccio + velocità del vento di riferimento pari al 50%
• Carico sismico totale + carico del vento del 50%

Per spazi inferiori a 400 metri, l'equazione parabolica approssima bene la tensione:

dove f = sag (m), p = peso del conduttore (kN/m), L = span (m) e T0 = tensione (kN).

Oltre ai conduttori, i sistemi di trasmissione includono:

• Conduttori nudi:Linee aeree che richiedono eccellente conduttività, resistenza e resistenza alla corrosione.
• Cavi di scudo:Installazioni in cima alla torre che proteggono i conduttori di fase dai fulmini.
• Strumentazione:Supporta, fissa e collega conduttori e isolanti evitando danni da vibrazioni.
• Torri:Strutture che mantengono spazi liberi tra i conduttori, il terreno e gli oggetti.
• Guy Wires:Migliorare la resistenza della torre, ridurre i requisiti di materiale e ridurre i costi di costruzione ancorando le torri contro l'inclinazione o il crollo.
• Fondazioni:Sostegni montati a terra che impediscono l'innalzamento, l'inclinazione o il crollo.

La tensione del conduttore rimane fondamentale per la sicurezza della trasmissione aerea.e carichi speciali ̇ gli ingegneri assicurano un'alimentazione affidabile in tutte le condizioni di esercizioUna considerazione completa di questi fattori consente di prendere decisioni di progettazione adeguate che salvaguardino le infrastrutture di trasmissione elettrica.