تجزیه و تحلیل جدید سگ، ایمنی و کارایی خطوط برق را افزایش می دهد.

درک افتادگی: اساس ایمنی خطوط برق

در شبکه‌ی وسیع زیرساخت‌های انتقال نیرو، افتادگی یکی از مهم‌ترین ملاحظات مهندسی را نشان می‌دهد. افتادگی که به عنوان فاصله‌ی عمودی بین پایین‌ترین نقطه‌ی یک هادی و نقاط پشتیبانی آن تعریف می‌شود، مدیریت صحیح افتادگی، تحویل ایمن و کارآمد برق را در مسافت‌های طولانی تضمین می‌کند.

فیزیک پشت افتادگی

افتادگی به طور طبیعی به دلیل وزن هادی و عوامل محیطی رخ می‌دهد. رابطه‌ی اساسی از معادله‌ی سهموی پیروی می‌کند:

که در آن S نشان‌دهنده‌ی افتادگی است، ω وزن هادی در واحد طول است، L طول دهانه بین تکیه‌گاه‌ها است و T تنش افقی را نشان می‌دهد. این معادله نشان می‌دهد که چگونه افزایش طول دهانه به طور نمایی بر افتادگی تأثیر می‌گذارد، در حالی که تنش، تعادل را فراهم می‌کند.

عوامل کلیدی مؤثر بر افتادگی

1. ملاحظات طول دهانه

دهانه‌های طولانی‌تر بین برج‌های انتقال، به طور طبیعی افتادگی را به دلیل وزن بیشتر هادی بین تکیه‌گاه‌ها افزایش می‌دهند. مهندسان باید مزایای اقتصادی دهانه‌های طولانی‌تر را با الزامات ایمنی متعادل کنند.

2. انتخاب مواد

هادی‌های مدرن مانند هادی آلومینیومی فولادی تقویت‌شده (ACSR) آلومینیوم سبک وزن را برای هدایت با هسته‌های فولادی با استحکام بالا ترکیب می‌کنند و نسبت استحکام به وزن را برای مدیریت افتادگی بهینه می‌کنند.

3. اثرات دما

انبساط حرارتی به طور قابل توجهی بر افتادگی تأثیر می‌گذارد. افزایش دما به میزان 100 درجه فارنهایت می‌تواند باعث افزایش 30 درصدی افتادگی در برخی از هادی‌ها شود که نیازمند برنامه‌ریزی دقیق فصلی است.

4. بارهای محیطی

• تجمع یخ: می‌تواند وزن هادی را 5 تا 10 برابر شرایط عادی افزایش دهد
• بار باد: اثرات دینامیکی پیچیده‌ای از جمله تاختن هادی ایجاد می‌کند
• رویدادهای ترکیبی: یخ و باد همزمان بزرگترین چالش‌ها را ایجاد می‌کنند

پیامدهای افتادگی نامناسب

خطرات افتادگی بیش از حد

هنگامی که هادی‌ها خیلی پایین آویزان می‌شوند، خطرات شامل موارد زیر است:

• کاهش فاصله‌ی آزاد تا زمین/ پوشش گیاهی
• افزایش احتمال تماس فاز به فاز
• نقض الزامات کد ایمنی برق ملی

مشکلات افتادگی ناکافی

هادی‌های بیش از حد کشیده شده خطرات متفاوتی ایجاد می‌کنند:

• استرس مکانیکی بالاتر بر روی هادی‌ها و سازه‌ها
• کاهش توانایی مقاومت در برابر بارهای یخ/باد
• خستگی مواد تسریع‌شده و خرابی احتمالی

تکنیک‌های مدرن مدیریت افتادگی

سیستم‌های نظارت پیشرفته

راه‌حل‌های معاصر شامل موارد زیر است:

• نظارت بر تنش در زمان واقعی از طریق سلول‌های بار
• سنسورهای دمای هادی
• تأیید فاصله‌ی آزاد مبتنی بر LIDAR

فناوری رتبه‌بندی خطوط پویا

سیستم‌های هوشمند اکنون رتبه‌بندی‌ها را بر اساس شرایط واقعی به جای فرضیات ایستا و محافظه‌کارانه تنظیم می‌کنند و به طور بالقوه ظرفیت را 15 تا 30 درصد افزایش می‌دهند و در عین حال ایمنی را حفظ می‌کنند.

روش‌های پیشگیری از یخ

• پوشش‌های هادی با چسبندگی کم
• سیستم‌های گرمایش مقاومتی
• یخ‌زدایی ارتعاشی مکانیکی

بهترین روش‌های مهندسی

مدیریت صحیح افتادگی نیازمند موارد زیر است:

• مدل‌سازی دقیق تمام شرایط محیطی
• ضریب ایمنی محافظه‌کارانه برای رویدادهای شدید
• بازرسی‌های مادون قرمز منظم برای شناسایی نقاط داغ
• تأیید و تنظیم تنش دوره‌ای

تحولات آینده

فناوری‌های نوظهور نوید کنترل بهتر افتادگی را می‌دهند:

• هادی‌های تقویت‌شده با گرافن با نسبت استحکام به وزن بالاتر
• حسگر فیبر نوری توزیع‌شده برای نظارت مداوم
• سیستم‌های نگهداری پیش‌بینی‌کننده با پشتیبانی هوش مصنوعی

با افزایش تقاضای برق و متغیرتر شدن شرایط محیطی، مدیریت صحیح افتادگی همچنان برای حفظ قابلیت اطمینان شبکه و ایمنی عمومی اساسی است. این صنعت به توسعه ابزارها و مواد پیچیده‌تر برای پاسخگویی به این چالش‌های در حال تحول ادامه می‌دهد.