امنیت شبکه برق بر کنترل تنش هوانوردی متکی است

در حالی که زمستان نزدیک می شود، باد های یخ زده و برف به طور بی امان برج های انتقال را ضربه می زنند. تصور کنید که در شرایط آب و هوایی شدید فشار بسیار زیادی بر لوله های اتصال این ساختمان ها وارد می شود.تنش هادی­ یک پارامتر ظاهراً ناچیز در واقع کلید ایمنی و ثبات کل سیستم های انتقال قدرت استمحاسبه دقیق و کنترل موثر تنش هادی چالش های حیاتی برای مهندسان برق است.

عملکرد ایمن لوله های بالا به کنترل دقیق تنش بستگی دارد. تنش بیش از حد خطر شکستن لوله ها و قطع برق را دارد، در حالی که تنش ناکافی منجر به افت بیش از حد می شود.به خطر انداختن مجوزهای امنیتیبنابراین، طراحی سیستم های برق باید شامل محاسبات دقیق تنش برای اطمینان از عملکرد ایمن در تمام شرایط باشد.

فرآیند محاسبه با تعیین شرایط عملیاتی اساسی و عوامل ایمنی آغاز می شود. صنعت برق به طور معمول استانداردهای عملیاتی را بر اساس آب و هوای محلی، جغرافیا،و اهمیت خطدر خطوط انتقال بریتانیا، استانداردهای مشترک عبارتند از:

• حداکثر تنش کاری (MWT):لوله های حداکثر تنش می توانند در شرایط شدید مقاومت کنند. به عنوان مثال در -6 °C با فشار 383 N/m2 و ضخامت یخ 12.7 میلی متر،تنش نباید بیش از ۵۰ درصد از بار شکستن باشد (عامل ایمنی ۲).
• استرس روزانه (EDS):تنش در حالت کار عادی: در 16 درجه سانتیگراد، تنش به طور معمول کمتر از 20 درصد از بار شکستن است.

توجه داشته باشید که نسبت 20٪ به عنوان یک مثال عمل می کند. طرح های واقعی باید اثرات زمین را بر آشفتگی باد، پیری هادی و سایر عوامل در نظر بگیرند.تحقیقات تایید می کنند که زمین به طور قابل توجهی بر الگوهای آشفتگی باد تاثیر می گذارد، نیاز به ملاحظات دمای خاص محل.

رابطه بین تنش هادی (T) و خم (S) بر اساس این فرمول است:

کجا:

• W = وزن هادی در هر واحد طول (kg/m)
• L = طول کشش (m)
• g = شتاب گرانشی (1 kgf = 9.81 N)
• S = خم شدن هادی (m)

یک هدایت کننده با 65.95 kN MWT در زیر -6 ° C، 12.7 میلی متر یخ و 383 N / m2 فشار باد را در نظر بگیرید. برای محاسبه افت آن در 20 ° C بیش از 400 متر:

با پارامترهای هادی:

• قطر = 28.62 میلی متر
• ماژول انعطاف پذیری = 69 × 103 MN/m2
• مساحت برش متقابل = 484.5 mm2
• ضریب انبساط حرارتی = 19.3 × 10−6 /°C
• وزن نهایی = 1.621 kg/m

طراحان باید شرایط استثنایی را در نظر بگیرند:

مدار کوتاه:رانندگان فاز به مدت کوتاهی جذب / دفع مکانیکی را تجربه می کنند. در حالی که مدت زمان برای محاسبه دقیق بسیار کوتاه است، فاصله فاز کافی از برخورد رانندگان جلوگیری می کند.

بارگیری یخ:یخ باعث افزایش وزن، قطر و بار هوا می شود. مناطق مستعد برف نیاز به استانداردهای مناسب بار یخ دارند. EN 50341-3-9 بار یکسان یخ 5 kN / m3 را برای طرح های انگلستان مشخص می کند،یا 9 kN/m3 در صورت ترکیب با باد.

زلزله ها:فعالیت لرزه ای شتاب افقی / عمودی را وارد می کند. تجزیه و تحلیل ساده این را به عنوان بار افقی معادل برای ترانسفورماتورها در نظر می گیرد، لحظات اضافی بر اساس وزن محاسبه می شود.ارتفاعو فاصله چرخ.

از آنجایی که بدترین سناریوها به ندرت با هم مطابقت دارند، مهندسان بارها را با دقت ترکیب می کنند:

• بار کامل یخ + 50٪ سرعت باد پایه
• بار لرزه ای کامل + 50٪ بار باد

برای فاصله کمتر از ۴۰۰ متر، معادله پارابولیک تنش را به خوبی نزدیک می کند:

جایی که f = sag (m) ، p = وزن هادی (kN/m) ، L = span (m) و T0 = tension (kN).

علاوه بر هادی ها، سیستم های انتقال شامل:

• لوله های برهنه:خطوط هوایی که نیاز به رسانایی عالی، قدرت و مقاومت در برابر خوردگی دارند.
• سیم های محافظ:نصب در بالای برج که از رسانای فاز در برابر رعد و برق محافظت می کند.
• سخت افزار:پشتیبانی می کند، ثابت می کند، و اتصال رسانا و عایق در حالی که جلوگیری از آسیب لرزش.
• برج ها:ساختارهایی که فاصله های امن بین هادی ها، زمین و اشیاء را حفظ می کنند. انواع رایج شامل ستونهای چوبی، ستونهای بتنی و برج های فولادی است.
• گاي وايرز:افزایش قدرت برج، کاهش مواد مورد نیاز و کاهش هزینه های ساختمانی با لنگر زدن برج ها در برابر شیب یا سقوط.
• بنیاد ها:پشتوانه های نصب شده در زمین که از بالا رفتن، شیب یا افت جلوگیری می کنند. انواع آنها با توجه به زمین شناسی متفاوت است و شامل پایه های از پیش ساخته شده، ستون های ریخته شده و پایه های سنگی است.

تنش هادی همچنان برای ایمنی انتقال فوقانی بسیار مهم است. از طریق محاسبه دقیق و کنترل زمان، جغرافیا، خواص هادی،و بار های ویژه ◄ مهندسان تضمین تحویل قدرت قابل اعتماد در تمام شرایط عملیاتیدر نظر گرفتن جامع این عوامل تصمیمات طراحی صحیح را که زیرساخت های انتقال برق را حفظ می کنند، امکان پذیر می کند.