เมื่อเข้าสู่ฤดูหนาว ลมเย็นและหิมะจะพัดกระหน่ำเสาไฟฟ้าแรงสูงอย่างไม่หยุดหย่อน ลองนึกภาพแรงกดดันมหาศาลที่เกิดขึ้นกับตัวนำไฟฟ้าที่เชื่อมต่อโครงสร้างเหล่านี้ในช่วงสภาพอากาศสุดขั้ว ความตึงของตัวนำ—พารามิเตอร์ที่ดูเหมือนเล็กน้อย—กลับเป็นกุญแจสำคัญสำหรับความปลอดภัยและความมั่นคงของระบบส่งกำลังไฟฟ้าทั้งหมด การคำนวณที่แม่นยำและการควบคุมความตึงของตัวนำอย่างมีประสิทธิภาพเป็นความท้าทายที่สำคัญสำหรับวิศวกรไฟฟ้า
การทำงานที่ปลอดภัยของตัวนำเหนือศีรษะขึ้นอยู่กับการควบคุมความตึงที่แม่นยำ ความตึงที่มากเกินไปเสี่ยงต่อการแตกหักของตัวนำและการดับไฟ ในขณะที่ความตึงที่ไม่เพียงพอทำให้เกิดการหย่อนตัวมากเกินไป ซึ่งส่งผลกระทบต่อระยะห่างเพื่อความปลอดภัย ดังนั้น การออกแบบระบบไฟฟ้าจึงต้องรวมการคำนวณความตึงอย่างพิถีพิถันเพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่ปลอดภัยภายใต้ทุกสภาวะ
กระบวนการคำนวณเริ่มต้นด้วยการกำหนดเงื่อนไขการทำงานพื้นฐานและปัจจัยด้านความปลอดภัย อุตสาหกรรมไฟฟ้ามักจะกำหนดมาตรฐานการดำเนินงานตามสภาพอากาศ ภูมิศาสตร์ และความสำคัญของสายในท้องถิ่น ในสายส่งของสหราชอาณาจักร มาตรฐานทั่วไป ได้แก่:
โปรดทราบว่าอัตราส่วน 20% ทำหน้าที่เป็นตัวอย่าง—การออกแบบจริงต้องพิจารณาผลกระทบของภูมิประเทศต่อความปั่นป่วนของลม อายุของตัวนำ และปัจจัยอื่นๆ การวิจัยยืนยันว่าภูมิประเทศส่งผลกระทบอย่างมากต่อรูปแบบความปั่นป่วนของลม ซึ่งจำเป็นต้องพิจารณาอุณหภูมิเฉพาะสถานที่
ความสัมพันธ์ระหว่างความตึงของตัวนำ (T) และการหย่อนตัว (S) เป็นไปตามสูตรนี้:
โดยที่:
พิจารณาตัวนำที่มี MWT 65.95 kN ที่ -6°C, น้ำแข็ง 12.7 มม. และแรงดันลม 383 N/m² ในการคำนวณการหย่อนตัวที่ 20°C ในระยะ 400 เมตร:
ด้วยพารามิเตอร์ตัวนำ:
นักออกแบบต้องคำนึงถึงสถานการณ์พิเศษ:
ไฟฟ้าลัดวงจร: ตัวนำเฟสจะสัมผัสกับการดึงดูด/ผลักกันทางกลไกในระยะเวลาสั้นๆ แม้ว่าระยะเวลาจะสั้นเกินไปสำหรับการคำนวณที่แม่นยำ แต่ระยะห่างเฟสที่เพียงพอจะป้องกันการชนกันของตัวนำ
การบรรทุกน้ำแข็ง: น้ำแข็งจะเพิ่มน้ำหนัก เส้นผ่านศูนย์กลาง และภาระลมของตัวนำ บริเวณที่มีหิมะตกหนักต้องมีมาตรฐานการบรรทุกน้ำแข็งที่เหมาะสม EN 50341-3-9 ระบุการบรรทุกน้ำแข็งแบบสม่ำเสมอ 5 kN/m³ สำหรับการออกแบบของสหราชอาณาจักร หรือ 9 kN/m³ เมื่อรวมกับลม
แผ่นดินไหว: กิจกรรมแผ่นดินไหวทำให้เกิดความเร่งในแนวนอน/แนวตั้ง การวิเคราะห์แบบง่ายถือว่าสิ่งเหล่านี้เป็นภาระในแนวนอนที่เทียบเท่า—สำหรับหม้อแปลง จะมีการคำนวณโมเมนต์เพิ่มเติมตามน้ำหนัก ความสูง และระยะฐานล้อ
เนื่องจากสถานการณ์ที่เลวร้ายที่สุดไม่ค่อยเกิดขึ้นพร้อมกัน วิศวกรจึงรวมภาระอย่างรอบคอบ:
สำหรับช่วงต่ำกว่า 400 เมตร สมการพาราโบลาจะประมาณความตึงได้ดี:
โดยที่ f = การหย่อนตัว (ม.), p = น้ำหนักตัวนำ (kN/m), L = ช่วง (ม.) และ T₀ = ความตึง (kN)
นอกเหนือจากตัวนำแล้ว ระบบส่งกำลังยังรวมถึง:
ความตึงของตัวนำยังคงมีความสำคัญสูงสุดสำหรับความปลอดภัยในการส่งกำลังเหนือศีรษะ ด้วยการคำนวณและการควบคุมที่แม่นยำ—โดยคำนึงถึงสภาพอากาศ ภูมิศาสตร์ คุณสมบัติของตัวนำ และภาระพิเศษ—วิศวกรรับประกันการส่งมอบพลังงานที่เชื่อถือได้ภายใต้สภาวะการทำงานทั้งหมด การพิจารณาปัจจัยเหล่านี้อย่างครอบคลุมช่วยให้สามารถตัดสินใจออกแบบที่ดีซึ่งช่วยปกป้องโครงสร้างพื้นฐานการส่งกำลังไฟฟ้า
เมื่อเข้าสู่ฤดูหนาว ลมเย็นและหิมะจะพัดกระหน่ำเสาไฟฟ้าแรงสูงอย่างไม่หยุดหย่อน ลองนึกภาพแรงกดดันมหาศาลที่เกิดขึ้นกับตัวนำไฟฟ้าที่เชื่อมต่อโครงสร้างเหล่านี้ในช่วงสภาพอากาศสุดขั้ว ความตึงของตัวนำ—พารามิเตอร์ที่ดูเหมือนเล็กน้อย—กลับเป็นกุญแจสำคัญสำหรับความปลอดภัยและความมั่นคงของระบบส่งกำลังไฟฟ้าทั้งหมด การคำนวณที่แม่นยำและการควบคุมความตึงของตัวนำอย่างมีประสิทธิภาพเป็นความท้าทายที่สำคัญสำหรับวิศวกรไฟฟ้า
การทำงานที่ปลอดภัยของตัวนำเหนือศีรษะขึ้นอยู่กับการควบคุมความตึงที่แม่นยำ ความตึงที่มากเกินไปเสี่ยงต่อการแตกหักของตัวนำและการดับไฟ ในขณะที่ความตึงที่ไม่เพียงพอทำให้เกิดการหย่อนตัวมากเกินไป ซึ่งส่งผลกระทบต่อระยะห่างเพื่อความปลอดภัย ดังนั้น การออกแบบระบบไฟฟ้าจึงต้องรวมการคำนวณความตึงอย่างพิถีพิถันเพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่ปลอดภัยภายใต้ทุกสภาวะ
กระบวนการคำนวณเริ่มต้นด้วยการกำหนดเงื่อนไขการทำงานพื้นฐานและปัจจัยด้านความปลอดภัย อุตสาหกรรมไฟฟ้ามักจะกำหนดมาตรฐานการดำเนินงานตามสภาพอากาศ ภูมิศาสตร์ และความสำคัญของสายในท้องถิ่น ในสายส่งของสหราชอาณาจักร มาตรฐานทั่วไป ได้แก่:
โปรดทราบว่าอัตราส่วน 20% ทำหน้าที่เป็นตัวอย่าง—การออกแบบจริงต้องพิจารณาผลกระทบของภูมิประเทศต่อความปั่นป่วนของลม อายุของตัวนำ และปัจจัยอื่นๆ การวิจัยยืนยันว่าภูมิประเทศส่งผลกระทบอย่างมากต่อรูปแบบความปั่นป่วนของลม ซึ่งจำเป็นต้องพิจารณาอุณหภูมิเฉพาะสถานที่
ความสัมพันธ์ระหว่างความตึงของตัวนำ (T) และการหย่อนตัว (S) เป็นไปตามสูตรนี้:
โดยที่:
พิจารณาตัวนำที่มี MWT 65.95 kN ที่ -6°C, น้ำแข็ง 12.7 มม. และแรงดันลม 383 N/m² ในการคำนวณการหย่อนตัวที่ 20°C ในระยะ 400 เมตร:
ด้วยพารามิเตอร์ตัวนำ:
นักออกแบบต้องคำนึงถึงสถานการณ์พิเศษ:
ไฟฟ้าลัดวงจร: ตัวนำเฟสจะสัมผัสกับการดึงดูด/ผลักกันทางกลไกในระยะเวลาสั้นๆ แม้ว่าระยะเวลาจะสั้นเกินไปสำหรับการคำนวณที่แม่นยำ แต่ระยะห่างเฟสที่เพียงพอจะป้องกันการชนกันของตัวนำ
การบรรทุกน้ำแข็ง: น้ำแข็งจะเพิ่มน้ำหนัก เส้นผ่านศูนย์กลาง และภาระลมของตัวนำ บริเวณที่มีหิมะตกหนักต้องมีมาตรฐานการบรรทุกน้ำแข็งที่เหมาะสม EN 50341-3-9 ระบุการบรรทุกน้ำแข็งแบบสม่ำเสมอ 5 kN/m³ สำหรับการออกแบบของสหราชอาณาจักร หรือ 9 kN/m³ เมื่อรวมกับลม
แผ่นดินไหว: กิจกรรมแผ่นดินไหวทำให้เกิดความเร่งในแนวนอน/แนวตั้ง การวิเคราะห์แบบง่ายถือว่าสิ่งเหล่านี้เป็นภาระในแนวนอนที่เทียบเท่า—สำหรับหม้อแปลง จะมีการคำนวณโมเมนต์เพิ่มเติมตามน้ำหนัก ความสูง และระยะฐานล้อ
เนื่องจากสถานการณ์ที่เลวร้ายที่สุดไม่ค่อยเกิดขึ้นพร้อมกัน วิศวกรจึงรวมภาระอย่างรอบคอบ:
สำหรับช่วงต่ำกว่า 400 เมตร สมการพาราโบลาจะประมาณความตึงได้ดี:
โดยที่ f = การหย่อนตัว (ม.), p = น้ำหนักตัวนำ (kN/m), L = ช่วง (ม.) และ T₀ = ความตึง (kN)
นอกเหนือจากตัวนำแล้ว ระบบส่งกำลังยังรวมถึง:
ความตึงของตัวนำยังคงมีความสำคัญสูงสุดสำหรับความปลอดภัยในการส่งกำลังเหนือศีรษะ ด้วยการคำนวณและการควบคุมที่แม่นยำ—โดยคำนึงถึงสภาพอากาศ ภูมิศาสตร์ คุณสมบัติของตัวนำ และภาระพิเศษ—วิศวกรรับประกันการส่งมอบพลังงานที่เชื่อถือได้ภายใต้สภาวะการทำงานทั้งหมด การพิจารณาปัจจัยเหล่านี้อย่างครอบคลุมช่วยให้สามารถตัดสินใจออกแบบที่ดีซึ่งช่วยปกป้องโครงสร้างพื้นฐานการส่งกำลังไฟฟ้า
