Kako dizajnirati kule koje odgovaraju visokonaponskim linijama?

U skladu s člankom 4. stavkom 2.

Vjetro, led i elektromagnetno opterećenje pri 230 kV i više

Kada se bave naponima od 230 kV ili više, tornjevi za prijenos susreću se sa složenim stresima u okolišu koji se ne povećavaju samo proporcionalno s razinama napona. Tijekom lošeg vremena, pritisak vjetra može dostići preko 50 funti po kvadratnom metru, što znači da bočne potpore trebaju ozbiljnu pojačanje. To se posebno odnosi na tornjeve u stilu rešetke gdje se najveći stres nakuplja u točkama gdje se noge spajaju i gdje su provodnici pričvršćeni. Nagomilavanje leda predstavlja i još jedan veliki izazov. Kada se led na vodičima nakuplja do debljine od oko dva inča, trostruko povećava njihovu težinu, stvarajući nejednaki naponi u cijelom sustavu i uzrokujući sile zaokreta koje inženjeri ne vole vidjeti. Istodobno, kada struja greške prolazi kroz linije brzinom iznad 40 kA, ona stvara snažne elektromagnetne sile koje uzrokuju nasilno kretanje provodnika, ponekad izazivajući opasne rezonanse u samom tornju. Budući da se ti različiti faktori stresa tako potpuno preklapaju, inženjeri se u velikoj mjeri oslanjaju na analizu konačnih elemenata kako bi shvatili kako sve funkcionira zajedno. Na primjer, na 400 kV sustavima, mrežasti tornjevi obično trebaju podupiranje koje je negdje između 20 i 30 posto jače u usporedbi s monopolnim dizajnima koji se suočavaju s sličnim uvjetima.

U skladu s člankom 6. stavkom 2.

Potreba za električnom izolacijom postaje mnogo zahtjevnija kako se naponi povećavaju. Prema standardima kao što su IEC 61936 i IEEE 1243, potrebno razmak između faza i tla značajno raste. Pri 230 kV sustavi trebaju najmanje 2,3 m prostora, ali to skoči na 3,6 m pri radu na 345 kV razinama. Ti brojevi izravno utječu na to koliko visokih prenosnih kula treba izgraditi i koliko daleko između njih moraju biti raspoređeni križani oklopci. Izolacijske žice predstavljaju još jedan izazov jer se i njihove udaljenosti od puzanja moraju povećati. Za polimerne izolatore posebno, tražimo oko 25 mm po kilovoltu u područjima s problemima zagađenja kako bismo spriječili one uznemirujuće probleme s praćenjem površine. Kad je prostor zategnut, inženjeri često koriste V-strung konfiguracije za izolacije. Ali postoji još jedan uporan problem koji se stalno vraća: kontaminacija. U nekim slučajevima magla soli ili industrijski ostaci mogu smanjiti naponsku napetost za gotovo polovinu. Zato su redovni rasporedi čišćenja apsolutno nužni u područjima gdje se ti kontaminanti s vremenom nagomilavaju.

Izbor tipa kula: usklađivanje strukturne forme s funkcijom i okruženjem

Funkcionalne uloge: obustava, napetost, transpozicija i prekretnice

Način na koji radne kule za prenos energije određuju njihov fizički oblik i konstrukciju. Vjetro-izolacijski tornjevi podignu električne žice koristeći te duge konce izolacija koje često vidimo kako visiju na njima, što ih čini uobičajenim prizorom duž ravnih dijelova strujnih cijevi. Kad se put mora promijeniti smjer ili prijeći rijeku, pojačavaju se tornjevi napetosti. Oni su posebno izgrađeni da se nose s ogromnim silama kada jedna strana linije vuče jače od druge. Postoje i transpozicijski tornjevi koji se okreću oko položaja tri faze u liniji tako da sve ostane uravnoteženo preko stotina milja. A tu su i zgrade za prelazak koje jednostavno dižu žice dovoljno visoko da bi razbježile ceste, željeznice ili planine. Dobivanje pogrešne vrste tornja na pogrešnom mjestu može biti opasan posao. Zamislite stavljanje običnog visine toranj na oštar zavoj gdje bi trebao biti napona toranj umjesto. Tijekom oluja ili jakih vjetrova, ova neskladnost može dovesti do kvarova koji se brzo šire kroz cijeli sustav mreže.

U skladu s člankom 3. stavkom 1. stavkom 2.

Izbor uravnotežuje performanse, logistiku i okoliš:

• Zgrada od rešetke , izgrađeni od galvaniziranih čelika, pružaju superiorne razmere snage i težine i modulnu skalabilnost, što ih čini podrazumevanim za projekte od 400 kV+ koji zahtijevaju maksimalnu nosivost i seizmičku otpornost. Njihova trokutana geometrija učinkovito raspršuje dinamičku energiju, posebno u zemljotresnim zonama.
• S druge konstrukcije u skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, za sve proizvode koji se upotrebljavaju u proizvodnji električne energije, za koje se primjenjuje točka (b) ovog članka, za koje se primjenjuje točka (c) ovog članka, za koje se primjenjuje točka (c) ovog članka, za koje se Međutim, ograničenja u transportu ograničavaju praktične visine za ultravisokonapetostne primjene.
• S druge strane , iako je brža instalacija i manje zemljišta, dovodi do strme eskalacije troškova materijala iznad 230 kV. Njihova konstrukcija čvrstog zida pruža odličnu otpornost na asimetrično opterećenje ledom, što je posebno korisno u alpskom terenu.

U skladu s člankom 3. stavkom 2.

U slučaju da se ne primjenjuje primjena ovog pravila, potrebno je osigurati da se ne smanji količina energije u sustavu.

Strukturna čvrstoća tih sustava ovisi o kontinuiranom prijenosu opterećenja počevši od priključaka provodnika, krećući se kroz križane ruke, uzduž tijela kule i konačno dostižući temelj. Ove križane ruke preuzimaju različite sile kao što su pritisak vjetra, nakupljanje leda i elektromagnetni učinci prije nego što ih proslijede na glavni strukturni okvir. Za mrežne kule posebno, put tereta događa se kroz ili nabrojene ili zavarive spojeve koji trebaju ugrađenu redundantnost kako bi se zaustavili problemi sa savijanjem. Tubularni i monopolarni dizajneri rade drugačije oslanjajući se umjesto toga na jake veze flange između dijelova plus unutarnje učvrstitelje za podršku. Kada su u pitanju temelji, bilo da su ugrađeni izravno u zemlju ili konstruirani s sustavima rešetke, moraju se nositi s naglim povećanjem opterećenja od oko 2,5 puta normalnih razina tijekom incidenata kao što su kad se provodnici neočekivano popuše prema industrijskim standardima utvrđenim IEC Analiza konačnih elemenata pomaže inženjerima da vide kako se stres širi po svim komponentama, s ciljem da se eliminiše mogućnost kvarova samo u jednoj točki sustava. Važni čimbenici koje treba provjeriti tijekom postupaka provjere obično uključuju:

U slučaju da se proizvod ne može upotrebljavati za proizvodnju električne energije, potrebno je utvrditi razinu i razinu otpada. U slučaju da se ne primjenjuje primjena ovog članka, za potrebe primjene ovog članka, primjenjuje se sljedeći postupak:

U skladu s člankom 6. stavkom 2.

Kada je riječ o konstrukcijskom provjeru, inženjeri se drže dobro utvrđenih međunarodnih standarda kao što su IEC 60652 za mehaničko ispitivanje komponenti vazdušnih linija i ASCE 10-15, koji se posebno bavi projektovanjem željeznih prenosičkih kula. Tijekom testiranja u punom obimu, prototipi se testiraju u simuliranim uvjetima, uključujući brzine vjetra koje dosežu 150 kilometara na sat, različite vertikalne opterećenja i mrtve i aktivne opterećenja, plus scenariji u kojima se žice neočekivano lomljaju. Ovi testovi oponašaju najekstremnije mehaničke napore koji se mogu dogoditi u stvarnim životnim situacijama. Kako bi se provjerila kretanje sila kroz konstrukciju, kalibrirane ćelije za opterećenje mjere točke pritiska dok teodoliti prate svaki pokret ili pomak od križanih ruku sve do temeljskih sidra. Ono što smo pronašli nakon sertifikacije nije samo dokaz da sve ispunjava propise, već zapravo pokazuje sigurnosne marže koje idu iznad onoga što je operativno potrebno za bilo gdje između 25% i 40%. Takva detaljnost je jako važna jer kada nešto krene po zlu u visokonaponskim mrežama iznad 400 kilovolti, jedan kvar u kritičnoj točki može uzrokovati probleme koji se protežu kroz nekoliko regija i nadležnosti.

ČESTO POSTAVLJANA PITANJA

Zašto je analiza konačnih elemenata važna za visoke napone?

Analiza konačnih elemenata ključna je jer pomaže inženjerima da razumiju kako različiti faktori stresa poput vjetra, leda i elektromagnetnih sila međusobno djeluju, omogućavajući optimalan dizajn i pojačanje kula.

Koje su glavne razlike između mrežastih kula i monopolnih konstrukcija?

Čelični tornjevi nude superiorne razine snage i težine idealne za projekte velikog kapaciteta, dok monopoli, lakše za ugradnju i manje zemljišno intenzivni, imaju veće troškove iznad 230 kV, pružajući dobru otpornost na zatvaranje ledom.

Kako standardi usklađenosti utječu na dizajn transmisijskih tornjeva?

Standardi sukladnosti diktiraju potrebnu razdaljinu, udaljenosti od puza i kapacitete opterećenja za siguran rad, utječući na izbor materijala, dimenzije kula i ukupni dizajn za rukovanje stresom okoliša i rada.