Kako se utvrđuju zahtjevi za nosivost elektrana?

Utjecaj strukturnih opterećenja na električne kule

Gravitacijsko opterećenje: težina provodnika, oprema i vlastita težina tornja

Gravitacijska ili mrtva opterećenja na prenosnim tornjevima uključuju stvari poput težine provodnika, izolatora, raznih hardverskih komponenti, plus sam toranj. Te konstantne sila koje se spuštaju prema dolje obično čine oko 60 do 70 posto onoga što inženjeri smatraju normalnim radnim opterećenjima za ove konstrukcije. Ispravno određivanje stvarne težine i svojstava materijala tijekom početnog projektiranja je vrlo važno jer pogreške ovdje mogu dovesti do problema na putu, kao što je postupno savijanje materijala, oslanjanje temelja ili trošenje komponenti brže nego što se očekivalo. Kada dizajneri podcjenjuju ove osnovne težine, to stvara ozbiljne probleme kasnije, pogotovo kada se uključe i vremenski stresovi.

Sljedeći postupak je sljedeći:

Snažni vjetrovi stvaraju značajan bočni pritisak na kule i njihove potporne kablove. Iznenadni vjetrovi mogu stvoriti neočekivane skokove pritiska, a kada vjetar teče oko strukturnih elemenata stvara nešto što se zove vrtlog prolijevanja. Ovaj oscilacijski uzorak zapravo stvara strukture koje vibriraju na svojim prirodnim frekvencijama, što s vremenom dovodi do pukotina koje nastaju iz ponavljajućih ciklusa stresa. Prema standardima ASCE 7-22, svaki projekt izgrađen u područjima podložnim jakim vjetrovima mora izdržati 50 godina oluja. Preko bracing nije samo dodatna značajka dodana za dobru mjeru to je apsolutno neophodno za pravilnu raspodjelu opterećenja. Ako se ne podupire, vjetar će ubrzano uništiti sve veze i na kraju potkopati stabilnost cijele konstrukcije.

Prirodna pojačanja: akumulacija leda i njegovo nelinearno uvećanje opterećenja

Kada se led nakuplja na električnim vodovima, pretvara redovne gravitacijske sile i pritisak vjetra u ozbiljne probleme koji nisu jednostavni za izračun. Samo 1 centimetar leda oko provodnika dodaje otprilike 15 kilograma po metru težine dok površinu koju udara vjetar povećava za oko 30 posto. Ova kombinacija može zapravo udvostručiti ono što linija mora mehanički nositi tijekom određenih zimskih oluja. Što stvari čini još gore je kad se led nejednako formira na različitim dijelovima linije. To stvara sile zaokretanja i nagnjenja za savijanje koje većina standardnih dizajna jednostavno nije izgrađena da izdrži. Gledajući u budućnost, najnovije klimatske projekcije NOAA-e pokazuju da se vjerojatno suočavamo s porastom od 30 posto velikih ledenih oluja i uragana kategorije 4 do 2040. S obzirom na te trendove, inženjeri moraju prestati tretirati regionalne sigurnosne faktore kao opcijske dodatke i početi ih uključivati izravno u svoje dizajne ako želimo da naše električne mreže ostanu pouzdane kroz ove sve ekstremnije vremenske događaje.

U skladu s člankom 4. stavkom 2.

U slučaju da se u skladu s člankom 6. stavkom 2. točkom (a) ovog pravilnika ne primjenjuje, za vozila s brzinom od 300 km/h do 300 km/h, mora se utvrditi da su u skladu s člankom 6. točkom (a) ovog pravilnika:

ASCE 7-22 standard zajedno s novijim NESC 2023 propisima utvrđuje potrebne sigurnosne marže koje pomažu u razmatranju neizvjesnosti u modeliranju, varijacija materijala i neizbježnih tolerancija konstrukcije. Prema tim zakonima, inženjeri moraju pomnožiti kombinacije opterećenja različitim faktorima ovisno o situaciji. Rutinski mrtvi plus živi tereti se množe za oko 1,5 puta, dok ekstremni scenariji koji uključuju vjetar i led zahtijevaju pojačanje do 2,5 puta. Neki od posebno važnih projekcijskih situacija uključuju izračun maksimalnog pritiska vjetra protiv provodnika, određivanje nakupljanja leda prema tablici NESC 250-1 za određene zone i rješavanje kombiniranih gravitacijskih sila kada se istovremeno događaju više ekstremnih uvjeta. Uzmimo kao primjer mrežaste kule. U slučaju da je stolp izgrađen za 200 kN normalnog napona provodnika, on mora izdržati između 300 i 500 kN kada se primjenjuju svi sigurnosni faktori. Ova ugrađena redundantnost pomaže osigurati strukturalni integritet, a istovremeno zadržava troškove unutar razumnih granica za većinu projekata.

Odgovornost na klimatske promjene: ponovno procjenjivanje minimalnih sigurnosnih marža u usporedbi s pojačanjem vjetrovnih i ledenih pojava

U zadnje vrijeme vidimo češće i intenzivnije vremenske pojave, posebno one koje uključuju kombinaciju vjetra i leda. Stari sigurnosni faktori jednostavno više ne rade. Ti tradicionalni 1,5 puta množici potpuno propustiti kako stvari izmaknu kontroli kada čak i tanki slojevi leda susresti jaki vjetrovi. Zapravo smo vidjeli da se mjerenja opterećenja povećala tri puta nego što se očekivalo u nekim slučajevima. Grupe poput Edison Electric Instituta zajedno s ljudima iz NIST-a za otpornost na mreže guraju za novim množičarima koji obračunavaju ranjivost u klimi. Žele da se te promjene primjenjuju posebno u područjima s većim rizikom, na primjer na mjestu poput ledena pojas na Srednjem Zapadu ili na obali Zaljeva gdje uragani redovito udaraju. Planirano je ažurirati standarde ASCE 7 uključivanjem lokalnih klimatskih podataka kako bi se mogli postaviti minimalni zahtjevi iznad 2 puta trenutnih razina gdje god povijest pokazuje povećanje opasnosti. Ovaj pristup pokušava pronaći slatku točku između mudro trošiti novac i zapravo smanjivanje rizika za koje znamo da postoje.

U slučaju da se ne uspije osigurati da se ne pojave opasnosti, zauzima se u obzir i mogućnost da se ne pojave opasnosti.

U slučaju da se ne primijeni odgovarajuća mjera, mora se provjeriti da je to u skladu s člankom 6. stavkom 2.

Kada provodnici otkažu zbog stvari poput metalnog umora, galopirajućih vibracija ili oštećenja od jakih oluja, to dovodi do naglih gubitaka napona u sustavu. Ti gubici stvaraju neravnotežu koja se prenosi na susjedne tračnice i podržavajuće kule. Što će se dogoditi? Dodatni stres može uzrokovati strukturne probleme kao što su savijanje u komprimiranim dijelovima ili gurati čvorove za sidro preko njihove točke lomljenja. Inženjeri sada grade kule s posebnim karakteristikama koje im pomažu da bolje upravljaju tim neočekivanim silama. Koriste napredne metode za analizu kako se tereti kreću kroz strukture i uključuju rezervne sustave podrške tako da sve ostane stabilno čak i ako se jedan provodnik slomi. U skladu s ispitivanjima na terenu, kule izgrađene u skladu s najnovijim standardima NESC-a za dinamičko opterećenje iz Priloga B smanjile su neuspjehe lančane reakcije za oko dvije trećine u usporedbi s starijim statičkim pristupima projektiranja.

Neuravnoteženo opterećenje ledom: torzija, savijanje i rizik od progresivnog kolapsa uzrokovani asimetrijom

Kada se led nejednako nakuplja na tornju ili na vodniku, stvara se sila zaokreta i skretanja izvan središta koja su daleko veća od standardnih dizajna. Takva neravnoteža zapravo uzrokuje većinu postupnih kolapsova koje vidimo u starijim infrastrukturnim sustavima, posebno kada su metalni dijelovi korodirani tijekom vremena ili su pretrpeli prethodne oštećenja koja su oslabila kritične točke povezivanja. Kako bi se riješio taj problem, inženjeri se ne moraju usredotočiti samo na to koliko su materijali čvrsti nego i na njihovu sposobnost da se saviju bez lomljenja i da se odupru silama koji ih okretaju. Pravi svijet nam govori previše pogledajte što se dogodilo tijekom velikog smrzavanja u Teksasu u 2021. Kula opremljena odgovarajućim dijagonalnim podupiranjem sa svih strana i napravljena od čelika koji se može isteći umjesto da se poprepači savršeno su se držala iako su imali više od 2 centimetra leda koji se formirao na vjetrovoj strani njihovih provodnika.

Structuralna pojačanja i temelj dizajn za optimalne tornja nosilac performanse

Sistemi za zagađivanje: dijagonalna učinkovitost u otpornosti na savijanje, torziju i zamah

Diagonalna oprema koristi trokutove da bi se strane sile i okretanja pretvorili u ravnotežne sile, što čini materijale boljim radom dok se stvari ne saviju previše. Prilikom obrade kompresijskih dijelova, dobro postavljanje ugla sprečava ih da se skrenu pod pritiskom jednostavno skraćivanjem njihove efektivne dužine. Kako bi se izborili protiv okretanja uzrokovanog vjetrom ili neravnomjernim nakupljanjem leda, inženjeri često postave križane podupire pod pravim kutom kako bi stvorili čvrste strukture okvira koje mogu odoljeti rotaciji. Pravi uglovi na kojima su postavljeni ovi podupori trebaju biti pažljivo izračunati kako bi mogli održati zgrade stabilnim tijekom kretanja, ali i dalje omogućiti normalno širenje kada se temperature mijenjaju. Istraživanja objavljena u stručnim časopisima pokazuju da kvalitetni sustavi za podupiranje mogu povećati nosivost za oko 40 posto u usporedbi s zgradama bez takve podupire. Ova vrsta jačanja ostaje jedna od najboljih opcija za vrijednost, bilo da se gradi nešto novo ili nadograđuje postojeće strukture.

Svrha je da se u skladu s člankom 3. stavkom 1.

Vrsta temelja koja se koristi određuje može li kula izdržati sile poput prevrtanja, podizanja i neravnomernog uspostavljanja. Izbušeni šahti, poznati i kao kazoni, idu dolje oko 15 do 30 metara u čvrste slojeve zemlje. Oni su vrlo dobri u zemljištu koje se drži zajedno i područjima s jakim vjetrovima jer koriste trenje duž svojih strana i podršku na dnu. Oni pružaju bolju otpornost na podizanje ili prevrtanje dok se koristi manje betona u usporedbi s drugim opcijama. Podloge za širenje funkcioniraju drugačije. Potrebna im je široka podloga, obično četiri do osam puta veća od same baze kule. Oni imaju tendenciju da najbolje rade kada se stavljaju u zapakovano pijeskano ili šljunčano tlo gdje tlo može podnijeti značajnu težinu bez tonuta. -Njegova loša strana? Da bi se istim stepenom stabilnosti koji pružaju bušiti šahti tijekom potresa ili kad se tlo mokri, za postavljanje podloga za šipke potrebno je oko 60 posto više betona. Prije nego što donesete bilo kakvu odluku, dobivanje detaljnih informacija o tome što je zapravo ispod zemlje kroz odgovarajuće geološke testove je apsolutno neophodno. Pokušavanje odabrati temelje na temelju brzih pravila umjesto stvarnih uvjeta na mjestu događaja dovodi do većine problema koje vidimo s tornjevima koji ne uspijevaju u praksi.

Česta pitanja

Kakva su gravitacijska opterećenja na tornjevima?

Gravitacijsko opterećenje uključuje težinu provodnika, izolacija, hardverskih komponenti i same kule, što čini oko 60 do 70 posto normalnih radnih opterećenja.

Zašto je važno uzeti u obzir bočna opterećenja prilikom projektiranja kula?

Bočni teret vjetra može uzrokovati vibracije i pukotine struktura tijekom vremena. Precizna podupiranje pomaže distribuirati ove sile za održavanje stabilnosti.

Kako se nakupljanje leda utječe na električne kule?

Akumulacija leda povećava težinu i površinu površine, pojačavajući mehanički stres tijekom oluja i potencijalno dovodeći do teže iskrivljanja i savijanja.

Koji su sigurnosni standardi za električne kule?

ASCE 7-22 i NESC 2023 navode faktor opterećenja od 1,5 do 2,5 kako bi se razmotrile neizvjesnosti i ekstremni uvjeti poput vjetra i leda.