Жоғары кернеулі желілерге сәйкес келетін башняларды қалай жобалауға болады?

Трансформатор башнялары үшін кернеуге негізделген жобалау шектеулері

230 кВ және одан жоғары жылдамдықтағы жел, мұз және электромагниттік жүктеме

230 кВ немесе одан жоғары кернеумен жұмыс істегенде, беріліс тораптары кернеу деңгейіне пропорционал өспейтін күрделі экологиялық жағдайлармен кездеседі. Жаман ауа-райы кезінде жел қысымы шаршы футына 50 фунттан аса жетуі мүмкін, бұл жағдайда жанындағы тіреулерді қатты нығайту қажет екенін білдіреді. Бұл торлы құрылымды тіреулер үшін ерекше маңызды, себебі ең көп кернеу аяқтарының қосылу нүктелері мен өткізгіштердің бекітілетін жерлерінде жиналады. Мұз жиналуы да тағы бір үлкен қиындық туғызады. Егер өткізгіштердің бетінде шамамен екі дюйм қалыңдықта мұз жиналса, олардың салмағы үш есе өседі, жүйенің бойынша теңсіз керілу пайда болады және инженерлер көргісі келмейтін бұралу күштері туындайды. Сол уақытта, егер қысқа тұйықталу токтары 40 кА-ден жоғары жылдамдықпен желілер арқылы өтсе, олар өткізгіштерді күшті қозғалысқа түсіретін қуатты электромагниттік күштерді туғызады, кейде тіреудің өзінде қауіпті резонанстарды тудырады. Бұл әртүрлі кернеу факторларының бір-бірімен қаншалықты тығыз байланысып жатқанына байланысты инженерлер барлығы қалай ынтымақтасып жұмыс істейтінін түсіну үшін соңғы элементтерді талдауға үлкен сүйенеді. Мысалы, 400 кВ жүйелерінде торлы тіреулерге ұқсас жағдайлардағы моноопора конструкцияларымен салыстырғанда 20-30 пайызға мықтырақ көтерме қажет болады.

Аралықтар мен өткіндердің сәйкестігі (IEC 61936 / IEEE 1243)

Кернеу артқан сайын электрлік бөгеме қажеттілігі одан әрі қиындайды. IEC 61936 және IEEE 1243 сияқты стандарттарға сәйкес, фазалар мен жер арасындағы қажетті арақашықтық та осындай өседі. 230 кВ желілерінде кем дегенде 2,3 метр қашықтық қажет, ал 345 кВ деңгейінде жұмыс істегенде бұл көрсеткіш 3,6 метрге дейін өседі. Бұл сандар трансмиссиялық башнялардың қанша биік болуы керектігін және олардың көлденең арқаларының қанша қашықтықта орналасуы керектігін тікелей әсер етеді. Изоляторлық тізбектер де басқа қиындық туғызады, себебі олардың сырғанау арақашықтығы да өсуі керек. Нақты полимерлі изоляторлар үшін ластау проблемасы бар аймақтарда бетінде жол қалдырмау үшін киловольтқа шамамен 25 мм қажет. Кеңістік тапшы болған кезде инженерлер жиі изоляторлар үшін V-тәрізді конфигурацияға жүгінеді. Бірақ тағы бір тұрақты проблема – ластану. Тұзды тұман немесе өнеркәсіптік қалдықтар жиналған кезде жарқылдау кернеуі кейбір жағдайларда едәуір төмендеп, жартысына дейін төмендейді. Сондықтан мұндай ластанулар уақыт өте келе жиналатын аймақтарда ретті тазалау кестесі міндетті болып табылады.

Башня түрін таңдау: құрылымдық пішінді функция мен ортаға сәйкестендіру

Функционалдық рөлдер: астар, керме, транспозиция және қиылысу башнялары

Электр желілерінің бетон бақандарының жұмыс істеу тәсілі олардың физикалық пішіні мен құрылысын анықтайды. Астарлардың ұзын шелектері, жиі кездесетін сымдарды тік ұстап тұратын, түзуден электр желілерінің бойында жиі кездесетін астарлар. Жол бағытты өзгертуге немесе өзендерден өтуге тура келгенде, кернеу бақандары пайдаланылады. Бұл бақандар желінің бір жағы екіншісіне қарағанда күштірек тартылатын кезде пайда болатын үлкен күштерді шыдайтындай етіп жасалады. Сонымен қатар, үш фазаның орнын желі бойынша жүздеген миль арқылы тепе-теңдікті сақтау үшін бұратын транспозициялық бақандар да бар. Сондай-ақ, жолдардан, теміржолдардан немесе таулардан өту үшін сымдарды жеткілікті биіктікке көтеретін өту бақандары бар. Бақанның дұрыс емес түрін дұрыс емес жерге орнату қауіпті болуы мүмкін. Мысалы, кернеу бақаны болуы керек жерде қарапайым астау бақаны орнатып қою. Дауыл немесе күшті жел кезінде бұл сәйкессіздік бүкіл желі жүйесіне тез тарала алатын істен шығуларға әкелуі мүмкін.

Материалдар мен формалар арасындағы шешімдер: торлы, түтікті және монопольды 400 кВ+ желілер үшін

Таңдау өнімділік, логистика және қоршаған ортаны теңестіреді:

• Латталық мұнаралар , цинкпен капталған болат бұрыштардан жасалған, салмаққа шаққандағы беріктіктің жоғары коэффициентін және модульді масштабтауды қамтамасыз етеді — бұл максималды жүктеме қабілеті мен сейсмикалық төзімділікті талап ететін 400 кВ+ жобалар үшін негізгі шешімге айналады. Олардың үшбұрышты геометриясы динамикалық энергияны әсіресе жер сілкінісі болатын аймақтарда тиімді таратады.
• Түтікті болат бағандар көрінетін әсері аз және ауданы кіші болады, ал герметикті бөліктер коррозияға ұшырау деңгейін шектейді. Алайда, тасымалдау шектеулері ультра жоғары кернеу қолданыстары үшін тиімді биіктікті шектейді.
• Монополь , орнату жағынан тезірек және жерді аз қажет етеді, бірақ 230 кВ-тан жоғары болатын материалдардың құны тез өседі. Қатты қабырғалы құрылымы симметриялық емес мұз жүктемесіне қарсы өте жақсы төзімділік қамтамасыз етеді — бұл альпийлік жер бедері үшін әсіресе пайдалы.

Трансмиссиялық бағандардағы негізгі құрылымдық компоненттер мен жүктеме жолының бүтіндігі

Инжектен негізге дейін: қисындық жағдайларда үздіксіз күштің берілуін қамтамасыз ету

Бұл жүйелердің құрылымдық беріктігі өткізгіштердің бекіту нүктелерінен басталып, көлденең қоныраулар арқылы, мұнараның негізгі денесімен және соңында фундаментке дейін созылатын түсірілетін жүктеменің үздіксіз берілуіне байланысты. Бұл көлденең қоныраулар жел қысымы, мұз жиналуы және электромагниттік әсерлер сияқты әртүрлі күштерді қабылдап, одан кейін негізгі құрылымдық рамаға береді. Ендіреше, торлы мұнаралар үшін жүктеме жолы бұрандалы немесе дәнекерленген басқыштар арқылы жүзеге асады, олар бүктелу проблемаларын тоқтату үшін ішкі резервтеуді талап етеді. Түтікті және монопольды конструкциялар бөлшектердің арасындағы мықты фланецті қосылыстарға және тіреуге арналған ішкі қатаңдатқыштарға сүйенеді. Фундаменттерге келетін болсақ, олар жерге тікелей енгізілген немесе грильяжды жүйелермен құрылған болса да, IEC 61936:2020 стандартында белгіленгендей, өткізгіштердің кенеттен үзілуі сияқты авариялар кезінде қалыпты деңгейден шамамен 2,5 есе жоғары жүктемелерді шыдай алуы тиіс. Шекті элементтерді талдау инженерлерге жүйенің бір ғана нүктесінде істен шығу мүмкіндігін болдырмау мақсатында барлық компоненттер бойынша кернеудің қалай таралатынын көруге көмектеседі. Тексеру процестері кезінде тексерілетін негізгі факторлар әдетте мыналарға қатысты...

Жоғары пластикалық болаттар (мысалы, S460ML+) асыра жүктеу кезінде сынғыш сынуға қарсы пластикті деформацияны қамтамасыз етеді. Қосылу нүктелеріндегі коррозияға төзімді қаптамалар — жағалаулық немесе химиялық тұрғыдан қатты орталар үшін расталған — жүктеме траекториясының үздіксіздігін сақтау үшін барлық жұмыс істеу мерзімі бойы сақталады.

Жоғары кернеулі торба жүйелері үшін механикалық беріктікті тексеру және сәйкестігі

Құрылымдық тексеру сұрағы келгенде, инженерлер жоғары желі компоненттерінің механикалық сынақтары үшін IEC 60652 немесе болат ауа желісі башняларының құрылымына арналған ASCE 10-15 сияқты белгілі халықаралық стандарттарға сүйенеді. Толық масштабты сынақтар кезінде тәжірибелік үлгілер 150 км/сағ жететін жел жылдамдығы, әртүрлі вертикальды жүктемелер (статикалық және динамикалық), сонымен қатар сымдардың күтпеген жерден үзілуі сияқты модельдендірілген жағдайларда тексеріледі. Бұл сынақтар шын өмірде туындауы мүмкін ең ауыр механикалық кернеулерді көрсетеді. Құрылымда күштердің таралуын тексеру үшін калибрленген жүктеме датчиктері қысым нүктелерін, ал теодолиттер — қиюшы арқалардан бастап фундаменттік анкерлерге дейінгі орын ауыстыруды бақылайды. Сертификаттаудан кейін алынатын нәтиже тек нормативті талаптарға сай келетінін ғана емес, сонымен қатар операциялық талаптардан 25%-дан 40% дейін жоғары қауіпсіздік шекаралары бар екенін көрсетеді. Мұндай үйлесімділік өте маңызды, себебі 400 кВ-тан жоғары жоғары кернеулі желілерде бір ғана қате, стратегиялық маңызы бар нүктеде болса, бірнеше аймақ пен аумақтық билік аймақтарын қамтитын проблемаларға әкелуі мүмкін.

ЖИІ ҚОЙЫЛАТЫН СҰРАҚТАР

Жоғары кернеулі ауа желілерінің торбағандары үшін шекті элементтерді талдау неге маңызды?

Шекті элементтерді талдау инженерлердің жел, мұз және электромагниттік күштер сияқты әртүрлі кернеу факторларының өзара әрекеттесуін түсінуіне көмектеседі, сондықтан торбағанның тиімді конструкциясы мен нығайтуына мүмкіндік береді.

Решеткалы торбағандар мен монопольді конструкциялар арасындағы негізгі айырмашылықтар қандай?

Решеткалы торбағандар жоғары өткізу қабілеті бар жобалар үшін идеалды беріктік-салмақ қатынасын ұсынады, ал монопольдер орнатуға жеңіл және жерді азырақ алады, бірақ 230 кВ-тан жоғары болғанда құны жоғары болып, мұз жүктемесіне қарсы жақсы төзімділік көрсетеді.

Сәйкестік стандарттары торбағандардың конструкциясына қалай әсер етеді?

Сәйкестік стандарттары қауіпсіз жұмыс істеу үшін қажетті арақашықтық, сырғанау арақашықтықтары мен жүктеме сыйымдылығын белгілейді және экологиялық, сонымен қатар жұмыс істеу кезіндегі кернеулерге шыдай алу үшін материалдың таңдауына, торбағанның өлшемдеріне және жалпы конструкцияға әсер етеді.