Détermination de la capacité de charge et de la longueur de portée pour les tours de transmission de puissance de 132 kV

La conception et l'ingénierie des pylônes de transmission d'énergie de 132 kV nécessitent un examen attentif de divers facteurs pour garantir qu'elles peuvent supporter les conducteurs électriques et résister aux forces environnementales.. Voici un aperçu de la façon dont la capacité de charge et la longueur de portée sont déterminées.:

Capacité de chargement

La capacité de charge d'un tour de transmission fait référence à sa capacité à supporter le poids et les forces exercées par les conducteurs, isolants, et d'autres composants, ainsi que les forces externes comme le vent et la glace. La capacité de charge est déterminée par une combinaison de principes d'ingénierie, propriétés matérielles, et facteurs de sécurité.

1. Charges de conducteur:
   • Poids des conducteurs: Le poids total des conducteurs, y compris le poids des fils et des isolateurs.
   • Tension dans les conducteurs: Les forces horizontales et verticales exercées par la tension dans les conducteurs.
   • Affaissement: L'affaissement des conducteurs entre les pylônes, ce qui affecte la charge verticale.
2. Charges environnementales:
   • Charge du vent: La force exercée par le vent sur les conducteurs, structure de la tour, et isolants. La charge de vent est calculée en utilisant la vitesse du vent, la surface exposée, et coefficients de traînée.
   • Charge de glace: Le poids supplémentaire dû à l'accumulation de glace sur les conducteurs et la tour. La charge de glace est déterminée en fonction de l'épaisseur et de la densité attendues de la glace..
   • Charge sismique: Dans les zones sujettes aux tremblements de terre, les forces potentielles exercées par l'activité sismique doivent être prises en compte.
3. Charges structurelles:
   • Poids mort: Le poids de la tour elle-même et de tous les composants attachés.
   • Charge en direct: Charges temporaires pendant la construction ou l'entretien.
4. Facteurs de sécurité: Les normes d'ingénierie intègrent des facteurs de sécurité pour tenir compte des incertitudes et garantir que la tour peut résister à des charges supérieures au maximum prévu.. Ces facteurs vont généralement de 1.5 à 2.5 fois les charges calculées.
5. Propriétés matérielles: La résistance et la flexibilité de l'acier galvanisé utilisé pour la tour, y compris sa limite d'élasticité, résistance à la traction ultime, et élasticité.
6. Combinaisons de charges: Différents scénarios de charge sont considérés, comme la charge de vent maximale combinée à la charge de glace, pour assurer l’intégrité structurelle de la tour dans diverses conditions.

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Longueur de travée

La longueur de travée fait référence à la distance entre deux tours consécutives. Déterminer la longueur de travée appropriée implique d'équilibrer les contraintes techniques, considérations économiques, et facteurs environnementaux.

1. Considérations électriques:
   • Affaissement du conducteur: L'affaissement des conducteurs doit être dans les limites admissibles pour éviter des problèmes de tension ou de jeu excessifs..
   • Dégagements électriques: Assurer un dégagement adéquat entre les conducteurs et le sol, structures, végétation, et autres conducteurs pour éviter les arcs électriques et assurer la sécurité.
2. Considérations mécaniques:
   • Force de la tour: La capacité de charge des pylônes à chaque extrémité de la travée doit être suffisante pour supporter le poids et la tension des conducteurs.
   • Tension du conducteur: La tension dans les conducteurs doit être contrôlée pour éviter un affaissement excessif ou une rupture..
3. Facteurs environnementaux:
   • Terrain: La topographie du terrain affecte la longueur de la travée. Un terrain vallonné ou irrégulier peut nécessiter des portées plus courtes, tandis qu'un terrain plat peut accueillir de plus longues portées.
   • Conditions de vent et de glace: Les zones avec des vitesses de vent élevées ou de fortes charges de glace peuvent nécessiter des portées plus courtes pour réduire la charge sur chaque tour..
4. Considérations économiques:
   • Coût des matériaux: Des portées plus longues réduisent le nombre de tours nécessaires, ce qui peut réduire les coûts de matériaux et de construction.
   • Entretien: Des portées plus longues peuvent augmenter l'affaissement du conducteur avec le temps, nécessitant un entretien plus fréquent.
5. Normes réglementaires et de sécurité: Conformité aux normes locales, national, et les normes et réglementations internationales régissant la conception et la construction de lignes de transport d’électricité.

Méthodes de calcul

1. Analyse des éléments finis (FEA): Simulations informatiques qui modélisent la réponse de la tour à diverses charges et conditions, permettant aux ingénieurs d'optimiser la conception en termes de capacité de charge et de longueur de portée.
2. Formules empiriques: Formules standardisées basées sur des données historiques et des principes d'ingénierie utilisées pour calculer les charges et les portées.
3. Tests sur le terrain: Tests physiques des prototypes de tours dans des conditions contrôlées pour valider les calculs de conception et garantir les performances.

Conclusion

La détermination de la capacité de charge et de la longueur de portée des pylônes de transmission d'énergie de 132 kV implique une interaction complexe de principes d'ingénierie., propriétés matérielles, facteurs environnementaux, et considérations économiques. En évaluant soigneusement ces facteurs, les ingénieurs peuvent concevoir des tours à la fois structurellement solides et rentables, assurer le transport fiable de l’électricité haute tension sur de longues distances.