Когда мы садимся за концептуализацию структурной целостности и электромеханических характеристик электрической сети на 330 кВ, Линия передачи башни, мы не просто смотрим на скелетонизированную конструкцию из оцинкованной стали.; скорее, мы занимаемся архитектурным решением с высокими ставками проблемы диэлектрического пробоя атмосферы и неослабевающего воздействия гравитационных и экологических нагрузок.. Порог 330 кВ — это интересная промежуточная точка в сверхвысоком напряжении. (сверхвысокое напряжение) спектр, часто служит основой для региональных межсетевых соединений, где 500 кВ может быть излишним, но 220 кВ не имеет необходимой плотности мощности для преодоления $I^{2}R$ потери, присущие передаче электроэнергии на большие расстояния. Чтобы по-настоящему проанализировать этот продукт, сначала нужно уделить внимание геометрии решетки и тому, как выбор высокопрочной стали Q355B или Q420 влияет на степень гибкости элементов опор.. Начнем с рассмотрения башни как вертикальной консольной балки., подвергается сложному коктейлю сил, включая статический вес ACSR (Алюминиевый проводник, армированный сталью) связки, динамические колебания, вызванные образованием вихрей Кармана, и огромные продольные силы отрыва, возникающие при обрыве провода..

Структурная философия: Оптимизация решетки и ветровая нагрузка

Проектирование опоры 330 кВ начинается с фундаментального выбора “Талия” а также “Клетка” размеры. В типичной конфигурации самонесущей решетки, ширина основания башни математически привязана к опрокидывающему моменту. Если мы пойдём слишком узко, чтобы сэкономить на площади или затратах на приобретение земли, увеличиваем сжимающие и растягивающие напряжения на стойках фундамента, что требует массивных бетонных опор, которые могли бы компенсировать экономию стали. Мы должны учитывать коэффициент лобового сопротивления ($C_{d}$) отдельных угловых элементов. При 330кВ, высота башни часто колеблется от 30 в 50 метры, размещение верхних поперечин прямо на пути более скоростного ламинарного ветра. Мы используем степенной закон или логарифмический закон для экстраполяции скорости ветра от стандартной 10-метровой базовой высоты до фактической высоты крепления проводника.. Интенсивность турбулентности на этих высотах создает цикл усталости, который большинство проектировщиков недооценивают.; каждый порыв ветра вызывает микроскопические прогибы в стыках решетки, делая выбор высокопрочных болтов от M16 до M24 и их последующих характеристик крутящего момента вопросом долгосрочного выживания конструкции, а не просто простой сборки.

Углубляясь в технические сорняки, мы должны решить “Эффект связки.” При 330кВ, мы почти всегда видим конфигурацию проводников с двумя пучками. Речь идет не только о допустимой токовой нагрузке.; речь идет об управлении градиентом поверхностного напряжения. Если напряженность электрического поля на поверхности проводника превышает “начальное напряжение” окружающего воздуха, мы получаем коронный разряд — характерный жужжащий звук, который означает потерю дохода и электромагнитные помехи.. Траверса башни должна быть спроектирована с учетом “Окно” достаточно большой, чтобы поддерживать минимальный воздушный зазор (зазор) даже когда струна изолятора раскачивается 45 градусов и более из-за бокового ветра. Здесь в игру вступает эффект P-Delta.; поскольку башня слегка наклоняется под давлением ветра, вертикальный вес проводников создает дополнительный эксцентричный момент, который программное обеспечение для расчета конструкций должно учитывать до тех пор, пока не произойдет сходимость.. По сути, мы проектируем структуру, которая должна оставаться эластичной в условиях штормов с повторяемостью 50 лет, одновременно предвидя неэластичные последствия. “коробление” поведение диагональной связи, если “нисходящий порыв” или “микровзрыв” событие превышает расчетный предел.

Электрические зазоры и динамика изолятора

Электрическое сердце башни 330 кВ — схема зазоров.. Мы должны учитывать три различных условия: напряжение промышленной частоты (стандартная операция), всплеск переключения (внутренние переходные процессы), и импульс молнии (внешние переходные процессы). Для системы 330 кВ, the “Минимальный разрыв” обычно находится в окрестностях 2.2 в 2.8 метров в зависимости от высоты. Однако, нам также следует подумать о “Галопирующий” проводников — эти низкочастотные, колебания большой амплитуды, вызванные асимметричным нарастанием льда на проводах. Если башня не спроектирована с достаточным вертикальным расстоянием между фазами (the “Фаза к фазе” зазор), порыв ветра может вызвать пламя в середине пролета, сбить всю линию. Сами изоляторы, будь то закаленное стекло или композитный силиконовый каучук, действовать как механический интерфейс между проводом под напряжением и заземленной сталью. Конфигурация V-образной или I-струны, выбранная для башни, влияет на “Угол поворота.” V-образная струна прочнее удерживает проводник., что позволяет сузить полосу отвода и уменьшить окна башни., но это удвоит стоимость изолятора и увеличит вертикальную нагрузку на законцовки траверсы.

Система заземления (заземление) невоспетый герой башни 330 кВ. Башня – это гигантский громоотвод. Когда молния ударяет в провод верхнего щита (OPGW или стальная прядь), ток устремляется вниз по корпусу башни. Если “Сопротивление фундамента башни” слишком высока, скажем, над 10 в 15 Ом — напряжение на вершине башни поднимется настолько высоко, что “мигает назад” проводнику. Это “Назад Flashover.” Чтобы предотвратить это, мы используем сложную радиальную заземляющую решетку или электроды с глубоким возбуждением, обеспечение того, чтобы импульсное сопротивление опоры оставалось достаточно низким для отвода килоампер тока в землю без разрушения изоляционных цепочек. Мы также должны учитывать “Экранирующий угол.” Расположение заземляющих проводов на самой вершине башни рассчитывается с использованием электрогеометрической модели. (внеочередное общее собрание) чтобы убедиться, что проводники попадают в пределы “тень” экранирующих проводов, защищая их от прямых ударов молнии.

Материаловедение и устойчивость окружающей среды

С металлургической точки зрения, Башня 330 кВ — мастер-класс по устойчивости к атмосферной коррозии. Поскольку ожидается, что эти башни будут символизировать 50 лет в различных средах: от влажных прибрежных равнин до засушливых высокогорных пустынь., процесс горячего цинкования имеет решающее значение. Мы не просто красим сталь; мы создаем металлургическую связь, в которой слои сплава цинка и железа обеспечивают защитную защиту.. Толщина этого покрытия, часто измеряется в микронах (обычно от 85 до 100 мкм для этих напряжений), определяется содержанием кремния в стали, который контролирует “Эффект Санделина.” Если содержание кремния находится в пределах “неправильный” диапазон, цинковое покрытие становится хрупким и серым, отслаивается и делает конструкционную сталь уязвимой для ржавчины. Мы также должны учитывать “Хрупкое разрушение” стали при минусовых температурах. В холодных регионах, мы указываем “Ударопрочен” стали (например, Q355D или E) чтобы решетка не разбилась, как стекло, при внезапном порыве ветра ночью при температуре -40°C..

Точность изготовления, необходимая для этих башен, огромна.. Каждое отверстие для болтов пробивается или сверлится с точностью на станке с ЧПУ, потому что, в решетчатой ​​структуре с тысячами членов, ошибка в 2 мм в косынке у основания приведет к перекосу в 200 мм на пике. Этот “Предварительная загрузка” или “Начальное несовершенство” может значительно снизить прочность основных опор. Когда мы моделируем “Варианты нагрузки,” мы не просто смотрим “Нормальная погода.” Мы моделируем “Тяжелый лед,” “Обрыв провода в фазе А,” “Крутильная нагрузка от неровного льда,” и даже “Строительство Загрузка” где вес линейного монтера и натяжное оборудование создают локальные напряжения, которым башня никогда не предназначалась в своем окончательном состоянии.