روشهای جلوگیری از پدیده گالوپینگ یا نوسانات جهشی هادیها در ژاپن

نوسانات گالوپینگ یا نوسانات جهشی هادیها در اثر وزش باد یا ریزش ناگهانی یخ و برف از روی هادیها یا هر دو عامل بوجود می آید. این پدیده در برخی موارد ممکن است منجر به وقوع اتصال کوتاه بین فاز با سیم محافظ یا فاز با فاز در جایگذاری عمودی هادیها گردد و در نتیجه باعث از دست رفتن شبکه می گردد. برای جامعه امروزی که مجهز به سیستم های اطلاعاتی خبره می باشد یک قطع لحظه ای قدرت نیز حتی می تواند برای مختل کردن فعالیت ها کافی باشد. درکشورژاپن برای مقابله با این پدیده روشهایی بکار گرفته شده است که درزیربه دو مورد آن اشاره میگردد. فعالیت شرکت برق توکیو : در منطقهKanto  در ژاپن پدیده گالوپینگ در هر زمستان چند بار بیشتر اتفاق نمی افتد اما همین هم باعث وارد آمدن خساراتی به برجهای انتقال و سیستم برق در منطقه وسیعی میگردد. از طرف دیگر چون در خطوط واقعی شانس و امکان کمی برای مشاهده پدیده گالوپینگ وجود دارد، منطقه  achika در استان یاماگاتا در ژاپن که دارای شرایط وزش باد شدیدی در طول سال می باشد انتخاب گردیده و یک خط انتقال آزمایشی 500 کیلو ولت در سال 1994 در این منطقه برای آزمایش ساخته شد. با استفاده از خط آزمایشی مذکور امکان مشاهده پدیده گالوپینگ در خط آزمایشی و بررسی دقت شبیه سازی ها وهمچنین موثر بودن روشهای مقابله با پدیده بوجود آمده است.  قبل از شروع و مشاهده آزمایشها بر روی خط آزمایشی، با استفاده از تونل باد شکل تجمع و انباشتگی برفها روی هادیها که باعث ایجاد پدیده گالوپینگ با دامنه بزرگ میگردد بررسی و انتخاب می گردد، سپس مدل و نوع تجمع و انباشتگی تعیین می گردد و به روش مصنوعی بر روی هادیهای خط آزمایش می گردد. برای مدلهای انباشتگی از نوع مثلثی ویا هلالی و با استفاده از بررسی های آزمایش همان نتایج ملاحظه گردید که از مطالعات تئوریکی مورد نظر بوده است. همچنین در پدیده گالوپینگ برای اینکه بتوان بررسی نمود که آیا باد در شرایط خوبی برای آزمایش روشهای مقابله با پدیده است یا خیر، امکان مشاهده اطلاعات مربوط به باد مانند سرعت، جهت،شدت و مغشوش بودن وجود دارد. تا کنون با اعمال سیستم وزنی خارج از مرکز و یا فاصله دهنده های شل برای هادیها، توانسته اند در چند مورد پدیده گالوپینگ را ایجاد و مشاهده نمایند. نتایج بررسی ها نشان داده است که روشهای مقابله اعمال شده مؤثر بوده و توانسته اند از پیدایش پدیده گالوپینگ جلوگیری نمایند. فعالیت شرکت برق هوکایدو شرکت برق هوکایدو در حال بررسی و مطالعه پدیده گالوپینگ جهت روشن ساختن مکانیزم آن و طراحی تجهیزاتی برای جلوگیری از این پدیده می باشند. دستاوردها     1-طراحی و ساخت یک جداساز هادی فازها از نوع غیرسرامیکی : این جداساز جدید از مواد غیرسرامیکی ساخته شده است و وزن سبکی دارد و مانع از ایجاد اتصال کوتاه بین هادیهای خطوط انتقال می گردد.     2-بررسی پدیده گالوپینگ در حالت های مختلف سیم کشی آزمایش بر روی خطوط انتقال با دو هادی (باندل دوتایی) در حالت های مختلف سیم کشی انجام گردید تا اختلاف پدیده گالوپینگ در این حالت ها مشخص گردد. در این آزمایشها مشخص گردید که خطوط عمودی (Vertical Lines) تأثیر به سزایی در جلوگیری از پدیده گالوپینگ دارند ولی قابلیت های کاری و نگهداری آن به عنوان مشکلاتی که باید حل گردند باقی مانده است. برنامه ها     1-استفاده از یک سیستم شبیه ساز : سیستم شبیه سازی که از روش المان محدود استفاده می کند می تواند مدلهای مختلفی از خطوط انتقال را شبیه سازی نماید. شرکت هوکایدو با استفاده از این سیستم مطالعات لازم را جهت بهبود قابلیت اطمینان عملکرد جداسازها که ممکن است به عنوان راه حل مسأله گالوپینگ باشد ادامه داد.         2-مطالعه بر روی خطوط نصب شده : برای اثبات تجهیزاتی که بدون استفاده از جداساز فازها مانع از پدیده گالوپینگ می شوند، این شرکت علاوه بر انجام آزمایش بر روی روشهای مختلف سیم کشی جهت جلوگیری از گالوپینگ می خواهد آزمایشاتی را نیز بر روی روشهای پشتیبانی و نگهداری هادیهای خطوط انجام دهد تا مؤثرترین روش جلوگیری از پدیده گالوپینگ را بیابد. مرجع : شرکت برق هوکایدو ژاپن - شرکت برق توکیو TEPCO آدرس :  http://www.hepco.co.jp/   ( 986 )                                     http://www.tepco.co.jp/ ( 553 )

قطع شاخ و برگهای اطراف خطوط با بکارگیری رباتها

با پیشرفتهای اخیر در زمینه مکاترونیک، استفاده از رباتها برای استفاده در موقعیت های خطرناک و یا تحت شرایط نامطلوب در حال افزایش است. به منظور بهبود راندمان کار و افزایش ایمنی کارکنان، شرکت برق هوکایدو یک ماشین کنترل راه دور ابداع کرده است که می تواند شاخ و برگ درختان نزدیک خطوط انتقال را قطع نماید و دیگر نیازی نیست که کارگر به خطوط انتقال هوایی ولتاژ بالا که خطراتی را به همراه دارد نزدیک شود. این ماشین قادر است که شاخه های درختان را که در حریم خطوط انتقال قرار گرفته است قطع نماید، درختان را از تنه قطع و همچنین جهتی را که بایستی درخت قطع گردد را می توان با توجه به موقعیت مکانی درخت و جهت خط انتقال برای این دستگاه مشخص نمود.

این ماشین با بازوهای چند مفصلی ( Multi-joint ) مجهز گردیده است که امکان حرکت های مختلف را در جهات مختلف فراهم می کند، همچنین از یک اره زنجیری که وزن سبکی در مقایسه با یک   Cutter دارد و قادر است تنه درختان تنومند را قطع کند در این طرح استفاده شده است. محدوده حرکت هر یک ازمفصل های بازو و موقعیت بکارگیری از آن محدوده برای این ماشین تعیین گردیده است.

 

نتایج آزمایش عملی :

بازوی چندمفصلی ( Multi-joint ) فوق الذکر در پشت یک جرثقیل سبک قرار داده شد و مورد آزمایش عملی قرار گرفت که نتایج این آزمایش به شرح زیر است :

• جرثقیل و بازوی Multi-joint از روی زمین می تواند بکار گرفته شوند.
• برش شاخ و برگها در ارتفاع 5/7 متر امکان پذیر است.
• ماشین مذکور می تواند درختان را با قطر 20 cm شامل درختان سخت مانند Sophora را قطع کند
• جرثقیل می تواند در مسیرهایی که شیب آرامی دارد حرکت کند و یا می توان آن را بوسیله کامیون حمل نمود ( وزن کل این ماشین 7/1 تن می باشد )

در این طرح برای بهبود ایمنی، ماکزیمم محدوده حرکت ماشین را در حالتی که بتواند پایداری خود را حفظ نماید و همچنین مطابق استانداردهای ایمنی باشد در نظر گرفته شده است.

برای بهبود راندمان کار، یک سیستم کنترل مفصل بکار گرفته شده است که این امکان را فراهم می سازد تا یک مفصل بتواند با مفصل های دیگر بطور هماهنگ کار کند و یک برنامه منظم حرکتی طراحی شده است که توسط سیستم کنترل از را دور فرمان می گیرد

این شرکت هنوز در حال تحقیق بر روی نیازهایی است که بتوان از ربات در مکان ها و موقعیتهایی که ایمنی افراد به خطر می افتد استفاده کرد. شکل زیر دستگاه ساخته شده را نشان می دهد.

منبع :   شرکت برق هوکایدو

آدرس :http://www.hepco.co.jp/

آنالیز اعتمادپذیری در برج‌های خطوط انتقال نیرو

در حین فرآیند طراحی، ساخت، اجرا و عملكرد یك سازه،عدم قطعیتهای بسیاری وجود دارد.با این حال مهندسین باید طرحهای خود را به گونه ای توسعه دهند كه اطمینان كافی در ضمن توجه به مسائل اقتصادی حاصل شود.آنالیز اعتماد پذیری سازه ها یكی از معتبرترین راه حلها برای ارزیابی احتمالاتی رفتار سازه است. در این روش مدلهای احتمالاتی مناسبی به هر یك از متغیرهای موجود در مسئله نسبت داده می‌شود و هدف از این نوع آنالیز كمیت گذاری ایمنی سازه است .

در این مقاله روشهای مختلف آنالیز قابلیت اعتماد سازه‌ها معرفی شده و مزایا و معایب هر یك برشمرده شده است.

دانلود

سیستمی جهت تشخیص برف زدگی خطوط انتقال با استفاده از فن آوری نوری

در هوکایدو، طوفان برف در زمستان اغلب منجر به پدیده برف زدگی خطوط می گردد که در نتیجه آن ممکن است بواسطه پارگی خط پایداری سیستم قدرت به مخاطره افتد. به منظور جلوگیری از اتفاقات ناشی از برف زدگی خطوط، برخی از سیستم های تشخیص قبلا" بکار گرفته شده اند که همگی آنها به علت مجهز بودن به سنسور بار با تغذیه الکتریکی به نگهداری اساسی نیاز دارند. شرکت برق هوکایدو توسعه یک سنسور نوری بار را با بکارگیری سنسور فیبر نوری جهت تشخیص برف زدگی خطوط انتقال آغاز کرده است. این شرکت سنسور باری را طراحی کرده که با بکارگیری سنسور فیبر نوری دیگر نیازی به تغذیه الکتریکی ندارد. ساختمان مکانیکی سلول نوری بار طوری طراحی شده است که نتایج آزمایشهای خرابی ناشی از خستگی، ماکزیمم بار و شتاب خرابی برای این طرح جدید عملکردی همانند سیستم رایج را نشان میدهد. این سیستم جدید در زمستان مورد آزمایش عملی قرار گرفت و مشخص گردید که این طرح به طور عملی نیز قابل اجرا می باشد. آزمایشات این طرح به منظور ارزیابی قابلیت اطمینان سنسور در مدت زمان طولانی هنوز ادامه دارد. همچنین تخمین هزینه های تولید سیستم جدید در مقایسه با سیستم قدیمی در حال بررسی می باشد. شکل شماره (1) مثالی از کاربرد عملی سنسور نوری بار را نشان میدهد.

شکل (2) منحنی تغییرات بار مکانیکی یک خط انتقال را که بر حسب Kg در طی روزهای مختلف توسط سنسور نوری اندازه گیری شده است، نشان میدهد.

همانگونه که ملاحظه میگردد میزان باری که باعث ایجاد یک سیگنال هشداردهنده برای بهره بردار می گردد در روی منحنی نشان داده شده است که برابر 1500 کیلوگرم می باشد. بنابراین چنانچه بار مکانیکی برروی خط انتقال بدلیل انباشتگی برف به مقدار 1500 کیلو برسد یک سیگنال هشدار توسط سنسور ایجاد میگردد.

شکل شماره (1)

شکل شماره (2)

منبع :     شرکت برق هوکایدو

آدرس : http://www.hepco.co.jp  

روشی جدید برای انتقال توان با استفاده از خطوط GIL

در حال حاضر مقادیر بسیار زیاد انرژی الکتریکی توسط خطوط انتقال هوائی و زمینی منتقل میگردد. شرکت زیمنس با توجه به تحقیقات انجام شده بر روی عایق های گازی در گذشته و با توجه به پیشرفت تکنولوژی توانسته خطوط انتقال نیرو را با توانائی انتقال قدرتهای بالا با عایق گازی GIL  طراحی نماید.

سالها پیش این روش به دلیل هزینه بالا و محدودیت کاربرد با شکست روبرو گردید. ولی نظر به رشد روزافزون شهرها و افزایش تقاضای انرژی و نیاز به انتقال قدرتهای بالا، تکنولوژی GIL مجددا مورد توجه قرار گرفت و انجام مطالعات و تجارب بدست آمده نشان داده که برای قدرتهای بالا در حدود 3000 مگاوات و ولتاژ 550 کیلووات در مسافات طولانی استفاده از تکنولوژی GIL بسیار توانمند بوده و بخصوص در مسیرهای صعب العبور و یا مسیرهائی که محدودیت خاصی را ایجاب می نماید مانند مسیر راه آهن و فرودگاهها وغیره که امکان عبور خط بصورت متداول نمی باشد کاربرد دارد.

شرکتهای بزرگ که دارای بیش از 30 سال تجربه در زمینه عایق های گازی برای سوئیچگیرهای فشار قوی و کابل های زمینی با طولی در حدود 30کیلومتر بودند فعالیت خود را بر این مبنا و تولید عایق های گازی برای خطوط انتقال با بالاترین قدرت و کمترین تلفات ممکن و شرایط مطلوب و مطمئن متمرکز نمودند و اکنون به این هدف بزرگ دست یافته اند که قدرتهای بالا را با هزینه کمتر از حالت قبلی GIL منتقل نمایند.

سولفور هگزافلوراید ( SF6 )  و نیتروژن ( N2 )  به عنوان یک عایق مطلوب مورد آزمایش و تأئید قرار گرفته بود و اکنون GIL به عنوان یگ گاز عایق و خنثی که ترکیبی از حدود 20% گاز SF6   و حدود 80% گاز N2  می باشد به عنوان عایق خطوط انتقال بکار گرفته می شود.

این سیستم برای کنترل میدانهای الکتریکی و مغناطیسی و محدود نمودن حرارت خاک اطراف خط انتقال GIL کاربرد مناسبی دارد زیرا عملکرد لوله شامل گاز و هادی درون آن مشابه یک کابل کواکسیال عمل نموده و در مقابل میدان الکتریکی سپر ایجاد می کند و به علت مخالف بودن جریان در لوله شامل گاز هادی درون آن میدان مغناطیسی به حداقل خود کاهش می یابد بنابراین وقتی یک سیستم GIL در زمین قرار می گیرد با جریانی در حدود 4600 آمپر برای انتقال توان 3000 مگاوات در ولتاژ 420 کیلو ولت میدان مغناطیسی حاصل در سطح زمین حدود 10 میلی تسلا خواهد بود.

سیستم GIL اجازه انتقال مقادیر بزرگ انرژی را خواهد داد و هزینه نصب آن در حد مقادیری بین هزینه خط هوائی و کابل می باشد.

ساختمان خطوط هوائی انتقال با استفاده از برجها با توجه به محدودیتهای زمین و اثرات زیست محیطی به تدریج جای خود را به کابل ها با عایق گازی که در زمین نصب می شود خواهند داد و اخیرا تحقیقات گسترده ای برروی گازهای هیبرید در شرف انجام است. عایق گازی خطوط انتقال شامل لوله و هادی و غلاف بیرونی آن با گاز SF6  می باشد که درون زمین نصب می گردند بهمین دلیل نسبت به صاعقه و باد و برف و آلودگی بی اثر می باشد. عایق     SF6 بهترین عایق الکتریکی و همچنین بهترین منتقل کننده حرارت بوده و در نتیجه در خطوط انتقال قدرت بالا مناسبترین وسیله خواهد بود.

با توجه به محدودیتهای موجود ذکر شده، در آینده انتقال قدرت های بالا توسط کابل های XLPE  و خطوط با عایق گازی خواهد بود و مطالعات در این زمینه باعث تهیه گازهای هیبرید گردیده است ( H- GIL)  که ساختمانی بین کابل XLPE و GIL دارد با ویژگی های زیر:

1- انجام مطالعات پایه ای برروی یک H – GIL شامل سه هادی که هر کدام بوسیله عایق جامد مانند پلی اتیلنی پوشیده شده و احاطه گردیده توسط گاز SF6  با فشار بالا (شکل1). به علت وجود قابلیت انعطاف هادیها داخل لوله از جداسازی به شکل   Y استفاده می شود.

شکل (1)

2- در طراحی عایق H – GIL با توجه به ولتاژ و جریان و تعادل حرارتی ابعاد و اندازه غلاف تخمین زده می شود (شکل2) و تحت شرایط جدید دمای قابل تحمل را به حدود 110^{? C} افزایش داده و بنابراین در حدود 20% جریان مجاز هادی را افزایش خواهیم داد.

شکل (2)

3- تخمین زده میشود ظرفیت الکترواستاتیک H – GIL در حدود 70 تا 100 کیلوفاراد بر متر باشد که اندکی بیشتر از ظرفیت الکترواستاتیک GIL بوده و در حدود 3/1 کابل های XLPE  می باشد. این مقادیر میتواند انتقال قدرت را در مسافات طولانی امکان پذیر سازد و تلفات خط را به حدود 200 تا 300 وات بر متر بر فاز کاهش میدهد. (جدول 1)

جدول (1)

4- با بدست آوردن مشخصه عایق H – GIL توسط اندازه گیری در مقابل ولتاژ ایستادگی دیده می شود که عایق H – GIL مقدار پایداری در مقابل ولتاژ ایستادگی را بالا برده است.

 

 

منابع :     سایت خبری Siemens

               و    مؤسسه تحقیقاتی-صنعتی برق ژاپن 

آدرس: http://www.siemens.com          

http://criepi.denken.or.jp

فن آوری جدید برای تمیز کردن هادیهای خطوط انتقال

شرکت برق پرو Etecen دارای یک خط 220کیلو ولت به طول 1600 کیلومتر است که اخیراً نشت یک لایه نازک از پوشش گیاهی همراه با خاک، شن و نمک روی این خط دیده شده است. این پدیده از طریق کرونا، باعث ایجاد تخلیه جزئی شده و این مساله باعث ایجاد تلفات زیادی در سیستم می شود. با مطالعه ای که از سوی مهندسین شرکت Hydro - Quebec انجام شد، معلوم گردید که تلفات از زمان نصب خط، به میزان 10 تا 12 برابر افزایش یافته است.

برای حل این مشکل متخصصین بخش IREQ   شرکت Hydro - Quebec وسیله مخصوصی را برای تمیز کردن هادیها و برداشتن آلودگی از روی خط طراحی کردند. همانگونه که در شکل (1) ملاحظه می گردد این وسیله از روی زمین و با استفاده از یک طناب کششی عمل میکند.

وزن وسیله مزبور 9 کیلو گرم بوده و شامل دو قسمت می باشد که هر یک دارای 5 برس می باشند. با هر حرکت وسیله دوبار به خط برس زده می شود. هر برس روی یک سیستم آویزی نصب شده که امکان می دهد تا دستگاه از همه اتصالات عبور کرده و با هر قطری از هادیها سازگار باشد. این وسیله بویژه برای قطرهای 2 سانتیمتر و 3 سانتیمتر مناسب است

شکل (1)

منبع :        مجله Transmission & Distribution World  

آدرس : http://www.tdworld.com     

انتقال با خطوط ابر رسانا

دانلود

مقایسه سیستم انتقال هوایی و زیر زمینی

 

دانلود