POWER از تخلیه کرونا در خطوط برق جلوگیری می کند
نوسازی شبکه برق یک کار بزرگ است. صنعت برق در حال جمعآوری پایگاه دانش مهندسی گسترده خود برای توسعه اجزا و سیستمهایی است که برای دهههای آینده انرژی الکتریکی کارآمد و قابل اعتماد را برای ما به ارمغان میآورند. مهندسان با استفاده از فناوری شبیهسازی بسیار دقیق با دانش بهدستآمده در طی دههها تجزیه و تحلیل تجهیزات در حال خدمت، طرحهای جدیدی را ایجاد میکنند و همچنین فناوریهای اثباتشده را مقاومسازی میکنند.
شبیه سازی طراحی خطوط برق را بهینه می کند
من اخیراً مقالهای برای Multiphysics Simulation نوشتم ، درج مجله IEEE Spectrum ، که در آن پروژهای را شرح دادم که توسط شرکت مشاوره مهندسی جهانی، POWER Engineers (POWER) انجام شده است.
در طول پروژه، POWER از شبیهسازی چندفیزیکی برای مطالعه تخلیه کرونا در خطوط برق و مجموعههای مرتبط با آنها استفاده کرد. هدف از این پروژه تعیین اینکه آیا و در کجا تخلیه کرونا رخ داده است. بالاتر از یک ولتاژ معین، اتلاف انرژی، تداخل رادیویی الکترومغناطیسی (AM)، نویز قابل شنیدن و فرسایش احتمالی مواد ممکن است رخ دهد. بنابراین، استفاده از شبیهسازی برای پیشبینی محل وقوع تخلیه کرونا قبل از آزمایش فیزیکی سختافزار، میتواند برای تولیدکنندگان و صاحبان انتقال بسیار مفید باشد.
برای چندین دهه، مهندسان برق در حال مطالعه عملکرد تجهیزات در حال خدمت و انجام آزمایشات دقیق به منظور بهینه سازی خطوط انتقال بوده اند. از آنجایی که چنین داده های گسترده ای در تجهیزات خطوط انتقال وجود دارد، POWER توانست از این داده ها برای ساخت شبیه سازی های دقیق برای آزمایش سریع قابلیت حیات تجهیزات جدید استفاده کند. جان لمان، مهندس ارشد پروژه در POWER، در حال کار بر روی پروژهای برای یک شرکت خدمات شهری در غرب میانه، تخلیه کرونا را که در یک مجموعه عایق بنبست تولید میشود، مدلسازی کرد . این مجموعهها پیوندهای مکانیکی با فشار بالا هستند که برای عایقسازی هادیهای پرانرژی از سازههای پشتیبانی زمین در مکانهایی که خط برق میپیچد یا خاتمه مییابد، استفاده میشود.
یک خط انتقال نیرو با سه فاز، هر کدام با دو مجموعه بن بست مرتبط.
همانطور که در مقاله ذکر کردم، مجموعه های بن بست پیشنهاد شده در مطالعه برای استفاده با تجهیزات ویژه خط انتقال 345 کیلوولت ساخته شده اند. به طور خاص، تجهیزات مورد بحث برای مقاومت در برابر بسیاری از شرایط سخت، مانند بادهای شدید و تجمع یخ مهندسی شده است. یکی از راههایی که میتوان به آن دست یافت، چرخاندن مجموعهای از دو کابل است. به جای صفحه صافی که یک کابل تک استوانه ای به باد ارائه می کند، کابل های پیچ خورده، که در چنین رساناهایی استفاده می شود، دارای مشخصات پیوسته متغیری هستند که به به حداقل رساندن اثرات ایرفویل یخ زده و جلوگیری از تاختن هادی کمک می کند . یک نقشه CAD از مجموعه بن بست مورد مطالعه در این پروژه در شکل زیر نشان داده شده است، جایی که یک رشته عایق عایق مکانیکی بین هادی های برق و قطب برق را فراهم می کند.
نمایش CAD یک مجموعه عایق بن بست.
تکنیک های مدل سازی برای یک شبیه سازی کارآمد
یکی از چالشهایی که لمان و تیمش با آن مواجه بودند این بود که چگونه یک شبیهسازی دقیق از مجموعه بنبست بدون مدلسازی جزئیات بسازند که منجر به زمان طولانی حل شود و کارایی مدل را به خطر بیندازد. لمان و تیمش این مشکل را با استفاده از چند تکنیک مختلف حل کردند. ابتدا، لمان به جای مدلسازی هر سه فاز خط انتقال، تعیین کرد که مدلسازی یک فاز همچنان نتایج دقیقی را ارائه میدهد، زیرا فاصله بین فازها بزرگتر از فاصله بین بخش برقدار مجموعه بنبست و انتهای زمین شده است. مجمع.
سپس، لمن تصمیم گرفت که با تجزیه و تحلیل پتانسیل الکتریکی در امتداد رشته مقره با استفاده از یک مدل متقارن محوری دوبعدی، ولتاژ موثر موجود بر روی درپوش آخرین واحد رشته مقره را تعیین کند (در تصویر بالا و نمودار زیر نشان داده شده است). سپس، هنگام آمادهسازی مدل سهبعدی مجموعه، او میتوانست با گنجاندن آخرین واحد رشته مقره، یک شبیهسازی ناب بسازد. با این اطلاعات، لمان و تیمش توانستند بدون نیاز به معرفی بار محاسباتی هندسه پیچیده و تکراری رشته مقره، یک شبیهسازی دقیق و معقول را راهاندازی کنند.
مدل متقارن محوری دوبعدی رشته مقره که توزیع پتانسیل الکتریکی را نشان می دهد.
اشباع صدا: جلوگیری از وزوز و تداخل رادیویی
در مرحله بعد، POWER با استفاده از نتایج قبلی به عنوان یک شرط مرزی برای فنجان منفرد عایق مدل شده، یک شبیهسازی از شدت میدان الکتریکی در امتداد سطح مجموعه بنبست ایجاد کرد. با استفاده از پس پردازش سفارشی بر اساس داده های جمع آوری شده از آزمایش میدانی هادی های مشابه، لمن توانست مناطقی را که احتمالاً تخلیه مضر کرونا را تجربه می کنند، تجسم کند.
تخلیه کرونا به دلیل ترکیبی از میدان های الکتریکی، هندسه دستگاه، شرایط جوی و وضعیت سطح رسانا رخ می دهد. مدل لمان توانست این پدیده پیچیده را در نظر بگیرد و نتایج یک مونتاژ بن بست را که هنوز تحت آزمایش فیزیکی قرار نگرفته بود، پیش بینی کند.
قدرت میدان الکتریکی در سطح مجموعه بن بست.
لمان به من گفت: “اگر تا به حال در نزدیکی یک خط انتقال ایستاده باشید، احتمالاً صدای وزوز را شنیده اید.” او سپس توضیح داد: «بیش از یک ولتاژ مشخص، میدان الکتریکی مولکولهای هوا را یونیزه میکند و تخلیه کرونا ایجاد میکند. این همان صدایی است که می شنوید.»
POWER با استفاده از شبیهسازی چندفیزیکی توانست پیشبینی دقیقی از محل احتمالی تخلیه کرونا به مشتری خود ارائه دهد. از آنجا، آنها می توانند به آنها کمک کنند تا صدای وزوز مرتبط و سایر اثرات را کاهش دهند. لمان میگوید: «من برای مهندسانی که شبکه برق را بدون استفاده از محاسبات مدرن ساختهاند، احترام زیادی قائل هستم. این مهم است که ما این نبوغ را با استفاده از ابزارهای پیشرفته برای طراحی موثر شبکه فردا ترکیب کنیم.
بیشتر خواندن
- برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد تکنیکهای مدلسازی بهکار گرفته شده توسط مهندسان POWER، داستان کامل « افزایش عملکرد خط انتقال: استفاده از شبیهسازی برای بهینهسازی طراحی » را در مجله Multiphysics Simulation ، که به عنوان درج در IEEE Spectrum منتشر شده است، بررسی کنید .
- برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد راه حل های مهندسی ارائه شده توسط این شرکت مشاوره جهانی، از وب سایت POWER Engineers دیدن کنید .
- لینک دانلود به صورت پارت های 1 گیگابایتی در فایل های ZIP ارائه شده است.
- در صورتی که به هر دلیل موفق به دانلود فایل مورد نظر نشدید به ما اطلاع دهید.
برای مشاهده لینک دانلود لطفا وارد حساب کاربری خود شوید!
وارد شویدپسورد فایل : پسورد ندارد گزارش خرابی لینک
دیدگاهتان را بنویسید