Überlegungen und Beschränkungen des Energieübertragungssystems

Die elektrische Energieübertragung von Kraftwerken zu Umspannwerkszentren nimmt mit zunehmender Leistung zu heute verlangen. Da Übertragungssysteme im Laufe der Jahrzehnte expandieren, scheint die auf Übertragungsleitungen verfügbare Überkapazität durch das Systemwachstum oder durch die Entwicklung von wirtschaftlicheren Plänen der Übertragungsbenutzer zur Deckung der Systemnachfrage aufgebraucht zu werden. Die Expansion führt zu mehr Konsum, was die Expansion stärker fördert. Das Verständnis der Überlegungen und Einschränkungen bei der Konstruktion von Übertragungssystemen wird Ingenieuren einen Einblick geben, wie sich dies auf den Betrieb und die Zuverlässigkeit auswirkt.

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Übertragungseinschränkungen

Das Expansionswachstum führt dazu, dass die Nutzer je nach Bedarf immer mehr Energie verbrauchen. Ein Stau bei der Energieübertragung entsteht, wenn die Energieübertragung den erhöhten Leistungsfluss nicht mehr aufnehmen kann. Die Gründe für Übertragungsengpässe können unterschiedlich sein, aber die üblichen Nachfrageprobleme für den Stromfluss auf einer bestimmten Route sind nicht möglich, ohne deren Zuverlässigkeit zu gefährden. Lassen Sie uns gemeinsame Einschränkungen und die damit verbundenen Konsequenzen identifizieren.

Thermische Einschränkungen

Übertragungsleitungen haben ihre eigene thermische Grenze, die zu Durchhängen der Leitungen führen kann, wenn sie überschritten wird. Dies kann zu einem Leitungsfehler führen, bei dem ein Lichtbogen auf die nahe gelegene Vegetation, Strukturen und natürlich den Boden auftritt. In diesem Fall entfernen schützende Übertragungskomponenten die fehlerhafte Leitung, um Endgeräte vor ernsthaften Schäden zu bewahren.

Wenn die Leitung zur Reparatur entfernt wird, erfahren andere Übertragungsleitungen erhöhte Belastungen, um den Verlust auszugleichen. Dies kann zu einer Überlastung führen, die dazu führen kann, dass die thermischen Grenzen die Betriebsgrenzen überschreiten. Wenn diese Situation nicht schnell richtig eingedämmt wird, können die anderen Linien, die den Verlust kompensieren, genau das gleiche Szenario erleben.

Verstehen, dass diese vorübergehende Lösung nur für Notsituationen gedacht ist und dass Energieübertragungsleitungen immer noch ihre thermische Grenze überschreiten können. Aus diesem Grund haben Energieübertragungsleitungen oft eine Notstrom-Einstufung. Diese Bewertung gibt eine bestimmte Zeitdauer an, die höhere Lastübertragungen ermöglicht, um die Wahrscheinlichkeit zu minimieren, dass die thermische Grenze erreicht wird.

Spannungsbeschränkungen

Im Allgemeinen ist die Reaktanz der Energieübertragungsleitung an den Empfangsenden viel geringer als die am Anfangsende angelegte Spannung. Größere Spannungsabweichungen über oder unter dem Nennspannungswert können zu Geräteschäden beim Verbraucher oder Anbieter führen. Dies ist ein Grund für eine Betriebsspannungsbeschränkung, um den Betrieb aufrechtzuerhalten, der die Anforderungen erfüllt. Diese Einschränkung ist in Gebieten viel wichtiger, in denen die Energieübertragungsleitungen verstreut und lang sind.

Betriebseinschränkungen

Lasten ändern sich ständig, dies können kleine oder große Änderungen sein. Relativ kleine Laständerungen treten im Allgemeinen auf, wenn sich die mechanische Leistung auf der Erzeugungsseite an den elektrischen Bedarf anpasst. Solange die Abweichung gering ist, kann die Verbindung zwischen den Systemen synchron bleiben. Das System würde stabil bleiben, solange die Lasten nicht an Größe gewinnen und bei niedrigen Frequenzen schwingen. Diese Schwingungen können zu problematischen Spannungs- und Frequenzproblemen führen, die zu Instabilität und möglicherweise zu Ausfällen führen können.

Aufgrund von Wartungen, Störungen oder Unterbrechungen in Energieübertragungsleitungen treten große Schwingungen auf. Größere Frequenzbereiche können unkontrollierbare Situationen verursachen, die zu einer instationären Instabilität führen können. Vorbeugende Maßnahmen sind erforderlich, um die potenzielle Instabilität zu minimieren.

Spannungsinstabilität tritt auf, wenn Systeme größeren Blindleistungsflüssen ausgesetzt sind. Dies ist auf die Spannungsdifferenz vom Anfangs- zum Empfangsende der Leitung zurückzuführen. Dies führt zu Spannungsabfällen am Empfangsende. Niedrigere Spannungen erhöhen den Strom und können zu Verlusten beitragen. Spannungskollaps ist die Endfolge. Kann Geräteschäden und möglicherweise Ausfälle verursachen.

Entwurf der Energieübertragungsleitung

Es gibt eine Reihe von Überlegungen, die beim Design der Übertragungsleitung eine Rolle spielen. Energieübertragungsleitungen haben spezifische Parameter, die sie definieren. Diese Parameter haben Auswirkungen auf die Umweltauswirkungen. Die grundlegenden Parameter umfassen:

• Nennspannung
• Linienlänge
• Höhenbereich
• Konstruktionslasten

Die Nennspannung ist eine Annäherung an die tatsächliche Netzspannung. Die tatsächliche Spannung variiert je nach Widerstand, Entfernung, Anschlussgeräten und der elektrischen Leistung der Leitung. Der Höhenbereich bedeutet ungefähr das erwartete Wetter und das angetroffene Gelände. Die Auslegungslast basiert auch auf dem Wetterfaktor. Zum Beispiel die Auslegungslast, die Wind und Eis auf die Energieübertragungsleitungen und Türme ausüben. Dies beeinflusst die Turmabmessungen, -längen, das Turmdesign und die mechanische Festigkeit des Leiters sowie die Winddämpfung.

Turmdesignparameter

Sendemasten sind so konzipiert, dass sie die Leiter von der lokalen Umgebung und voneinander getrennt halten. Je höher die Energieübertragungsspannungen sind, desto größer muss der Trennungsabstand sein. Wenn ein Lichtbogen von der Übertragungsleitung zur Erde springen kann, führt dies zu einem Fehler-Erde-Szenario. Dies ist der Fall, wenn Strom an die Umgebung abgegeben wird. Dies kann auch zwischen den Leitern auftreten. Dies wird als Phase-zu-Phase-Fehler bezeichnet.

Die erste Designüberlegung ist der Abstand zwischen den Leitern, dem Turm und anderen potentiellen Lichtbogenstrukturen. Dies liefert eine allgemeine Vorstellung von den physikalischen Abmessungen des Turms. Dazu gehören Turmhöhe, Leiterabstand und Isolatorlänge für die Montage.

Die nächste Designüberlegung ist die strukturelle Festigkeit des Turmrahmens, um die ersten Designanforderungen zu erfüllen. Dabei werden Bauteil, Witterung und mögliche Stoßbelastungen berücksichtigt.

Die letzte Entwurfsüberlegung besteht darin, das notwendige Fundament bereitzustellen, um den Turm und die vorgegebenen Entwurfslasten zu tragen.

Abstandsentwurfsparameter

Die Grundfunktion des Turms besteht darin, Leiter von der Umgebung, anderen Leitern und potentiellen Lichtbogenstrukturen zu isolieren. Abstände basierend auf Leiter-Turm, Leiter-Phase und Leiter-Erde. Phasen-zu-Turm-Abstände werden normalerweise durch Isolatorketten eingehalten, die eine mögliche Leiterbewegung berücksichtigen müssen. Der Abstand zwischen Phase und Boden basiert auf der Turmhöhe, um die Leitungstemperatur und das Potenzial für Leitungsdurchhang zu minimieren und die Vegetation und potenzielle Lichtbogenstrukturen zu kontrollieren. Die Phasentrennung wird durch die Turmgeometrie und die Begrenzung der Linienbewegung gesteuert.

Gestaltung für den Blitzschutz

Je höher der Turm, desto höher die Wahrscheinlichkeit für einen möglichen Blitzeinschlag. Blitzeinschläge können erhebliche Schäden an Energieübertragungs- und Verbrauchergeräten verursachen. Um Schäden durch Blitzeinschläge zu minimieren, wird ein zusätzlicher Kabelsatz von der Spitze des Turms bis zum Boden verlegt, damit der Blitz folgen kann. Diese werden im Allgemeinen als abgeschirmte Drähte bezeichnet und tragen dazu bei, dass Geräteausfälle verhindert werden.

Design zur Unterdrückung von Leiterbewegungen

Witterungseinflüsse, die eine Leiterbewegung erzeugen, können potenziell zu Schäden an Energieübertragungseinrichtungen führen. Die gebräuchlichste Art von Energieübertragungsdämpfer ist der Stockbridge-Dämpfer. Diese werden unterhalb der Leiter installiert, angrenzend an den Befestigungspunkt an den Leitern zum Mast. Eine angemessene Vorhersage von Witterungseinflüssen kann bei der Bestimmung der erforderlichen Dämpferkonstruktion für den Sendemast helfen. Diese verhindern, dass die Vibrationseffekte der Verwitterung möglicherweise Schäden an Versorgungsgeräten verursachen.

E3.Kabel für das physische Designlayout

E3.Cable ermöglicht eine vielseitige Mischung aus elektrischem und mechanischem CAD in einer ausgereiften Plattform. Dadurch werden Werkzeuge und Funktionen bereitgestellt, die das Entwerfen von Energieübertragungsleitungen, Umspannwerksverbindungen und Übertragungsmasten einfach und unkompliziert machen. Bietet Ihnen die erforderlichen Funktionen, um zu verhindern, dass Konstruktionen kollidieren, während die geometrischen Anforderungen für mechanische Strukturen eingehalten werden.

Ermöglicht die Erstellung von miteinander verbundenen Systempanels und Übertragungsleitungen mit einfachen Drag-and-Drop-Snap-In-Funktionen. Erstellen Sie ein einfaches fehlerfreies Design basierend auf Eingabeparametern basierend auf den Anforderungen des Benutzers. Bietet einige der folgenden Funktionen.

• Erstellt eine physische Darstellung von Panel-Controllern
• Designregelprüfung
• Kollisionserkennung
• Verhinderung von Platzierungsfehlern

E3.3D-Routing-Bridge

Die E3.3D-Routing-Brücke bietet einen einfachen Übergang zwischen den am häufigsten verwendeten MCAD-Softwares auf dem Markt zum Routing und zur Konfiguration von Energieübertragungsleitungen. Übertragen Sie MCAD-Dateien einfach in die E3.3D-Routingbrücke, um die Länge und den Durchmesser der Energieübertragungsleitung für Konstruktionsparameter zu bestimmen. Dies bietet einen Zwischenschritt zwischen der Zusammenführung der mechanischen und elektrotechnischen Aspekte in einer einfach zu bedienenden Software. Die E3.3D-Routingbrücke bietet ein klareres Bild der Verbindungen zwischen Leitern, Energieübertragungsleitungen und Isolatoren und des erforderlichen Abstands zum Erreichen der betrieblichen technischen Parameter. Es bietet die folgenden Funktionen:

• Übertragbare Komponenteninformationen an MCAD
• Auf Komponentenkonflikte in MCAD prüfen
• Berechnung von Durchbiegungen oder Biegungen des Getriebes
• Berechnen Sie die Länge von Energieübertragungsleitungen und -segmenten in MCAD

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Die richtigen Designtools

Das Verständnis der Konstruktionsbeschränkungen und -überlegungen ist nur der erste Schritt zur Entwicklung der besten Energieübertragungsausrüstung. Die besten Werkzeuge zur Verfügung zu haben, um die beste Qualität und Zuverlässigkeit zu produzieren, wird Ingenieuren um viele Größenordnungen weiterhelfen. Machen Sie den nächsten Schritt in der Vorbereitungskonstruktion.

Kommentieren Sie aktuelle Designprozesse, die für Ihre Übertragungssysteme verwendet werden, und wie es besser sein könnte.

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