تحلیل پایداری خطوط انتقال نیرو تحت اثر هم زمان ریزش یخ از روی کابل ها و وزش باد

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز

چکیده

در مناطق سردسیر، احتمال تشکیل یخ در اثر بارندگی و برودت هوا، روی کابل‌ها و دکل‌های انتقال نیرو وجود دارد. یخ بستن روی کابل‌ها و دکل‌ها یک بارگذاری استاتیکی است، که با انجام تحلیل استاتیکی مقدار تغییرشکل‌های اضافی ایجادشده در خط انتقال نیرو تعیین می‌شود. این بارگذاری و تغییر شکل در طراحی سازه در نظر گرفته شده و لذا از این بابت خط انتقال نیرو ایمن می‌باشد. در اثر عواملی نظیر افزایش دما، وزش باد و ... احتمال ریزش ناگهانی یخ از روی کابل‌های خط انتقال نیرو وجود دارد، که باعث به ­هم خوردن تعادل نیروی کششی طولی در دهانه‌های طرفین دکل انتقال نیرو می‌شود. علاوه بر این، ارتعاشی که در اثر ریزش یخ، در خط انتقال رخ می‌دهد، بار دینامیکی شدیدی را به خط انتقال وارد می‌کند. درصورتی‌که این ارتعاش، با ارتعاش ناشی از وزش باد همراه شود، پایداری خط انتقال بیشتر تهدید می‌شود. در این مقاله، بررسی پایداری خط انتقال نیرو، تحت اثر ریزش ناگهانی یخ از روی کابل­ های خط انتقال نیرو و وزش باد موردتوجه قرار می‌گیرد. میزان قطر یخ روی کابل‌ها و سرعت باد براساس آیین‌نامه بارگذاری انتخاب شده است. تحلیل پایداری خط انتقال نیرو نشان می‌دهد، که در اثر یخ با ضخامت در نظر گرفته‌شده در طراحی سازه و ریزش آن در یک دهانه همراه با وزش باد، خط انتقال نیرو پایدار نخواهد بود. ناپایداری به­ صورت تسلیم در اعضا بالایی دکل انتقال نیرو شروع می‌شود و سپس به اعضا در ارتفاع میانی دکل منتقل شده و درنهایت به قسمت نسبتاً بزرگی از دکل انتقال نیرو گسترش می‌یابد. 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Stability Analysis of Transmission Lines under Simultaneous Ice-Shedding and Wind Loads

نویسندگان [English]

  • Hadi Sarmasti
  • Karim Abedi
  • Mohammad Reza Chenaghlou
Faculty of Civil Engineering, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran
چکیده [English]

In the present study, the effect of ice-shedding simultaneously at the transmission line's span and the wind was investigated using numerical modeling, and its results are presented. The transmission line has five transmission towers and six power transmission spans related to the 400 kV transmission line of the Khoy-Urmia power plant. The transmission tower's weaknesses have been identified using this study's results, which can be considered in strengthening existing towers and the design of new transmission lines.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Transmission line
  • Finite element analysis
  • Ice-shedding
  • Wind load
  • Stability analysis
ASCE, “Design of latticed steel transmission structures, ASCE/SEI 10-15”, American Society of Civil Engineers, Reston, Virginia, 2015.
Deodatis G, “Simulation of Ergodic Multivariate Stochastic Processess”, Journal of Engineering Mechanics 122 (August), 1996, 778-87.
Jamaleddine A, McClure G, Rousselet J, Beauchemin R, “Simulation of ice-shedding on electrical transmission lines using adina”, Computers and Structures, 1993, 47 (4-5), 523-36.
Kadaba, Radhakrishna R, “Response of electrical transmission line conductors to extreme wind using filed data”, 1988.
Kadaba, Radhakrishna R, “Response of electrical transmission line conductors to extreme wind using filed data”, Ph.D. Dissertation, Texas Tech University, Austin, 1988.
Kaimal JC, Wyngaard JC, Izumi Y, Coté OR, “Spectral Characteristics of Surface‐layer Turbulence”, Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 1972, 98 (417), 563-89.
Kareem A, Yukio Tamura, Advanced Structural Wind, 2013.
Kollár LE, Masoud F, Van Dyke P, “Modeling ice shedding propagation on transmission lines with or without interphase spacers”, 2013, 28 (1), 261-67.
Meng X, Hou L, MacAlpine M and Fu G, “Oscillation of Conductors following ice-shedding on uhv transmission lines”, Mechanical Systems and Signal Processing, 2012, 30, 393-406.
Meng X, Wang L, “Cold regions science and technology dynamic characteristic of ice-shedding on uhv overhead transmission lines”, Cold Regions Science and Technology, 2013, 66 (1), 44-52.

Roshan Fekr M, Mcclure G, “Numerical modelling of the dynamic response of ice-shedding on electrical transmission lines”, Atmospheric Research, 1998, 46, 1-11.

Sarmasti H, Abedi K, Chenaghlou MR, “Stability behavior of the transmission line system under incremental dynamic wind load”, Wind and Structures, 2020, 31 509-522.
Konstantin S, Farzaneh M, “Modeling of icing and ice shedding on overhead power lines based on statistical analysis of meteorological data”, 2004, 19 (2), 715-21.
Shinozuka M, Jan C-M, “Digital simulation of random processes”, Journal of Sound and Vibration, 1972, 25, 111-28.
Von Karman, Theodore, “Reynolds’ Discoveries”, 1948, Proc. N. A. S. 34: 530-39.
Wittig LE, Sinha AK, “Simulation of multicorrelated random processes using the fft algorithm”, The Journal of the Acoustical Society of America, 1972, 54 (1), 292-292.
Wu, Chuan, “PT SC”, Cold Regions Science and Technology, 2016.
Yan, Bo, Chen K, Guo Y, Liang M, Yuan Qi, “Numerical simulation study on jump height of iced transmission lines after ice shedding”, January 2013.
Yang F, Yang J, Junke HAN, Dongjie FU, “Dynamic Responses of Transmission Tower-Line System under Ice Shedding”, 2010, 10 (3).
Fengli Y, Jingbo Y, Junke H, Dongjie Fu. “Numerical simulation on the hv transmission tower-line system under ice-shedding”, 2009, 5-9.
Zhang P, Ren L, Li H, Jia Z and Jiang T, “Control of wind-induced vibration of transmission tower-line system by using a spring pendulum”, Mathematical Problems in Engineering, 2015.