Bestimmen der Tragfähigkeit und Spannweite für 132-kV-Stromübertragungstürme

Bei der Konstruktion und Konstruktion von 132-kV-Stromübertragungsmasten müssen verschiedene Faktoren sorgfältig berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass sie die elektrischen Leiter tragen und den Umwelteinflüssen standhalten können. Hier finden Sie eine Übersicht, wie Tragfähigkeit und Spannweite ermittelt werden:

Tragfähigkeit

Die Tragfähigkeit eines Sendemast bezieht sich auf seine Fähigkeit, das von den Leitern ausgeübte Gewicht und die Kräfte zu tragen, Isolatoren, und andere Komponenten, sowie äußere Kräfte wie Wind und Eis. Die Tragfähigkeit wird durch eine Kombination technischer Prinzipien bestimmt, Materialeigenschaften, und Sicherheitsfaktoren.

1. Leiterlasten:
   • Gewicht der Leiter: Das Gesamtgewicht der Leiter, einschließlich des Gewichts der Drähte und Isolatoren.
   • Spannung in den Leitern: Die horizontalen und vertikalen Kräfte, die durch die Spannung in den Leitern ausgeübt werden.
   • Durchhängen: Der Durchhang der Leiter zwischen den Türmen, was sich auf die Vertikallast auswirkt.
2. Umweltbelastungen:
   • Windlast: Die Kraft, die der Wind auf die Leiter ausübt, Turmstruktur, und Isolatoren. Die Windlast wird anhand der Windgeschwindigkeit berechnet, die freigelegte Oberfläche, und Luftwiderstandsbeiwerte.
   • Eislast: Das zusätzliche Gewicht durch Eisansammlung auf den Leitern und dem Turm. Die Eislast wird anhand der erwarteten Eisdicke und -dichte ermittelt.
   • Seismische Belastung: In erdbebengefährdeten Gebieten, Die potenziellen Kräfte, die durch seismische Aktivität ausgeübt werden, müssen berücksichtigt werden.
3. Strukturelle Belastungen:
   • Eigengewicht: Das Gewicht des Turms selbst und aller daran befestigten Komponenten.
   • Live-Last: Temporäre Belastungen während der Bau- oder Wartungsarbeiten.
4. Sicherheitsfaktoren: Technische Standards berücksichtigen Sicherheitsfaktoren, um Unsicherheiten Rechnung zu tragen und sicherzustellen, dass der Turm Belastungen standhalten kann, die über das erwartete Maximum hinausgehen. Diese Faktoren reichen typischerweise von 1.5 zu 2.5 mal die berechneten Lasten.
5. Materialeigenschaften: Die Stärke und Flexibilität des für den Turm verwendeten verzinkten Stahls, einschließlich seiner Streckgrenze, ultimative Zugfestigkeit, und Elastizität.
6. Lastkombinationen: Dabei werden unterschiedliche Belastungsszenarien berücksichtigt, wie maximale Windlast kombiniert mit Eislast, um die strukturelle Integrität des Turms unter verschiedenen Bedingungen sicherzustellen.

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Spannweite

Die Spannweite bezeichnet den Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Türmen. Die Bestimmung der geeigneten Spannweite erfordert den Ausgleich technischer Einschränkungen, wirtschaftliche Überlegungen, und Umweltfaktoren.

1. Elektrische Überlegungen:
   • Dirigent Durchhang: Der Durchhang der Leiter muss innerhalb zulässiger Grenzen liegen, um übermäßige Spannungen oder Spielprobleme zu vermeiden.
   • Elektrische Abstände: Sorgen Sie für einen ausreichenden Abstand zwischen Leitern und Erde, Strukturen, Vegetation, und andere Leiter, um Lichtbögen zu verhindern und die Sicherheit zu gewährleisten.
2. Mechanische Überlegungen:
   • Turmstärke: Die Tragfähigkeit der Masten an jedem Ende der Spannweite muss ausreichen, um das Gewicht und die Spannung der Leiter zu tragen.
   • Leiterspannung: Die Spannung in den Leitern muss kontrolliert werden, um übermäßiges Durchhängen oder Abreißen zu verhindern.
3. Umweltfaktoren:
   • Terrain: Die Topographie des Geländes beeinflusst die Spannweite. Hügeliges oder unebenes Gelände erfordert möglicherweise kürzere Spannweiten, während flaches Gelände längere Spannweiten aufnehmen kann.
   • Wind- und Eisbedingungen: Gebiete mit hohen Windgeschwindigkeiten oder starker Eislast können kürzere Spannweiten erforderlich machen, um die Belastung jedes Turms zu verringern.
4. Wirtschaftliche Überlegungen:
   • Materialkosten: Längere Spannweiten reduzieren die Anzahl der benötigten Türme, Dadurch können Material- und Baukosten gesenkt werden.
   • Wartung: Längere Spannweiten können mit der Zeit zu einem stärkeren Durchhängen des Leiters führen, eine häufigere Wartung erfordern.
5. Regulierungs- und Sicherheitsstandards: Einhaltung der örtlichen Vorschriften, National, und internationale Normen und Vorschriften für die Planung und den Bau von Stromübertragungsleitungen.

Berechnungsmethoden

1. Finite-Elemente-Analyse (FEA): Computersimulationen, die die Reaktion des Turms auf verschiedene Lasten und Bedingungen modellieren, So können Ingenieure das Design hinsichtlich Tragfähigkeit und Spannweite optimieren.
2. Empirische Formeln: Standardisierte Formeln basierend auf historischen Daten und technischen Prinzipien zur Berechnung von Lasten und Spannweiten.
3. Feldtests: Physikalische Tests von Turmprototypen unter kontrollierten Bedingungen, um Entwurfsberechnungen zu validieren und die Leistung sicherzustellen.

Fazit

Die Bestimmung der Tragfähigkeit und Spannweite für 132-kV-Freileitungsmasten erfordert ein komplexes Zusammenspiel ingenieurtechnischer Prinzipien, Materialeigenschaften, Umweltfaktoren, und wirtschaftlicher Überlegungen. Durch sorgfältige Bewertung dieser Faktoren, Ingenieure können Türme entwerfen, die sowohl strukturell solide als auch kostengünstig sind, Gewährleistung der zuverlässigen Übertragung von Hochspannungsstrom über große Entfernungen.