エネルギー伝送システムの設計に関する考慮事項と制約
発電所から変電所センターへの送電は、今日の電力需要の増加に伴って増加しています。送電システムが数十年にわたって拡大するにつれて、送電線で利用可能な余剰容量は、システムの成長、または送電ユーザーがシステム需要を満たすためのより経済的な計画を開発することで消費されるようです。拡大はより多くの消費につながり、それは拡大に向けてより多くを促進します。伝送システムの設計に伴う考慮事項と制約を理解することで、エンジニアはこれが運用と信頼性にどのように影響するかについての洞察を得ることができます。
送信の制約
拡張の成長は、ユーザーが需要に基づいてますます多くのエネルギーを消費することにつながります。エネルギー伝達の混雑は、エネルギー伝達が増加した電力の流れに対応できなくなったときに発生します。伝送の混雑の理由はさまざまですが、特定のルートでの電力の流れに対する一般的な需要の問題は、その信頼性を損なうことなく実現することはできません。一般的な制約とそれに関連する結果を特定しましょう。
熱的制約
伝送ラインには独自の熱制限があり、それを超えるとラインがたるむ可能性があります。これにより、近くの植生、構造物、そしてもちろん地面に電気アークが発生するライン障害が発生する可能性があります。これが発生した場合、保護伝送コンポーネントは、端末機器を深刻な損傷から保護するために、障害のある回線を削除します。
修理のために送電線が取り外されると、他の送電線は損失を補うために負荷が増加します。過負荷が発生する可能性があり、これにより、動作上の制約を超える熱制限が発生する可能性があります。この状況がすぐに適切に封じ込められない場合、損失を補う他の回線でまったく同じシナリオが発生する可能性があります。
この一時的な修正は緊急事態のためだけのものであり、エネルギー送電線は依然としてその熱制限を超える可能性があることを理解してください。このため、エネルギー送電線には緊急時の定格が付けられていることがよくあります。この定格は、熱限界に達する可能性を最小限に抑えるために、より高い負荷伝達を可能にする特定の時間を与えます。
電圧の制約
一般に、受信端でのエネルギー伝送線路のリアクタンスは、開始端で印加される電圧よりもはるかに小さくなります。公称電圧値よりも高いまたは低い電圧偏差が大きいと、消費者またはプロバイダーに機器の損傷を引き起こす可能性があります。これは、要件を満たす動作を維持するために動作電圧の制約がある理由を示しています。この制約は、エネルギー伝送線路が散乱して長い領域でははるかに重要です。
運用上の制約
負荷は絶えず変化します。これは小さな変化でも大きな変化でもかまいません。発電側の機械的電力が電力需要に適応する場合、一般に負荷の比較的小さな変化が発生します。変動が小さい限り、システム間の接続は同期を維持できます。負荷の大きさが増加せず、低周波数で振動しない限り、システムは安定したままです。これらの振動は、問題のある電圧と周波数の問題を引き起こす可能性があり、不安定性と場合によっては停止につながる可能性があります。
大きな振動は、エネルギー送電線の整備、故障、または中断が原因で発生します。周波数範囲が大きくなると、制御不能な状況が発生し、非定常状態が不安定になる可能性があります。潜在的な不安定性を最小限に抑えるために予防策が必要です。
電圧の不安定性は、システムがより大きな無効電力の流れにさらされると発生します。これは、ラインの開始端から受信端までの電圧差の結果です。これにより、受信側で電圧降下が発生します。電圧が低いと電流が増加し、損失の原因となる可能性があります。電圧の崩壊は最終的な結果です。機器の損傷や停止の原因となる可能性があります。
エネルギー送電線設計の定義
送電線の設計に影響を与える考慮事項がいくつかあります。エネルギー送電線には、それらを定義する特定のパラメータがあります。これらのパラメータは、環境への影響に影響を及ぼします。基本的なパラメータは次のとおりです。
- 公称電圧
- 線の長さ
- 高度範囲
- 設計荷重
公称電圧は、実際の線間電圧の概算です。実際の電圧は、抵抗、距離、接続機器、およびラインの電気的性能によって異なります。高度範囲は、おおよそ予想される天気と遭遇する地形を意味します。設計荷重も気象要因に基づいています。たとえば、風と氷がエネルギー送電線とタワーにかける設計荷重。これは、タワーの寸法、長さ、タワーの設計、導体の機械的強度、および風の減衰に影響します。
タワー設計パラメーター
送電鉄塔は、導体を地域の環境や相互に分離するように設計されています。エネルギー伝達電圧が高いほど、分離距離を大きくする必要があります。アークが送電線から地面にジャンプする可能性がある場合、障害から地面へのシナリオが発生します。これは、周囲への電気の移動があるときです。これは、導体間でも発生する可能性があります。これは、相間障害と呼ばれます。
最初の設計上の考慮事項は、導体、タワー、およびその他の潜在的なアーク構造間の距離です。これは、タワーの物理的寸法の一般的な考え方を提供します。これには、タワーの高さ、導体の間隔、および取り付け用の絶縁体の長さが含まれます。
次の設計上の考慮事項は、最初の設計要件を維持するためのタワーフレームの構造強度です。これには、コンポーネント、天候、および考えられる衝撃荷重が考慮されます。
最終的な設計上の考慮事項は、タワーと所定の設計荷重をサポートするために必要な基盤を提供することです。
クリアランス設計パラメータ
タワーの基本的な機能は、導体を周囲の導体、他の導体、および潜在的なアーク構造から分離することです。フェーズからタワー、フェーズからフェーズ、およびフェーズからグラウンドに基づくクリアランス。相とタワーのクリアランスは、通常、導体の動きの可能性を考慮に入れる必要がある絶縁体ストリングによって維持されます。フェーズとグラウンドのクリアランスは、タワーの高さに基づいており、ラインの温度とラインのたるみの可能性を最小限に抑え、植生と潜在的なアーク構造を制御します。相間分離は、タワーの形状と制限線の動きによって制御されます。
雷保護のための設計
塔の高さが高いほど、落雷の可能性が高くなります。落雷は、送電および民生機器にかなりの損害を与える可能性があります。落雷による損傷を最小限に抑えるために、追加のケーブルセットがタワーの上部から地面まで配線され、落雷が続きます。これらは一般にシールド線と呼ばれ、機器の故障を確実に防ぐのに役立ちます。
導体の動きを抑制するための設計
導体の動きを引き起こす風化作用は、エネルギー伝送装置に損傷を与える可能性があります。最も一般的なタイプのエネルギー伝達ダンパーは、ストックブリッジダンパーです。これらは、導体の接続点からタワーに隣接して、導体の下に設置されます。風化作用の適切な予測は、送電鉄塔に必要なダンパーの設計を決定するのに役立ちます。これらは、風化による振動の影響を防ぎ、ユーティリティ機器に損傷を与える可能性があります。
E3。物理設計レイアウト用ケーブル
E3.Cableは、洗練されたプラットフォームに組み合わされた電気的CADと機械的CADの多様なブレンドを可能にします。これにより、エネルギー送電線、変電所の相互接続、送電鉄塔の設計を簡単かつ簡単にするツールと機能が提供されます。機械構造の幾何学的要件を維持しながら、設計が衝突しないようにするために必要な機能を提供します。
簡単なドラッグアンドドロップスナップイン機能を使用して、相互接続システムパネルと伝送ラインを作成できます。ユーザーの要求に基づく入力パラメーターに基づいて、エラーのない簡単な設計を作成します。次のいくつかを提供します。
- パネルコントローラの物理的表現を作成します
- デザインルールチェック
- 干渉検出
- 配置エラーの防止
E3.3Dルーティングブリッジ
E3.3Dルーティングブリッジは、市場で最も使用されているMCADソフトウェアからエネルギー伝送ラインのルーティングおよび構成への簡単な移行を提供します。 MCADファイルをE3.3Dルーティングブリッジに簡単に転送して、設計パラメータのエネルギー伝送ラインの長さと直径を決定します。これにより、機械工学と電気工学の側面を1つの使いやすいソフトウェアに結合するための中間ステップが提供されます。 E3.3Dルーティングブリッジは、導体、エネルギー伝送ライン、および絶縁体間の相互接続のより明確なイメージと、運用エンジニアリングパラメータを達成するために必要なクリアランスを提供します。次の機能を提供します：
- MCADへの転送可能なコンポーネント情報
- MCADでコンポーネントの衝突を確認する
- 伝送サグまたはベンドのアカウンティング
- MCADでエネルギー送電線とセグメントの長さを計算する
適切な設計ツール
設計上の制約と考慮事項を理解することは、最高のエネルギー伝送装置を設計するための最初のステップにすぎません。最高の品質と信頼性を生み出すために利用できる最高のツールを用意することは、エンジニアに何よりも役立つでしょう。準備設計エンジニアリングの次のステップに進みます。
伝送システムに使用されている現在の設計プロセスと、それをどのように改善できるかについてコメントします。
産業技術