برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

بلندترین برج انتقال نیروی جهان

پروژه انتقال برق 500 كیلوولت چین شرقی/ جیانگ‌سو برای مقابله با رشد فزاینده تقاضای انرژی الكتریكی در استان جیانگ‌سو، چین اجرا شده. هدف كلی پروژه كاهش تنگناهای موجود در انتقال توان الكتریكی در چین شرقی و توسعه تجارت برق بر مبنای اصول بازرگانی كه از طریق فراهم آوردن پیش‌نیازهای لازم جهت رشد اقتصادی با تامین توان كافی برای مصرف‌كنندگان امكان‌پذیر می‌شود. این هدف از طریق گسترش سیستم 500 كیلوولت موجود به عنوان اقتصادی‌ترین راه‌حل ممكن مورد توجه واقع شد. نیروگاههای ظرفیت بالای جدید در طول ساحل استان جیانگ‌سوی شمالی در دست احداث است كه برق تولیدی آنها باید به محل مركز بار واقع در جیانگ‌سوی جنوبی كه توسط رودخانه یانگ‌تسه جدا شده است، منتقل شود. از این رو بخش مهمی از طریق توسعه این سیستم عبور (كراسینگ)‌شروع شده به دوشان منتهی می‌شود. طراحی پروژه درسال 1998 و احداث فونداسیون‌ها در سال 2001 آغاز شد. خط هوایی مذكور نخستین بار در 18 نوامبر 2004 برقرار شد. محل تقاطع خط با رودخانه بین شهرهای نان‌كینگ و شانگهای 200 كیلومتر بالاتر از دهانه رود یانگ‌تسه واقع شده است. در هر دوطرف كنار رودخانه خاكریزی شده و منطقه كاملاً‌ هموار است. دراین نقطه رودخانه بیش از 2 كیلومتر عرض دارد و در هر دوطرف رودخانه تراكم جمعیت بالا بوده و زمینها به طور گسترده برای كشاورزی و صنعت استفاده شده است. برای ایجاد حریم لازم خط بعضی از خانه‌های مسكونی تخریب شده و خانواده‌ها در خانه‌های مدرن و جدیدی در نزدیكی محل قبلی برای آنها ساخته شد ساكن شدند. رودخانه یانگ‌تسه آبراهی مهم در حمل و نقل دریایی بوده كه توسط كشتی‌های اقیانوس‌پیما مورد استفاده قرار می‌گیرد. بالاترین سطح آب 5 متر بالاتر از سطح دریا قرار گرفته و باید كلیرانس 50 متر برای عبور بلندترین كشتی‌ها به اضافه 6 متر كلیرانس ایمنی الكتریكی از پایین‌ترین هادی در نظر گرفته شود. برجهای آویزی برج با دو مدار KV500 با آرایش دانوب (Danube) دارای یك سیم محافظ و یك سیم محافظ حاوی فیبر نوری (OPGW) است. سایر مشخصات آن به شرح زیر است: - اسپن 2303 متر - كلیرانس 56 متر - شكم سیم 227 متر - طول زنجیره مقره 10 متر - ارتفاع برج تا زیركراس آرم پایین 302 متر - ارتفاع كل برج 5/346 متر - طول كراس آرم 5/38 متر - فاصله پشت به پشت 68 متر - وزن برج 4192 تن این برجها سازه‌های فولادی مشبك از پروفیل‌های نبشی جوشكاری شده و نورد شده هستند. در مرحله طراحی مقدماتی مقایسه‌ای بین ساخت برجهای فولادی با نبشی،‌برجهای فولادی لوله‌ای و برجهای بتنی انجام شد. اگرچه همه این انتخابها می‌تواند تجربه موفقی را در طراحی، ساخت و بهره‌برداری همراه داشته باشد، اما ساخت برج فولادی با نبشی مزیتهایی را از قبل درجه بالای اتوماسیون تولید، اطمینان بیشتراز كیفیت عملیات ماشین‌كاری، كلیه سطوح قابل رویت هستند. كنترل كیفیت گالوانیزه آسانتر است،‌نداشتن مشكلات ارتعاش تحت بادهای ملایم و مقاومت خستگی بهتر وهزینه كمتر نسبت به برجهای بتنی. اكنون بلندترین برجهای خط انتقال در جهان درعبور از روی رودخانه یانگ‌تسه در شهر جیانگ‌یین بكار گرفته شده‌اند. شكل قسمت فوقانی برج با توجه به فواصل الكتریكی لازم در روی برج و در وسط اسپن تحت شرایط نرمال (بدون باد) و حدی (حدكثر باد یا گالوپینگ‌هادی) تعیین شده است. طبق آیین‌نامه‌های چین، فاصله افقی بین هادیها در اسپن‌های طویل باید m5/22 باشد. این مقدار با قاعده نروژی كه یك صدم حداكثر اسپن عبوری از روی آبدره (فیورد) است مطابقت دارد. فاصله عمودی بین هادیها با توجه به مساله گالوپینگ m27 محاسبه شده است. فاصله عمودی بین سیم محافظ وهادی با توجه به زاویه حفاظت صاعقه در وسط اسپن و دامنه نوسان برگشت هادی در زمان گالوپینگ انتخاب شده است. برجهای كششی برای هر مدار نیروهای كششی هادی به دو برج زاویه در سمت چپ و راست رودخانه،‌ منتقل می‌شود. اسپن بین برجهای آویزی و كششی در هر حالت 700 متر است. این برجها مقطع مستطیلی به ابعاد m24×m16 در سطح زمین دارند. هر یك ازچهار برج كششی 55 متر ارتفاع و 110 تن وزن دارند. یك قطعه صلیب شكل متشكل از دو قسمت نبشی فولادی سنگین كه به صورت پشت به پشت جوش داده شده‌اند عضو اصلی بدنه برج در زیر كراس آرمهاست. حداكثر فشار لگ (leg) برابر KN4058 و حداكثر آپ‌لیفت لگ برابر KN3848 باید به فونداسیونها وارد شود. محور كراس آرم عمود بر اسپن عبور تقاطعی بوده و فاصله بین دو برج كششی در هر طرف 40 متر است. هادیها وسیمهای محافظ با این خط انتقال توان به تعداد MVA‌2000×2 یا MVA 3200،‌اگر فقط یك مدار در حال بهره‌برداری باشد امكان‌پذیر است. هادی باید جریان متناظر با این توان را تحت شرایط دمای محیط 40 درجه سانتی‌گراد و سرعت باد m/s6/0 منتقل كند. امادر طراحی و هزینه عبور از روی رودخانه،‌ مقاومت مكانیكی هادی عامل تعیین‌كننده است. تنها هادیهای آلیاژ آلومینیومی با مغزی فولاد كشش بالا دارای هر دو ویژگی رسانایی بالا و نسبت كشش – وزن كافی در اسپن اقتصادی هستند. درفرآیند طراحی بررسی روی انواع هادیهای استفاده شده درتقاطع‌های موجود و هادیهای جدید محاسبات میدان الكتریكی و مقایسه بین ارایشهای مختلف باندل انجام گرفت. بالاخره باندل چهارتایی از هادی نوع AACSR500 (42/3.9 آلیاژ آلومینیوم،‌19/3.9 فولاد كشش بالا)‌انتخاب شد. پس از لحاظ شدن تمام فاكتورهای اقتصادی و فنی EDS‌ای برای 2/20 درصد انتخاب شد و حداكثر تنش‌ هادی تحت شرایط بارگذاری تركیب باد و یخ به 40 درصد محدود شد. مقدار واقعی محاسبه شده به 2/36 درصد می‌رسدو متناظر با KN724 در هر فاز باندل است. افزون بر آن بارگذاری تركیب باد و یخی كه بسیار به ندرت اتفاق می‌افتد منظور شده و تنش‌ هادی به 60 درصد مقاومت نهایی محدود شد. معمولاً‌حد حرارتی در مدت عبور جریانهای اتصال كوتاه تكلیف طراحی سیم محافظ را معین می‌كند امادر عبورهای تقاطعی با اسپن طویل، فقط مقاومت مكانیكی تعیین‌كننده است. رفتار مكانیكی سیم محافظ جهت اطمینان از حفاظت رعد و برق تحت همه شرایط باید با هادی فاز مطابقت داده شود. اگر نسبت كشش – وزن سیم محافظ بالاتر از نسبت كشش- وزن هادی باشد ارتفاع قسمت فوقانی برج را می‌توان كاهش داد. مقاومت كافی در برابر خوردگی نیز لازم است. بررسیها منجر به انتخاب سیم محافظ فولاد با روكش آلومینیوم ACS360(37/3.5) با نسبت كشش وزن 17.9>15.2 در مقایسه با AACSR500 و حداكثر ظرفیت جریان اتصال كوتاه 400KA2S شد. اجزاء زنجیره‌ها با توجه به طول زیاد اسپن، وزن هادی چهارتایی باد و شرایط بارگذاری یخ با ضریب اطمینان 0/3 برای تمام بارها از جمله درحداكثر كشش هادی، حداقل بار مكانیكی قابل تحمل زنجیره مقره‌ها برابر KN2120 برای مجموعه آویزی و KN2400 برای مجموعه كششی در نظر گرفته شد. زنجیره آویزی از چهار زنجیره فرعی هر كدام دارای 33 مقره چینی (پرسلینی)‌از نوع كلاهك و پین تشكیل شده و مجموعه كششی دارای شش زنجیره فرعی هر كدام با 26 مقره چینی از نوع كلاهك و پین است. فاصله خزشی برابر mm19800 و mm13650 به ترتیب برای زنجیره‌های آویزی و كششی در نظر گرفته شد. با توجه به شرایط غیرمتعارف این پروژه لوازم و یراق‌آلات ویژه‌ای ساخته شد و كلیه آزمونهای لازم بر روی آنها انجام شد. كلمپ‌های نوع آویزی زینی شكل m55/1 طول، kg116 وزن و آرمورادهایی به طول m56/2 دارد كه قبل از نصب (كلمپ) بر روی هادیها پیچیده می‌شوند. كلمپ‌های كششی بكاررفته برای تحمل 95 درصد حداكثر مقاومت مكانیكی هادی (KN475) مورد آزمون قرارگرفتند. طراحی برج آویزی برای تحلیل سازه‌ای برج، بیست حالت بارگذاری مختلف شامل شرایط باد نرمال و باد خیلی شدید نادر (rare)،‌پوشش یخ نرمال تركیب با باد، پوشش یخ خیلی شدید نادر، پارگی هادیها، شرایط حین سیم‌كشی هادیها و سیمهای محافظ و بارهای برپاسازی برج مورد بررسی قرار گرفته است. همه بارها طبق فرآیند حدی بر مبنای آمار احتمالات محاسبه شده‌اند. در شرایط باد نرمال سرعت باد مرجع (Vo) برابر با m/s32 در ارتفاع 10 متری فرض شده و سختی‌ زمین طبق مشخصات رسمی كشور چین برای بارگذاری سازه از نظر معماری از نوع كلاس B معین شد. ضریب سرعت باد به ارتفاع بستگی دارد و از رابطه )0.16 1.0( محاسبه شده كه در آن Z ارتفاع از روی زمین است. باد با زاویه‌های 90، 60، 45 و صفر درجه سانتی‌گراد به محور خط برخورد می‌كند.در شرایط نادر، سرعت باد مرجع برابر m/s35 با زاویه برخورد 90 فرض شده است. اثر ایفل به صورت تابعی ازتغییر شیب برج مطابق BS8100 بوده، ‌بارگذاری باد روی برجهای بدون هادی قبل از سیم‌كشی همانند تمام بارهای مربوط به گالوپینگ‌ هادی منظور شده است. شرایط پوشش یخ نرمال شامل صخامت یخ روی هادیها برابر mm10 و سرعت باد m/s10 می‌شود. در شرایط یخ نادر ضخامت یخ روی هادیها وسیم‌های محافظ در حالی كه سرعت باد m/s15 است را به ترتیب برابر mm20 و mm25 در نظر گرفته شده است. نیروهای وارده به قطعات برج شرایط بارگذاری تعیین‌كننده شرایط باد نرمال،‌شرایط پوشش یخ نادر و پارگی سیم هستند. حداكثر نیروی فشاری لگ به KN71057 و حداكثر نیروی بالابرنده لگ به KN52642 بالغ می‌شود. یك قوطی مشبك (Lattice box) پیچ و مهره‌ای،‌با مقطع مربع با طول ضلع بین mm1200-800 به عنوان عضو اصلی در قسمتهای پایین و میانی برج بكار رفته كه ازچهارقطعه صلیبی جوشكاری شده با حداكثر ضخامت mm65 و نبشی‌های باد بند ساخته شده است. بك عضو مشبك متشكل از چهار قطعه نبشی فولادی سنگین بوده كه به عنوان بادبند اصلی بدنه برج بكار برده شده است. یك بیس پلیت دوبل برای جلوگیری از پارگی لایه‌ای ناشی از نیروهای داخلی بسیار شدید در ته برج استفاده شده است. در ارتفاع 120 متری سازه برج كاملاً‌پیچیده می‌شود چون شیب بدنه برج در نقطه اتصال تغییر می‌كند. ضخامت و ابعاد مقطع قطعات قوطی مشبك در بالا و پایین این نقطه اتصال متفاوت هستند. برای مطمئن شدن از انتقال تنش لازم در نقطه اتصال، قطعه بلوكی جوشكاری شده‌ای كه از یك قسمت ضربدری مركزی به ضخامت mm100 ساخته شده ، بین چهار عضو صلیبی در گوشه‌ها نصب شده است. هر گروه تقریباً 18 تن وزن دارد. هنگامی كه نیروهای داخلی بین قطعات سازه‌ای بطور غیرمعمولی بالا باشد نرم‌افزار تحلیل تنش نرمال قابل استفاده نیست. موسسه طراحی قدرت الكتریكی چین شرقی دو برنامه ویژه Box، MSF را كه می‌‌تواند به برنامه Tower لینك شود تهیه كرد- برنامه‌ای المان محدود كه در كانادا تهیه شده و برای محاسبه نیروهای استاتیك برج عبور تقاطعی از طریق اینترفیس خودكار وفق داده شده است- برنامه Box بیشتر برای طراحی اجزاء با مقطع قوطی مشبك بكار رفته ولی برنامه MSF اجزاء ساخته شده از مقاطع پروفیل‌های نبشی تكی، نبشی دوتایی، نبشی چهارتایی و پروانه‌ای را محاسبه می‌كند. فونداسیون در مرحله اولیه طراحی فونداسیون مقایسه‌ای بین گزینه‌های شمع‌های بتنی پیش‌تنیده با مقاومت بالا (PHC)، شمع‌های لوله‌ای فولادی، شمع‌های فولادی نوع H و شمع‌های پرشنونده انجام شد. بررسیها منجر به انتخاب شمع‌های PHC شد و آزمونهای مقاومت مكانیكی در شرایط میدانی KN7200 ظرفیت باربری فشاری و KN2300 ظرفیت آپ‌لیفت نشان داد. طرح فونداسیون شامل 56 شمع PHC در زیر هر لگ برج بوده كه طول هر شمع برابر m38 و فاصله هر شمع m5/2 است. كلاهك فونداسیون با طول m5/19 و عرض m17 به صورت قطری قرار گرفته است. شناژها بین هر دو كلاهك از فونداسیون قرار گرفته كه دارای ابعاد m6/1×m2 هستند. دو شمع باربر به طول m25 شناژ را نگه می‌دارد. تورفتگی‌‌ای كه به بولت‌های مهار تجهیز شده است جهت نصب بیس پلیت دوبله برج و جلوگیری از تحرك آن تحت اثر بارهای طراحی در بالای فونداسیون فراهم شده و بیس پلیت درداخل آن قرار داده شد. پس از تنظیم لگ، بولت‌ها محكم شده و تورفتگی با ملات (گروت) پر شد. عمق جایگذاری بیس‌پلیت درداخل فونداسیون mm1350 است. بولت‌های مهار 42CrMo فولاد آلیاژی كشش بالا بوده كه مقاومت و الاستیسته مورد نیاز را تامین می‌كند. نشست فونداسیون بطور پیوسته از زمان شروع بتن‌ریزی و نصب هادیها و سیمهای محافظ كنترل شد و تاكنون نشست چهار فونداسیون برج كاملاً یكنواخت بوده و در كل mm6 است. جوشكاری پروفیلهای صلیبی قطعات قوطی مشبك برج آویزی شامل چهار قطعه صلیبی جوش كاری شده است كه از صفحات فولادی مقاومت بالا به ضخامت mm25 تا mm65 ساخته شده‌اند. جوشكاری طبق استاندارد بین‌المللی ANSI/AWS D1.1 انجام شده و آزمایشهای لازم به جهت مناسب بودن آن انجام گرفته است. در طول زمان ساخت انجام آزمون غیرمخرب در تعیین محل عیبهای پنهان در درزهای جوش موثر بود. صفحات فولادی بالای mm40، 100 درصد با بازرسی اولتراسونیك و 20 درصد با بازرسی ذرات مغناطیسی تست شدند. برای رفع كردن شبهات باقیمانده در رابطه با نتایج حاصله،‌تست بازرسی پرتونگاری جهت روشن كردن ماهیت هر عیبی اعمال شد. صورت آشكار شده تركهایی سطح جوش بازرسی رنگ نفوذی اضافی انجام می‌شد. درجریان تست روتین پیش از مونتاژ نقاط اتصال مربوط به ارتفاع 286 متری و مقاطع میانی برج در ارتفاعات (286-206 متری) تركهایی نفوذی در درزهای جوشكاری و صفحات فولادی مجاور آشكار شد. بازرسی كلی قصورهایی را در فرآیند ساخت مشخص كرد. بالاخره تامین‌كننده تولید مجدد این اجزاء سازه را پذیرفت. به منظور ساده‌سازی تولیدو به حداقل رساندن تاخیر پروژه،‌ با تجدید‌نظر در طرح و بكاربردن قطعات صلیبی جوشكاری شده كه از صفحه‌های فولادی ساخته شده‌اند به جای قطعات نبشی نورد شده بزرگ موافقت شد. مشكلات ناشی از ابعاد قطعات مشكلاتی به لحاظ فنی و كیفی در زمان ساخت نقطه اتصال در ارتفاع 120 متری رخ داد. در این نقطه شیب بدنه برج تغییر كرده واندازه قطعه قوطی شكل از mm1200 به mm800 كاهش می‌یابد. این قطعه قوطی شكل از جوش دادن صفحه‌های فولادی با مقاومت بالا mm100/65 و mm100/60 ساخته شده است كه به علت محدودیتهای فضایی با دسترسی نامناسب بین صفحه‌ها، ساخت آن بسیار مشكل بود. جدول زمانی نصب برجها 17 ماه طول كشید، شروع كار در 8 نوامبر 2002 و اتمام آن در 13 آوریل 2004 بود و هر دو برج دردو طرف رودخانه بطور هم‌زمان نصب می‌شدند. كار به علت تاخیرهایی كه در تحویل اجزاء اصلی صورت گرفت چهار بار متوقف شد كه طولانی‌ترین وقفه آن از 17 جولای 2003 تا 7 فوریه 2004 بود. عملیات نصب برج به مدت 76 روز كه اكثراً در نیمه اول سال 2003 و بهار 2004 می‌بود تحت تاثیر هوای بارانی و مه‌آلود كار نصب و سیم‌كشی نمی‌توانست بطور مداوم انجام شود و برنامه‌ریزی در كارگاه را دشوار می‌كرد. خوشبختانه این مورد پیامدهای جدی نداشت. در نهایت عملیاتی نصب 135 روز به طول انجامید. (نرخ كار روزانه 14 تن) رودخانه یانگ تسه مهمترین آبراه در چین با ترافیك متوسط بیش از 2500 كشتی در روز در محل تقاطع خط با رودخانه است. به همین علت سیم‌كشی این پروژه بدون بستن كانال ناوبری انجام شد. سیم‌كشی در 14 مه سال 2004 زمانی كه هلیكوپتر اولین سیم پایلوت را كشید شروع شد. هشتاد روز بعد فرآیند سیم‌كشی تكمیل شد. در مجموع بیست و چهار هادی، یك سیم محافظ و یك OPGW با تمام یراق‌آلات نصب شدند.

منبع :
ماهنامه صنعت برق.

صفحه 16


http://ww.phalls.com/vbulletin/archive/index.php/t-36302.html

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :