Исследования могут снизить экономические потери электростанций после землетрясений

На силовых трансформаторах расположены системы вводов волнистой формы, которые играют решающую роль в обеспечении населения электричеством. Однако эти объекты также подвержены разрушению во время землетрясений. После повреждения вводы могут вызвать массовые простои и обременить государство дорогостоящим ремонтом, по информации сайта mzhost.ru.

В недавнем исследовании исследователи Техасского университета A&M показали, что во время высокой сейсмической активности структурная целостность систем проходных изоляторов может быть лучше сохранена путем усиления их оснований стальными ребрами жесткости. Кроме того, используя исследования по оценке потерь на основе вероятности, они обнаружили, что экономическая нагрузка из-за повреждения систем вводов в результате землетрясений до 10 раз ниже для систем вводов трансформаторов, армированных сталью, по сравнению с другими конфигурациями вводов.

«Системы трансформаторных вводов жизненно важны для сетей электрических подстанций, и эти компоненты особенно уязвимы в регионах с высокой сейсмичностью, таких как Калифорния или части северо-востока», - сказала д-р Мария Колиу, доцент кафедры гражданского строительства и охраны окружающей среды Закри . «Мы провели полную оценку рисков и потерь воздействия поврежденных вводов с точки зрения затрат и времени на восстановление для электрических сетей».

Подробности исследования представлены в июльском номере журнала « Структурная и инфраструктурная инженерия».

Электрический ввод - это оболочка в виде рукава, которая окружает проводник, по которому проходит электрический ток высокого напряжения. Обычно эти системы находятся в непосредственной близости от трансформаторов или автоматических выключателей, поэтому электрические токи не выходят из металлических проводов. Таким образом, вводы изготавливаются из изоляторов, в частности из фарфора, и заполняются минеральным маслом.

Несмотря на их способность противостоять сильным электрическим полям, вводы хрупкие и могут легко треснуть в случае высокой сейсмической активности. Следовательно, любое их повреждение представляет собой опасность поражения электрическим током. Более обширные структурные повреждения системы проходных изоляторов могут вызвать массовые отключения электроэнергии и высокие затраты на замену.

Один из возможных способов уменьшить повреждение и тем самым отремонтировать - укрепить втулку стальными пластинами. Подобно тому, как прочный фундамент может улучшить устойчивость здания, стальные ребра жесткости на изгиб, максимально приближенные к основанию втулки, показали, что они улучшают устойчивость втулки во время землетрясений. Однако Колиу сказал, что отсутствует более всесторонний анализ воздействия сейсмической уязвимости на системы вводов с точки зрения затрат на восстановление.

Чтобы восполнить этот пробел, Колиу и ее аспирант Эндрю Бреннан провели вероятностный анализ для сравнения экономических потерь, понесенных в результате повреждения вводов при разной интенсивности колебаний грунта. Они исследовали вводы различной геометрии для сценариев среднего и высокого напряжения. Что еще более важно, некоторые втулки имели ребра жесткости из стальных пластин, а другие не имели их в исходной конструкции.

Колиу и Бреннан обнаружили, что экономические потери из-за интенсивности землетрясений, учтенных в исследовании, были на 33-55% меньше, когда основания вводов усилены стальными пластинами. Фактически, ожидаемые ежегодные потери для вводов без стальных ребер жесткости были как минимум в 2,5-10 раз больше при различных колебаниях грунта.

«Наши результаты показывают, что стальные ребра жесткости эффективны в предотвращении повреждений втулок, но то, что« эффективные »средства для инженера-строителя не имеет большого значения для того, кто им не является. Мы хотели обобщить наши выводы в более практических терминах для заинтересованных сторон, кроме инженеров , - сказал Колиу. «Итак, мы количественно оценили выгоду от использования стальных ребер жесткости в долларовом эквиваленте и времени, которое потребуется для восстановления при различных сценариях землетрясений, которые легче интерпретировать».