Исследования могут снизить экономические потери электростанций после землетрясений

На силовых трансформаторах расположены системы вводов, которые играют решающую роль в снабжении населенных пунктов электроэнергией. Однако эти объекты также подвержены разрушению во время землетрясений. Поврежденные вводы могут вызвать массовые отключения электроэнергии и обременить государство дорогостоящим ремонтом.

В недавнем исследовании, проведенном учеными Техасского университета A&M, было показано, что во время высокой сейсмической активности структурную целостность систем втулок можно лучше сохранить, укрепив их основания стальными ребрами жесткости. Кроме того, используя исследования по оценке потерь на основе вероятности, они обнаружили, что экономическое бремя 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 некоторые части северо-востока», — сказала Мария Колиу, доцент кафедры гражданского и экологического строительства Закри. «Мы провели полную оценку рисков и потерь от воздействия поврежденных вводов с точки зрения стоимости и времени восстановления для электрических сетей».

Подробности исследования опубликованы в июльском номере журнала Structure and Infrastructure Engineering.

Электрический ввод представляет собой гильзообразное покрытие, окружающее проводник, по которому проходит электрический ток высокого напряжения. Эти системы, обычно расположенные в непосредственной близости от трансформаторов или автоматических выключателей, гарантируют, что электрический ток не утечет из металлических проводов. Вводы изготовлены из изоляторов, в частности фарфора, и заполнены минеральным маслом.

Несмотря на свою способность выдерживать сильные электрические поля, 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 втулок могут вызвать массовые отключения электроэнергии и высокие затраты на замену.

Одним из возможных способов уменьшения повреждений и ремонта является усиление втулки стальными пластинами. Точно так же, как прочный фундамент может повысить устойчивость здания, было доказано, что стальные ребра жесткости на изгиб, расположенные как можно ближе к основанию втулки, улучшают устойчивость втулки во время землетрясений. Однако Колиу отметил, что более комплексного анализа влияния сейсмической уязвимости на системы вводов с точки зрения затрат на восстановление не хватает.

Чтобы восполнить этот пробел, Колиу и ее аспирант Эндрю Бреннан провели вероятностный анализ, чтобы сравнить экономические потери, понесенные от повреждения втулок при различной интенсивности движений грунта. Они исследовали вводы различной геометрии, характерные для сценариев среднего и высокого напряжения. Что еще более важно, некоторые втулки имели ребра жесткости из стальных пластин, а другие в исходной конструкции их не имели.

Колиу и Бреннан обнаружили, что экономические потери от землетрясений, рассматриваемых в исследовании, были на 33-55% ниже, когда основания втулок были усилены стальными пластинами. Фактически ожидаемые годовые потери для втулок без стальных ребер жесткости были как минимум в 2,5-10 раз больше при воздействии различных движений грунта.

«Наши результаты показывают, что стальные ребра жесткости эффективно предотвращают повреждение втулок, но то, что означает «эффективность» для инженера-строителя, может иметь мало значения для тех, кто этим не занимается. Мы хотели обобщить наши выводы в более практическом смысле для заинтересованных сторон, помимо инженеров. ", - сказал Колиу. «Итак, мы количественно оценили выгоду от использования стальных ребер жесткости с точки зрения денежной стоимости и времени, которое потребуется на восстановление после различных сценариев землетрясения, что легче интерпретировать».

Эта статья Ванданы Суреш первоначально появилась на веб-сайте Инженерного колледжа.

Профессор Техасского университета A&M участвует в международном исследовательском проекте, направленном на разработку стандартной структуры для быстрой и точной автоматической реконструкции нейронов.