Исследования могут снизить экономические потери электростанций после землетрясений

Исследования могут снизить экономические потери электростанций после землетрясений

Многие регионы России подвержены землетрясениям, так как находятся в сейсмоактивной зоне. Чтобы добиться более высокой устойчивости электроснабжения и снизить простои в электроснабжении, необходимо использовать специальные детали и компоненты. Но как определить, какие из них больше всего подвергаются риску и деструктивному воздействию сейсмоактивности?

На силовых трансформаторах расположены системы волноводов, которые играют решающую роль в обеспечении населения электричеством. Однако эти объекты подвержены разрушению во время землетрясений. После повреждения волноводов, могут возникнуть массовые простои, что обременит государство дорогостоящим ремонтом.

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 экономические затраты из-за повреждения систем вводов в результате землетрясений до 10 раз ниже, чем новая система вводов трансформаторов, армированных сталью, по сравнению с другими конфигурациями вводов.

Учёные провели полную оценку рисков и потерь, связанных с воздействием поврежденных вводов, с точки зрения затрат и времени на восстановление для электрических сетей.

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.

Хрупкие элементы могут легко треснуть в случае высокой сейсмической активности

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. Но на этапе исследований, пока не проведён более широкий анализ воздействия сейсмической уязвимости на системы вводов с точки зрения затрат на восстановление, так как по факту для проведения исследований нужна реальные случаи сейсмической активности. К сожалению (наверное, даже к счастью) проведение исследований напрямую связанно с сейсмоактивностью в регионе.

Компьютерное моделирование помогает

Чтобы восполнить этот пробел, учёные проводят компьютерное моделирование, чтобы сравнить экономические потери, понесенные в результате повреждения вводов при разной интенсивности движения 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.

Исследователи Техасского университета A&M 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.

Таким образом компьютерные исследования и симуляции на программном уровне помогают найти более устойчивые решения для электроснабжения сейсмоактивных регионов.

Назад