English
Język Polski
Szybkie projektowanie konstrukcji wsporczych napowietrznych linii elektroenergetycznych systemu UMKW
DOI:
https://doi.org/10.24425/ace.2025.156192Abstrakt
Artykuł dotyczy systemu UMKW służącego do budowy tymczasowych konstrukcji wsporczych pod napowietrzne linie elektroenergetyczne w sytuacjach awaryjnych i remontowych. Jest to rozwijany w Polsce system, którego głównymi elementami są stalowe przestrzenne moduły kratowe umożliwiające budowę masztów oraz układów ramowych podpartych przy użyciu odciągów linowych. Głównym tematem jest automatyzacja projektowania konstrukcji wsporczych systemu UMKW pozwalająca na wydatne skrócenie czasu potrzebnego do określenia właściwej konstrukcji wsporczej i stworzenia dokumentacji. Przedstawiono dwa różne warianty autorskiego oprogramowania. Pierwszy wariant (UMKW-Base) pozwala na dobór konstrukcji z bazy danych zawierającej skończoną liczbę wstępnie przeliczonych układów linia-słup różniących się wysokością słupa, układem przewodów, rozpiętością przęseł itp. Drugi wariant (UMKW) pozwala na zautomatyzowane projektowanie z możliwością dowolnego ukształtowania konstrukcji wsporczej, swobodnego rozmieszczenia odciągów i przyjęcia sił naciągu wstępnego i zadeklarowania niezbędnych danych dotyczących linii elektroenergetycznej. W artykule zaprezentowano własne koncepcje zaimplementowane w oprogramowaniu dające możliwość skrócenia czasu projektowania. Pod pojęciem projektowania rozumie się: tworzenie modelu, automatyczną generację oddziaływań, analizę przewodów (cięgien), obliczenia statyczne i wytrzymałościowe konstrukcji oraz generację dokumentacji. W tekście skoncentrowano się wyłącznie na kwestiach odnoszących się do szybkiego modelowania konstrukcji, pomijając zagadnienia związane z obliczeniami. W artykule wskazano zalety wynikające z opracowania wyspecjalizowanego oprogramowania przeznaczonego do projektowania wąskiej grupy konstrukcji. Z jednej strony są one związane z dostosowaniem do obowiązujących warunków krajowych, a z drugiej ze zminimalizowaniem liczby danych wprowadzanych przez użytkownika oraz automatycznym przenoszeniem danych i wyników pośrednich między modułami oprogramowania realizującymi kolejne etapy obliczeń. Przedstawiono również koncepcję parametryzacji geometrii konstrukcji wsporczych. Możliwe było to dzięki stworzeniu bazy predefiniowanych sylwetek słupów z kilkoma definiującymi je wymiarami (parametrami). Dodatkowo, przez zintegrowanie wymagań elektrycznych z oprogramowaniem, przyspieszono proces kształtowania konstrukcji. Powstały w ten sposób system doradczy sugeruje lub nadzoruje takie rozmieszczenie przewodów lub przyjęcie wymiarów konstrukcji, aby zachowane były odstępy izolacyjne wewnętrzne (między przewodami lub przewodami a konstrukcją) i zewnętrzne (między przewodami i terenem lub obiektami infrastruktury). Opisano również autorski pomysł na zdublowanie modułu służącego do edycji danych. Przyjęcie tego rozwiązania sprawia, że oprogramowanie może być prostewobsłudze, a z drugiej strony uniwersalne. Krótko scharakteryzowano pełną automatyzację deklaracji układów i kombinacji oddziaływań. Na podstawie danych dotyczących przewodów i izolatorów (odczytywanych z baz danych) oraz lokalizacji odcinka linii na terenie Polski (stref klimatycznych) wykonywana jest analiza przewodów (cięgien) i określane są wszystkie wymagane przez normy przypadki oddziaływań przewodów (układy sił działających na konstrukcję) wraz z różnymi wariantami prowadzącymi do zginania i skręcania konstrukcji wsporczej. Deklaracja modelu fizycznego konstrukcji oraz automatyczna konwersja do modelu analitycznego pozwalają na przeprowadzenie obliczeń konstrukcji i przygotowanie dokumentacji projektowej bez konieczności dwukrotnego wprowadzania danych. Prace rozwojowe systemu UMKW zostały sfinansowane w ramach grantu nr POIR.01.01.01-00-0792/17 Narodowego Centrum Badań i Rozwoju, Program Operacyjny Inteligentny Rozwój 2014-2020, działanie 1.1/poddziałanie 1.1.1.Bibliografia
[1] K. Vavidel, “Emergency Restoration of High Voltage Transmission Lines”, The Open Civil Engineering Journal, vol. 11, pp. 778-785, 2017, doi: 10.2174/1874149501711010778.
[2] Y. Liu, R. Fan, and V. Terzija, “Power System Restoration: A Literature Review from 2006 to 2016”, Journal of Modern Power Systems and Clean Energy, vol. 4, pp. 332-341, 2016, doi: 10.1007/s40565-016-0219-2.
[3] A. Vinogradov, V. Bolshev, A. Vinogradova, M. Jasiński, T. Sikorski, Z. Leonowicz, R. Gono, and E. Jasińska, “Analysis of the Power Supply Restoration Time after Failures in Power Transmission Lines”, Energies, vol. 13, no. 11, pp. 2736-2753, 2020, doi: 10.3390/en13112736.
[4] R. Schainker, Ed. Development of a Framework for a Service Quality Index. Technical report, Palo Alto, EPRI Solutions: USA, 2005, 1008509.
[5] R. Brown, Electric Power Distribution Reliability. Boca Raton, London: Taylor & Francis Group, 2009.
[6] S. Mukherjee, S. Chattaraj, I. Khan, D. Prasad, P. Barua, and H. Agarwal, “Transmission Line Restoration Using ERS Structure”, Advances in Science, Technology and Engineering Systems Journal, vol. 4, no. 5, pp. 394-400, 2019, doi: 10.25046/aj040551.
[7] K. Lindsey, “Transmission Emergency Restoration Systems for Public Power”, ERS Public Power, Publication No. 07T-005, 2005.
[8] L. Finzi, M. Finzi, and E. Bellati, “Transmission and Telecommunication Towers and Masts”, in Constructional Steel Design. An International Guide, P.J. Dowling, J.E. Harding, and R. Bjorhovde, Eds. London: Taylor & Francis Group, 1992, pp. 694-720.
[9] E. Kissling, P. Nefzger, J.F. Nolasco, and V. Kainzyk, Overhead Power Lines. Planning, Design, Construction. Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag, 2003.
[10] L.H.J. Cook and B. Cooper, “A Study or the Use of Aluminum Guyed Towers for Extra-High-Voltage Transmission Systems”, IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, vol. 82, no. 65, pp. 217-223, 1963, doi: 10.1109/TPAS.1963.291428.
[11] J. Szastałło, R. Dzięciołowski, A. Dobroczek, and B. Dudek, “Rozwiązania tymczasowe. Ciągłość zasilania”, Energia Elektryczna, no. 9, pp. 134-138, 2010.
[12] Lindsey Systems, “Lindsey ERS – Modular, reusable, transmission tower systems”. [Online]. Available: https://lindsey-usa.com/ers. [Accessed: 18. Sep. 2024].
[13] SBB Emergency Towers, “SBB ERS modular towers”. [Online]. Available:https://sbb.ca. [Accessed: 18. Sep. 2024].
[14] S. Ramji, C. Pasini, Y. Chang, and O. Mercan, “Analysis of Buckling and Bending Failure of Aluminum Column Sections Used in Emergency Restoration Towers”, in Interdependence between Structural Engineering and Construction Management: Proceedings of 10th International Structural Engineering and Construction Conference (ISEC-10), 20-25 May 2019. ISEC Press, 2019, pp. 59.1-59.6.
[15] Power Line Systems, “PLS-CADD Power Line Systems – Computer Aided Design and Drafting”. [Online]. Available: https://www.powerlinesystems.com/plscadd. [Accessed: 25. Sep. 2024].
[16] Lindsey Systems, “ProSpot Lindsey’s proprietary ERS software”. [Online].Available: https://lindsey-usa.com/ers/training-and-software. [Accessed: 18. Sep. 2024].
[17] R. Pigoń, “Comparative analysis of guyed lattice mast computations in terms of American and European standard”, Archives of Civil Engineering, vol. 70, no. 1, pp. 289-304, 2024, doi: 10.24425/ace.2024.148912.
[18] D. Kasznia, J. Magiera, and P. Wierzowiecki, BIM w praktyce. Standardy. Wdrożenia. Case Study. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2018.
[19] J. Adamczyk and W. Lubicki, “About modeling of transmission network objects in an openBIM standard”, Energetyka, no. 9, pp. 607-612, 2019 (in Polish).
[20] W. Kalisz, B. Kordziński, and J. Rusin, “BIM w Polskich Sieciach Elektroenergetycznych S.A.”, Materiały Budowlane, no. 11, pp. 73-75, 2018, doi: 10.15199/33.2018.11.20.
[21] EN 50341-1:2005 Overheard electrical lines exceeding AC 45 kV. Part 1: General requirements – common specifications. CENELEC, 2005.
[22] EN 50341-3-22:2010 Overheard electrical lines exceeding AC 45 kV. Part 3-22: Set of National Normative Aspects (NNA). National Normative Aspects – Polish. PKN, 2010.
[23] EN 50341-1:2013 Overheard electrical lines exceeding AC 1 kV. Part 1: General requirements – common specifications. CENELEC, 2013.
[24] EN 50341-2-22:2016 Overheard electrical lines exceeding AC 1 kV. Part 2-22: Set of National Normative Aspects (NNA). National Normative Aspects – Polish. PKN, 2016.
[25] G. Wandzik, Wpływ deformacji górniczych terenu na słupy linii elektroenergetycznych. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2018.
Pobrania
Opublikowane
Jak cytować
Numer
Dział
