인장 설정 시 송전선로의 강연선 응력에 대한 예비 연구

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 9473(2022) 이 기사 인용

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전송선은 작동 중에 도체 손상을 겪는 경우가 많으며, 대부분은 알루미늄 연선의 과도한 국부 응력으로 인해 발생합니다. 그러나 도체 손상의 원인 중 하나는 풀리를 통과하면서 발생하는 장력일 수 있습니다. 동시에 풀리 통과로 인한 도체 손상에 대한 연구는 상대적으로 적습니다. 따라서 본 논문에서는 장력이 풀려 풀리를 통과할 때 알루미늄 강연선의 강연선 간 응력 특성을 연구합니다. 알루미늄 연선 사이의 응력 특성에 대한 포락각, 인장 하중 및 마찰의 영향을 수치 시뮬레이션을 통해 연구합니다. 결과는 알루미늄 연선의 중성층의 등가응력이 작고, 인접한 연선의 접촉 위치에서 최대 등가응력이 나타나는 것을 보여줍니다. 알루미늄 연선의 포락각과 인장 하중이 클수록 단면의 등가 응력도 커집니다. 또한 알루미늄 스트랜드 사이의 마찰은 단면의 등가 응력을 줄이는 데 일정한 영향을 미칩니다. 알루미늄 스트랜드의 등가 응력은 외부 층에서 내부 층으로 증가하므로 내부 알루미늄 스트랜드가 외부 층보다 손상될 가능성이 더 높습니다. 마지막으로 실험과 시뮬레이션을 모두 수행한 결과 해당 구간의 응력값이 좋은 일관성을 갖는 것으로 나타났다.

가공 송전선로의 정상적이고 안정적인 작동은 라인 엔지니어링의 가장 중요한 부분입니다. 송전선로의 안전보호에 있어서 도체의 손상과 송전선로의 결함을 줄이는 것은 매우 중요하다1,2,3,4,5. 그러나 전송선로 동작 과정에서 도체 손상이 자주 발생한다. 대부분의 경우 알루미늄 연선이 여러 하중의 작용을 받아 알루미늄 연선의 국부 응력이 너무 커져 도체6,7,8,9가 손상되고 파손되는 것으로 나타났습니다. 그러나 도체의 손상은 도체의 구성 및 설정 중에 생성된 큰 국부적 응력이나 심지어 알루미늄 연선의 부분적인 손상으로 인해 발생할 수도 있습니다. 현재 도체 손상에 관한 연구는 대부분 복잡한 작업 조건에서 주행하는 도체에 집중되어 있는 반면, 장력 완화 공사, 특히 풀리 통과 과정에서 도체 손상에 대한 연구는 적고 관련 도체에 대한 연구는 적다. 모델과 기계 이론은 상대적으로 약합니다10,11. 그러므로 도체에 작용하는 장력의 영향을 연구하는 것이 매우 필요하다. 동시에, 이 연구는 전력 작업자가 송전선을 보호하는 데 큰 의미가 있습니다12.

전 세계의 연구자들은 오랫동안 인장 설정 건설 기술과 도체의 응력 특성을 연구하기 시작했습니다13,14,15. 현재 관련 기술은 비교적 발전되어 있습니다. 동시에 이론적 추론 증명, 수학적 모델의 유한 요소 시뮬레이션 분석, 특정 테스트 검증의 비교 등 많은 연구 방법이 있습니다. Zhou et al.16은 크기 사이의 관계를 연구했습니다. 슬롯 바닥과 도체 마모에 대해 알아보고 스트링 풀리 슬롯 바닥 크기에 대한 몇 가지 유용한 제안을 제시합니다. Raoof et al.17은 실제 다층 구조 강 강연선 분석 모델의 주요 특징과 몇 가지 새로운 진전을 제안했습니다. 이 결과는 끝이 고정된 나선형 구조에서 강연선, 층 사이의 간접적인 접촉력과 강연선의 상대적 변위를 보여줍니다. Nawrocki et al.18은 관련 유한 요소 소프트웨어를 사용하여 와이어 로프 스트랜드의 모델을 확립하고 축력과 축 및 비틀림 결합 하중을 적용하여 와이어 로프의 각 층과 스트랜드 사이의 응력 특성을 연구했습니다. Sarma 등19은 전송선이 코로나를 생성하고 선로 주변 지역에 전기장 효과, 무선 간섭 및 기타 상황을 발생시켜 환경 피해를 초래할 것이라고 지적했습니다. Papailou et al.20은 가공 도체의 기계적 특성을 연구하기 위해 새로운 유형의 도체 모델을 제안했습니다. 모델은 굽힘 과정에서 스트랜드 사이의 마찰과 미끄러짐을 고려하여 관련 계산식을 도출하고 관련 테스트를 통해 모델의 정확성을 검증했습니다. Kenta21은 Papailou K. et al.을 기반으로 연구를 확장했습니다. 연선층 사이의 접착 상태에서 미끄럼 상태로의 전이 과정을 고려하여 케이블의 순수 굽힘 과정을 축방향 장력 없이 시뮬레이션하고 테스트했습니다. 도체의 굽힘 강성 변화에 대한 영향 요인을 얻기 위해 유한 요소 시뮬레이션, 이론 계산 및 실험적 측정 방법을 통해 인장 하중 하에서 도체의 굽힘 강성을 Yang et al이 자세히 분석했습니다. .22,23,24,25. Wan et al.26,27은 1660mm2 대단면 탄소섬유 복합 코어 도체를 연구 대상으로 삼아 도체가 풀리를 통과할 때 내부 응력의 이론적 계산 방법을 완성하고 1660mm2 대단면 탄소섬유 복합 코어 도체에서 내부 응력을 계산했습니다. 코어 도체는 바닥 직경이 다른 풀리를 통과합니다.