برای جستجو در بین هزاران پایان نامه در موضوعات مختلف     

      و دانلود متن کامل آنها با فرمت ورد اینجا کلیک کنید     

 
دانلود پایان نامه

شکل (5-49) نوسان گره 6 کابل دوم در جهت با سرعت 2/5 متر بر ثانیه………………………………… 63
فهرست جداول
جدول صفحه
جدول (5-1) ضرایب چند جمله ای های درجه سه مربوط به ضرایب نیروهای آیرودینامیکی……….. 35
جدول (5-2) مقادیر فیزیکی و هندسی مربوط به کابل های اول و دوم…………………………………………… 35
جدول (5-3) مقدار درصد خطای دو روش راث و المان محدود مربوط به کابل اول…………………….. 54
جدول (5-4) مقدار درصد خطای دو روش راث و المان محدود مربوط به کابل دوم……………………… 59
چکیده
پدیده ای است که در اثر آن نوسانات با دامنه بالا وفرکانس پایین بر روی کابل های انتقال جریان فشار قوی به وجود می آید. این پدیده به علت ناپایداری حالت تعادل استاتیکی کابل ها ودر اثر اغتشاشات اولیه به وجود می آید. اگر سرعت باد که در راستای عمود بر کابل می وزد از یک سرعت بحرانی بیشتر شود، حالت تعادل استاتیکی کابل ناپایدار شده و نوسانات کوچک اولیه به تدریج رشد می کنند و نهایتا به نوسانات حدی با دامنه بالا و فرکانس پایین می رسند. در اثر این پدیده برخورد بین فازها به وجود می آید و به کابل ها و سازه های نگه دارنده آنها صدمات زیادی وارد می شود. آگاهی نسبت به دامنه نوسانات کابل ها در اثر این پدیده برای رعایت فاصله بین فازها و استفاده در طراحی ها بسیار ضروری می باشد. در این پایان نامه معادلات حرکت کابل ها با استفاده از روش تقریبی مودهای فرضی استخراج می گردند. شرط ناپایداری حالت تعادل استاتیکی کابل وسرعت بحرانی با خطی کردن معادلات به دست می آید. روش معمول برای حل معادلات حرکت استفاده از روش عددی حل معادلات دیفرانسیل می باشد. علاوه بر این در این پایان نامه از روش المان محدود برای پیدا کردن نوسانات کابل مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج بدست آمده برای سرعتی که در آن گالوپینگ رخ می دهد از دو روش مودهای فرضی و المان محدود با نتایج تجربی انجام شده توسط دیگر محققین مقایسه گردیده است. تطابق مناسب بین نتاج تحلیلی و تجربی بیانگر صحت روابط ارائه شده و برنامه های نوشته شده می باشد.
فصل اول
مقدمه
1-1 پیشگفتار
انتقال توان الکتریکی تولید شده در نیروگاهها به مراکز مصرف یکی از مسائلی است که در هر کشوری از اهمیت خاصی برخوردار است. پس از تولید توان الکتریکی، طراحی و ساخت تجهیزات مربوط به آماده کردن این توان برای انتقال، نظیر ترانسفورماتورها و…. طراحی و ساخت تجهیزات مربوط به انتقال این توان مورد توجه قرار می گیرد. طراحی دکلها، کابلها، کمربندهای برجها و فاصله مورد نیاز برای هادیها از مواردی است که در این مرحله به آن پرداخته می شود. نظر به اهمیت موضوع و فاجعه آمیز بودن وقایعی که در صورت طراحی نادرست این تجهیزات در راه انتقال انرژی الکتریکی ممکن است اتفاق بیفتد، موارد زیادی در طراحی این تجهیزات باید مورد توجه قرار گیرد. به عنوان مثال اگر فاصله مورد نیاز بین هادیها لحاظ نشود و در اثر حرکت هادیها برخورد بین دو فاز بوجود آید، جرقههای بوجود می آید که سبب ضعیف شدن منبع تولید توان می شوند ویا در مناطق سردسیر که هادیها با یخ پوشیده می شوند در صورت جدا شدن یخ، کابلها به نوسان در می آیند که این نوسانات به سازه های فولادی نگهدارنده کابلها صدمه می زند و آنها را دچار خستگی می کند. همچنین اگر به هر علت کابلها پاره شوند فشار زیادی به کابلها وارد می شود.
یکی از این دست مسائل که برای کابلها به وجود می آید و باید در طراحیها مورد توجه قرار گیرد پدیده گالوپینگ است. گالوپینگ در لغت به معنای تاختن و چهار نعل رفتن اسب است و در اصطلاح فنی به نوسانات غیر خطی بر انگیخته با فرکانس پایین و دامنه نوسان بالا اطلاق می شود که بر روی خطوط انتقال انرژی الکتریکی اتفاق می افتد. چنین پدیده ای در لوله های دراز، تجهیزات مربوط به پرتاب سفینه های فضایی و پل های معلق نیز دیده می شود. این پدیده بیشتر زمانی مشاهده می شود که سطح مقطع کابل بر اثر یخ زدن از حالت تقارن خارج می شود. به همین دلیل این پدیده بیشتر در مناطقی اتفاق می افتد که دارای آب وهوای سرد می باشند وبادهای نسبتا قوی نیز در این مناطق می وزد. در اثر این پدیده نوسانهای با دامنه بالا در خطوط انتقال انرژی الکتریکی بوجود می آید که این مساله خود باعث بروز مشکلات عمده ای می شود.
ناتوانی در جلوگیری از پدیده گالوپینگ منجر به خرابی کابلها، برخورد هادی با زمین، خرابی ناگهانی سیمهای عایق، سازه های نگهدارنده واجزای برجها، شل شدن وبیرون آمدن کمربند برجها، خستگی دراجزای برجهای فولادی وخستگی هادی در اثر کشش می شود. همچنین در اثر این پدیده امکان برخورد بین فازها و ایجاد جرقههایی بین کابلها وجود دارد که این باعث ضعیف شدن و خرابی سیستم تولید توان الکتریکی می شود.
به دلیل مخرب بودن این پدیده پژوهشهای تحلیلی و آزمایشگاهی بسیاری در این زمینه انجام شده است. این پدیده حداقل از سال1930 مشاهده شده است و با وجود پژوهشهای بسیار در این زمینه تا کنون مساله مربوط به این پدیده کاملا حل نشده است. شاید یک دلیل برای این موضوع وجود نداشتن یک مدل ساده وجامع برای این پدیده باشد.
پدیده گالوپینگ هم در کابلهای تک و هم در کابلهای باندول دوتایی و سه تایی می تواند به وجود آید. استفاده از کابل های باندول شده برای انتقال انرژی الکتریکی بهترین واقتصادی ترین راه حل می باشد. اما مسئله ای که وجود دارد این است که کابلهای باندول شده به دلیل الاستیسته زیاد نسبت به سرعت باد بسیار حساس می باشند و گزارشات نشان می دهد که کابلهای باندول شده بیشتر از هادی های تک دچار پدیده گالوپینگ می شوند. همانگونه که گفته شد هر گاه سطح مقطع کابل از حالت متقارن خارج شود احتمال رخ دادن پدیده گالوپینگ بیشتر می شود. یخی که بر روی هادیهای باندول شده شکل می گیرد نسبت به یخی که بر روی هادی های تک مینشیند غیر متقارن تر است بنابراین سطح مقطع هادیهای باندول شده از نظر آیرودینامیکی می تواند ناپایدارتر از هادیهای تک باشد. در هادیهای تک چون کابل سختی کمتری دارد میتواند حول محور مرکزی خود گردش داشته باشد که در هنگام شکل گیری یخ، این چرخش باعث می شود که یخ حاصله به حالت تقارن نزدیکتر باشد در حالی که هادیهای باندول شده دارای سختی پیچشی بیشتری هستند که از این چرخش جلوگیری می کند وسبب می شود که یخ به صورت نامتقارن شکل بگیرد.
در این پایان نامه شرایطی که برای بوجود آمدن پدیده گالوپینگ لازم است را بصورت تئوری به دست خواهیم آورد. ابتدا در این فصل کارهای قبلی که در این زمینه انجام شده وتئوریهای مختلفی که در مورد این پدیده بیان شده است مورد بررسی قرار می گیرند و مدلهای مختلفی که برای بیان این پدیده ارائه شده است معرفی می گردد.
1-2 مروری بر کارهای انجام شده
همانگونه که گفته شد پدیده پیدایش نوسانات با دامنه بالا وفرکانس پایین ( گالوپینگ یا لرزش ) در خطوط انتقال توان از سال 1930 مشاهده شد و از آن به بعد تئوریهای مختلفی برای توجیه این پدیده و ذکر علت پیدایش آن ارائه شده است. در این راستا برای بدست آوردن معادلات حرکت کابل و بررسی شرایط بوجود آمدن این پدیده مدلهایی برای نشان دادن حرکات مختلف کابل معرفی شده اند. در این قسمت مروری بر تحقیقات گذشته انجام می دهیم و چند مدل ارائه شده را معرفی می کنیم.
در سال 1932 دن هارتگ[1] یک مدل یک درجه آزادی برای بررسی گالوپینگ ارائه کرد. او در این مدل تنها حرکات در راستای عمودی کابل را در معادلات وارد کرد. دن هارتگ با استفاده از این مدل شرط بوجود آمدن ناپایداری برای کابل را با مقایسهی بین ضرایب نیروهای بالا برنده ونیروی اصطکاک حاصل از جریان آرام هوا به دست آورد. اما تحقیقات بعدی نشان داد که نتایج بدست آمده از این مدل با نتایج به دست آمده از نتایج آزمایشگاهی اختلاف دارد و اهمیت پیچش کابل در این مدل در نظر گرفته نشده است.
رودی در سال 1948 [2]معتقد بود که حرکت پیچشی یک جزء مهم پدیده گالوپینگ است و در مواردی که نوسانات با دامنه بالا وجود دارند بایستی امتزاج این حرکات با نوسانات عمودی در نظر گرفته شود و معتقد بود که جابجایی های پیچشی نقش زیادی در ناپایداری هادی ایفا می کنند.
دسته بندی : علمی