مدلسازی بار برف ویخ جهت طراحی خطوط انتقال نیرو (مطالعه موردی: بلده نور)

محورهای موضوعی : اقلیم شناسی

غلامعلی احمدی ¹ , غلامرضا جانباز قبادی ² , صدرالدین متولی ³ , شهریار خالدی ⁴

1 - دانشجوی دکتری آب و هواشناسی دانشگاه آزاد اسلامی واحد نور، نور، ایران
2 - استادیار آب و هواشناسی دانشگاه آزاد اسلامی واحد نور، نور، ایران
3 - دانشیار گروه جغرافیا دانشگاه آزاد اسلامی واحد نور، نور، ایران
4 - استاد گروه آب و هواشناسی دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

تاریخ دریافت : 1398/08/11 تاریخ پذیرش : 1398/10/13 تاریخ انتشار : 1398/11/01

کلید واژه: بلده نور, متغیرهای هواشناسی, بار برف و یخ, دکلهای انتقال نیرو, CCREL,

چکیده مقاله :

امروزه با توسعه مناطق شهری و روستایی خصوصا در مناطق کوهپایه‌ای و کوهستانی غرب استان مازندران، لزوم برق‌رسانی به این مناطق امری ضروری است، از طرفی با توجه به تغییرات اقلیمی گسترده در دهه‌های اخیر، که خود برف و یخبندانهای ناگهانی را در این مناطق به دنبال داشته، نقشه بار برف و یخ که در گذشته توسط وزارت نیرو تدوین گردیده، کارایی و نوآوری لازم را نداشته و یا اینکه برای بسیاری از مناطق توسعه یافته جدید شهری و روستایی بازنگری نشده است، لذا در این تحقیق سعی بر آن است که با استفاده از جدیدترین داده‌ها و آمارهای هواشناسی و روشهای آماری-ریاضی به محاسبه بار برف و یخ، جهت طراحی خطوط نیرو پرداخته شود. بدین منظور با جمع آوری و اصلاحات بر روی داده‌های هواشناسی (سال 2005 تا 2018 میلادی) برای منطقه بلده و با استفاده از روش شبیه‌سازی ارائه شده توسط آزمایشگاه و پژوهشگاه مهندسی مناطق سردسیر1، برنامه مورد نظر جهت محاسبه مقدار ضخامت یخ در محیط اکسل2 در دو ارتفاع 10 و 35 متری (ارتفاع متوسط کابلها) نوشته شد و سپس با استفاده از نرم‌افزار اسمادا3، هیستوگرام‌های مربوطه رسم شده‌اند. در نهایت مقادیر اسمی جدید با دوره بازگشت‌های مختلف پیشنهاد گردیده است. نتایج نشان داد که برای طراحی خطوط انتقال نیرو با دوره بازگشت کمتر از 50 سال، منطقه بلده جزو مناطق سنگین و با دوره بازگشت بیشتر از 50 سال جزو مناطق فوق سنگین (مطابق با آیین نامه مشانیر) می‌باشد.

چکیده انگلیسی:

With the development of urban and rural areas, specifically in the foothills and mountainous areas of West Mazandaran province, electricity supply has become a necessity today. On the other hand, due to the massive climate changes in recent decades, which in turn has caused sudden snow and freezing in this region, the map of snow and ice loads that has been developed previously by the Ministry of Energy is not applicable anymore, or has not been reviewed for many newly developed urban and rural areas. Therefore, in this research, we try to calculate snow and ice loads by using the latest data, meteorological statistics and statistical methods for the design of electricity transmission lines. For this purpose, by using meteorological data (from 2005 to2018) for Baladeh area and using simulation method provided by laboratory and engineering institute of cold regions (CCREL), the program is applied to calculate the amount of ice thickness in Excel environment. They were written at two heights of 10 and 35 meter (average height of the cables) and then the histograms were plotted using the Smada software. In this research, the statistical parameter of ice load has been investigated in the multi-year return periods for the mountainous area of  Baladeh as one of the most important loadings on the transmission tower. Finally, nominal values with different return periods are proposed. The results showed that for the design of power transmission lines with a return period of less than 50 years, the region of  Baladeh is a heavy region, and with the return period of more than 50 years, it is a super-heavy region (in accordance with the code).In this research, the statistical parameter of ice load has been investigated in the multi-year return periods for the mountainous area of Baladeh as one of the most important loadings on the transmission tower. Finally, nominal values with different return periods are proposed. The results showed that for the design of power transmission lines with a return period of less than 50 years, the region of Baladeh is a heavy region, and with the return period of more than 50 years, it is a super-heavy region (in accordance with the code).

منابع و مأخذ:

1-شرکت سهامی خدمات مهندسی برق (مشانیر). (1378). نقشه های پهنه بندی مناطق چهارگانه آب و هوایی کشور. وزارت نیرو: دپارتمان تحقیقات و استانداردها.

2-شرکت سهامی خدمات مهندسی برق (مشانیر). (1377). آیین نامه و استاندارد بارگذاری برجهای انتقال نیرو. وزارت نیرو: استاندارد جامع مهندسی و طراحی خطوط انتقال نیرو.

3-قلیچی فرامرز؛ درساره مهدی؛ معانی علی. (1390). شناسایی تجهیزات بحرانی شبکه های توزیع از نظر قابلیت اطمینان، نشریه هوش مصنوعی و ابزاردقیق ،26(2):  4.

4-میر شریفی؛ سید احمد. (1385). تحلیل آماری متغیرهای بارگذاری در طراحی دکلهای انتقال نیروی ایران، نشریه دانشکده فنی،40 (5):713-722.

5-نوحی؛ احمد.(1391). مبانی هواشناسی و اقلیم شناسی. انتشارات آب و هوا. 2.

6.Bonanno,R.,Lacavallan,M.,Marcacclp,P.,(2017),Weather Forecast and monitoring system of wet snow sleeve on overhead power lines in Italy,World Energy and Meteorology Council.28 p.

7.Ducloux,H.,Nygaard,B.E.,(2014), 50-year return-period wet-snow load estimation based on weather station data for overhead line design in France. Nat. Hazards Earth Syst. Sci,14(1), 3031–3041.

8.Easterling, D. R., (2002). Recent changes in frost days and the frost in the United States, Bull. American.Meteor. Soc., 83: 1327-1332.

9.Gumbel, E. J., (2004), Statistics of Extremes. Dover Publications, 375 p.

10.Lehtonen,I.,Hoppula,Petri., and Gregow,Hilppa.,(2014), Modelling crown snow loads in Finland: a comparison of two methods. Silva Fennica, 48 ( 3): 1120.

11. IlariLehtonen, Petri Hoppula, Pentti Pirinen and Hilppa Gregow,(2014). Modelling crown snow loads in Finland: a comparison of two methods. Silva Fennica vol. 48 no. 3 article id 1120. SILVA FENNICA.

12.JilinCai.,Q.,Minjian,C. and Bin,Y., (2019). A novel importance sampling method of power system reliability assessment considering multi-state units and correlation between wind speed and load. International Journal of Electrical Power & Energy Systems,  109(3) : 217-226.

13.M Ronnfors, R-Z Szasz, J Revstedt.(2014).Numerical simulation of ice accretion on an airfoil. SNIC/Lunarc, Lund University.

14.Nygaard, B. E., Ágústsson, H., and Somfalvi-Tóth, K., (2013), Modeling wet-snow accretion on power lines: Improvements to previous methods using 50 years of observations, J. Appl. Meteorol. Clim, 52(1), 2189–2203.

15.Nygaard,B.E., Ambjørn Seierstad, I.,(2014), A new snow and ice load map for mechanical design of power lines in Great Britain. Cold Regions Science and Technology, 108(2), 28-35.

16.Rantaab,J.,Polojärviab,A.,TuhkuriabJ.,(2017), The statistical analysis of peak ice loads in a simulated ice-structure interaction process, Cold Regions Science and Technology, 133, :46-55.

 17.Xiang-junZeng, X., long Luo,        J.,Ting-ting Xiong,H.,(2012), A novel thickness detection method of ice covering on overhead transmission line, Journal of Applied Meteorology and Climatology,14(5):1349-1354.

18.Wang,W.,Peng,W.,(2019) .Study on sustainable development of power transmission system under ice disaster based on a new security early warning model, Journal of Cleaner Production,  228(5): 175-184.

19. Zarnani,A., Musilek,P.,(2012).

Learning to predict ice accretion on electric power lines, Engineering Applications of Artificial Intelligence

,25(3),609-617.

20.Nygaard,BE.Carlshem,L.,(2019).Development of  a 50-years return value ice load map for Sweden, Int. work shop on Atmospheric Icing of structures,Reykjavik.1-5pp.

21.Solangi A.R., (2018).Icing Effect on Power Lines and Anti-icing and De-icing Methods, Master’s Thesis in Technology and safety in High North, The ARCTIC UNIVERSITY of NoRWAY,60-65pp