استفاده از PLS-CADD در طراحي خطوط

در اين قسمت براساس بررسي‌هاي انجام پذيرفته و برگزاري جلسات مشاوره‌اي در خصوص طراحي خطوط با نرم‌افزار PLS-CADD به روند عملي مورد استفاده از اين نرم‌افزار در طراحي و تحليل خطوط نيرو كه در شركت‌هاي مشاور مورد استفاده قرار مي‌گيرد، پرداخته مي‌شود.

    2-2-1-      آماده‌سازي‌ها و تنظيمات اوليه

نرم‌افزار PLS-CADD قابليت كار با سيستم‌هاي اندازه‌گيري مختلف را دارا مي‌باشد كه اطلاعات مربوطه و تنظيمات موردنظر قابل تغيير دادن در شكل (2-13) نشان داده شده است. عموما در قسمت Unit System سيستم S.I. (N force) كه مشخص مي‌سازد در انجام مراحل مختلف مربوط به اين نرم‌افزار سيستم واحدي متريك مدنظر مي‌باشد انتخاب مي‌گردد. براي ساير موارد نيز تنظيمات مربوطه بايستي صورت پذيرد.

شكل (2-13): صفحه Preferences نرم‌افزار (مربوط به تنظيمات اوليه و واحدها)

اقدام ديگري كه بعنوان تنظميات اوليه نرم‌افزار مدنظر قرار داده شده نسبت مقياس پلان و پروفيل مي‌باشد براي اين منظور از مسير مشخص شده در شكل (2-14) صفحه مربوط به تنظيم اين نسبت قابل دستيابي است.

شكل (2-14): دستيابي به Aspect Ratio Profile View

مطابق استانداردهاي طراحي و نقشه‌برداري موجود در كشور كه نقشه‌هاي پلان و پروفيل با مقياس طولي 1:2000 و مقياس ارتفاعي 1:500تهيه مي‌گردند، اين موارد همانگونه كه در شكل (2-15) نشان داده شده است بايد به ترتيب با اعداد 1 و 4 جايگزين شوند.

شكل (2-15): تنظيم نسبت مقياس‌هاي پلان و پروفيل براساس استانداردهاي طراحي كشور

    2-2-2-      ايجاد يك فايل جديد در نرم‌افزار

پس از انجام تنظيمات اوليه همانگونه كه در بخش قبلي به آن اشاره گرديد لازم است كه براي شروع انجام پروژه يك فايل جديد ايجاد گردد براي اين منظور پس از اجراي PLS-CADD، و انتخاب مسير مشخص شده در شكل (2-16) فايل جديد در مسير مورد نظر ايجاد و نام دلخواه براي آن گذارده مي‌شود.

شكل (2-16): ايجاد يك فايل جديد در نرم‌افزار

پس از ايجاد و نام‌گذاري يك فايل جديد در مرحله بعدي لازم است كه اطلاعات حاصل از نقشه‌برداري مسير خط وارد گردد كه در بخش بعدي به آن پرداخته مي‌شود.

    2-2-3-      ورود اطلاعات نقشه‌برداري و مشخص كردن مسير خط

پس از مشخص كردن اوليه مسير خط و انجام نقشه‌برداري اين مسير، اطلاعات به دو فرمت PFL و يا XYZ تهيه شده و در اختيار تيم طراح خط قرار مي‌گيرند لازم است به عنوان اولين گام اين اطلاعات وارد نرم‌افزار شده و مسير خط مشخص گردد. با ورود اطلاعات نقشه‌برداري امكان مشاهده مسير خط، پلان، پروفيل و نيز در ادامه فواصل الكتريكي مجاز و ساير موارد مرتبط ميسر مي‌گردد. براي اين منظور پس از انجام نقشه‌برداري توسط تيم مربوطه و تهيه اطلاعات لازم، فايل مربوطه كه عمدتا با فرمت Text (txt)در Notepad مي‌باشد، آماده Import كردن به نرم‌افزار PLS-CADD مي‌باشد. بسته به اينكه داده‌هاي نقشه‌برداري به فرمت PFL مي‌باشند يا XYZ از مسير ذيل براي Import كردن اين داده‌ها استفاده مي‌شود. شكل (2-17) نحوه وارد كردن اطلاعات نقشه‌برداري به فرمت‌هاي XYZ و PFL را به نرم‌افزار نشان مي‌دهد.

شكل (2-17): وارد كردن اطلاعات نقشه‌برداري به فرمت PFL

پس از انتخاب اين گزينه لازم است فايل حاوي اطلاعات نقشه‌برداري مربوطه از مسيري كه در آن قرار دارد انتخاب شده و Import گردد. پس از انجامImport  فايل نقشه‌برداري، همانگونه كه در شكل(2-18) نشان داده شده، لازم است كه كاربر سطر و ستون‌هاي فايل نقشه‌برداري را دقيقا براي نرم‌افزار تعريف كند كه معرف چه كميتي از موارد نقشه‌برداري مي‌باشند.

شكل (2-18): معرفي سطر و ستون‌هاي فايل مربوط به داده‌هاي نقشه‌برداري براي نرم‌افزار

كه بايستي به اين پارامترها در زمان معرفي ستون‌هاي مختلف به نرم‌افزار توجه كافي را نمود. پس از معرفي هريك از داده‌هاي نقشه‌برداري به نرم‌افزار مي‌توان مسير نقشه‌برداري را در نرم‌افزار مشاهده نمود ممكن است به علت خطا در زمان نقشه‌برداري يا وارد كردن داده‌ها (به ويژه در زوايا) نقاطي با شكستگي نامتعارف در مسير خط مشاهده شوند كه لازم است اين موارد تصحيح گردند براي اين منظور و مشاهده مسير خط مطابق شكل (2-19) عمل مي‌شود.

شكل (2-19): Plan View براي مشاهده مسير خط و رفع خطاهاي احتمالي

مطابق شكل (2-20) در صفحه Plan View با كليك كردن برروي نقطه‌اي از مسير خط كه شكستي نامتعارف دارد و انتخاب Edit Survey Point مي‌توان نقطه مربوطه را تصحيح كرد. با انتخاب Edit Survey Point صفحه Terrain info ظاهر مي‌گردد.

شكل (2-20):  انتخاب Edit Survey Point در صفحه Plan View

و با انتخاب گزينه Edit PFL مطابق شكل (2-21) تغييرات مورد نظر به صورت دستي اعمال مي‌گردد. اين خطاهاي احتمالي عموما در نقاط زاويه (IPها) و به علت عدم توجه به جهت زاويه مثلثاتي رخ مي‌دهند.

شكل (2-21): انتخاب گزينه Edit PFL براي اصلاح مسير خط

ورود اطلاعات نقشه‌برداري به فرمت XYZ مشابه PFL مي‌باشد و لازم است كه ابتدا فايل اطلاعات نقشه‌برداري آماده شده و سپس در نرم‌افزار Import گردد. با توجه به تفاوت‌هاي تكنيكي نقشه‌برداري XYZ و PFL، و برداشت نقاط كمكي در نوع XYZ، به علت اينكه در نقاطي از مسير خط و در حوالي مسير خط نيز چندين نقطه برداشت مي‌گردد لذا نرم‌افزار از ترسيم مسير خط و متعاقب آن پلان و پروفيل خط باز مي‌ماند كه بدين منظور لازم است كه پس از معرفي ستون‌هاي مختلف مشابه روند ارايه شده در PFL از قسمت Plan View مسير خط قابل مشاهده باشد در صورتي كه مسير خط به علت وجود نقاط كمكي قابل ترسيم نباشد (صفحه خالي نمايش داده شود) لازم است كه مسير خط را براي نرم‌افزار تعريف كرد. بدين منظور مطابق شكل (2-22) با اضافه كردن P.I.، نقاط زاويه (IP) را مشخص نمود و با حذف نقاط كمكي، مسير خط تعيين مي‌گردد.

شكل (2-22): Add P.I. براي مشخص كردن مسير خط

    2-2-4-      فيچر كد

يكي از مواردي كه پس از ترسيم مسير خط براساس اطلاعات نقشه‌برداري بايد به آن توجه داشت تعريف فيچركدهاي مربوط به عوارض زمين (رودخانه- تاسيسات و ...) مي‌باشد بدين منظور لازم است كه براساس سطح ولتاژ و عوارض موجود نسبت به تعريف فيچر كد و فواصل الكتريكي مجاز اقدام نمود بدين منظور مطابق شكل(2-23) نسبت به تعريف فيچر كد عمل مي‌شود.

شكل (2-23): تعريف فيچر كدها

متعاقباً مطابق شكل (2-24) با انتخاب گزينه Edit نسبت به تخصيص يا ويرايش فيچر كد و فواصل الكتريكي مجاز اقدام نمود.

شكل (2-24): اضافه نمودن يا ويرايش‌هاي مربوط به فيچر كد و فواصل الكتريكي مجاز

در عمل براساس استانداردهاي موجود در كشور يكبار مي‌توان فيچركدها را تعريف كرد و حسب نياز در پروژه‌هاي ديگر نسبت به Load كردن اين فيچركد اقدام نمود و نيازي به تعريف مجدد براي فيچر كدها، ديگر نمي‌باشد. شكل (2-25) روش Load كردن فيچركدها را نشان مي‌دهد.

شكل (2-25): Load كردن فيچر كد

كه با انتخاب مسير در محل ذخيره شده اين فايل مي‌توان نسبت به Load نمودن فيچر كدها اقدام كرد. بايستي توجه كرد كه پسوند اين فايل‌ها به صورت .fea مي‌باشد و با انتخاب آنها عمليات Load كردن فيچر كدها انجام مي‌پذيرد. پس از مشخص كردن مسير خط و فيچر كدها، پلان و پروفيل‌ مسير خط قابل مشاهده مي‌باشد.

نكته ديگر در خصوص مسير خط كه به اختصار به آن اشاره مي‌شود اين است كه از مسير مشخص شده در شكل (2-26) مي‌توان در صورت متصل بودن كامپيوتر به اينترنت نسبت به ترسيم مسير خط با برج‌گذاري‌هاي مربوطه برروي Google earth و ترسيم نقشه سه بعدي اقدام نمود.

شكل (2-26): بكار بردن Google earth

    2-2-5-      منوبارCriteria

با توجه به مفروضيات اوليه طراحي خط و ضوابط و معيارهاي مدل‌سازي براساس استانداردهاي مربوطه لازم است كه اين موارد در نرم‌افزار لحاظ گردند براي اين منظور از قسمت منوبار Criteria اين ضوابط قابل اعمال هستند. شكل (2-27) قسمت‌هاي مختلف اين بخش را نمايش مي‌دهد.

شكل (2-27): اعمال ضوابط و معيارها از Criteria

كه در ادامه به توضيح اين منوبار و امكانات آن پرداخته مي‌شود. اولين قسمت در اين بخش مربوط به Notes مي‌باشد كه در زمان گزارش‌گيري و اضافه كردن Noteهاي موردنظر در گزارش بكار گرفته مي‌شود. با انتخاب اين گزينه همانگونه كه در شكل (2-28) نشان داده شده است، به داخل هر يك از Cellهاي مربوطه مي‌توان دسترسي يافت، اين موارد قابل تغيير و يا اضافه و حذف كردن مي‌باشند.

شكل (2-28): Criteria Notes

قسمت بسيار مهمي كه در مدل‌سازي خط اهميت دارد، Code Specific Wind and Terrain Parameters مي‌باشد كه همانگونه كه در شكل (2-29) مشخص شده است براي انتخاب استاندارد مورد استفاده در مدل‌سازي است كه عموما در مدل‌سازي‌هاي انجام شده در كشور IEC 60826:2003 مورد استفاده قرار مي‌گيرد. ليكن حسب مورد مي‌توان از ساير استانداردها و از جمله ASCE 1991 and 2009 (United States) نيز استفاده نمود.

شكل (2-29): انتخاب استاندارد مدنظر براي انجام مدل‌سازي‌ها

با انتخاب استاندارد IEC 60826:2003 صفحه‌اي مشابه شكل (2-30) ظاهر مي‌گردد كه عملا شرايط دسته‌بندي شده بارگذاري منطقه را مشخص مي‌سازد در قسمت Terrain Category شرايط A سخت‌ترين شرايط بارگذاري را مشخص مي‌سازد و هر چه به سمت پايين (B، C و D) جابجا شويم شرايط بارگذاري سهل‌تر مي‌گردد. ليكن پيش‌فرض B انتخاب مي‌گردد. در قسمت Static اين صفحه، ضريبي براي تاثير يخ برروي سيم وجود دارد كه براساس استاندارد مربوطه مي‌توان اين مقدار را تغيير داد.

شكل (2-30): انتخاب استاندارد IEC 60826:2003

گزينه بعدي در اين بخش weather مي‌باشد از اين قسمت شرايط بارگذاري منطقه‌اي كه خط در آن واقع شده است. براساس استاندارد پهنه‌بندي ايران به صورت دستي وارد مي‌شود. يك نمونه از اين فرم تكميل شده در شكل (2-31) نشان داده شده است. توجه شود چنانكه قبلا براي پروژه‌اي ديگر اين فرم تكميل شده باشد و شرايط پهنه‌بندي يكسان باشد مي‌توان آن را Load كرده و در پروژه‌هاي حاضر از آن استفاده نمود كه در ادامه به آن پرداخته خواهد شد.

شكل (2-31): Cases Weather

Creep-stretch در منوبار Criteria گزينه‌اي است كه با آن مي‌توان پيرشدگي سيم را در طول عمر خط لحاظ نمود. در اين قسمت مي‌توان عمر سيم و نيروهاي مكانيكي وارده را در طراحي خط منظور كرد. براي اين بخش لازم است ابتدا شرايط آب و هوايي و پهنه‌بندي منطقه در نرم‌افزار وارد شده باشند. سپس با انتخاب اين گزينه صفحه‌اي مشابه شكل (2-32) نمايان مي‌شود.

شكل (2-32): فرم تكميل Weather cases براي Creep

اين فرم شامل دوم قسمت مي‌باشد و براساس استاندارد مباني طراحي مكانيكي خطوط، تكميل مي‌گردد. در قسمت اول اين فرم شرايط آب و هوايي براي پيري را منظور مي‌نمايد كه معمولا شرايط EDS در نظر گرفته مي‌شود و در قسمت دوم اين فرم شرايط آب و هوايي براي ماكزيمم بار منظور مي‌گردد كه اين  قسمت براساس شرايط منطقه متفاوت خواهد بود.

گزينه ديگر در منوبار Criteria، Bimetallic conducter model مي‌باشد (شكل (2-33)). كه براي در نظر گرفتن پديده قفس پرنده براي انواع هادي‌ها استفاده مي‌شود، با توجه به تفاوت سيم‌كشي در هادي‌هاي ACSR معمولي و هادي‌هاي پر ظرفيت كه هادي‌هاي معمولي در زمان سيم‌كشي نبايد Pre-tention داشته باشند، گزينه 1 انتخاب مي‌شود و براي هادي پرظرفيت كه حتما بايد Pre-tention داشته باشند (عموماً بمدت 72 ساعت) گزينه 2 انتخاب مي‌شود و مقدار اين كشش نيز در قسمت مربوط تكميل مي‌گردد.

شكل (2-33): فرم مربوط به Bimetallic conducter model

گزينه بعدي در منوبار Criteria، Cable Tensions مي‌باشد كه فرم مربوطه در شكل (2-34) نشان داده شده است كه شرايط مربوطه براساس استاندارد هادي تكميل مي‌گردد.

شكل (2-34): Cable Tension Criteria

گزينه بعدي Sagging Automatic مي‌باشد كه Sag را براي شرايط محيطي منطقه و بارگذاري‌هاي آن را چك مي‌نمايد. (شكل (2-35))

شكل (2-35): Automatic Sagging Criteria

گزينه بعدي Maximum Tension مي‌باشد كه نحوه چك كردن ماكزيمم كشش را مشخص مي‌سازد. همانگونه كه در شكل (2-36) نشان داده شده است با انتخاب گزينه اولي، ماكزيمم كشش به صورت اسپن معادل و اسپن به اسپن چك مي‌شود و با انتخاب گزينه دومي، ماكزيمم كشش براي سكشن چك مي‌گردد.

شكل (2-36): Maximum Tension Criteria

گزينه بعدي Weight Span Model مي‌باشد كه براي انتخاب مدل اسپن وزني مي‌باشد كه بمانند شكل (2-37) شامل دو گزينه مي‌باشد كه عموما در طراحي‌ها گزينه دومي مرسوم مي‌باشد.

شكل (2-37): گزينه‌هاي مربوط به Weight Span Model

سه گزينه بعدي در اين بخش يعني Weight Span (method 1)، Interaction Diagram (method2) و Structure Loads (method3,4) كه در شكل (2-38) مجدداً نشان داده شده است مربوط به طراحي است كه در طراحي‌هاي مرسوم براساس استانداردهاي كشور سطح يك انتخاب مي‌گردد.

شكل (2-38): انتخاب سطح مدل‌سازي

با انتخاب اين گزينه صفحه‌اي مشابه شكل (2-39) ظاهر مي‌گردد كه شرايط پيشنهادي خود نرم‌افزار را براي مدل‌سازي براساس شرايط پهنه‌بندي وارد شده در قسمت‌هاي قبلي نشان مي‌دهد اين شرايط عموما سخت‌ترين شرايط مي‌باشند و معمولا تغيير داده نمي‌شوند ليكن در صورت تمايل مي‌توان با كليك كردن برروي قسمت‌هاي مختلف، شرايط ديگري را قرار داد.

شكل (2-39): Weight Span Criteria (method1)

گزينه بعدي Survey Point Clearance And Danger Tree Locator مي‌باشد. با انتخاب اين گزينه، صفحه‌اي مشابه شكل (2-40) نمايان مي‌شود كه براي تعريف كردن كيس‌هاي مورد نظر براي چك كردن فاصله هادي تا زمين استفاده مي‌شود.

شكل (2-40): Survey Point Clearance Criteria

گزينه بعدي Phase Clearances مي‌باشد كه با انتخاب آن صفحه‌اي مشابه شكل (2-41) ظاهر مي‌شود كه از اين نرم‌افزار براي چك كردن فاصله فازها با يكديگر استفاده مي‌شود.

شكل (2-41): Phase Clearance Criteria

گزينه بعدي Galloping مي‌باشد كه براي بررس پديده گالوپينگ استفاده مي‌شود با انتخاب گزينه Galloping صفحه‌اي مشابه شكل (2-42) ظاهر مي‌شود كه با تكميل آن مي‌توان پديده گالوپينگ را مورد بررسي قرار داد.

شكل (2-42): Galloping Ellipes Criteria

گزينه Insulator swing براي مقره‌هاي خط، نوسان آنها را چك مي‌نمايد كه با انتخاب اين گزينه صفحه‌اي مشابه شكل (2-43) نمايان مي‌شود كه با تعريف شرايط بد با توجه به منطقه پهنه‌بندي شده مي‌توان نوسان مقره را بررسي نمود.

شكل (2-43): Insulator Swing Criteria

گزينه بعدي، Wind & Weight Span Report مي‌باشد با انتخاب آن صفحه‌اي همانند شكل (2-44) ظاهر مي‌شود و تعيين مي‌نمايد كه روي چه كيس‌هايي خروجي را ارايه نمايد.

شكل (2-44): CriteriaWind & Weight Span Report

گزينه بعدي، Blowout and Departure Angle Report مي‌باشد كه براي بررسي زاويه خروجي كلمپ (كه نبايد بيشتر از 20 درجه باشد) استفاده مي‌شود. با انتخاب اين گزينه فرمي بمانند شكل (2-45) ظاهر مي‌شود كه شرايطي را تعريف مي‌نمايد كه بررسي نمايد كه آيا زاويه خروجي كلمپ مطابق استاندارد خواهد بود يا خير.

شكل (2-45):Criteria  Blowout and Departure Angle Report

گزينه بعدي، Default Wire Temperature and Condition, Section Sort Order مي‌باشد كه براي تعريف شرايط كريپ سيم مورد استفاده قرار مي‌گيرد با انتخاب اين گزينه صفحه‌اي بمانند شكل (2-46) نمايان مي‌شود بايستي توسط جدول سيم‌ها كه توسط سازنده ارايه مي‌شود و شرايط كريپ و دماي كريپ در آنها موجود است موارد مربوطه تكميل مي‌گردد.

شكل (2-46): صفحه مربوط به Default Wire Temperature and Condition, Section Sort Order

گزينه بعدي، SAPS Finite Element Sag-Tension مي‌باشد كه با توجه به اينكه اين گزينه مربوط به سطوح بالاتر طراحي و مربوط به سازنده مي‌باشند كه در استانداردهاي رايج كشور مورد استفاده ندارد مورد بحث نمي‌باشد.

گزينه بعدي، Load CRI File مي‌باشد كه براي لود كردن شرايط محيطي و پهنه‌بندي از يك پروژه مشابه ديگر مورد استفاده قرار مي‌گيرد كه با انتخاب اين گزينه از مسير مورد نظر فايل مربوطه لود مي‌گردد.

گزينه بعدي، Save CRI File مي‌باشد كه براي ذخيره كردن فايل CRI (Criteria) لود شده استفاده مي‌شود.

گزينه آخر در بخش Criteria، Report مي‌باشد كه براي مشاهده خروجي Criteria استفاده مي‌شود (شكل (2-47)).

شكل (2-47): Criteria Report