Ausgangslage
Das Thema der Diplomarbeit befasst sich mit der Windbelastung von Hochspannungsleitungen und untersucht deren Einfluss durch Wind. Die Motivation für dieses Projekt liegt in der Erkenntnis, dass häufig ein übermässiger Schutz angewendet wird, der möglicherweise nicht erforderlich ist. Das Hauptziel besteht darin, präzisere Analysen durchzuführen, um sicherere und wirtschaftlichere Leitungssysteme zu ermöglichen.
Die Ziele der Arbeit umfassen eine verbesserte Untersuchung der Windbelastung, die Prüfung der Möglichkeit einer Reduzierung des Schutzes und die Entwicklung von Empfehlungen zur Optimierung der Leitungen. Diese Aspekte sind von grosser Bedeutung nicht nur für die Firma Axpo Grid AG, sondern auch für andere Unternehmen, die ähnliche Leitungssysteme betreiben.
Vorgehen
Das Projekt wurde mithilfe der Programmiersprache Python durchgeführt, um Winddaten zu analysieren und die Auswirkungen des Windes auf Leitungen zu verstehen. Die Ergebnisse der Analyse wurden durch Diagramme visualisiert, um einen klaren Überblick über die Daten und die aus den Daten gezogenen Schlussfolgerungen zu erhalten.
• Was wurde im Projekt ausgeführt?
Das Hauptziel des Projekts war es, die Auswirkungen des Windes auf Leitungen zu analysieren. Hierzu wurden Daten über den Wind an verschiedenen Orten gesammelt, um zu verstehen, wie der Wind die Leitungen beeinflusst. Mithilfe von Python wurden Berechnungen durchgeführt, um zu ermitteln, wie stark die Leitungen durch den Wind schwingen und welche Kräfte auf sie wirken. Anschliessend wurden die Ergebnisse mit bestehenden Normen verglichen, um die Qualität und Sicherheit der Ergebnisse zu überprüfen.
• In welchen Teilschritten erfolgte die Erarbeitung des Konzepts?
Daten sammeln: Messung der Windgeschwindigkeiten an verschiedenen Standorten.
Analyse: Mithilfe von Python wurden die gesammelten Daten analysiert, um zu verstehen, wie der Wind die Leitungen beeinflusst und welche Kräfte auf sie wirken.
Vergleich mit Normen: Die berechneten Ergebnisse wurden mit bestehenden Sicherheitsnormen verglichen.
Empfehlungen: Basierend auf den Ergebnissen wurden Vorschläge gemacht, wie die Leitungen verbessert werden können, um ihre Sicherheit und Effizienz zu erhöhen.
• Welche Methoden und Instrumente wurden eingesetzt?
Für das Projekt wurden Wetterdaten von verschiedenen Orten wie Luzern, Cham und Mosen gesammelt. Diese Daten stammten von MeteoSwiss. Mithilfe der Programmiersprache Python und spezifischen Bibliotheken wie Pandas und Matplotlib wurde die Datenanalyse und -Visualisierung durchgeführt. Dies ermöglichte ein tieferes Verständnis dafür, wie der Wind die Leitungen an verschiedenen Standorten beeinflusst.
Beschreibung-Normen
LeV (Leitungsverordnung): Der Winddruck, der senkrecht zur Leitung zur Überprüfung von Schwingungen unter Berücksichtigung eines Reduktionsfaktors angewendet wird, beläuft sich auf 560 Pa.
Die SIA 261: wird zur Berechnung von Einwirkungen auf Tragwerke verwendet, jedoch eignet sie sich nicht zur Berechnung von Leiterabständen aufgrund ihrer konservativen Natur.
Die CENELEC-Norm: wurde speziell für die Bemessung von Hochspannungsleitungen entwickelt und basiert auf Referenzgeschwindigkeiten, die anhand von meteorologischen Daten ermittelt werden. Die Wahl der Referenzgeschwindigkeiten erfolgt mit Blick auf die hohe Zuverlässigkeit der Infrastruktur und deckt mehr als 98% der Böen im Messzeitraum an jeder Station ab.
Ergebnisse
Basierend auf den durchgeführten Windanalysen werden folgende Winddrücke vorgeschlagen, anstelle der ursprünglich vorgeschlagenen 560 Pa gemäss Leitungsverordnung:
• Unterwerk Mettlen bis Mast 18: 250 Pa
• Mast 18 bis 41: 250 Pa
• Mast 41 bis Unterwerk Obfelden: 250 Pa
Fazit - Endergebnisse
Fazit
Die Windanalyse konnte nicht nur abgeschlossen, sondern auch so gestaltet werden, dass sie für zukünftige Projekte wiederverwendbar ist.
Trotz der intensiven sechs Wochen kann ich mit Stolz auf das Erreichte zurückblicken. Die Programmierung der Diagramme war eine besonders anspruchsvolle Aufgabe, die jedoch in die richtige Form gebracht werden konnte. Dies stellt nicht nur einen Mehrwert für mein Unternehmen dar, sondern hat mir auch die Möglichkeit geboten, mich persönlich weiterzuentwickeln und wertvolle Erfahrungen im Bereich der Windstudien zu sammeln.
