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Mar 19, 2023

연구를 통해 지진 발생 후 발전소의 경제적 손실을 억제할 수 있음

전력 변압기 꼭대기에는 중요한 역할을 하는 부싱 시스템이 있습니다.

전력 변압기 위에는 지역 사회에 전기를 공급하는 데 중요한 역할을 하는 부싱 시스템이 있습니다. 그러나 이러한 물체는 지진 중에 파손되기 쉽습니다. 일단 손상되면 부싱은 광범위한 정전을 야기하고 값비싼 수리 비용으로 주정부에 부담을 줄 수 있습니다.

최근 연구에서 텍사스 A&M 대학교 연구자들은 높은 지진 활동 동안 부싱 시스템의 구조적 무결성이 강철 보강재로 베이스를 강화함으로써 더 잘 유지될 수 있음을 보여주었습니다. 또한 확률 기반 손실 평가 연구를 통해 지진으로 인한 부싱 시스템 손상으로 인한 경제적 부담이 다른 부싱 구성에 비해 강철 강화 변압기 부싱 시스템의 경우 최대 10배 낮다는 사실을 발견했습니다.

"변압기 부싱 시스템은 변전소 네트워크에 필수적이며 이러한 구성 요소는 캘리포니아나 북동부 지역과 같이 지진이 심한 지역에서 특히 취약합니다"라고 Zachry 토목 및 환경 공학과 조교수인 Maria Koliou가 말했습니다. "우리는 전력망 복구에 소요되는 비용 및 시간 측면에서 손상된 부싱이 미치는 영향에 대한 완전한 위험 및 손실 평가를 수행했습니다."

연구의 세부 사항은 구조 및 인프라 엔지니어링 저널 7월호에 게재되었습니다.

전기 부싱은 고전압 전류를 운반하는 도체를 둘러싸는 슬리브 모양의 덮개입니다. 일반적으로 변압기나 회로 차단기 근처에서 발견되는 이러한 시스템은 전류가 금속 와이어에서 누출되지 않도록 보장합니다. 부싱은 절연체, 특히 도자기로 만들어지며 미네랄 오일로 채워져 있습니다.

강한 전기장을 견딜 수 있는 능력에도 불구하고 부싱은 부서지기 쉽고 높은 지진 활동이 발생할 경우 쉽게 깨질 수 있습니다. 결과적으로 이들 부품이 손상되면 전기적 위험이 발생합니다. 부싱 시스템의 구조적 손상이 더욱 광범위해지면 정전이 광범위하게 발생하고 교체 비용이 높아질 수 있습니다.

손상을 완화하고 수리할 수 있는 한 가지 방법은 강판으로 부싱을 강화하는 것입니다. 견고한 기초가 건물의 안정성을 향상시킬 수 있는 것처럼, 부싱 베이스에 최대한 가까운 강철 굴곡 보강재는 지진 발생 시 부싱 안정성을 향상시키는 것으로 나타났습니다. 그러나 Koliou는 복구 비용 측면에서 부싱 시스템에 대한 지진 취약성의 영향에 대한 보다 포괄적인 분석이 부족하다고 말했습니다.

이러한 격차를 해결하기 위해 Koliou와 그녀의 대학원생인 Andrew Brennan은 다양한 지면 운동 강도에 따른 부싱 손상으로 인해 발생하는 경제적 손실을 비교하는 확률론적 분석을 수행했습니다. 그들은 중전압 및 고전압 시나리오를 대표하는 다양한 형상의 부싱을 조사했습니다. 더 중요한 것은 일부 부싱에는 강판 보강재가 있었지만 다른 부싱에는 원래 설계에는 없었습니다.

Koliou와 Brennan은 연구에서 고려된 지진 강도에 대한 경제적 손실이 부싱 베이스를 강판으로 강화할 때 33-55% 더 낮다는 것을 발견했습니다. 실제로 강철 보강재가 없는 부싱의 예상 연간 손실은 다양한 지반 운동을 받을 때 최소 2.5~10배 더 컸습니다.

"우리의 결과는 강철 보강재가 부싱의 손상을 방지하는 데 효과적이라는 것을 보여줍니다. 그러나 구조 엔지니어에게 '효과적'이라는 의미는 그렇지 않은 사람에게는 거의 의미가 없을 수 있습니다. 우리는 엔지니어가 아닌 이해관계자를 위해 우리의 연구 결과를 보다 실용적인 용어로 일반화하고 싶었습니다. "라고 Koliou는 말했습니다. "그래서 우리는 다양한 지진 시나리오에서 복구하는 데 걸리는 시간과 달러 가치 측면에서 강철 보강재 사용의 이점을 정량화했는데, 이는 보다 쉽게 ​​해석할 수 있습니다."

Vandana Suresh의 이 기사는 원래 공과대학 웹사이트에 게재되었습니다.

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