بهبود تاب آوری پست های هوایی در برابر زلزله: مطالعه موردی (ترانسفورماتور 315kva مستقر بر دو پایه بتنی واقع در میانه خط)

تجربه زلزله های گذشته نشان داده که ترانسفورماتورهای موجود در پست های هوایی از جمله تجهیزات آسیب پذیر در خطوط توزیع نیرو می باشند. لرزش و دوران های قابل توجه ترانسفورماتورها در هنگام زلزله منجر به آسیب دیدن ملحقات ترانسفورماتور (همانند بوشینگ ها) و اتصالات سکوی نشیمن آن، و نهایتا لغزش یا واژگونی ترانسفورماتور می گردد. در غالب پست های هوایی موجود یک و یا هردو انتهای سکوی ترانسفورماتور توسط اتصالات اصطکاکی- بجای اتصالات استاندارد پیچ و مهره ای- به پایه های بتن آرمه پست متصل شده اند. در مقاله حاضر ضمن ریشه یابی دلایل کاربرد وسیع اتصالات اصطکاکی در پست های متعارف، رفتار لرزه ای یک پست دوپایه kva315 واقع در میانه خط توزیع مطالعه شده است. براساس تحلیل های تاریخچه زمانی غیرخطی انجام شده در این مقاله عملکرد لرزه ای اتصالات اصطکاکی سکوی ترانسفورماتور به پایه ها نامناسب بوده و بنابراین پست هوایی مورد بررسی فاقد تاب آوری لازم در قبال زلزله مبنای طرح خواهد بود. در ادامه با ارائه راهکارهای بهسازی لازم، اتصالات سکوی ترانسفورماتور مورد نظر مقاوم سازی شده و پاسخ لرزه ای پست مقاوم سازی شده با رفتار لرزه ای قبل از مقاوم سازی آن مقایسه شده است. جزئیات مقاوم‌سازی ارائه‌شده در این پژوهش با محدود کردن دوران های ترانسفورماتور به کمتر از 0/015 رادیان به‌طور قابل‌توجهی موجب ارتقای سطح عملکرد پست‌ هوایی و افزایش پایداری ترانسفورماتور آن‌ در برابر زلزله‌های نظیر سطح مبنای طراحی خواهد شد.

enhancing the seismic resilience of aerial substations: a case study of a mid-line two-pole 315 kva transformer

experience from past earthquakes has shown that transformers installed on aerial utility poles are among the most vulnerable components in power distribution networks. significant vibrations and rotations of transformers during seismic events can damage transformer accessories such as bushings, and compromise the connections of their mounting platforms, potentially leading to sliding or overturning of the transformer. in most existing aerial substations in iran, one or both ends of the transformer platform are connected to the reinforced concrete poles using friction-based joints instead of standard bolted connections. this paper investigates the underlying reasons for the widespread use of frictional connections in conventional pole-mounted substations and evaluates the seismic behavior of a 315 kva two-pole transformer installation located at mid-span of a distribution line. the main contribution of this study lies in diagnosing prevalent technical flaws in standard aerial substation connections nationwide and introducing a novel seismic retrofit strategy. the proposed retrofit method is founded on two key principles: simplicity and technical refinement. simplicity ensures the solution avoids execution complexity and costly equipment, while technical refinement guarantees a coherent, well-balanced design with no mismatches or inconsistencies. nonlinear time history analyses reveal that the seismic performance of the frictional platform-to-pole connections is inadequate, rendering the substation vulnerable under design-level earthquake scenarios. subsequently, retrofit solutions are proposed to improve the resilience of the transformer platform connections. the seismic response of the retrofitted substation is then compared to its original, unstrengthen state. the proposed retrofit measures significantly enhance the performance level of the aerial substation by limiting transformer rotation to below 0.015 radians, thereby improving transformer stability under design-level seismic events.