1. elektroenergetski vodovi vrste …mabacic.eios.hr/oo/vodovi.pdf · nadzemni elektroenergetski...

1 Elektroindustrijska i obrtnička škola Rijeka Vodovi visokog i niskog napona

1. ELEKTROENERGETSKI VODOVI

Vrste elektroenergetskih vodova:

1. Nadzemni elektroenergetski vodovi (zračni, dalekovodi)

- Vodiči se voda vode iznad zemlje pričvršćeni na izolatorima na

odgovarajućim nosivim konstrukcijama.

2. Kabelski elektroenergetski vodovi (kabeli)

- Vodiči su izolirani i zaštićeni za polaganje u zemlju (ili vodu)

1.1. NADZEMNI ELEKTROENERGETSKI VODOVI

Nadzemni elektroenergetski vod je skup svih dijelova koji sluţe za nadzemno

voĎenje vodiča koji prenose električnu energiju

Osnovni elementi nadzemnog voda su:

a) Vodiči

b) Zaštitni vodiči (uţad)

c) Izolatori

d) Spojni ovjesni i zaštitni pribor

e) Stupovi

f) Uzemljivači i zemljovodi

g) Temelji

1.1.1. VODIČI NADZEMNOG VODA

Vodiči kao osnovni elementi voda su uţeta i ţice koji imaju zadatak da vode

električnu struju i jedini su aktivni elementi voda.

Vodiči su opterećeni mehanički i termički.

Vodiči nadzemnog voda izabiru se na temelju električnog proračuna prijenosa tim

vodom i gospodarskih kriterija, a mehanička čvrstoća izabranog vodiča kontrolira se

mehaničkim proračunom vodiča

Zahtjevi za vodiče nadzemnih vodova:

- Dobra električna vodljivost (specifična električna vodljivost)

- Dobra mehanička čvrstoća (prekidna čvrstoća)

- Optimalna teţina

- Optimalni promjer vodiča

- Otpornost prema kemijskom djelovanju okoline


- Otpornost na atmosferske utjecaje

- Otpornost na oštećenja kod montaţe, starenja i korozije

- Visoka dopuštena temperatura ugrijavanja

- Prihvatljiva cijena

Materijali za nadzemne vodiče:

a) Bakar (Cu) i legure na bazi bakra

b) Aluminij (Al) i legure na bazi aluminija

c) Čelik

1. Bakar i legure na bazi bakra

a) Tvrdo vučeni elektrolitički bakar

- Dobra električna svojstva

- Primjena samo u specijalnim slučajevima

b) Bronza

- Legura bakra (98%), kositra i silicija

- Poboljšana mehanička svojstva bakra

2. Aluminij i legure na bazi aluminija

a) Aluminij (99,5 %) čisti aluminij

- Danas prevladava kao materijal za vodiče nadzemnih vodova

𝐾 =𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖 č𝑛𝑎 𝑚𝑎𝑠𝑎

𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖 č𝑛𝑎 𝑒𝑙𝑒𝑘𝑡𝑟𝑖 č𝑛𝑎 𝑣𝑜𝑑𝑙𝑗𝑖𝑣𝑜𝑠𝑡

𝐾𝐶𝑢

𝐾𝐴𝑙=

150

77

b) Aldrey

- Legura aluminija (98,7 %), mangana, silicija i ţeljeza

- Dobra mehanička svojstva

3. Čelik (pocinčani)

- Loša električna i odlična mehanička svojstva

- Koristi se kao materijal za zaštitnu uţad a rijetko za fazne vodiče

- Koristi se kod kombiniranih vodiča (vodič + jezgra), kao jezgra gdje čelična

jezgra preuzima mehaničko opterećenje vodiča

Aluminij – čelik alučel Al/Fe

Bakar – čelik

Aldrey – čelik

- Čelične ţice se oblaţu vodljivim materijalima

Copperweld – čelik obloţen bakrom

Alumoweld – čelik obloţen aluminijem


Tablica 1.1.

Elek. vodljivost

S/m 106)

Specifična masa

(kg/m3 103)

Prekidna čvrstoća

P (daN/mm2)

Bakar 56 8,9 40 Aluminij 34,8 2,7 17 - 19 Bronza (Cu, Sn, Si) 48 - 18 8,65 – 8,9 50 – 70 Aldrey (Al. Mn, Si, Fe) 30 2,7 30 Čelik (pocinčani) 7 - 8 7,8 40 – 150 Bakar – čelik 8,25 60 -108 Alučel (6:1) 3,45 17/120 Aldrey – čelik (6:1) 3,45 30/120

Izvedbe vodiča nadzemnih vodova

a) Pune ţice

- Homogene

- Nehomogene

b) Sukani vodiči (uţeta)

- Homogeni

- Kombinirani

c) Specijalne izvedbe

d) Snopovi

e) Izolirani vodiči

1. Pune ţice

- Nemaju pravog značaja kao vodiči, ali su oni baza za formiranje ostalih

izvedbi vodiča

a) Homogene pune ţice

- Vodič u obliku homogene pune ţice koristi se samo na vodovima NN

0,4 kV za male presjeke i male raspone (bakar; Al i aldrey zabranjeni)

b) Nehomogene pune ţice

- Ţica izraĎena od dva (više) materijala u formi (jezgra + plašt) kao

nerazdvojna cjelina.

Copperweld 1. Čelik (Fe)

2. Bakar (Cu)

Alumoweld 1. Čelik (Fe)

2. Aluminij

Slika 1.1 Vodič – nehomogena ţica


2. Sukani vodiči (uţeta)

- Uţeta su standardna forma vodiča nadzemnih vodova

- Prednosti pred punim ţicama:

o Veća gipkost

o Veća prekidna čvrstoća

o Manje osjetljiv na djelovanje vjetra

a) Homogeni sukani vodiči

- Oko jedne (rjeĎe dvije ili tri) ţice kao jezgre suču se ţice u više slojeva

- Materijal: Al-legure, Cu-legure, Fe

m = 3X2 – 3X + 1

m…… ukupan broj ţica jednakog promjera

X…… broj slojeva

m = 1 7 19 37 61 …..

X = 1 2 3 4 5 …..

Slika 1.2. Homogeno uţe – struktura

- Duţina ţice je za 2-3 % veća od duţine uţeta, zbog spiralnog sukanja

- Faktor punjenja iznosi 75 -78 %

- Presjeci uţeta su standardizirani nizom:

10 – 16 – 25 – 35 – 70 – 95 – 120 – 150 – 185 – 240 – 300 mm2

To su nazivni presjeci, a stvarni presjeci se nešto razlikuju (tablice).

b) Kombinirani sukani vodiči

- Oko jedne (rjeĎe 2 ili 3 ţice) suču se ţice najprije jezgre, a onda ţice

drugog materijala istog ili različitog presjeka koje čine vodič.

- Kombinirani sukani vodiči

VODIČ JEZGRA

Aluminij Čelik Alučelik Al/Fe

Aluminij Alumoweld

Aldrey Čelik

Bakar Čelik

Bakar Bronza

Bakar Copperweld

- Alučelični vodiči, Al/Fe, alučel

o Najčešće u uporabi kao vodiči nadzemnih vodova

o Vodič s jezgrom od čelične ţice ili uţeta i vanjskim ţicama od

aluminija

o Fe preuzima mehanička opterećenja, a aluminij ima ulogu

električnog voodiča

o Koriste se vodiči različitog omjera presjeka aluminij – čelik;

standardna izvedba 6:1


Al /Fe za vodiče Al/Fe za zaštitna užeta

3:1 1,7:1

4,4:1 0,95:1

6:1

7,7:1

8:1

11,3:1

3. Specijalne izvedbe vodiča

- Razlozi razvoja specijalnih izvedbi vodiča:

o Da se spriječi korona

o Da se spriječi zamor materijala uslijed oscilacija i vibracija

- Neprikladni su u proizvodnji i uporabi

a) Šuplji vodiči

- Izvode se od sukanih bakrenih elemenata sa eventualnim spiralnim

umetcima.

- Uporaba na najvišim naponima radi sprječavanja korone

b) Antivibracijski vodiči

- Čelična jezgra je slobodna u aluminijskom plaštu

- Kod montaţe se posebno vrši zatezanje jezgre – različite frekvencije

vibracija

c) Ekspandirani vodiči

- Šuplji – antivibracijski vodič kojem je ispuna izmeĎu jezgre i vodljivog

plašta ispunjena nekim materijalom (impregnirani papir; plastične mase).

- Rješava se problem korone i problem vibracija

4. Snopovi

- U europskoj praksi se umjesto specijalnih izvedbi vodiča, prividno

povećanje presjeka vodiča postiţe uporabom snopova od 2, 3, i 4 uţeta

čime se:

o Povećava prijenosna moć voda

o Sprječava korona

- Razmak uţeta u snopu drţe odstojnici

5. Izolirani vodiči

- Izolirani vodič ima uţe od aluminija ili aluminijskih legura, presvučeno

izolacijom na bazi umreţenog polietilena.

- Područja primjene:

a) Izolirani SN 10 (20) kV vodovi

o Vodovi sa bitno smanjenim razmakom meĎu faznim vodičima

o Debljina izolacije 2,1 – 2,7 mm

o Ostala konstrukcija glave voda identična klasičnom vodu


b) Samonosivi kabelski snopovi za NN 0,4 kV mreţe

o Fazni vodiči i nulti vodič formirani su u snop

o Debljina izolacije 1,2 – 1,8 mm

o SKS se montira na stupove bez dodatnih izolatora

IZBOR PRESJEKA VODIČA NADZEMNIH VODOVA

Najmanji presjeci vodiča

- Prvi kriterij: Mehanička čvrstoća vodiča

Vodiči od Cu ≥ 10 mm2

Vodiči od Al ≥ 25 mm2

Vodiči od Fe ≥ 16 mm2

Vodiči od Al/Fe ≥ 16 mm2

Ostali materijali Sila skidanja ≥3800 N

Za vodove raspona <45 m

Vodiči od Cu ≥ 6 mm2

Vodiči od Al ≥ 16 mm2

Ostali materijali Sila skidanja ≥1800 N

- Drugi kriterij: Korona

o Jakost električnog polja u blizini vodiča ne smije prekoračiti probojnu

čvrstoću zraka, da ne doĎe do tinjavog izbijanja.

o Korona:

Promjer vodiča (mm) ≥1

9𝑈𝑙 (𝑘𝑉)

Slika 1.3 Homogeno uţe

a) Sa 7 ţica

b) Sa 19 ţica


Slika 1.4. Alučel uţe

Slika 1.5. Šuplji vodič

Slika 1.6. Ekspandirani vodič


Slika 1.7 Vodič u obliku snopa

D = 300 – 600 mm

2 vodiča u snopu (380 kV)

3 vodiča u snopu (380 kV)

4 vodiča u snopu (380 – 750 kV)

Slika 1.8. samonosivi kabelski snop

Presjek kabelskog snopa Presjek kabelskog snopa

3 × 70 + 71 + 2 × 16 𝑚𝑚2 4 × 16 𝑚𝑚2

Ekonomski optimalni presjek vodiča

- Ukupni godišnji troškovi (troškovi izgradnje, troškovi eksploatacije) moraju

biti minimalni

- Ekonomska gustoća struje

o Bakreni vodiči 1,8 A/mm2

o Aluminijski vodiči 0,6 – 1 A/mm2

3 – fazni vodiči 16 mm2 2- fazni vodiči 16 mm2 2 – fazni vodiči 70 mm2 1 – nulti vodiči 16 mm2 1 – nulti vodič 71,5 mm2 Poz. - naziv Poz. - naziv


- Presjeci vodiča standardizirani – tablice

- Trajno dopuštena struja vodiča – kod trajnog opterećenja vodiča tom

strujom temperatura vodiča ne smije prijeći +80 0C uz temperaturu okoline

od + 40 0C.

- Za izabrani standardni presjek vodiča temeljem zadanog strujnog

opterećenja vrši se:

o Kontrola na pad napona

o Kontrola na zagrijavanje u stacionarnom i nestacionarnom pogonu

o Kontrola na gubitke uslijed korone

o Kontrola mehaničke sigurnosti vodiča – mehanički proračun vodiča

MPV

1.1.2. IZOLATORI ZA NADZEMNE VODOVE

Izolator je dio opreme nadzemnog voda koji vodič mehanički pričvršćuje za stup

voda, a električki ga odvaja od stupa i njegovih uzemljenih dijelova.

Osnovna izolacija nadzemnog voda (sa golim neizoliranim vodičima) je zrak.

Zahtjevi za izolatore:

- Odgovarajuća električna (izolacijska) čvrstoća

- Odgovarajuća mehanička čvrstoća (teţinu vodiča i dodatni teret prenose s

vodiča na stup).

- Potrebna termička otpornost

- Postojanost prema atmosferskim utjecajima.

- Vremenska postojanost (starenje)

- Sigurnost od pada vodiča kod oštećenja izolatora

- Lako odrţavanje u pogonu

- Relativno laka proizvodnja

- Povoljna cijena

Materijali za izolatore

a) Porculan

b) Steatit

c) Kaljeno staklo

d) Umjetne mase

1. Porculan (elektroporculan)

- Klasični, tradicionalni materijal

- Porculan - glinenac : kvarc : kaolin (1:1:2)

2. Steatit

- Elektroporculan u kojemu je glinenac zamijenjen sa magnezijevim silikatom

- Bolja mehanička čvrstoća


3. Kaljeno staklo

- Ima veću mehaničku i električnu čvrstoću od porculana i steatita

- Prednost: Vidljiva oštećenja – kod mehaničkih oštećenja se rasprsne

4. Umjetne mase

- PTFE – politetrafluoretilen –

- Silikon

- Materijali na bazi epoksidnih smola ili umjetnih guma

- Znatno su lakši, veća mehanička čvrstoća

Izvedbe izolatora

Izolatori se sastoje od izolacijskih tijela i metalnih dijelova.

Po načinu kako nose vodič, dijele se na:

a) Potporne (zvonaste)

b) Ovjesne (lančaste)

1. Potporni izolatori

- Kruto učvršćenje vodiča (vezovi), pa se sile prenose izravno sa vodiča na

stup.

- Rade se za vodove 0,4 – 35 kV (60 kV)

- Tipovi: HD, HVD, HW; VHW (oznake po DIN-u)

2. Ovjesni (lančasti) izolatori

- Zglobno učvršćenje vodiča

- Izolatori – članci od kojih se slaţu lanci izolatora.

- Postizanje veće električne čvrstoće postiţe se slaganjem – nizanjem

odgovarajućeg broja članaka.

- Postizanje veće mehaničke čvrstoće postiţe se paralelnim slaganjem

izolatorskih lanaca.

- Tipovi: K, VK, L (oznake po DIN-u)

a) Kapasti izolatori – K

Najviše korišten izolator

Konstrukcija: Na porculansko ili stakleno tijelo je odozgo

zacementirana kapa, a odozdo je usidren batić (pocinčano

Fe) zaliven olovnom legurom, kitom ili cementom

b) Masivni izolatori – VK

Otporni na proboj

Konstrukcija: Na tijelu od porculana, steatita ima dvije

metalne kape

c) Štapni izolatori – L

IzraĎuju se od porculana, steatita i u novije vrijeme od

umjetnih materijala


Dimenzioniranje izolatora

a) Mehaničko dimenzioniranje izolatora

b) Električno dimenzioniranje izolatora

1. Mehaničko dimenzioniranje izolatora

a) Potporni izolatori

o Na nosivim stupovima – prijelomna čvrstoća > 2,5 teţine vodiča sa

dodatnim opterećenjem

o Na zateznim stupovima – prijelomna čvrstoća > 2,5 zatezne sile

vodiča

b) Ovjesni – kapasti izolatori u izolatorskom lancu

o Na nosivim stupovima - prijelomna čvrstoća > 2,5 teţine vodiča sa

dodatnim opterećenjem

o Na zateznim stupovima – prijelomna čvrstoća > 3 zatezne sile

vodiča

Slika 1.9. Potporni izolatori

Slika 1.10.

Kapasti lil X izolatori

a) Normalni izolator K 180/270

b) Stakleni izolator SEDIVER

c) Stakleni „magleni“ izolator SEDIVER


Slika 1.11. Masivni i štapni izolator

a) Masivni VK izolator

b) Štapni L izolator

2. Električno dimenzioniranje izolatora

Uzroci električnog naprezanja izoalcije nadzemnog voda:

- Pogonski napon

- Dugotrajni prenaponi

- Atmosferski prenaponi

Za svaki izolator koji se ugraĎuje u elektroenergetski vod nazivnog napona Un (kV),

definirani su ispitni naponi koje mora izdrţati izolator:

Un≤220 kV Nazivni podnosivi atmosferski udarni prenapon

Nazivni kartkotrajni podnosivi napon pogonske frekvencije

Un≤400 kV Nazivni sklopni udarni napon

Nazivni podnosivi atmosferski udarni prenapon

Karakteristične dimenzije izolatora – osnova za geometrijsko oblikovanje izolatora:

a) Duţina preskočne staze kroz zrak

b) Duţina staze kliznih (puţnih) struja

c) Duţina staze proboja


1.1.3. PRIBOR ZA NADZEMNE VODOVE

Pribor za nadzemne vodove:

1. Spojni pribor

2. Zaštitni pribor

1. SPOJNI PRIBOR

a) Električni

- Vodič - vodič

b) Mehanički

- Vodič – vodič

- Vodič – izolator

- Izolator – izolator

- Izolator – stup

1.1. Vodič – vodič

Slika 1.13. Spojni pribor vodič – vodič

a) Strujne stezaljke – električna funkcija

- Obične – vijčane

- Sloţene - vijčane

b) Spojnice – električna i mehanička funkcija

- Necentrične

o Vijčane

o Zakovične

o Zarezne

- Centrične

o Kompresijske

o Konusne

c) Odstojnici – mehanička funkcija

- Elastični

- Zglobni


1.2. Vodič – izolator

a) Nosne stezaljke b) Zatezne (otponske) stezaljke

Nosne stezaljke Zatezne stezaljke

- Kruta - Klinasta - Gibljiva - Konusna - Iskočna - Puţasta - Otpusna - Vijčana - Klizna - Kompresijska

1.3. Izolator – izolator

Pribor za uzduţno i poprečno spajanje izolatora

- Batić – zdjelica

- Dvostruki batić

- Zatici

1.4. Izolator – stup

Podupore:

- Ravne – Fe stupovi

- Krive – drveni stupovi

Stremeni; kuke; uške Stezaljke i spojnice (SALVI – Dalekovod)

Kompresijska otpornska stezaljka

Strujna stezaljka

Priključna

kompresijska

stezaljka

Zarezna spojnica

Kompresijska

Kompresijska spojnica stezaljka za popravak alučel vodiča


Kompresijska spojnica

Odstojnik Odstojnik u snopu

Nosna stezaljka Zatezna (otponska) stezaljka


Nosna stezaljka

Kompletni jednostruki

izolatorski lanac s

jednostrukim vodičem

(pribor SALVI – Dalekovod)

Kompletni dvostruki

izolatorski lanac sjJednostrukim vodičem

(pribor SALVI – Dalekovod)


Kompletni dvostruki zatezni izolatorski lanac s dva vodiča u snopu i kompresijskim

stezaljkama (pribor SALVI – DALEKOVOD)

2. ZAŠTITNI PRIBOR

a) Električni

- Rogovi

- Prstenovi

- Pribor za uzemljenje

b) Mehanički

- Prigušivači vibracija

- Utezi

2.1. Rogovi

- Otklanjanju električni luk iz neposredne blizine izolatora

- Fiksiraju stazu preskoka i duljinu preskočne staze

2.2. Prestenovi

- Oblikuju električno polje i ujednačuju raspodjelu napona na izolatoru

2.3. Pribor za uzemljenje

- dozemni vod – uzemljuje zaštitno uţe i ovjesno mjesto izolatorskog lanca


2.4. Prigušivači vibracija (eolske vibracije)

- Armor rods – prigušni prutovi

- Stock bridge

- Utezi

2.5. Utezi

- Utezi od olova, Fe ili betona kojim se dodatno opterećuje nosivi izolatorski

lanac, da mu se smanji otklon uslijed bočnog djelovanja vjetra.

Materijali za pribor nadzemnih vodova (mehanička i električna svojstva)

- Kovani čelik

- Temperni lijev – pocinčano Fe

- Lijevani aluminij ili Al legure

- NehrĎajući čelik

- Bronca

Pribor nije standardiziran ali je tipiziran

Prigušivač vibracija

Prigušivač „STOCKBRIDGE“

SALVI – DALEKOVOD

a) Detalji

b) Primjena uz nosni lanac

c) Primjena uz zatezni lanac


1.1.4. STUPOVI ZA NADZEMNE VODOVE

STUP je općenito, konstrukcija koja nosi izolatore, vodiče i zaštitnu uţad

Stup osigurava vodičima odgovarajuću visinu nad tlom.

Stupovi su mehanički opterećeni.

VRSTE STUPOVA

a) Prema poloţaju u trasi voda:

- Linijski

- kutni

b) Prema funkciji:

- Nosni

- Zatezni

- Specijalni

1. Prema poloţaju u trasi voda

a) Linijski stupovi – nalaze se u ravnom dijelu vertikalne projekcije trase voda

b) Kutni stupovi – nalaze se u točkama loma vertikalne projekcije trase voda

2. Prema funkcijiodnosno načinu zaviještanja vodiča na stup

a) Nosni (noseći, nosivi) stupovi

- Nosni izolatori i izolatorski lanci

- Horizontalne sile u smjeru trase se poništavaju, a ima samo vertikalne sile

opterećenja

b) Zatezni stupovi

- Zatezni izolatori i izolatorski lanci

- Horizontalne sile se u pravilu ne poništavaju, pa stup ima horizontalna i

vertikalna opterećenja

c) Specijalni stupovi

- Rasteretni stupovi – moraju izdrţati jednostrani prekid svih vodiča

- Krajnji stupovi – zadnji stupovi na oba kraja voda prije spoja na postrojenje

- Preponski stupovi – stupovi koji nisu jednako napregnuti s obje strane,

zbog promjene presjeka ili promjene maksimalno dozvoljenog naprezanja

vodiča (razni prijelazi vodiča)

- MeĎustupovi – stupovi umetnuti u preponsko zatezno polje radi postizanja

potrebne visine vodiča

- Kriţišni stupovi – stupovi prilagoĎeni kriţanju s nekim drugim vodom

- Prepletni stupovi – stupovi na kojima se vrši preplitanje vodiča radi

postizavanja električne simetrije voda

Stupovi vrlo često imaju više funkcija istovremeno.


Zatezno (otponsko) polje voda – je dio voda izmeĎu dva zatezna(ili rasteretna) stupa.

- Zatezno polje ne smije biti dulje od 8 km odnosno 30 raspona – optimiranje

duljine zateznog polja.

- Zatezno polje osigurava lokalizaciju oštećenja unutar zateznog polja kod

većih havarija.

MATERIJALI ZA STUPOVE

a) Drvo

b) Čelik

c) Beton

d) Aluminij

e) Polimeri

1. DRVO

- Upotrebljava se za stupove vodova napona do 220 kV (crveni bor), ali mu je

glavna primjena kod vodova srednjeg i niskog napona

o Kod nas se drvo koristi za vodove napona 0,4 kV, 10 kV i 20 kV a

iznimno i za 35 kV.

- Prednosti: mala teţina, brza montaţa, jeftin po cijenu u izgradnji

- Nedostaci: relativno mala trajnost (poboljšava se postupkom impregnacije).

- Vrste drva koje se koriste za stupove:

o Pitomi kesten

o Bor

o Jela

o Hrast (za elemente stupova)

- Propisima i standardima definirani su zahtjevi u proizvodnji drvenih stupova

(dimenzije, postupci ..)

2. ČELIK

- Dominira u gradnji stupova VN nadzemnih vodova

o Stupovi nadzemnih vodova napona 35 kV i više, gotovo isključivo se

rade od čelika,

- Elementi za čelične konstrukcije stupova

a) Čelični profili (kutni L profili) – hladno oblikovani, valjani

b) Ţeljezne cijevi

c) Ţeljezni limovi


- Osnovna rješenja čeličnih konstrukcija stupova

a) Rešetkaste konstrukcije od profilnog čelika

- Stup ima 4 kutna štapa (pojasnika) koji su učvršćeni dijagonalnim

štapovima (dijagonalama).

- Spajanje elemenata stupa

o Vijčano

o Varom

o zakovično

b) Cjevaste konstrukcije od lima (SN i NN)

- Mana: korozija čelične konstrukcije

o Zaštita od korozije

Legirani nehrĎajući čelici (skupo rješenje)

Pocinčavanje čelične konstrukcije

Premazivanje antikorozivnim premazima

3. ARMIRANI BETON

- Stupovi od armiranog betona odlikuju se velikom trajnošću bez potrebe za

odrţavanjem

- Vrste betonskih stupova:

a) Centrifugirani okrugli betonski stupovi

- IzraĎuju se tvornički posebnim rotacijskim postupcima

- Transportiraju se na mjesto ugradnje – mehanizacija

- Područja primjene: 0,4 kV, 10 kV, 20 kV

b) Četvrtasti betonski stupovi tvornički proizvedeni – o,4 kV, 10 kV, 20 kV

c) Četvrtasti betonski stupovi lijevani na mjestu ugradnje – 35 kV, 140 kV

d) Armirano – betonske rešetkaste konstrukcije lijevane na mjestu ugradnje

4. ALUMINIJ I ALUMINIJSKE LEGURE

- Bolji od čelika s obzirom na koroziju, ali bitno skuplji

- Rješenja konstrukcije slična kao kod čelika

- Komercijalno do sada rijetko u uporabi (stupne TP i slično), a danas sve više.


5. POLIMERI

- Poliesterski stupovi

- Područja primjene: NN, SN, javna rasvjeta, a naročito u uvjetima onečišćenja i

aerobne atmosfere

- Prednost: vrlo su lagani

SILUETE STUPOVA

Konstrukcija stupa mora biti prilagoĎena visini stupa, a visina stupa je odreĎena

nazivnim naponom voda (zahtjevi iz tehničkih propisa).

Glava stupa – gornji dio stupa na kojem su zavješeni fazni vodiči i zaštitna uţad.

Na oblik i konstrukciju glave stupa utječu:

- Broj i presjek faznih vodiča

- Broj zaštitnih uţeta

- Način zavješanja vodiča

- Raspored vodiča u prostoru

Raspored vodiča u prostoru:

- Raspored vodiča u horizontalnoj ravnini – zahtjeva manju visinu stupa, ali veće

razmake vodiča zbog opasnosti dodira vodiča kod njihanja uslijed vjetra; nije

prikladan za strmovite terene.

- Raspored vodiča u trokut – daje simetriju pogonskog induktiviteta

- Vertikalni raspored vodiča – opasnost dodira vodiča kod odskoka niţeg vodiča

uslijed naglog otapanja leda.

Tipične siluete stupova (glava stupova) su:

1. Jela stup

2. Portalni stup

3. Kanadski stup

4. Mačka stup

5. Y – stup

6. Bačva stup

7. Dunav stup

8. Dvostruka jela

9. Sidreni V – stup

10. Sidreni finski stup


Stupovi u trasi dalekovoda

Tipične siluete stupova

a – niski napon, kutni g – 35 – 110 kV zatezni, kutni

b – niski napon – linijski dvostruka piramida

c – 10 – 20 kV linijski h – 35 kV kutni usidreni jarbol

d – 10 – 20 kV kutni A stup „igla“

e – 35 kV nosni X stup i – 35 – 110 kV nosni

f – 110 kV, nosni portal


Tipične siluete betonskih stupova

a – niski napon f – 110 kV, portal

b, c, d – 10 – 20 kV g – 35 – 110 bačva

e – 35 – 110 kV jela h – 35 – 110 dvostruka jela

a- Jela c- Y stup

b- Modificirana jela d- mačka


Modificirana mačka. Isti stup može biti

za dvostruki vod 400 kV ili jednostruki vod

730 kV

Sidreni čelično rešetkasti

V stup

Sidreno čelični

rešetkasti finski

stup


Dvostruko čelično rešetkasti stupovi

a - horizontalni raspored vodiča b- dvostruka jela c- dunav d- bačva

SILE NA STUPOVE

a) Vertikalne sile

b) Horizontalne sile

a) Vertikalne sile na stup

- Teţina vodiča

- Teţina dodatnog opterećenja na vodiču

- Dodatna teţina (monter)

- Vlastita teţina stupa

b) Horizontalne sile na stup

- Uzduţne

o Obostrani „vlak“ vodiča

o Sile zatezanja vodiča

- Poprečne

o Sile uslijed djelovanja vjetra na vodič

o Sila uslijed djelovanja vjetra na stup


1.1.4.1. TEMELJI STUPOVA ZA NADZEMNE VODOVE

Stupovi nadzemnih vodova moraju se učvrstiti u tlu tako da bude osigurana

dovoljna stabilnost i spriječeno nedopušteno pomicanje stupova pri predviĎenom

opterećenju stupova.

Zadatak je temelja da sve sile sa stupa prenesu na zlo.

Naprezanje temelja

- Na pritisak (vertikalno prema dolje)

- Na izvlačenje

- Na prevrtanje

Dimenzioniranje temelja (oblik i veličina)

- Ovisi o vrsti i veličini naprezanja temelja

- Ovisi o geomehaničkim svojstvima tla ( uključujući i utjecaj podzemnih

voda i ostalih specifičnosti tla) – propisi daju karakteristike tla za proračun

temelja prema vrstama tla.

- Za dimezioniranje temelja koriste se uobičajene i verificirane metode.

Temelji drvenih stupova i lakših tipova tvornički proizvedenih betonskih stupova

- Drveni stupovi i lakši tipovi tvornički proizvedenih betonskih stupova

ukopavaju se u pravilu izravno u tlo bez posebnih temelja, s tim da mora

biti ukopana najmanje 1/6 ukupne duljine stupa, ali ne manje od 1,60 m,

ako po proračunu nije potrebna veća dubina ukopavanja.

- Stabilnost stupa se postiţe i konstrukcijom onog njegovog dijela koji se

ukopava

a) Jama oko stupa se ispunjava materijalom iskopa uz čvrsto nabijanje u

slojevima – jednostruki stupovi

b) Pojedini stupovi A stupova, drvenih portala i sličnih konstrukcija su pod

zemljom povezani temeljnim prečkama (pločama).

c) Uporaba betonskih nogara i betonskih temelja

Temelji betonskih i čeličnorešetkastih stupova

- Betonski i čeličnorešetkasti stupovi moraju imati temelje, odnosno temeljne

stope, tako da pritisak na tlo ne premaši dopuštenu vrijednost za odreĎenu

vrstu tla.


Temeljenje drvenog stupa pomoću

a) Betonskih nogara

b) Betonskog temelja

Složeni betonski temelji

a) Za armirano betonski

stup

b) Za jednu nogu čelično –

rešetkastog stupa

Moguće orijentacije raščlanjenih temelja


Oznake termina u vezi temelja

- Vrste temelja čelično rešetkastih stupova prema načinu izrade i obliku:

a) - Temelji od armiranog betona

- Temelji od nearmiranog betona

b) - Monolitni temelj – jedan temelj za cijeli stup

- Raščlanjeni temelj – svaka noga stupa ima posebni temelj

c) Oblici betonskih temelja (betoniranje na licu mjesta)

- Pravokutna prizma

- Krnja piramida

- Sloţeni temelji

d) Temelji od drvenih pragova ili ploča

e) Temelji od montaţnih elemenata

f) Sidreni temelji u stijeni

g) Vertikalni valjkasti temelji u močvarnimterenima


1.1.5. UZEMLJENJE NADZEMNIH VODOVA

Uzemljenje nadzemnog voda u širem smislu obuhvaća:

a) Zaštitno uţe

b) Uzemljivač stupa

c) MeĎusobne galvanske spojeve metalnih dijelova koji nisu pod naponom

Uzemljivač, odnosno uzemljenje nadzemnog voda u uţem smislu,ima zadatak da

uspostavi galvansku vezu sa zemljom uz neki neizbjeţni prijelazni otpor (otpor

rasprostiranja, uzemljivača).

Uloga uzemljenja

a) Sigurnost pogona nadzemnog voda

b) Sigurnost ljudi koji dolaze u blizinu dalekovodnih stupova

DIMENZIONIRANJE UZEMLJENJA NADZEMNIH VODOVA

a) PO KRITERIJU ZAŠTITE LJUDI OD DJELOVANJA OPASNIH NAPONA

DODIRA PRI ZEMLJOSPOJU

- Stupovi koji su na pristupnim mjestima za ljude, moraju se opremiti

uzemljivačima

- Dimenzioniranje uzemljivača ovisi o načinu uzemljenja neutralne točke

mreţe u kojoj je vod

o Mreţe s izoliranom neutralnom točkom

𝑅𝑢 ≤𝑈𝑧

𝐼𝑧 Uz = 125 (V)

Iz = struja zemljospoja (A)

o Mreţe s djelotvorno uzemljenom neutralnom točkom

Stupovi na pristupnim mjestima u pravilu imaju uzemljivač u

obliku jednog ili dva prstena

Mreţa ima pouzdane ureĎaje relejne zaštite za brzo

isključivanje kvara sa ureĎajima za automatsko ponovno

uklapanje.

b) PO KRITERIJU ZAŠTITE VODOVA OD DIREKTNIH UDARA GROMA

- Povratni preskok na vodiče kod direktnog udara groma u stup ili zaštitno

uţe, nije vjerojatan ako je: 𝑅𝑢 ≤𝑈𝑖

𝐼𝑢

Ui (kV)….podnosivi napon izolacije promatranog stupa

Iu (kA)….tjemena vrijednost udarne struje groma za promatrani stup

Iu (kA) 5 10 15 20 30 40 50 60

p (%) 14 40 62 79 91 95 98 99


p ….postotak od svih udara groma

Za ovako izračunati otpor uzemljivača (udarni otpor uzemljivača, otpor rasprostiranja

uzemljivača) dimenzionira se uzemljivač stupa.

VRSTE UZEMLJIVAČA

a) Cijevni uzemljivači – vertikalno zabijene cijevi duge nekoliko metara

b) Pločasti uzemljivači – vertikalno ukopane ploče

c) Trakasti uzemljivači

- Ţica, uţe ili traka horizontalno ukopana u zemlju

- Danas najčešće korišteni oblik uzemljivača

- Geometrijske konfiguracije trakastih uzemljivača:

o Prstenaste konfiguracije

o Zrakaste konfiguracije

o Kombinirane konfiguracije

MATERIJALI ZA UZEMLJIVAČE (otpornost na koroziju)

a) Bakar – traka, uţe, cijev

b) Pocinčani čelik – traka, okrugli čelik, cijev, kutnik, U profil

c) Copperweld

UZEMLJENJE DALEKOVODNIH STUPOVA je najčešće trakasto uzemljenje,

oblikovano kao prstenasto (1-2 prstena na dubini 0,5 -1 m oko temelja stupa) ili

zrakasto (2 – 4 zvjezdasto poloţene trake od stupa u suprotnim smjerovima) a često

prstenasto i zrakasto istovremeno.

ZAŠTITNO (DOZEMNO, GROMOBRANSKO) UŢE

Uloga i zadatak zaštitnog uţeta

- Štiti fazne vodiče od direktnog udara udara groma (povećanje pogonske

sigurnosti voda).

- Doprinosi pouzdanom radu relejne zaštite kod kratkih spojeva prema

zemlji.

- Galvanski povezuje uzemljivače svih stupova i time poboljšava cjelokupni

sustav uzemljenja voda.

Materijali za zaštitna uţeta:

- Čelik

- Vodljivi materijali – Al/Fe, alumoweld, AlMg


Zaštitno uţe mora na svakom stupu biti pouzdano galvanski povezani s

uzemljivačem:

- Preko samog stupa kod čelično rešetkastih i armirano betonskih stupova.

- Preko posebnog dozemnog voda duţ stupova kod drvenih i

armiranobetonskih stupova ako ne postoji galvanska veza kroz armaturu

stupa.

2.2. KABELSKI ELEKTROENERGETSKI VODOVI

Elektroenergetski kabel je vod čiji su vodiči iz dobro vodljivog materijala (bakar,

aluminij) dobro izolirani i smješteni u zajednički vanjski omotač za zaštitu kabela od

vanjskih utjecaja (vlaga, mehanička oštećenja, korozija i slično), nazivnog napona

Uo/U≥0,6/1 kV a namijenjeni su za trajno polaganje u:

- Izravno u zemlju

- Kabelske kanale

- Vodu

2.2.1. KONSTRULCIJA ELEKTROENERGETSKOG KABELA I DEFINICIJE

POJMOVA

Konstrukcija kabela ovisi o:

- Nazivnom naponu kabela

- Uvjetima sredine u koju je poloţen

Ţila – vodič sa svojom izolacijom uključujući i poluvodljive slojeve ako postoje

a) Jednoţilni kabeli – kabeli sa jednom ţilom

o Srednji, visoki i najviši naponi

b) Višeţilni kabeli – kabeli sa 2 – 5 ţila

o Troţilni kabeli – srednji i visoki naponi

o Četveroţilni kabeli – niski naponi

c) Mnogoţilni kabeli – kabeli s najmanje 6 ţila istog presjeka

Vodič – aktivni element kabela (od jedne ili više metalnih ţica), čija je funkcija da vodi

el. struju

Vrste vodiča:

a) Jednoţični vodič

b) Višeţični vodič

c) Finoţični vodič


d) Helikoidno pouţeni vodič

e) Oblikovani vodič – poprečni presjek se razlikuje od kruga

f) Sektorski vodič – oblikovani vodič čiji je presjek pribliţno sektoru kruga.

g) Kompaktirani vodič – pouţeni vodič kod kojeg su meĎusobni prostori

izmeĎu pojedinih ţica smanjeni pomoću mehaničkog prešanja ili izvlačenja

ili prikladnim izborom profila ţica i njihovim rasporedom

Materijali za vodiče:

a) Aluminij visoke čistoće

b) Elektrolitski bakar

Osnovni podaci i parametri vodiča

a) Nazivni presjek vodiča – standardni niz – 10 – 16 – 25 – 35 – 50 – 70 – 95 –

120 – 150 – 185 – 240 – 300 – 400 – 500 – 630 – 800 – 1000 mm2

b) Električni otpor vodiča kod ϑmax=20 0C (Ω/km)

- Max. vrijednosti

c) Dimenzije vodiča

- Promjer vodiča – max. I minim. vrijednosti

d) Prekidna čvrstoća vodiča (N/mm2)

- Dozvoljena mehanička naprezanja

Izolacija – izolacija postavljena izravno na vodič ili na električnu zaštitu vodiča

(poluvodljivi sloj oko vodiča)

Vrste izolacija:

a) Namotana izolacija – izolacija namotana trakama spiralno oko vodiča

b) Ekstrudirana izolacija – izolacija koja se uglavnom sastoji od jednog sloja

termoplastičnog umjetnog materijala

c) Izolacija od umjetne mase – izolacija od termoplastičnog ili termoelastičnog

umjetnog materijala

d) Termoplastična izolacija – izolacija iz termoplastičnih materijala ili polimera.

e) PVC izolacija – izolacija iz mješavine na bazi poluvinil klorida (PVC) ili

polimera.

f) Umreţena izolacija – izolacija iz termoplastičnih materijala ili polimera koja

nakon oblikovanja kemijskim ili mehaničkim postupcima postaje umreţena i

time termoplastična.

g) VPE izolacija – umreţena izolacija iz polietilena ili polimera ili mješavine na

bazi polietilena.

h) Izolacija od impregniranog papira (MI) – impregnirana papirna izolacija, kod

koje su papirne trake (debljine 0,1 mm i širine 15 – 25 mm) nakon njihovog

namatanja, impregnirane tekućim kompaudom (uljem).

i) Naročito impregnirana izolacija od papira (MIND) – papirna izolacija

impregnirana u polučvrstoj masi, koja nije tekuća kod maksimalno dozvoljene

radne temperature


Vrste kabela s obzirom na izolaciju

a) Klasični kabeli – izolacija je višeslojni papirni namot

b) Kabeli s izolacijom na bazi umjetnih masa

- Elastomeri – koji nakon odreĎenog termičkog postupka ostaju

konstantno elastični – to su etilen –propilen i butil

- Plastomeri – koji su plastčni kod nekih temperatura – to su

polietilen mreţasti (PE) i poluvinilklorid (PVC)

Probojna čvrstoća izolacije

E (kV/mm) za

izmjenični napon

E (kV/mm) za udarni

napon

PAPIR IMPREGNIRAN

ULJEM

45 100-200

PET 30 100

PVC 8 -

POLUVODLJIVI SLOJ – Sloj od poluvodljivog materijala (na bazi grafita) ili metalna

(aluminijska) folija, a sluţi za kontrolu električnog polja u izolaciji i za uklanjanje

praznina na granicama izolacije.

– Unutarnji poluvodljivi sloj – postavljen preko vodiča

– Vanjski poluvodljivi sloj – postavljen preko izolacije

POPUNA – Materijal za popunu šupljina meĎu ţilama višeţilnih kabela

– Kabeli sa papirnom izolacijom

• Upredeni papir

• Juta

– Kabeli s PET ili PVC izolacijom

• PVC masa

• Nevulkanizirana guma

ZAŠTITNI DIO KABELA

1. Električna zaštita (ekran, zaslon) – metalni sloj iz bakrenih ţica ili bakrenih

traka a u posebnim slučajevima i iz upletenih bakrenih ţica.

2. Metalni plašt – zaštita od prodora vlage ili vode

- Kabeli s papirnom izolacijom – olovo, aluminij , bakar

- Kabeli s PET, PVC izolacijom – termoplastične mase, olovo


3. Bandaţa – kompenzacija unutanjih pritisaka

- Izvodi se u obliku metalne trake omotane iznad plašta

- materijal: čelik, bakrene legure

4. Armatura – zaštita od mehaničkih naprezanja i oštećenja (podmorski kabeli)

- Izvodi se od čeličnih pocinčanih ţica okruglog ili pravokutnog presjeka i

spiralno ovija oko kabela iznad bandaţe

5. Mekani slojevi - izmeĎu plašta, bandaţe, armature

- materijal: juta i plastične mase

6. Antikorozivna zaštita – vanjski plašt

Materijali:

- Juta natopljena katranom, asfaltom ili bitumenom

- Ekstrudirani plašt iz termoplastičnih materijala (PET, PVC)

KONSTRUKCIJE KABELA

1. POJASNI KABEL – višeţilni kabel (sa izolacijom od impregniranog papira) kod

kojeg je jedan dio izolacije namotan na svakom vodiču pojedinačno, a

preostali dio izolacije namotan je preko pouţenih ţila.

2. KABEL SA POSEBNOM ELEKTRIČNOM ZAŠTITOM ŢILA (kabel sa

radijalnim poljem) – jednoţilni ili višeţilni kabel kod kojeg svaka ţila ima

posebnu vanjsku el. zaštitu.

3. KABEL SA ZAJEDNIČKOM EL. ZAŠTITOM – višeţilni kabel kod kojeg je el.

Zaštita postavljena preko ţila koncentrično u odnosu na os kabela.

4. KABEL SA TROOLOVNIM PLAŠTEM – troţilni kabel sa olovnim plaštem oko

svake ţile.

5. KABEL SA IZOLACIJOM OD UMJETNE MASE – kabel sa ekstrudiranom

izolacijom od umjetne mase npr. PVC, VPE i dr.

KABELSKI PRIBOR

Kabelski pribor – nuţan sastavni element potreban za pogon kabela.

a) Kabelski završetci

b) Kabelske spojnice

c) Pribor za spajanje vodiča

1. Kabelski završetak – garnitura koja kraj jednoţilnog ili višeţilnog kabela

električki, mehanički i ako je potrebno hidraulički ili pneumatski završava i

omogućuje priključak na elektroenergetska postrojenja.

Kabelski završetak za unutrašnju montaţu

Kabelski završetak za vanjsku montaţu


Utični pribor

– aparatna uvodnica

– kabelski utikač

– rastavni završetak

2. Kabelska spojnica – garnitura koja meĎusobno spaja dva ili više kabela

a) Ravna spojnica

b) Prijelazna spojnica

c) Odcijepna spojnica

d) Završna spojnica

3. Pribor za spajanje vodiča

a) Spojna čahura – sluţi za električno spajanje vodiča

- Čahura za lemljenje

- Čahura za prešanje

- Vijčana čahura

b) Kabelska stopica – sluţi za električno završavanje vodiča

- Stopica za lemljenje

- Stopica za prešanje

- Vijčana stopica

OZNAČAVANJE KABELA

Oznake kabela

1. Konstrukcijska oznaka – vrsta materijala izolacije i plašta, osobine konstrukcije

2. Broj ţila – x - nazivni presjek vodiča u mm2

3. Oznaka za oblik i vrstu vodiča

4. Nazivni presjek električne zaštite

5. Nazivni napon Uo/U (kV)

Primjer: XHE 49-A 1x185 RM/25 12720 kV


2.2.2. PODRUČJA PRIMJENE KABELSKIH ELEKTROENERGETSKIH

VODOVA

- Područja primjene kabelskih i nadzemnih elektroenergetskih vodova

- Područja primjene – naponske razine i razvoj

o kabela sa impregniranim papirom

o kabela sa izolacijom od umjetnih masa

1. Kabeli za niski napon i električne instalacije

- Izolirani vodovi – el. instalacije

- Četveroţilni kabeli – niskonaponske mreţe

2. Kabeli za srednjenaponske mreţe

a) Maseni kabeli – izolacija je papir impregniran kabelskom masom

- Pojasni kabeli

- Zaštićeni H kabeli

- Troolovni kabeli

b) Uljni kabeli –izolacija je papir impregniran uljem

c) Kabeli sa PET ili PVC izolacijom

Pojasni kabel

H kabel


Troolovni kabel

Pojasni, H kabel i troolovni kabel su maseni kabeli za srednje napone

Slijedeće slike prikazuju kabele s PET ili PVC izolacijom za srednji napon

Jednožilni PVC ili PET kabel srednjeg napona

Trožilni PVC ili PET kabel srednjeg napona


3. Kabeli za visoke i najviše napone

a) Uljni kabeli

- Niskotlačni

- visokotlačni

b) Plinski kabeli (dušik)

c) Polietilenski kabeli

d) Kabeli punjeni sa SF6

Razvojne konstrukcije kabela

- Kriokabeli

- Hipervodljivi kabeli

- Supravodljivi kabeli

Niskotlačni uljni kabel

Armirani trožilni niskotlačni uljni kabel


Visokotlačni uljni kabel u cijevnoj izvedbi

Jednožilni plinski kabel

Trožilni plinski kabel s plaštom


Trožilni plinski kabel u cijevi

Kabel izoliran polietilenom napona 225 kV

2.2.3. KRITERIJ ZA IZBOR KABELA

1. Mehanički kriterij

- Mjesto i način polaganja

- Mehanička oštećenja

- Korozija Zahtjevi na

- Vibracije konstrukciju kabela

- Savitljivost

- Strma trasa

2. Električki kriteriji

a) Nazivni napon kabela

- Naponska naprezanja kabela izbor i dimenzioniranje izolacije

b) Potrebna prijenosna moć kabela

- Strujna naprezanja kabela (strujna opteretivost kabela) izbor

materijala i presjeka vodiča


Dozvoljene trajne struje kabela

Sa strujnim opterećenjem definirane su maksimalno dozvoljene struje vodiča u

normalnom pogonu.

Strujno opterećenje kabela se ograničava tako da se sva količina topline

razvijena u kabelu moţe slobodno prenijeti u okolni prostor, odnosno da zagrijavanje

na kabelu ne prekorači najviše dozvoljenu temperaturu u normalnom pogonu.

Nazivni uvjeti polaganja kabela Nazivne struje opterećenja

- Dubina polaganja 0,7 m

- Spec. topl. otpor zemlje 1,0 km/W

- Način polaganja u rovu

Jedan višeţilni kabel

Tri jednoţilna kabela u trokut

- Posteljica od finog pijeska

- Temperatura tla na dubini polaganja 20 0C

c) Strujna opteretivost kabela za vrijeme kratkog spoja

Struje kratkog spoja napreţu kabel

- Dinamički (mehanički)

- Termički

Kod kratkog spoja na kabelu, zagrijavanje ne smije prekoračiti dozvoljenu

temperaturu kabela kod kratkog spoja.

Priručnici daju dozvoljene struje kratkog spoja ovisno o vrsti izolacije,

opočetnoj temperaturi vodiča, vrsti materijala i presjeku vodiča (za trajanje kratkog

spoja od t=1 sek.).

Za stvarne uvjete kratkog spoja na mjestu ugradnje, izvrši se kontrola

izabranog presjeka na pad napona.

d) Kontrola izabranog presjeka kabela na pad napona

- Niskonaponski trofazni vodovi

- Visokonaponski trofazni vodovi

1. elektroenergetski vodovi vrste …mabacic.eios.hr/oo/vodovi.pdf · nadzemni elektroenergetski...

Documents