Post on 18-Feb-2020
transcript
Vodiče izolátory stožáry
V tabulce jsou uvedeny parametry materiálů pro vodiče venkovních vedení.
Požadavky kladené na vodiče jsou velmi rozmanité a mnohdy až protichůdné. Kromě dobré
elektrické vodivosti je třeba přihlížet také k jejich mechanické pevnosti. Při obvyklých způsobech
montáže a uložení, při daných provozních poměrech i při dynamickém působení by se vodiče neměly
poškozovat. Po demontáži by měly být opět zpracovatelné. Vzhledem k hmotnosti by měly mít
průměr malý, ale vzhledem k napětí co největší, aby nevznikala koróna ani rušení rozhlasu a aby
vzniklé ztráty byly co nejmenší. Měly by být dostatečně odolné proti chemickým i povětrnostním
vlivům apod.
Volba vodičů má vliv nejen na cenu vedení a konstrukci stožárů, ale i na provozní bezpečnost.
Přetržení vodiče způsobí velkou poruchu v dodávce elektrické energie, může zavinit požár, smrt, ale i
zhroucení určitého úseku vedeni vlivem takto vzniklého jednostranného tahu zbývajících vodičů.
Dimenzování příslušného použitého průřezu musí být proto velmi pečlivé a odpovědné.
Při výpočtu a volbě průřezu vodičů je nutné respektovat současně několik hledisek. Jsou to hlavně:
a) Proudové zatíženi vodičů
Proudová zatížitelnost silových vodičů závisí na velkém množství různých činitelů, které lze shrnout
přibližně do čtyř skupin:
provozní podmínky - doba provozu,
konstrukční provedení vodiče (materiál jádra, pláště, obalu, izolace, složení jádra, tvar vodiče
apod.),
druh a teplota prostředí,
způsob uložení.
Dovolené proudové zatížení (dovolený proud) lze definovat jako velikost střídavého nebo
stejnosměrného proudu, kterou je dovoleno zatěžovat jádro vodiče nebo kabelu při daném způsobu
uložení, při daných provozních podmínkách a při dané teplotě okolí tak, aby se nepřekročila jeho
dovolená provozní teplota. Vodiče pak musí být voleny tak, aby tento dovolený proud byl vodičem
bezpečně převeden.
b) Dodržení předepsaného úbytku napětí
Průřezy jednotlivých částí elektrického rozvodu musí být voleny také tak, aby pokles napětí na konci
vedení při plném zatížení neměl nepříznivý vliv na správnou činnost připojeného zařízení. Velikost
dovoleného úbytku je stanovena předpisy. Podle všeobecné zásady nemá být v místě spotřebiče při
normálním provozním trvalém zatížení větší než 5 % jmenovitého napětí sítě.
c) Mechanická pevnost vodičů
Při určování průřezu vodiče je třeba přihlížet i k jeho mechanické pevnosti, aby se při obvyklých
způsobech montáže a uložení při daných provozních poměrech a při dynamickém působení vodič
neporušil. Nejmenší dovolené průřezy vodičů, stanovené na podkladě dlouholetých praktických
zkušeností, jsou se zřetelem k mechanické pevnosti stanoveny v normách.
d) Hospodárnost zvoleného průřezu vodiče
Aby se dosáhlo optima, mají se vodiče dimenzovat podle hospodárné velikosti proudu, pokud se
podle ostatních podmínek a hledisek pro dimenzování nemusí použít větší průřez, aby nebyla
překročena dovolená zatížitelnost vodiče, jeho mechanická pevnost, úbytek napětí nebo dynamická i
tepelná odolnost vodičů proti zkratu.
Pro venkovní vedení vn a vvn se používají ve velké míře kombinovaná lana. Jsou složena z drátů
různých kovů, aby se dosáhlo větší pevnosti nebo i většího průměru pro zmenšení koróny.
Nejčastější uplatnění nacházejí zde lana ocelohliníková. Mají ocelovou duší (ocelové lano) na niž
jsou šroubovitě navinuty hliníkové dráty i v několika vrstvách, a vytvářejí tak hliníkový plášť. Odtud
je název i označení AlFe. Jednotlivé vrstvy lana musí být stočeny střídavě proti sobě a musí na sebe
těsně přiléhat. Vrstvy lana se musí stočit tak, aby se všechny dráty v nich namáhaly pokud možno
stejně a aby povrch drátů nebyl poškozen. Vnější vrstva musí být pravotočivá.
Ocelohliníkové vodiče se označují průřezem hliníkového pláště, značkou AlFe a poměrem průřezu
hliníkového pláště k průřezu ocelové duše. Např. vodič 120 AlFe 6 je ocelohliníkové lano s poměrem
průřezu hliníku k oceli 6:1. Tedy průřez AI je 120 mm2 a průřez Fe 20 mm2. Ocelová duše dodává
lanu potřebnou mechanickou pevnost a hliníkový plášť zprostředkuje vedení elektrického proudu.
Uvedenou normou jsou normalizována lana AlFe 3, AlFe 4, AlFe 6, AlFe 8, z nichž nejčastěji
užívané jsou typy AlFe 6 a AlFe 4. Jmenovité průřezy lan AlFe, jsou 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150,
185, 210, 240, 300, 350, 450, 500, 670 mm2.
Řez lanem AlFe je na obrázku:
U vedení s napětím nad 220 kV se
používají zpravidla svazkové vodiče.
Znamená to, že proud jedné fáze prochází
skupinou několika lan vzdálených od sebe
podle okolností 30 až 100 cm např. u
vedení 400 kV skupina složená ze tří lan
pro jednu fázi. Tímto uspořádáním se
zmenší ztráty způsobené korónou i
reaktance, zvětší se chladicí povrch a
usnadní montáž lehčími lany. Současně se
zvětší také přenosová schopnost vedení.
Konstantní vzdálenosti mezi lany ve
svazku jsou zajišťovány montáží
distančních rozpěrek.
Při montáži je nutné vodiče spojovat. Spoje
musí dobře převádět elektrický proud a
spolehlivě přenášet patřičné mechanické
namáhání. Spojky stále namáhané tahem
musí zprostředkovat alespoň 90%
jmenovité pevnosti vodičů. Spoje s menší
pevností se smí použít jen tam, kde je
spojení odlehčeno od tahu. Spojky a
svorky přenášející tahy vodičů musí být
provedeny tak, aby mechanicky neporušovaly vodič na výstupu ze svorky. Spojky a svorky, kterými
prochází trvale proud, se nesmí tímto proudem oteplit více, než odpovídá zachování 90 % zaručené
pevnosti vodiče.
Materiál pro spojky a
svorky i jejich montáž
musí být takový, aby
nenastala elektrolýza.
Části spojek, které
jsou trvale ve styku s
vodičem, mají být ze
stejného materiálu
jako vodič nebo ze
slitin tohoto materiálu.
Použití jiných kovů je
dovoleno jen tehdy,
jestliže nemají
negativní vliv na elektrické a mechanické vlastnosti vodiče a spoje. Použití mosazi se nedoporučuje.
Ocelové nebo litinové části spojek a svorek musí být chráněny proti rezivění např. pozinkováním.
Ke spojování vodičů se používají např. spojky vrubové, kroucené, šroubové, nýtové nebo lisované.
Některé bývají přizpůsobeny pro spojování vodičů nestejného průřezu. Při spojování vodičů se v sou-
časnosti hojně využívají hydraulické či nastřelovací pomůcky. Tlakem kapaliny nebo výbuchem
patrony se uvedou do pohybu speciální čelisti, které tlakem na spojku provedou její zalisování na
vodič, a tím se dosáhne pevného a vodivého spojení vodiče a spojky.
Izolátory a příslušenství
Izolátory se vyrábějí většinou z porcelánu, který bývá složen z kaolínu (40 až 60 %), křemene (20 až
30 %), a živce (20 až 30 %). Používají se též izolátory ze skla a někdy i ze speciálních pryskyřic.
Izolátory musí odolávat elektrickému i mechanickému namáhání, chemickým i povětrnostním vlivům
i značným změnám teplot. Pro venkovní vedení se používají izolátory závěsné i podpěrné. Dělí se na
dva základní typy:
typ A - neprůrazný je vystrojený
keramický izolátor, jehož délka
nejkratší průrazné dráhy v pevném
izolačním materiálu se rovná
nejméně polovině délky nejkratší
přeskokové vzdálenosti vzduchem
vně izolačního tělesa.
typ B - průrazný - je vystrojený
keramický izolátor, jehož délka
nejkratší průrazné dráhy v tuhém
izolačním materiálu je kratší než
polovina délky nejkratší přeskokové
vzdálenosti vzduchem vně
izolačního tělesa.
Izolátory pro energetická vedení se v
technických podkladech označují
stanovenými znaky podle ČSN 34
8001. Např.:
VZU závěsný talířový izolátor,
VZUM závěsný talířový mlhový izolátor,
VZD závěsný dříkový izolátor,
VZI závěsný tyčový izolátor,
VPR podpěrný roubíkový izolátor.
Každý izolátor musí mít požadované elektrické i mechanické vlastnosti. Např. podpěrné izolátory
musí na nosných podpěrách snést 2,5násobek síly vyvozované vodičem, závěsné izolátory musí
vydržet krátkodobě trojnásobek síly vyvozované vodičem. Tam, kde je na izolátorech vedení
ukončeno, a u vedení vvn jsou požadavky ještě přísnější. Izolátory a úplně vybavené izolátorové
řetězce musí vyhovovat zkušebním napětím podle ČSN 34 8000, 34 8002, 34 8032, 34 8033.
Při konkrétním praktickém použití se závěsné izolátory sestavují v nosné nebo kotevní řetězce, které
mohou být jednoduché, dvojité i vícenásobné (obr. 5).
Obr. 5. izolátorové řetězce a závěsy;
a) dvojitý nosný závěs z tyčových izolátorů (110 kV).
1 kotevní praporec. 2 dvojité oko. 3 rozpěrka. 4 oko
s paličkou. 5 opalovací kruh vidlicový. 6 tyčový
izolátor. 7 dvojité oko. 9 nosná svorka
Počet izolátorů v řetězci je určován provozním napětím a pro informaci je uveden v tabulce.
Napětí
(kV) 13 33 44 66 88 110 132 154 220 380
Počet izolátorů
2 2 až 3 3 až 4 4 až 5 5 až 6 6 až 8 8 až 10 9 až 11 12 až 16 20
Dříkové závěsné izolátory (VZD) se používají k ukončování vedení vn do průřezu lana 35 mm2.
Tyčové závěsné izolátory (VZL) nacházejí uplatnění rovněž pro zavěšování vodičů vn i vvn (obr. 5).
Roubíkové izolátory se používají obvykle do 35 kV.
Pevné izolátory mají výhodu ve snadnější montáži i v možnosti použití nižších stožárů. Výhoda
závěsných izolátorů je naopak v tom, že vyrovnávají tahy vodičů sousedních polí, nenamáhají
konzoly na kroucení, při přetržení vodiče vlivem vychýlení řetězce odlehčují stožáry, snadněji se
vyměňují. Při opravách řetězců stačí vyměnit jen poškozené články.
Příslušenství izolátorů
Mezi příslušenství izolátorů je možné zahrnout součásti,
jejichž pomocí se izolátory upevňují na konzolách,
sestavují se v řetězce nebo se jejich prostřednictvím
upevňují vodiče k izolátoru. Aby roubíkové podpěrky
byly přizpůsobeny k montáži, je nutné k vlastnímu
izolátoru připevnit ocelový roubík (obr. 6). Jeho délka
musí být taková, aby byla zajištěna normami stanovená
vzdálenost vodiče od nosné konstrukce i jiných
součástí. Vlastní izolátor se na roubík může montovat
různými způsoby.
Obr. 6. Příslušenství izolátorů; a) ocelový roubík, b)
pánvička s okem, c) palička s okem, d) rozpěrka pro
dvojitý řetězec, e) třmeny pro zavěšení izolátorových
řetězců nebo závěsů
Stožáry
Pro venkovní vedení se používají stožáry dřevěné, ocelové, betonové či železobetonové. Podle účelu
rozdělujeme stožáry na:
N nosné: nesou vedeni v přímém směru mezi dvěma pevnými body,
R rohové; používají se k zachycení výsledného tahu vedení při změně jeho směru,
V výztužné; mechanicky zpevňuji vedení v jeho přímém směru,
RV rohové výztužné; zpevňují vedení v místě změny jeho směru,
O odbočné; pro odbočení z průchozího vedení,
OV odbočné výztužné; mechanicky zpevňují vedení a umožňují odbočení.
Ko koncové; zachycují vedení na obou koncích a jsou počítány na trvalý jednostranný tah,
Rz rozvodné: nesou uzlový bod několika vedení,
KN křižovatkové nosné: nesou vedení v přímém směru nad překážkou,
KV křižovatkové výztužné; zpevňují vedení v křižovatce s překážkami.
KRV křižovatkové rohové výztužné; sdružují funkce stožárů RV a KV,
Z zákrutové: používají se při vzájemné výměně poloh vodičů.
Nutnost použití příslušného druhu stožáru závisí na místních podmínkách, kterými vedení bude
procházet a na projektované trase. Značný vliv na konstrukci podpěrných bodů mají klimatické
podmínky. Čím jsou nepříznivější (silné větry, velké a časté námrazy, velké kolísání denních
Dřevěné stožáry: a) J. b) D. c) U, d) S. c) A
i nočních teplot), tím musí být
stožáry tužší, a proto jsou i těžší a
dražší. Při volbě typu podpěr mají
kromě klimatických podmínek
důležitý význam i hlediska
ekonomická. Náklady na stavbu a
údržbu vedení během celé doby
jeho života musí být co nejmenší.
Dlouhá vedení vn a vvn se staví
vesměs tak, že každé 3 km u vedení
s fázovými vodiči jednoduchými a
každých 5 km u vedení se
svazkovými vodiči jsou použity
výztužné stožáry a mezi nimi jsou
stožáry nosné. Každý výztužný
stožár musí bezpečně vydržet dvě
třetiny jednostranného tahu vodičů.
Na výztužných stožárech musí být
vodiče upevněny tak, aby na
izolátorech neprokluzovaly. Délka
stožárů je podmíněna hlavně pře-
depsanou výškou vedení nad zemí.
Dřevěné stožáry se smějí používat
pro silová vedení do 35 kV.
Nejčastěji se používá dřevo
smrkové, borové, jedlové, dubové a
modřínové.
Dřevěné stožáry:
J jednoduchý sloup,
D dvoják — složený ze dvou sloupů umístěných těsně vedle sebe,
U úzký kozlík - složený ze dvou sloupů, rozkročených přibližně na průměr sloupu.
S štíhlý kozlík — složený ze dvou sloupů, rozkročených na 1 m,
A široký kozlík - složený ze dvou sloupů, rozkročených na J výšky.
Označení Jp, Up, Šp, Ap znamená, že jde o stožáry na patkách.
Typ stožáru se volí podle velikosti celkového vrcholového tahu vodičů. Dřevo na stožáry musí být
zdravé a při použití na stožáry pro trvalé zařízení musí být chráněno před hnilobou. Jako účinná
ochrana proti hnilobě se podle ČSN 49 1582 považuje spolehlivá impregnace u stožárů z měkkého
dřeva, použití stožárů z modřínového, dubového, kaštanového nebo jiného podobného dřeva. Na
vrcholu se stožáry chrání proti zatékání seříznutím do stříšky a asfaltovým nátěrem.
Ocelové stožáry
Využívají se pro silová vedení všech napětí.
Nejčastější uplatnění nacházejí hlavně
tehdy, jde-li o velké výšky a velké vrcholové
tahy. Mohou být příhradové, zhotovené z
úhelníků nejčastěji sešroubováním,
trubkové, vyrobené z bezešvých trubek nebo
z ohýbaných ocelových plechů.
Některé pojmy z názvosloví příhradových
stožárů (obr. 9):
dřík stožáru je stožár bez konzol a držáku
zemního lana,
hlava stožáru - je horní část vystrojeného
stožáru,
vrchol stožáru - je horní hrana stožáru
horní rám,
stojná - rohový úhelník stožáru s malým
odklonem od svislé roviny,
příčka - tvoří kolmou nebo téměř kolmou
spojnici mezi stojnami,
výztuha - úhelník tvořící úhlopříčku ve
čtvercovém nebo obdélníkovém rámu
stožáru, ležící ve vodorovné rovině,
úhlopříčka - je úhelník šikmý ke stojně,
konzola - je vodorovný nosník stožáru, na němž jsou upevněny izolátory s vodiči.
Stožáry se označují napětím, délkou, jmenovitou vrcholovou silou a číslem normy. Např. stožár pro
vedení vn délky 12 m pro jmenovitou vrcholovou sílu 30000 N je označen - vn 12/30000-ČSN 34
8240. Konzoly se přesazují tak, aby vodiče nebyly nad sebou. Při odlehčení spodního vodiče od
námrazy by se mohly k sobě nebezpečně přiblížit. V praxi je snaha používat stožáry normalizované.
Stožáry se navrhují podle vypočítané vrcholové síly.
Příklady stožáru pro vvn; a),
b) pro 110 kV c), d) pro 220
kV, e), f) pro 400 k
Ochrana stožárů se provádí většinou nátěry, které musí odolávat nejen povětrnostním vlivům,
škodlivým plynům, ale musí být i dosti pružné, aby nepraskaly při teplotních dilatacích oceli.
U trubkových stožárů je dovolena nejmenší tloušťka stěn trubek 4 mm. Vnitřek trubek se musí
spolehlivě a trvanlivě chránit před korozí. Za spolehlivou a trvalou ochranu proti korozi se považuje
např. pozinkování nebo osvědčené nátěry. Používají se i stožáry z ocelových trubek vyplněných
betonem.
Betonové stožáry
Mohou být rovněž použity pro silová vedení všech napětí. Vyrábějí se z předpjatého betonu. Mají
armaturu z ocelových prutů a drátů. Bývají nejčastěji kuželové, uvnitř duté, ale podle potřeby mívají i
jiné tvary. V porovnání s dřevěnými mají výhodu v delším životě. Vzhledem k ocelovým stožárům
jsou výhodnější pro svou lepší odolnost proti povětrnostním vlivům. Velkou nevýhodou betonových
stožárů je jejich křehkost a značná tíha. To způsobuje nemalé obtíže při dopravě i při montáži.
Betonové stožáry mají být co možná
nejhladší, bez děr a výstupků nebo
skulin, v nichž se drží voda, která
mrznutím beton postupně roztrhá. Beton
pórovitý nebo dostatečně nekryjící
armaturu popuká za několik let tím, že
železo v něm rezaví a nabývá na
objemu. Tato vada se projeví nejdříve
rezavými skvrnami na povrchu, později
podélnými trhlinami a nakonec
vypadáváním štěpin ze stožáru.
Stožáry z jiných materiálů.
U stožárů, konzol a patek z jiných materiálů se musí prokázat jejich vhodné mechanické vlastnosti,
odolnost proti povětrnostním vlivům apod.
Při projektování vedení se musí navržené stožáry kontrolovat statickým výpočtem, aby vyhověly
konkrétním podmínkám v daném místě použití.