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.