SADRŽAJ 1. UVOD..................................................................................................................5 1.1. Osnovni pojmovi o proizvodnji i prenosu električne energije..............6 2. PRENOS ELEKTRIČNE ENERGIJE.................................................................7 2.1. Razvoj naponskih nivoa za prenos električne energije.........................7 2.1.1. Naizmenični sistem................................................................................7 2.1.2. Jednosmerni sistem...............................................................................7 2.2. Prenosna mreža u bivšoj Jugoslaviji i Srbiji...........................................8 2.2.1. Osnovni sistemi za prenos električne energije u Srbiji..........................9 3. VODOVI ZA PRENOS ELEKTRIČNE ENERGIJE..........................................10 3.1. Kablovski vodovi......................................................................................10 3.1.1. Tipovi kabla..........................................................................................10 3.1.2. Oprema kablovskih vodova.................................................................11 3.1.3. Izvođenje kablovskih vodova...............................................................11 3.1.4. Vrste kvarova na električnim kablovima..............................................11 3.1.5. Otkrivanje kvarova na električnim kablovima......................................12 3.2. Nadzemni (vazdušni) vodovi i sastavni delovi nadzemnih vodova...13 3.2.1. Stubovi.................................................................................................13 3.2.2. Provodnici............................................................................................14 3.3. Mehanički proračun vazdušnih vodova.................................................15 3.3.1. Proračun ugiba....................................................................................15 3.3.2. Određivanje dužine voda u jednom rasponu......................................16 3.3.3. Jednačina promene stanja voda.........................................................16 3.3.4. Kritični raspon......................................................................................17 3.3.5. Dodatno opterećenje...........................................................................17 3.3.6. Dozvoljena mehanička naprezanja provodnika..................................18 3.3.7. Dozvoljena rastojanja između provodnika i uzemljenih okolnih predmeta........................................................................................................20 3.4. Izolatori......................................................................................................21 3.5. Ovesni materijal za vodove.....................................................................23 4. PROJEKAT PRIKLJUČNOG DV 10(20) kV ZA TS 10/0,4 kV/kV 1x250 kVA “LJUBAVA 4”, TRSTENIK...................................................................................24 4.1. Projektni zadatak......................................................................................25 4.1.1. Tehnički podaci....................................................................................25 4.2. Tehnički opis.............................................................................................26 4.2.1. Stubovi................................................................................................26 4.2.1.1. Vrste stubova................................................................................26 4.2.1.2. Obeležavanje................................................................................26 3
4.2.1.3. Fundiranje stubova.......................................................................27 4.2.1.4. Uslovi za isporuku stubova...........................................................28 4.2.1.5. Transport, skladištenje i podizanje stubova..................................28 4.2.1.6. Rad i mere bezbednosti pri radu na stubu...................................29 4.2.2. Konzole................................................................................................29 4.2.3. Provodnici...........................................................................................30 4.2.4. Izolacija i potpore.................................................................................31 4.2.5. Uzemljenje stubova.............................................................................32 4.2.6. Ukrštanje sa drugim objektima...........................................................33 4.2.7. Vetar i dodatno opterećenje...............................................................33 4.2.8. Popis propisa i uputstava za izgradnju dalekovoda...........................33 4.3.1. Tehnički podaci....................................................................................35 4.3.2. Svrha izgradnje....................................................................................35 4.3.3. Priključne tačke...................................................................................35 4.3.4. Izbor opreme.......................................................................................35 4.4. Proračuni...................................................................................................36 4.4.1. Statička provera stubova.....................................................................36 4.4.1.1. Podaci za statističku proveru stubova..........................................36 4.4.1.2. Noseći stub tipa 12/315................................................................36 4.4.1.3. Ugaonozatezni stub tipa 12/1000 primenjen za skretanje trase do 40˚..............................................................................................................37 4.4.1.4. Ugaonozatezni stub tipa 12/1600 primenjen kao krajnji...............37 4.4.2. Provera potpornih izolatora i potpora..................................................38 4.4.2.1. Podaci za proračun.......................................................................38 4.4.2.2. Električno dimenzionisanje...........................................................38 4.4.2.3. Mehanička provera izolatora i potpora.........................................39 4.4.3. Provera sigurnosnih razmaka..............................................................40 4.4.3.1. Raspored provodnika u ravni.......................................................41 4.4.4. Proračun uzemljenja betonskih stubova.............................................43 4.5. Predmer.....................................................................................................44 4.6. Potrebne mere bezbednosti na radu.....................................................45 4.6.1. Uvod....................................................................................................45 4.6.2. Opasnosti i štetnosti............................................................................45 4.6.3. Mere bezbednosti na radu...................................................................46 5. GRAFIČKA DOKUMENTACIJA......................................................................48 6. ZAKLJUČAK....................................................................................................49 7. LITERATURA...................................................................................................50
4
1. UVOD U savremenom dobu život bez električne energije je u potpunosti nesaglediv. Nesaglediv iz prostog razloga jer se na svakom koraku koriste aparati i uređaji koji se pokrecu električnom energijom. Ovi aparati i uređaji nisu nista drugo do konvertori električne energije u neki drugi vid energije. Na primer, elektromotor električnu energiju transformiše u mehaničku, svetlosni izvor u svetlosnu, električni grejač u toplotnu itd. Električna energija je pokretač savremene industrije. Tokom proteklih decenija, potrošnja električne energije po glavi stanovnika bila je pokazatelj životnog standarda. Moderne industrije, transportni sistemi, komunikacije, instalacije u zgradama i kancelarijama kao i komunalne službe i usluge suštinski zavise od proizvodnje, prenosa, distribucije i upotrebe električne energije. Energetska kriza kao i uticaj proizvodnje i utroška električne energije na okolinu stvaraju potrebu da se dalji industrijski razvoj dovede na nivo koji je po svom obimu i formi ekološki prihvatljiv. Čistiji načini proizvodnje električne energije uključuju obnovljive i alternativne izvore energije, dok concept ekološki prihvatljivog razvoja zahteva umanjenje gubitaka električne energije, uvođenje metoda i naprava za njenu uštedu, korišćenje uređaja energetske elektronike i primenu računara i savremenih upravljačkih algoritama i sistema. Električna energija je jedna od najvažnijih transformisanih oblika energije. Ona se relativno jednostavnim aparatima i uređajima može pretvoriti u sve korisne oblike energije, a većina nekonvencionalnih primarnih oblika energije može se iskoristiti tek nakon pretvaranja u električnu energiju. Električna energija se proizvodi u elektranama, a u njima su postrojenja za transformaciju u mehaničku energiju koja se transformiše u električnu energiju pomoću sinhronih generatora. Prednost električne energije je što se može lako i bez velikih gubitaka prenositi putem električne mreže na male (niski napon) i velike (visoki napon) udaljenosti od mesta proizvodnje do mesta potrošnje. Sledeća prednost je što se kod naizmenične struje jednostavno i efikasno može transformisati napon u zavisnosti od željene daljine prenosa. Takođe je prednost što se na mestu potrošnje lako može transformisati u sve pogodne oblike energije pomoću jednostavnih električnih uređaja. Električni prijemnici (uređaji) koriste električnu energiju za svoj rad pa zato moraju biti priključeni na neki od izvora električne energije. Pojedini električni prijemnici priključeni su na izvor električne energije u vidu baterija ili akumulatora, dok je većina prijemnika priključena preko električne mreže na izvore električne energije koji se nalaze u elektranama.
5
1.1. Osnovni pojmovi o proizvodnji i prenosu električne energije Jedan od vidova prenosa energije, iz oblasti koje raspolažu energetskim potencijalima do mesta potrošnje je električni prenos. Proizvodnja, prenos i distribucija električne energije, čine jedinstveni lanac kojim se iz područja koja raspolažu energijom (hidroenergija, ugalj i sl.) ista pretvara u električnu i putem prenosa transportuje do potrošača. Stalan porast potrošnje električne energije doveo je do izgradnje velikih elektrana na pojedinim rečnim slivovima i na ugljenokopima. Paralelno sa ovim došlo je i do izgradnje prenosne mreže koristeći postepeno sve više napone, prenoseći sve veće snage, na sve duža odstojanja. Prvi vodovi i mreže pojavili su se sa prvim potrošačima električne energije, a to su bile svetiljke. Ovi potrošači su napajani direktno iz generatora jednosmernim naponom reda 100 [V]. Kako je ovaj napon bio nizak, to su dometi transportovanja energije bili veoma mali, a preseci prenosnih provodnika veoma veliki. Naizmenična struja se počinje sve više koristiti od pronalaska transformatora 1882. godine. Jednofazna naizmenična struja se putem transformacije prenosila na veće daljine pri istim gubicima i presecima provodnika. Pronalaskom trofazne naizmenične struje, vezanim za ime Nikole Tesle (1856 – 1943), ista se počinje sve više koristiti i prenositi na sve veća rastojanja koristeći sve više napone.
Slika 1.1. Razvodna postrojenja danas
6
2. PRENOS ELEKTRIČNE ENERGIJE 2.1. Razvoj naponskih nivoa za prenos električne energije 2.1.1. Naizmenični sistem Povećanje napona za prenos električne energije odvijao se hronološki sledećim redom:
20 [kV] prenos je ostvaren 1891. godine na ‘’liniji’’ Laufen – Frankfurt na Majni u dužini od 177 [km]; 50 [kV] napon pojavio se prvi put 1900. godine; 100 [kV] napon korišćen je u prvoj deceniji XX. Veka; 220 [kV] napon primenjen je prvi put 1920. godine u SAD, na liniji Big Krik – Los Anđeles, a u Evropi se ovaj napon pojavio u periodu od 1923. do 1929. godine izgradnjom Rajnske prenosne linije; 285 [kV] napon se javlja u SAD 1935. godine na liniji Bulder Dam – Los Anđeles; 380 [kV] napon se prvi put primenjuje u Švedskoj 1951. godine; 550 [kV] napon se prvi put primenjuje u Kanadi 1964. godine.
2.1.2. Jednosmerni sistem U drugoj polovini prošlog veka dolazi ponovo do pokušaja korišćenja jednosmernih visokih napona za prenos električne energije na veća rastojanja i to:
1951. godine u SSSR je postavljena eksperimentalna kablovska linija 200 [kV] i 30 [MW] , dužine 112 [km] na relaciji Kašira – Moskva; 1954. godine u Švedskoj je puštena u rad podmorska kablovska linija 100 [kV], snage 20 [MW], dužine 100 [km] na relaciji Švedsko kopno – ostrvo Fokland; 1958. godine u SSSR je puštena u rad prva etapa vazdušne linije sa dva provodnika napona 800 [kV] za prenos snage 550 [MW] na rastojanje 500 [km] na liniji Staljingrad – Danbas (±400 [kV] prema zemlji).
Prvo je nabrojan prenos naizmeničnim naponima, zbog njegove višedecenijske, a i danas dominantne uloge, mada se jednosmerni napon za prenos električne energije pojavio ranije. Još 1882. godine bilo je pokušaja prenosa jednosmernim naponom na veće udaljenosti, što je ostalo praktično bez rezultata, zbog ekonomske neisplativosti proizvodnje visokih jednosmernih napona bez korišćenja transformatora i polifaznih sistema. U novije vreme, kada je trofazni sistem došao do vrhunskog razvoja, pojavljuje se jednosmerni napon za prenos velikih snaga na velike udaljenosti. Međutim, ovaj sistem je i dalje vezan na svom početku i na kraju za trofazni, koji na početku povisuje transformacijom napon, zatim ga
7
pretvara u jednosmerni, da bi ga na kraju, ponovo obrnutim redom, prvo pretvorio u naizmenični, a zatim transformisao na standardne prenosne trofazne napone. Trofazni sistem prenosa električne energije je danas najrasprostranjeniji, obzirom da je jednosmerni sistem prenosa tek u razvoju, a jednofazni sistem se koristi samo u električnoj vuči, a koji danas i nije prenosni sistem u pravom smislu te reči.
2.2. Prenosna mreža u bivšoj Jugoslaviji i Srbiji Razvoj prenosne mreže u bivšoj Jugoslaviji odigrao se ukratko hronološki, sledećim redom:
pre II svetskog rata najviši postojeći napon bio je 80 [kV], na deonici Fala – Laško u Sloveniji; svi ostali malobrojni vodovi pre II svetskog rata bili su nižih napona 3, 5, 6, 15, 20, 30 i 35 [kV]; 1948. godine je izgrađen prvi dalekovod 110 [kV] u Bosni i Hercegovini, na relaciji Zenica – Doboj – Lukavac, koji je u početku radio kao 35 [kV] dalekovod (6 godina); 1954. godine ostvaren je prvi 110 [kV] prenos u Bosni i Hercegovini, na deonici Jajce – Zenica – Sarajevo; 1956/1955. godine izrađen je prvi prenosni vod u Jugoslaviji za napon 220 [kV] na deonici Jajce – Banja Luka – Zagreb (dugo je radio sa dva trofazna sistema pod naponom 110 [kV]); 1959. godine ostvaren je prvi prenos naponom 220 [kV] u Jugoslaviji i to na relaciji HE Bistrica – TS 220/110 [kV]/[kV] Beograd (stanica ’’Nikola Tesla’’); 1970. godine proradila je prva 400 [kV] veza u Jugoslaviji, na relaciji Đerdap – Beograd.
Pojedinačni vodovi kao prvo rešenje prenosa električne energije između elektrana i potrošačkih čvorova dobijali su nove, njima paralelne vodove, dok se isto čvorište nije počelo napajati sa druge, treće, ...., n-te strane. Postepeno se stvarala složena prenosna mreža, sa sve većim brojem potrošačkih i proizvodnih čvorišta, sve složenijim oblikom i sve brojnijim vezama, direktnim ili posrednim, između izvora (elektrana) i potrošačkih čvorova (stanica). Razvojem prenosnih mreža, kako u Srbiji tako i u ostalim zemljama sveta, došlo je do stvaranja državnih i međudržavnih energetskih sistema. Srbija je dalekovodima povezana sa svim okolnim zemljama sa kojima se graniči. Međunarodni prenosni sistem, koji radi u cilju energetskog sezonskog dopunjavanja ili u cilju povećanja sigurnosti napajanja, ujedno omogućava bolje iskorišćenje energetskog potencijala jedne ili grupe zemalja. Prenosni sistemi čine veliku uslugu zemljama bogatim ugljevima lošijeg kvaliteta kao što je Srbija, gde se neekonomičan transport uglja male kalorične vrednosti, bogatog sadržajem vode i pepela, zamenjuje transportom električne energije proizvedene u elektranama, lociranim oko rudnika ovakvih ugljeva.
8
2.2.1. Osnovni sistemi za prenos električne energije u Srbiji Prenosna mreža u Srbiji je jedinstvena. Međusobne veze pojedinih važnijih čvornih tačaka povezane su dalekovodima sa prenosnim naponima 110, 220 i 380 [kV]. Čvorne tačke koje povezuju istočni i zapadni deo sistema bivše Jugoslavije su Beograd, Bajina Bašta i Podgorica. U svim čvornim tačkama koje se nalaze blizu granice (različitih naponskih nivoa) postoji i veza sa sistemima svih okolnih zemalja sa kojima se Srbija graniči. U skladu sa sve većom potrošnjom i sa većom sigurnošću napajanja, prenosna mreža u Srbiji je i dalje u izgradnji.
9
3. VODOVI ZA PRENOS ELEKTRIČNE ENERGIJE Za prenos električne energije možemo koristiti kablovske i vazdušne vodove. Uglavnom se, za prenos električne energije, koriste vazdušni vodovi, ali u urbanim sredinama, tamo gde nije moguće koristiti vazdušne vodove, koriste se i kablovski vodovi i to za napon do 110 [kV], a ređe i za više napone.
3.1. Kablovski vodovi 3.1.1. Tipovi kabla Za viskonaponske vodove, u urbanim sredinama, kao i u visokonaponskim postrojenjima koriste se kablovi. Kablovi se koriste najčešće do napona 110 [kV], a ređe i za više napone. Visokonaponski kablovi prema broju žila u kablu, najčešće se dele na jednožilne i trožilne. Prema materijalu provodnika najčešće se dele na bakarne i aluminijumske. Prema vrsti izolacije najčešće se dele na papirne, polivinilske (PVC), uljne i sa gasom pod pritiskom. Papirni kablovi imaju izolaciju od hartije natopljene kablovskom masom. Oko izolacije se obično postavlja omotač od platna, protkan bakarnom žicom, a oko ovog, olovni omotač (plašt) koji služi kao zaštita od vlage i korozije. Oko olovnog plašta, obično se postavlja impregnirani papir ili juta, iznad nje čelične trake ili žice, koje služe za mehaničku zaštitu kabla. Iznad armature se nalazi sloj impregnirane jute sa bitumenom i spoljnim nelepljivim slojem. Ovi kablovi se rade za napone do 35 [kV]. Za više napone, svaki provodnik ima svoj olovni plašt, te se ovi kablovi nazivaju ’’troolovni kablovi’’. Polivinilski (PVC) kablovi se rade za napone do 10 [kV]. Oni imaju nekoliko slojeva PVC mase, zatim armaturu od čeličnih žica ili traka i spolja opet plašt od PVC mase. Uljni i kablovi sa gasom pod pritiskom su specijalne vrste kablova, za napone 110 [kV] i više. U oba slučaja je spoljni omotač olovni plašt, a kao izolacija, u prvom slučaju služi papirni dielektrik natopljen uljem pod pritiskom, a u drugom slučaju gasom pod pritiskom (azot).
10
3.1.2. Oprema kablovskih vodova Na krajevima kablovskih vodova se koriste kablovske glave. Mogu biti jednožilne, trožilne, troolovne i za unutrašnju i spoljašnju montažu. Služe za razdvajanje provodnika i za zaštitu izolacije kabla. U zavisnosti od tipa kabla mogu biti uljne, suve i specijalne za kablove pod pritiskom ulja ili gasa. Nastavljanje kablova se vrši pomoću kablovskih nastavaka (spojnica). 3.1.3. Izvođenje kablovskih vodova Trasa kablovskih vodova se određuje u skladu sa situacijom na terenu i u skladu sa drugim instalacijama i ukrštanjima sa njima. Kabl se u zemlju polaže prema tehničkim preporukama elektroprivrede. Dubina rova za kabl zavisi od naponskog nivoa. U zavisnosti od vrste zemljišta, poprečni presek rova može biti i trapezastog oblika, što je karakteristično za peskovita zemljišta. Tehničkim preporukama elektroprivrede su, pored oblika rova, načina polaganja kabla, njegove mehaničke zaštite i obeležavanja, definisani i načini ukrštanja, minimalna rastojanja pri paralelnom vođenju i ukrštanju sa drugim instalacijama (vodovodne, kanalizacione i toplovodne cevi, niskonaponski i telekomunikacioni kablovi, signalni kablovi i druge instalacije). Za prolaz kablova ispod saobraćajnica koriste se betonske kablovice ili cevi. 3.1.4. Vrste kvarova na električnim kablovima Vrste kvarova na električnim kablovima su: 1. Spoj sa zemljom - kod ove vrste kvara uspostavlja se spoj između jednog ili više provodnika sa metalnim omotačem kabla, koji je uzemljen; 2. Kratak spoj - ova vrsta kvara nastaje usled spoja između dva ili više provodnika kabla; 3. Prekid kabla - nastaje usled prekida jednog ili više provodnika u kablu. Pri pojavi kvara na kablovskoj mreži, najpre treba pronaći defektni kabl i odvojiti ga od napajanja i potrošača. Potom se mora utvrditi o kojoj se vrsti kvara radi i na kraju uz pomoć nekih od metoda lokalizovati njegovo mesto.
11
3.1.5. Otkrivanje kvarova na električnim kablovima U ovu svrhu se koriste razne merne, mostne i druge metode, sa odgovarajućim instrumentima koji se priključuju na kraj kabla, da bi se odredila lokacija kvara. Kako je dužina kabla veća od dužine trase, pošto se kabl ne polaže pravolinijski u rovu, to se mesto kvara u prvom pokušaju određuje približno. Na približno određeno mesto kvara se izlazi sa odgovarajućim tonfrekventnim tragačem, kojim se precizno određuje mesto kvara, kako bi se smanjilo nepotrebno kopanje po trasi kabla da bi se kvar otklonio. U ovu svrhu elektrodistributivni sistemi najčešće koriste merna kola, koja poseduju kompletnu opremu, kako za naponska ispitivanja novopostavljenih kablova, tako i za otkrivanje kvarova na kablovima. U novije vreme sve češće se koriste tzv. klasične merne metode (metode Vinstonovog mosta, Mjurijeva metoda) koje se dopunjavaju metodama za lokalizaciju kvarova zasnovane na impulsnoj reflektrometriji. Metoda impulsne reflektrometrije se zasniva na principu emitovanja impulsa i njegove refleksije od mesta kvara. Reflektovani talasi prate se na ekranu specijalnog osciloskopa. Vreme koje protekne od trenutka emitovanja impulsa do njegovog povratka meri se i deli sa dva. Iz brzine prostiranja koja može da se odredi za posmatrani kabl i vremena kašnjenja impulsa, može se odrediti udaljenost mesta reflektovanja, odnosno mesta kvara.
12
3.2. Nadzemni (vazdušni) vodovi i sastavni delovi nadzemnih vodova Osnovni elementi vazdušnih vodova su: a) b) c) d) e)
stubovi; provodnici; izolatori; pribor za vešanje; uzemljenje.
3.2.1. Stubovi Po svojoj građi stubovi mogu biti drveni, armirano-betonski, aluminijumski, od PVC-a i čelično-rešetkasti. Drveni stubovi se danas koriste samo za napone do 20 [kV]. Drveni stubovi se prave od tvrdog drveta (bagrem, hrast), a češće od mekog drveta (četinara). Drveni stubovi se ukopavaju u zemlju do 1/6 svoje dužine. Pošto su drveni stubovi podložni trulenju na svom gornjem zakopanom delu, to se vrlo često u zemlju postavljaju betonske konzole, a iznad zemlje za iste vezuje drveni stub. Prednost korišćenja drvenih stubova nad ostalim je u tome što je drvo isolator, pa nije potrebno vršiti uzemljenje stubova. Po nameni, sve vrste stubova se dele na noseće, zatezne (rasteretne), odnosno ugaono-zatezne. Noseći stubovi se koriste za nošenje provodnika u pravom delu trase, a ugaono-zatezni stubovi koriste se na mestu promene smera (trase) i na mestima zatezanja provodnika. Ovi stubovi mogu biti izvedeni sa zategama, podupornjima, u obliku ‘’A’’ stubova ili pak u obliku piramide. Svaki stub se sastoji od glave stuba sa konzolama, trupa i temelja. Armirano-betonski stubovi se rade u raznim oblicima, najrasprostranjeniji su kružnog preseka, koji se koriste za napone do 35 [kV]. Prednost im je dug vek trajanja, a nedostatak težina I potreba za uzemljenjem čeličnog skeletal. Prilikom uzemljenja posebna pažnja se posvećuje oblikovanju potencijala oko stubova. I ovi stubovi mogu biti noseći, ugaonozatezni (masivniji su od nosećih), a za veće raspone se izrađuju i kao portalni. Čelično-rešetkasti stubovi se koriste za sve napone, a uglavnom za napone 35 [kV] i ostale više standardne napone. Prednost im je što se rade iz elemenata, pa se lako transportuju i montiraju na licu mesta. Nedostatak im je što su izloženi koroziji, pa se moraju održavati. Takođe se svaki stub uzemljuje i oblikuje potencijal oko stuba. I ovi stubovi se rade kao noseći i ugaono-zatezni. Projektuju se tako da mogu podneti sva opterećenja (težina provodnika, uticaj leda i vetra kao i za zatezne stubove silu zatezanja provodnika).
13
Ovi stubovi se izrađuju u više oblika i mogu biti jednostruki i dvostruki, a na samom vrhu mogu nositi zaštitno gromobransko uže, a mogu biti i bez njega. Postavljaju se na betonski temelj, a mogu biti samonoseći i stubovi sa zategama. Kod zateznih (rasteretnih) stubova izolatorski lanac zauzima kos položaj. 3.2.2. Provodnici Provodnici služe za provođenje struje kao i za zaštitu od atmosferskog pražnjenja. U ovom drugom slučaju se često nazivaju zaštitna ili zemljovodna užad. Pošto provode struju, potrebno je da imaju dobru provodnost, a kako su izloženi mehaničkim naprezanjima, potrebno je da imaju dovoljnu jačinu na kidanje. Kako se nalaze trajno na otvorenom prostoru, potrebno je da su otporni i na korozoju. U skladu sa svim ovim potrebno je da su i ekonomični. Provodnici se izrađuju od metala, legura i kao kombinovani provodnici. Od metala se koriste aluminijum, aldrej (legura Al, Fe, Mg, Si), a bakar ređe, zbog njegove visoke cene iako je najbolji provodnik. Takođe se koristi i pocinkovani čelik, zbog svoje cene i mehaničke čvrstoće, a kao provodnik samo za zaštitnu užad, kao i za kombinovane vodove. Provodnici za vazdušne vodove se izrađuju od više tanjih provodnika upletenih u užad, zbog savitljivosti. Standardni preseci užadi su 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185, 240 i 300 [mm2]. Najčešće se koriste kombinovani provodnoci, sačinjeni od dva metala. U unutrašnjosti užeta se obično nalazi pocinkovani čelik (ili se svaka čelična žica presvlači slojem aluminijuma čiji je zadatak da štiti od korozije), a oko njega neki drugi metal, koji ima bolju provodnost. Najčešće kombinacije su aluminijum-čelik, poznat pod imenom Al-Če, aldrejčelik i bakar-čelik. U poslednje vreme se najviše koristi Al-Če, za sve vrste napona. Broj provodnika u užetu je zbir sledećeg niza brojeva 1+6+12+18+24+...,tj. 7, 19, 37 itd. Svaki sledeći sloj ima šest žica više od prethodnog. Ako je mž – broj žica, a s – broj sloja, onda je mž = 1+ 3s (s+1). Ako je, na primer, provodnik označen kao Al-Če 50/8, 6 : 1, to znači da on ima šest žica od aluminijuma, ukupnog preseka oko 50 [mm2] i jedan čelični provodnik u sredini, oko 8 [mm2]. Pored navedenih grade se i specijalni provodnici kao što je antivibraciono uže i šuplji provodnici. Antivibraciono uže se sastoji od dva različita metala, različito zategnuta, tako da imaju različite učestanosti klaćenja. Koristi se za velike raspone.
14
Šuplji provodnici se izrađuju u obliku savitljivih cevi, pri čemu se uz isti utrošak materijala dobija znatno veći spoljašnji prečnik provodnika, koji su podesni za otklanjanje korone.
3.3. Mehanički proračun vazdušnih vodova 3.3.1. Proračun ugiba Pod ugibom se podrazumeva maksimalno rastojanje provodnika od prave linijekoja spaja tačke vešanja provodnika. Ugib provodnika se menja u zavisnosti od atmosferskih uticaja, od kojih je najbitnija temperatura. Pri većim temperaturama (leto) dolazi do zagrevanja provodnika i njegovog izduženja, pa je tada ugib i najveći. Suprotno tome, pri niskim temperaturama (zima) nastaje skraćenje provodnika, pa je ugib najmanji. Pored temperature, provodnici su izloženi dodatnim opterećenjima, kao što su inje, sneg, led i uticaj vetra. Prilikom zatezanja provodnika, moraju se ovi uticaji uzeti u obzir. Sila zatezanja je određena propisima, pri čemu se vodi računa da ne dođe do kidanja provodnika. S toga se ugib proverava u granicama od -20 do +40 [˚C]. Prilikom zatezanja provodnika svi ovi uticaji se uzimaju u obzir, s tim što se uzima da pritisak vetra na provodnike deluje horizontalno. Za proračun ugiba posmatra se, za umerene raspone, jedan provodnik čiji je raspon ’’a’’, ugib ’’f’’, a tačke vešanja ’’A’’ i ’’B’’, na ravnim terenima. Ugib provodnika na ravnim terenima se računa iz sledećeg obrasca:
f
=
a 2 •γ 8•σ
(3.1)
gde je: f - ugib provodnika; γ - specifična težina provodnika [N/mmm2]; a - raspon; ơ - naprezanje provodnika [N/mm2].
15
Tačke vešanja A i B često nisu na istoj visini (kosi tereni), pa se tako i ugib provodnika traži na drugi način. Ugib provodnika na kosim terenima se računa iz sledećeg obrasca:
f
a 2 •γ = 8•σ •cos α
(3.2) gde je: α – ugao nagiba. Odavde se vidi da je kod kosih raspona ugib utoliko veći ukoliko je veći ugao nagiba prave koja spaja tačke vešanja prema horizontali. Ovaj obrazac važi za umerene raspone do 400 [m] i umerene nagibe do 30˚ (α < 30˚). 3.3.2. Određivanje dužine voda u jednom rasponu Ukupna dužina užeta u vodu, zbog ugiba, bitno se razlikuje od veličine raspona, pošto uže ima oblik lančanice. Da bi se odredila dužina provodnika, postavlja se u tačku najvećeg ugiba koordinatni početak. Dužina provodnika se računa iz sledećeg obrasca:
l =a+
8• f 2 3•a
(3.3)
3.3.3. Jednačina promene stanja voda Neka se posmatra kako se vod ponaša sa promenom temperature okoline, obzirom da su promene temperature usled proticanja struje kroz provodnik male. Ako je, u opštem slučaju, pri temperaturi t 1 specifično naprezanje ơ1 i specifična težina γ1, onda je pri nekoj temperaturi t2 specifično naprezanje ơ2, dok specifična težina γ1 (specifično opterećenje) ostaje ista. Međutim, pri niskim temperaturama na provodniku se nahvata inje, sneg ili led, tako da se specifično opterećenje promeni od γ1 (γs) na γmax (γr).
16
3.3.4. Kritični raspon Najveće naprezanje provodnika nastaje na vrlo niskim temperaturama. Za ovo se obično uzima temperatura -20 [˚C] bez dodatnog opterećenja snega, leda ili inja ili pak temperatura -5 [˚C] sa dodatnim opterećenjem. Potrebno je uspostaviti kriterijum, kada će nastati prvi, a kada drugi slučaj. Kriterijum za ovo je kritični raspon. Kod vrlo velikih raspona naprezanje uglavnom zavisi od specifičnog opterećenja, a ne od temperature. Zato kod velikih raspona treba naprezanje računati prema najvećem specifičnom opterećenju, tj. Uz dodatno opterećenje od snega, leda ili inja. Kod vrlo malih raspona naprezanje zavisi uglavnom od temperature, a ne od specifičnog opterećenja. Zato kod malih raspona naprezanje treba računati prema najnižoj temperaturi (-20 [˚C]). Na osnovu prethodnog može se zaključiti da postoji određena dužina raspona kod koje je isto maksimalno naprezanje i kod najvećeg specifičnog opterećenja i kod najniže temperature. Taj raspon se naziva kritični raspon.
a kr
360ε t
= σ nd +
(3.4)
γ r 2 γ s2
gde je:
σ ε
nd t
γr γs
- normalno dozvoljeno naprezanje na zatezanje za svu užad; - temperaturni koeficijent širenja materijala provodnika [˚C]; - rezultantno opterećenje; - sopstveno opterećenje.
3.3.5. Dodatno opterećenje Dodatno opterećenje potiče uglavnom od tereta naslaga leda, snega ili inja pri nižim temperaturama. Pored toga, u izvesnim slučajevima se uzima u obzir uticaj vetra, koji svojim pritiskom deluje horizontalno, bočno na provodnik. Dodatno opterećenje se izračunava prema empirijskom obrascu: γ = 0,18 • g d [N/m]
(3.5)
17
gde je: g - ubrzanje sile zemljine teže [m/s2]; d - prečnik provodnika [mm2]. Ukoliko se očekuju veće naslage leda, snega ili inja, desna strana izraza se množi koeficijentom k, koji je dat u skladu sa tri meteorološke zone i to:
za I zonu k = 1,6 za II zonu k = 2,5 za III zonu k = 4,
a sve u zavisnosti od toga u kojoj se zoni nalazi trasa voda. Dodatno opterećenje deluje isto kao i težina provodnika, a uticaj vetra horizontalno. Zbog kružnog preseka provodnika, uzima se da je površina na koju deluje pritisak vetra, jednaka vertikalnoj projekciji površine na koju vetar deluje. Pritisak vetra nije isti za sve visine vodova. Ako se provodnici nalaze do 15 [m] iznad zemlje onda se, prema tehničkim propisima, uzima da je pritisak vetra jednak 50, 60, 75, 90 ili110 [daN/mm2], od 0-40 [m] se uzima 60, 75, 90, 110 ili 130 [daN/mm2] i od 40-80 [m] nad zemljom, uzima se 75, 90, 110, 130 ili 150 [daN/mm2]. Ako se usled prevelikog uticaja leda pojavi opasnost od kidanja provodnika, provodnik se greje strujom gustine od 3-10 [A/mm2]. 3.3.6. Dozvoljena mehanička naprezanja provodnika Normalna i izuzetno dozvoljena naprezanja, koja se odnose na računski presek užadi, za razne materijale, ne smeju biti veća od vrednosti datih u tabeli 3.1.. Tabela 3.1. Normalna i izuzetno dozvoljena naprezanja za razne materijale Materijal Al-čelična užad
Odnos preseka za užad od dva materijala (približno)
Al/Č=0,86 Al/Č=0,95 Al/Č=1,40 Al/Č=1,50 Al/Č=4,30 18
Dozvoljeno naprezanje normalno 27,5 27,5 24,0 22,0 14,5
Izuzetno 52,0 51,5 45,0 41,0 27,0
AlMgSiE-čelična užad
AlMglE-čelična užad
Al/Č=4,40 Al/Č=6,00 Al/Č=5,50 Al/Č=11,30 Al/Č=14,50 Al/Č=23,10 AlMgSiE/Č=0,86 AlMgSiE/Č=0,95 AlMgSiE/Č=1,40 AlMgSiE/Č=1,50 AlMgSiE/Č=4,30 AlMgSiE/Č=4,40 AlMgSiE/Č=6,00 AlMgSiE/Č=5,50 AlMgSiE/Č=11,30 AlMgSiE/Č=14,50 AlMgSiE/Č=23,10 AlMglE/Č=0,86 AlMglE/Č=0,95 AlMglE/Č=1,40 AlMglE/Č=1,50 AlMglE/Č=4,30 AlMglE/Č=4,40 AlMglE/Č=6,00 AlMglE/Č=5,50 AlMglE/Č=11,30 AlMglE/Č=14,50 AlMglE/Č=23,10
Aluminijumska užad AlMgSiE-užad AlMglE-užad ČEAL-užad Čelična užad Čelik I Čelik II Čelik III Čelik IV Bakarna užad Bronzana užad Bz I Bz II Bz III
19
14,0 13,0 11,0 10,0 9,0 8,0 30,0 29,5 26,5 24,5 18,0 18,0 16,5 15,5 14,5 14,0 13,0 29,0 29,0 25,5 22,5 15,5 16,5 14,5 14,5 12,8 11,5 11,6 6,0 10,5 9 45
26,0 24,5 21,0 18,5 16,5 15,0 56,0 55,0 48,5 46,5 34,5 34,5 31,0 29,5 25,0 26,0 24,5 55,0 55,0 48,0 42,0 32,0 30,5 25,0 25,0 24,0 22,0 21,8 11,0 20 17 84
14,5 26 49,5 59,5 16,0
26,5 49 93 111 30,0
19,5 23,0 26,5
36,5 43,5 49,5
Ove vrednosti, za dozvoljeno naprezanje, se primenjuju na običnom delu trase. U specijalnim slučajevima kao što su: prelaz preko reke, prolaz kroz naseljena mesta, ukrštanje dalekovoda sa železničkim prugama, putevima i autoputevima, vodovima slabe struje i slično, uzimaju se manje vrednosti dozvoljenog naprezanja od vrednosti datih u tablici. Propisi pojedinih zemalja utvrđuju kolike su ove smanjene vrednosti za pojedine slučajeve. U našoj zemlji je na snazi Pravilnik o tehničkim normativima za izgradnju nadzemnih elektroenergetskih vodova nazivnog napona od 1 [kV] do 400 [kV] (Službeni list SFRJ br. 65/88 i Sl. List SRJ br.18/92). 3.3.7. Dozvoljena rastojanja između provodnika i uzemljenih okolnih predmeta Ova rastojanja definisana su tehničkim propisima za gradnju nadzemnih vodova i to:
Sigurnosna visina je minimalna dozvoljena vertikalna udaljenost provodnika od zemlje ili nekog objekta na zemlji, pri maksimalnom ugibu provodnika (+40 [˚C] ili -5 [˚C] sa dodatnim opterećenjemm, bez uticaja vetra); Sigurnosna udaljenost je minimalna dozvoljena udaljenost provodnika u bilo kojem pravcu od zemlje ili nekog drugog objekta na zemlji, pri maksimalnom ugibu (+40 [˚C] ili -5 [˚C] sa dodatnim opterećenjem i maksimalnom otklonu provodnika usled uticaja vetra). U tabeli 3.2. su date sigurnosne visine i udaljenosti za vodove nazivnog napona do 110 [kV].
Tabela 3.2. Sigurnosne visine i udaljenosti za nadzemne vodove nazivnog napona do 110 [kV]
Nepristupačna mesta Mesta nepristupačna za vozila Mesta pristupačna za vozila Zgrade Zgrade sa zapaljivim krovom Naseljena mesta Putevi od II do IV reda Putevi I reda i autoputevi Plovne reke i kanali Visokonaponski vod
Sigurnosna visina [m] 4 5 6 5 12 5 7 7 15 2,5
Sigurnosna udaljenost [m] 3 4 5 4 5 10 od puta 40 od puta 10 od obale 2
Za vodove nazivnog napona preko 110 [kV], sigurnosne visine i sigurnosne razmake treba povećati za vrednost:
20
0,75 [m] za vodove 220 [kV]; 2 [m] za vodove 400 [kV].
Ako se dva ili više vodova različitog napona postavljaju na iste stubove, tada se vodovi višeg napona postavljaju iznad vodova nižeg napona. Minimalna udaljenost između dva provodnika različitih napona treba da iznosi 0,7Un u [cm], a ne sme biti manja od 20 [cm]. Un je viši nazivni napon u [kV]. Sigurnosni razmak je minimalno dozvoljeno rastojanje između delova pod naponom, kao i između delova pod naponom i uzemljenih delova i delova stuba, pri maksimalnom ugibu i uticaju vetra. Sigurnosni razmak iznosi 0,7Un [cm], gde je Un-nazivni napon u [kV], a ne sme biti manji od 20 [cm]. Izuzetno pri otklonjenom izolatorskom lancu od vetra, ovaj razmak može biti 0,5Un.
3.4. Izolatori Za izolaciju provodnika od stubova koriste se izolatori. Kod drvenih stubova i samo drvo je izolator, jer može da izdrži napone 300-400 [kV/m]. Kod uzemljenih armirano-betonskih i čelično-rešetkastih stubova, izolator je jedini izolirajući element između provodnika i zemlje. Izolator mora sprečiti da se ne pojavi preskok preko njegovih rubova prema uzemljenim delovima stuba. Izolacija bi bila neekonomična ako bi hteli izolatore dimenzionisati za sve vrste prenapona, pa se izolatori projektuju samo za većinu unutrašnjih prenapona. Uglavnom se primenjuju dve vrste izolatora i to: potporni i lančasti. Potporni izolatori se vezuju za stub preko metalnih potpora i obično se primenjuju za napone do 35 [kV]. Lančasti izolatori se koriste 35 [kV] i više, a sastoje se od niza izolatora kapastog oblika, koji se međusobno povezuju u izolatorski lanac. Pored ovih postoje i takozvani štapasti izolatori. Sve vrste izolatora su izložene mehaničkim i električnim naprezanjima. U pogledu mehaničkih naprezanja sve vrste izolatora su izložene, kod nosećih stubova, vertikalnoj sili koja potiče od težine provodnika, a na zateznim stubovima izolatori su izloženi sili zatezanja provodnika. Potporni izolatori moraju biti tako dimenzionisani da mogu izdržati 2,5 puta veću silu od težine provodnika sa dodatnim opterećenjem, odnosno 2,5 puta veću silu od sile zatezanja provodnika na zateznim stubovima. Za kapaste izolatore, lance od kapastih izolatora i štapaste izolatore, važi kriterijum da moraju, kao u prethodnom slučaju, izdržati tri puta veće sile od težine i zatezanja provodnika.
21
Kao materijal za izradu izolatora koriste se elektroporcelan i staklo. Elektroporcelan se više upotrebljava, pošto je manje osetljiv na vremenske uslove i duže zadržava glatku površinu, tako da se manje zadržavaju prašina, čađ i kišne kapi. Stakleni izolatori se često upotrebljavaju u Americi, Italiji i Francuskoj, a prednost im je što su greške i proboji na njima lako vidljivi, a nedostatak relativno kratko trajanje glatke površine. U pogledu električnih naprezanja, izolatori su izloženi pojavi pražnjenja po površini izolatora i unutrašnjih pražnjenja u obliku proboja. Proboj se vrlo često dešava kod atmosferskih pražnjenja. Zbog toga se, prema tehničkim propisima, izolatori tako dimenzionišu da moraju izdržati takozvane podnosive udarne atmosferske prenapone, definisane standardnim talasom 1,2/50 [µs], kao što je dato u tabeli 3.3., odnosno detaljnije prema članu 45 navedenog pravilnika. Propisani minimalni naponi (tabela 3.3.) važe za nadmorske visine do 1000 [m]. Za nadmorske visine od 1000 do 1500 [m], navedene vrednosti se povećavaju za 7,5[%], za visine od 1500 do 2000 [m] 15[%], a za visine od 2000 do 2500 [m] 22,5[%]. Navedena ispitivanja se vrše na pritisku 1013,25 [mbar], temperaturi +25 [˚C] i vlažnosti 11 [g/m3]. Ispitivanja pod kišom vrše se pri veličini padavine od 3 [mm/min], tako da kiša pada na izolator pod uglom od 45˚, a specifična otpornost vode treba da iznosi 100 [Ωm] ± 10[%]. Tabela 3.3. Naponi koje izolatori moraju izdržati Pogonski napon [kV]
Maksimalni pogonski napon [kV]
Jednominutni podnosivi napon [kV]
Udarni napon 1,2/50µs [kV]
10
12
28
55
20
24
50
125
35
38
50
150
110
123
230
550
220
245
450
1050
110
123
185
450
220
245
395
900
380
418
682
1554
22
Uzemljenje neutralne tačke
Nije direktno uzemljena
U izvesnim slučajevima se upotrebljava pojačana izolacija voda, tako da se upotrebljavaju izolatori koji podnose 15[%] veći napon od propisanog tabelom 3.3. Ovo je potrebno u slučaju ukrštanja dalekovoda sa autoputevima i putevima prvog reda (ako se ne upotrebljava dvostruko zavešanje), ukrštanje sa železničkom prugom, PTT linijom (potrebno dvostruko zavešanje), ako lanci vise koso (najmanje 45˚ od vertikale) i ako pri preplitanju provodnika na lanac ne deluje fazni već linijski napon. U slučaju da vod prolazi kroz predele sa zagađenim vazduhom (hemijske industrije, topionice, rudnike, morske obale i sl.) u zavisnosti od stepena zagađenosti vazduha, može se i dodatno pojačati izolacija.
3.5. Ovesni materijal za vodove Ovo je pribor koji služi da se provodnici i izolatori postave na stubove. Ukoliko se upotrebljava za mehanička naprezanja, izrađuje se od čelika ili livenog gvožđa, a ukoliko služi za provođenje struje izrađuje se od aluminijuma, bakra ili bronze. Spojnice služe da se mehanički i električno spoje dva dela provodnika kod nastavljanja ili grananja provodnika. Spojnice mogu biti sa zavrtnjima, kod manjih preseka, a kod većih preseka presovane spojnice, spojnice na uvijanje i sl. Strujne stezaljke (’’unimaks’’ spojnice) služe samo za galvansku električnu vezu delova provodnika i nisu izložene naprezanjima. Izrađuju se od aluminijuma ili bakra i za vezu bakarnog i aluminijumskog provodnika Al-Cu spojnice, čime se izbegava elektrolitički spreg dva metala. Potpore se primenjuju za postavljanje potpornih izolatora i mogu biti prave ili krive. Pribor za viseće izolatore služi za povezivanje kapastih izolatora u lancu, kao i za vešanje izolatora i vešanje provodnika za izolator. Za pričvršćivanje provodnika za noseće izolatore, kod manjih preseka, koriste se provodnici od aluminijuma ili bakra, a kod većih preseka specijalne obujmice (potporni izolatori), dok se kod lančastih izolatora za nošenje izolatora koriste noseće i zatezne stezaljke na zateznim stubovima. Zaštitni rogovi i prstenovi služe da pri prenaponima i pri obrazovanju luka, isti udalje od izolatora. Rogovi se postavljaju u jednom ili u dva para. Zaštitni prstenovi imaju bolju raspodelu potencijala po obimu izolatora, te su pogodniji od rogova. Antivibracione poluge (prigušivači) su poluge dužine 1-1,5 m i vezuju se za provodnik u blizini izolatora i služe da priguše vibracije provodnika. Primenjuju se kod velikih raspona i lakih provodnika, gde je njihanje provodnika usled uticaja vetra veliko. Poluge imaju različitu učestalost na vibracije od provodnika, pa tako prigušuju vibracije.
23
4. PROJEKAT PRIKLJUČNOG DV 10(20) kV ZA TS 10/0,4 kV/kV 1x250 kVA “LJUBAVA 4”, TRSTENIK
24
4.1. PROJEKTNI ZADATAK 4.1.1. Tehnički podaci Dužina voda Nazivni napon voda: Provodnici: Materijal provodnika: Broj i presek provodnika: Zaštitno uže: Stubovi: Konzole: Izolacija: Nosači potpornih izolatora: Uzemljenje stubova:
Klimatski uslovi: Vetar: Led: Ostali tehnički uslovi:
597,3 m 20 kV Al-Č 6:1 uže. 3 x 50/8 mm2 Nema. Armiranobetonski, fabričke proizvodnje Armiranobetonske, fabričke proizvodnje i čelične pocinkovane, Potporni izolatori PS-24 "R" i PS 28 "R" Prema JUS F1.501 pocinkovani vrućim postupkom. Prema pravilniku o tehničkim normativima za izgradnju nadzemnih elektroenergetskih vodova (“Sl.list SFRJ” broj 65/88 i "Služ. list SRJ" br 18/92) i tehničkoj preporuci broj 9 Poslovne zajednice ED Srbije. Opterećenje od vetra računati prema Pravilniku o tehničim normativima za gradnju nadzemnih elektroenergetskih vodova. Prema Pravilniku, tačka 2.9.1. Pridržavati se TP-9 i TP-10 (Tehnička preporuka broj 9 i 10 Poslovne zajednice Elektrodistribucije Srbije), Pravilnika o tehn.normativima za izgradnju nadzemnih el.energetskih vodova nazivnog napona od 1 do 400 kV (“Sl.list SFRJ” broj 65/88) i važećih JU standarda.
25
4.2. TEHNIČKI OPIS 4.2.1. Stubovi 4.2.1.1. Vrste stubova Na trasi visokonaponskog 10(20)kV voda primenjeni su konusni armiranobetonski stubovi prstenastog preseka, najmanjeg spoljašnjeg prečnika u vrhu 12 + 1 cm, fabričke proizvodnje. Stubovi su usklađeni u svemu prema opštim tehničkim uslovima za projektovanje, proizvodnju i korišćenje betonskih stubova elektroenergetskih vodova 20 kV , 10 kV i 0,4 kV, (TP-10. Elektrodistribucije Srbije). Primenjeni su sledeći tipovi stubova:
Na pravolinijskom delu trase visokonaponskog voda NOSEĆI stub tipa 12/315; Na mestima skretanja trase od 0˚ - 40˚ i u slučajevima postavljanja rasteretnih stubova u domenu ovih skretanja primeniće se UGAONO-RASTERETNI STUB, tipa 12/1000; Na mestima skretanja trase visokonaponskog voda od 40˚ - 60˚ i rastavljanja rasteretnog stuba na ovakvim skretanjima, postaviće se UGAONOZATEZNI – UGAONORASTERETNI STUB tipa12/1600; Stubna mesta na kojima su različite sile zatezanja za skretanja trase od 0˚ 40˚, upotrebljen je UGAONO-ZATEZNI STUB tipa 12/1000; Stubna mesta na kojima su različite sile zatezanja za skretanja trase od 40˚ 60˚, primenjen je UGAONO.ZATEZNI STUB tipa 12/1600.
Provera stabilnosti stubova vršena je prema parametrima za proveru stubova i važi za opterećenja koja vladaju dok je nadzemni visokonaponski vod 20kV u pogonu. Međutim, pri montaži voda potrebno je voditi računa da se stubovi ne opterete većim opterećenjima od sračunatih, a kompenzaciju većih opterećenja koja se javljaju pri montaži vršiti sidrenjem ili na sličan način. 4.2.1.2. Obeležavanje Svaki stub mora da ima na sebi postojanu oznaku utisnutu pri njegovoj izradi na rastojanju 3,5 m. od donjeg kraja, na kojoj treba da bude ispisano:
26
1) 2) 3) 4)
Oznaka proizvođača; Dužina stuba; Nazivna sila u [daN]; Godina proizvodnje.
Proizvođač je dužan da obeleži datum proizvodnje svakog stuba. Obeležavanje izvesti masnom bojom ili na drugi način na donjem čelu stuba, tako da datum bude čitljiv i kod stubova na skladištu. Proizvođač može na svakom stubu da obeleži mesta hvatanja za podizanje stuba prilikom manipulacije. Na izgrađenom vodu svaki stub treba obeležiti rednim brojem stubnog mesta. Obeležavanje se vrši ispisivanjem broja postojanom crnom bojom na visini 2 m. od nivoa zemlje, kako bi bio lako vidljiv pri kretanju duž voda u smeru rasta brojeva. Na vidnom mestu sa najpristupačnije strane stuba, za visokonaponske vodove treba postaviti propisani opomenski znak opasnosti na visini 2,5 m. od nivoa zemlje. Oznake rednih brojeva i opomenske tablice moraju se lako raspoznavati sa rastojanjem 3 m. od stuba. Da bi se obezbedila jednoobraznost, za ispitivanje i ucrtavanje koristiti unapred pripremljene šablone. Boje kojima se vrši ispisivanje i ucrtavanje moraju biti postojane i otporne na atmosferske uticaje. 4.2.1.3. Fundiranje stubova Fundiranje betonskih stubova mora se izvesti tako da se obezbedi dovoljna stabilnost i spreči nedozvoljeno pomicanje pri dejstvu nazivnog opterećenja. Način fundiranja zavisi od: 1) Tipa stuba (dužina stuba i nazivne sile stuba); 2) Karakteristike tla u koje se stub fundira. Vrsta tla se po pravilu određuje za svako stubno mesto posebno. Ako se pri iskopu utvrdi da je tlo slojevito i da na dubini bitno odstupa od prvobitno određenog, temelj stuba odabrati prema tako utvrđenoj vrsti tla. Ako prođe duže vreme od kopanja jame do postavljanja temelja, treba proveriti da li je tlo zadržalo prvobitno ocenjene karakteristike. Ako su se karakteristike tla u međuvremenu pogoršale, treba obratiti temelje prema nastalim uslovima.
27
Temelji su projektovani za nosivosti tla oko 2 daN/cm, jer se ovaj vod gradi na takvoj vrsti zemljišta gde se uglavnom očekuje ova nosivost tla. Ukoliko se naiđe na zemljište manje nosivosti tla od 2 daN/cm2, onda primeniti odgovarajuće temelje shodno Tehničkoj preporuci broj 10 (TP-10 Elektrodistribucija Srbije). Temelj stuba tipa 12/315 za nosivost tla od 2 daN/cm 2 izrađuje se na dva načina: 1) Upotrebom mehaničkog svrdla ф600 mm; 2) Ručnim iskopom na terenima gde nije moguća upotreba mehaničkog svrdla. Ako pri ručnom iskopu jame postoji opasnost obrušavanja zemlje, u toku iskopa primeniti odgovarajuću potpornu oplatu koju treba izvoditi pre betoniranja. Betonski temelji izliveni na licu mesta mogu se opteretiti i to: - do 60% nazivne sile posle 7 dana nakon izrade temelja, - do 80% nazivne sile posle 14 dana nakon izrade temelja, Stubovi se mogu opteretiti i većim silama od navedenih uz obaveznu primenu pomoćnog sidrenja. 4.2.1.4. Uslovi za isporuku stubova Kupac je dužan da u narudzbenici unese količine stubova, temeljnih ploča i betonskih konzola prema oznakama iz ovog projekta. Dimenzije i karakteristike isporučenih stubova i opreme treba da su u skladu sa ovim projektom i TP-10. Isporučilac je obavezan da pri isporuci stubova i opreme obezbedi izvod iz izveštaja o tipskom ispitivanju koji sadrži mehaničke i druge karakteristike dobijene pri tipskom ispitivanju. Izvod iz izveštaja o tipskom ispitivanju betonskih stubova mora u svemu da zadovolji izgled i formu uzorka tipskog izvoda iz izveštaja o tipskom ispitivanju betonskog stuba. Proizvođač ne sme isporučiti stubove kupcu koji nisu odležali najmanje tri dana posle proizvodnje. Za kontrolu služi datum proizvodnje kojim je obeležen stub na donjem čelu stuba. 4.2.1.5. Transport, skladištenje i podizanje stubova Transport, skladištenje i podizanje stubova vršiti u svemu prema uputstvu koje daje proizvođač stubova.
28
Stubove treba transportovati, skladištiti i podizati tako da ni u jednom trenutku ne budu izloženi opterećenjima za koja nisu dimenzionisani. Pri tome ne sme doći do oštećenja stubova. 4.2.1.6. Rad i mere bezbednosti pri radu na stubu Penjanje na stub i izvođenje radova mogu izvoditi samo radnici koji su sposobni za rad na visini. Penjanje na stub i izvođenje radova na njemu može se obavljati tek pošto se utvrdi da je stub u pogledu stabilnosti u takvom stanju da neće ugroziti život radnika. Za penjanje na stub mogu se koristiti: a) Hidraulična dizalica sa korpom, testirana za tu namenu; b) Montažna višedelna lestvica sa lakim i sigurnim pričvršćivanjem za stub po celoj dužini stuba, a najmanje do donje konzole; c) Specijalne čelične penjalice sa gumenom navlakom na obuhvatnom luku za stub, sa ili bez regulacije obuhvatanja. Gumena navlaka penjalica mora da poseduje odgovarajući atest. Odeća radnika koji izvode radove na stubu mora da bude prikladna i da ne ometa njegovo penjanje. Alat i instrumente radnik mora nositi u specijalnoj torbici. Nije dozvoljeno zadržavanje i kretanje neposredno ispod stubova na kojima se izvode radovi. Zabranjuje se radniku penjanje na stub sa one strane na kojoj se vrši zatezanje provodnika, a na ugaonom sa strane gde deluje rezultantna sila (unutrašnji ugao). Pri penjanju na stub pomoću penjalica ili lestvica i u toku izvođenja radova na stubu radnik mora da upotrebi zaštitni pojas kojim se obuhvata stub. Za izvođenje radova na vodovima sa betonskim stubovima važe i mora da se primene i ostale zaštitne mere predviđene pravilnicima o bezbednosti na radu za ovu vrstu objekta.
4.2.2. Konzole Osnovno rešenje glava stubova predviđeno je fabričkim betonskim konzolama, a u specijalnim slučajevima primeniće se gvozdene konzole.
29
Na nosećim stubovima postaviće se betonske konzole sa vertikalnim i horizontalnim rupama. Ovakav tip konzole omogućuje da se na ugaonim stubovima postave potporni izolatori, a na ugaonozateznim zatezni izolatorski lanci. Zatezni lanci se postavljaju u specijalnim slučajevima i uz saglasnost investitora. Pre izrade konzole odnosno pre postavljanja istih na stub obavezno proveriti dimenzije stubova na mestima postavljanja konzola. Konzole na stubovima moraju biti čvrsto fiksirane pogotovu što se radi o betonskim stubovima okruglog oblika i veoma glatke spoljne površine. Rešenja konzola su tipska i proverena kroz dugogodišnju primenu. Vrste i broj konzola na pojedinim stubovima date su u stubnoj listi. Upotrebljene gvozdene konzole je potrebno jednom minizirati i dva puta farbati ili vruće cinkovati u zavisnosti od želje investitora.
4.2.3. Provodnici Za provodnik je odabrano uže Al-Č, nominalnog preseka 50/8 mm 2. Geometrijske, mehaničke i električne karakteristike ovih provodnika određene su standardom JUS-N.C1.351. Maksimalne horizontalne sile zatezanja provodnika prilagođene su Pravilniku o tehničkim normativima za gradnju nadzemnih elektroenergetskih vodova (Sl. list SFRJ broj 65/88 ). Visine provodnika iznad zemlje na celoj trasi su u skladu sa zahtevima navedenih tehničkih normativa. Prilikom zatezanja kontrolu vršiti merenjem ugiba ili zatezne sile ili na oba načina sa čime treba obezbediti pravilno naprezanje provodnika u svim vremenskim prilikama a sa time i pravilno opterećenje svih nosećih elemenata. Maksimalne sile zatezanja ubeležene su u stubnoj listi. Za slučaj kontrole zatezanja putem sile zatezanja, silu zatezanja kontrolisati pomoću sledećeg obrasca: a 2 •γ EMBED Equation.3 σ = EMBED Equation.3 8• f 2 [daN/mm ] (4.1) gde je:
30
σ - specifična sila zatezanja na temperaturi na kojoj se obavlja posao u daN/mm 2, γ - specifična težina provodnika u daN/mm2, a - raspon u m, f - ugib provodnika na temperaturi za koje se traži zatezanje provodnika u m. Na potpornim izolatorima nosećih stubova, provodnici se po pravilu, vezuju mekanom žicom od istog materjala od kog su i provodnici. Prečnik žice ne sme biti manji od 2,5 mm. Odabrani provodnik se mora pažljivo razvlačiti i to preko koturača postavljenih na svakom stubu. Al-Č provodnici su veoma osetljivi i pri ma kom oštećenju nastaje brza oksidacija. Zbog toga je zabranjeno ove provodnike vući po zemlji prilikom razvlačenja. Takođe se ne sme upotrebljavati oprema i alat za razvlačenje i zatezanje koja je korišćena za rad sa drugim materjalom. 4.2.4. Izolacija i potpore Izolacija je izabrana u skladu sa pravilnikom o tehničkim normativima za izgradnju nadzemnih elektroenergetskih vodova nazivnog napona od 1 kV do 400 kV (Sl.list SFRJ broj 65/88). Kao osnovna izolacija nadzemnih elektroenergetskih 20kV-nih vodova, predviđa se postavljanje jednog potpornog izolatora po fazi tipa PS-24 "R" dok u slučaju električno pojačane izolacije, po jedan izolator po fazi tipa PS-28 "R". Izolatori se postavljaju na potpore tipa NPV-28. U slučaju mehanički pojačane izolacije primenjuju se po dva odgovarajuća potporna izolatora. Na stubovima, na kojima se vrši zatezanje provodnika, za maksimalnu horizontalnu silu zatezanja od σ m = 8,5 daN/mm2 (na zateznim i rasteretnim stubovima) kao i na ugaonim stubovima za skretanje trase veće od 49˚ nadzemnog voda 20 kV, primenjivati potporne izolatore tipa PS-24 "R", a u slučaju potrebe za električno pojačanom izolacijom izolatore tipa PS-28 "R". Izolatori se postavljaju na potpore tipa NPV-28B. U slučaju mehanički pojačane izolacije upotrebiti po dva odgovarajuća izolatora. Nosači NPV tipa ‘’A’’ upotrebljavaju se kao noseći a nosači NPV tipa ‘’B’’ upotrebljavaju se kao ugaonozatezni. Potpore moraju biti urađene prema važećim JUS standardima. Provera izolacije i potpora izvršena je u poglavlju proračuni. Učvršćivanje visokonaponskih potpornih izolatora na prave nosače prema TP-26 ED Srbije vrši se na dva načina mehaničkim spajanjem ili zalivanjem.
31
Prvenstveno se preporučuje učvršćivanje mehaničkim spajanjem navrtnjem, a ako se ne raspolaže potpornim izolatorima i nosačima koji su primljeni za mehaničko spajanje, a da bi se iskoristile postojeće zalihe, učvršćivanje se vrši zalivanjem olovom uz primenu kompezacionog sloja i elastičnog podmetača. Da bi se potporni izolator učvrstio na nosaču izolatora navrtnjem, izolator i nosač se opremaju navojima. U otvoru izolatora fabrički je zalivena navojna čaura tipa N15 ili N16, tako da nije potrebna dorada izolatora na terenu, a na kraju nosača izolatora nareže se specijalni navoj. Na navoj nosača izolatora nanese se tanak sloj neke neagresivne masti (vazelin, grafitna mast), a zatim se vrši mehaničko spajanje navrtnjem izolatora na nosač. Učvršćivanje potpornih izolatora na nosače zalivanjem obavljaju specijalno obučeni radnici u prostoriji sa minimalnom temperaturom od 20 0 C. Postupak zalivanja se sastoji u sledećem: sačeka se da se temperatura izolatora izjednači sa temperaturom vazduha, a zatim se na neglaziranu površinu otvora za zalivanje četkicom nanosi tanak sloj bitulita i ostavi izolator vertikalno oko 10 minuta da bi višak bitulita otkapao. Zatim se na dno otvora izolatora postavi elastična podloška pa se u otvor postavi nosač izolatora i centrira pomoću elastičnog osigurača da vrhom naleže na elastičnu podlošku. U prostor između zida otvora izolatora i nosača izolatora nalije se istopljeno olovo do vrha otvora pri čemu paziti da ne dođe do prelivanja. U stubnoj listi za svaki stub predviđen je tip i broj izolatora. Izolatori i vezni materjal moraju biti atestirani kod proizvođača. Prilikom rada na izolatorima čuvati ih od bilo kakvih oštećenja, na koji način se obezbeđuje sigurnija i trajnija eksploatacija objekta. Takođe je potrebno pri farbanju čeličnih konzola posle ugradnje na stub i montaže izolatora paziti da ne dođe do kapanja farbe po izolatorima. 4.2.5. Uzemljenje stubova Uzemljivač se radi od punog okruglog gvožđa ф10 mm, pocinkovanog toplim postupkom. Posebno treba obratiti pažnju na pouzdanost električnog spoja uzemljivača sa stubom na priključnom mestu iznad zemlje. Isto tako treba se potruditi da se oko uzemljivača nabije sloj dobro provodljive zemlje, što znatno utiče na efikasnost odvođenja-rasprostiranja struje zemljospoja. U gornjem delu stuba ostavljene su matice za povezivanje konzola i drugih elemenata koji se uzemljuju sa vodom za uzemljenje. Vezu uzemljenja konzole sa stubom izvesti pocinkovanom trakom 25 x 4 mm. Uzemljivač će se izvesti sa 1 i 2 prstena u zavisnosti od mesta gde se nalazi stub.
32
Ukoliko se negde pokaže da uzemljivač sa jednim prstenom ne zadovoljava treba uraditi drugi prsten.
4.2.6. Ukrštanje sa drugim objektima Ukrštanja ovog dalekovoda sa drugim objektima izvesti u svemu prema detaljima datim na uzdužnom profilu, predmeru radova i tehničkom opisu. Pored ovoga potrebno je da se ova ukrštanja izvedu u svemu prema važećim tehničkim normativima i zahtevima vlasnika ovih objekata. 4.2.7. Vetar i dodatno opterećenje Na ovoj teritoriji ne javljaju se velike brzine vetrova, pa je pritisak vetra na stub i provodnike usvojen 60 daN/m2. To je saglasno tehničkim normativima i studiji RHZ SRS Vetar u SRS 1948-1962.god. Isto tako usvojeno je osnovno dodatno opterećenje od snega, leda i inja 0,18 d daN/m. 4.2.8. Popis propisa i uputstava za izgradnju dalekovoda Pri projektovanju su korišćeni, a treba i primenjivati sledeće tehničke normative: 1. Pravilnik o tehničkim normativima za izgradnju nadzemnih energetskih vodova; 2. Pravilnik o tehničkim normativima za elektroenergetska postrojenja nazivnog napona iznad 1000 V; 3. Pravilnik o tehničkim merama za pogon i održavanje elektroenergetskih postrojenja; 4. Pravilnik o tehničkim merama za zaštitu elektroenergetskih postrojenja od prenapona; 5. Pravilnik o tehničkim normativima za zaštitu niskonaponskih mreža i pripadajućih transformatorskih stanica; 6. Tehničke normative važećih JUS standarda; 7. Tehničke normative odgovarajućih tehničkih preporuka ZEP-a; 8. Tehničke preporuke odgovarajućih tehničkih preporuka EDS-a.
Sve radove na ovom objektu treba da izvede stručna radna organizacija registrovana za ovu delatnost, a nadzor će vršiti odgovarajuće stručno lice. Pre početka radova na ovom dalekovodu potrebno je da izvođač radova otkrije i obiđe trasu i ako su od vremena projektovanja do izvođenja radova izgrađeni novi objekti da iste unese i prilagodi objekat propisima i novim uslovima. Posle ovoga prekontrolisati pravac trase,
33
iskoračati i proveriti da li ima nekih odstupanja u odnosu na trasu datu u projektu, te ukoliko bude, blagovremeno, pre početka gradnje, obavestiti projektanta i s njim ista otkloniti, pa tek onda otpočeti gradnju. Isto tako, ukoliko u toku izvođenja radova dođe do potrebe izmene izvesnih detalja u projektu koji neće bitno uticati na promenu osnovne koncepcije projekta, ove promene se mogu izvesti samo uz saglasnost nadzornog organa, dok za veće izmene projekta mora se imati saglasnost projektanta. Dozvolu za gradnju izdaje odgovarajući opštinski organ. Eventualno puštanje objekta u probni rad se može ostvariti u skladu sa članom 43. Zakona o izgradnji objekata (Sl. glasnik RS broj 44/95). Takođe izrada tehničke dokumentacije, građenje, nadzor i puštanje u rad moraju biti u skladu sa prethodno pomenutim zakonom.
34
4.3 TEHNIČKI USLOVI
4.3.1. Tehnički podaci Naziv dalekovoda Provodnici Izolatori Vetar Dodatno opterećenje Stubovi
DV 10(20) kV za SBTS 10/0,4 kV/kV 1x250 kVA ‘’Ljubava 4’’ Al-Č, 6:1, 3x50/8 mm2 PS-24 ‘’R’’ i PS 28 ’’R’’ 60 daN/m2 0,18 d daN/m Armiranobetonski, fabričke proizvodnje
35
4.3.2. Svrha izgradnje Svrha izgradnje ovog DV 10(20) kV je napajanje buduće SBTS 10/0,4kV 1x250 kVA "Ljubava 4", čime bi se omogućilo kvalitetnije i pouzdanije napajanje potrošača na ovom području.
4.3.3. Priključne tačke Budući DV 10(20) kV polazi od novog stuba tipa 12/1600 gde se priključuje na čeličnu priključnu konzolu, a završava se na SBTS 10/0,4 kV 1X250 kVA "Ljubava 4".
4.3.4. Izbor opreme Na stubovima su izabrane betonske konzole za raspored provodnika u ravni (vršne konzole), koje omogućuju veće sigurnosne visine, odnosno postavljanje stubova na krajeve parcela, čime se olakšava rešavanje imovinsko-pravnih odnosa, a i obzirom da trasa DV-a ide i preko voćnjaka. Za izolaciju i na nosećim i na ugaono zateznim stubovima izabrani su potporni izolatori tipa PS 24"R" i PS28"R". Izolacija je izabrana u skladu sa TP-2a1 ED Srbije. Za provodnik je izabrano Al-Č uže 50/8mm2.
4.4. PRORAČUNI
4.4.1. Statička provera stubova Proveru stabilnosti stubova vršimo prema Pravilniku o tehničkim normativima za izgradnju nadzemnih elektroenergetskih vodova nazivnog napona od 1kV do 400 kV, član 68, 69 i 70 (Sl. list broj 65/88 i Sl. list SRJ 18/92) kao i prema Tehničkim uslovima za projektovanje, proizvodnju i korišćenje betonskih stubova energetskih vodova 20 kV, 10 kV i 0,4 kV (Tehnička preporuka broj 10, Poslovne zajednice Elektrodistribucije Srbije). Pri proveri računamo rezultante sile nastale usled pritiska vetra na stub i provodnike svedene na vrh stuba kod nosećeg stuba, odnosno rezultantne sile usled zatezanja 36
provodnika svedene na vrh stuba kod ugaonozateznih stubova i tako sračunate sile upoređujemo sa nazivnim silama prema kojima je proizvođač napravio stubove. 4.4.1.1. Podaci za statističku proveru stubova Provodnik: Nazivni presek provodnika: Stvarni presek provodnika: Prečnik provodnika: Težina provodnika: Dodatno opterećenje: Težina provodnika sa dodatnim opterećenjem: Maksimalno dozvoljeno naprezanje: Pritisak vetra: Koeficijent vetra na provodnike: Koeficijent dejstva vetra na stub: Srednji raspon: Gravitacioni raspon:
Al-Č, 6:1, 3x50/8mm2. q = 50/8mm2. qs = 56.3 mm2. d = 9.6 mm. γ = 0.196 daN/m. γd = 0,18 Vd daN/m. γo = 0,753 daN/m. ơm = 8,5 daN/mm2. pv = 60 daN/m2. Kp = 1. Ks = 0,7. asr = 120 m. agr = 200 m.
4.4.1.2. Noseći stub tipa 12/315 Proveru stabilnosti vršimo prema članu 68, stav 16. Sila na vrhu stuba od pritiska vetra na provodnike iznosi (uzimamo najnepovoljniji slučaj da su provodnici raspoređeni u jednoj ravni): Fp = 3 • Kp • asr • d •pv = 3 •1 •120 •9,6 •10-3 •60 = 207,4 daN
(4.2)
Sila, svedena na vrh stuba, usled pritiska vetra na stub iznosi: L
Fs = Ks • ds • L • pv 2 = 0,7 • 0,205 •10 •60 = 86,1 daN.
(4.3)
L
gde je: ds = 0,205 m - srednji prečnik nadzemnog dela stuba; L = 10 m - dužina nadzemnog dela stuba. Ukupna sila svedena na vrh stuba iznosi: F = Fp + Fs = 293,5 daN
(4.4)
Pošto je F < Fdoz = Fn = 315 daN to stub tipa 12/315 u statičkom pogledu zadovoljava. 37
4.4.1.3. Ugaonozatezni stub tipa 12/1000 primenjen za skretanje trase do 40˚ Proveru stabilnosti ovog stuba vršimo prema članu 68 1.a. napred pomenutih propisa. I ovde polazimo od najnepovoljnijeg slučaja da su provodnici raspoređeni na vrhu stuba u jednoj ravni. Rezultujuća sila zatezanja, za dati ugao skretanja trase iznosi: F = 2 • (3 • ơm •qs) •sin
40 = 2 • (3 •8,5 •56,3) • sin = 982 daN 2 2
(4.5)
Pošto je F < Fdoz = Fn = 1000 daN to stub tipa 12/1000, za date uslove u statičkom pogledu zadovoljava. 4.4.1.4. Ugaonozatezni stub tipa 12/1600 primenjen kao krajnji Proveru stabilnosti ovog stuba vršimo prema članu 68 1.a. napred pomenutog Pravilnika. Takođe i ovde predpostavljamo najnepovoljniji slučaj da su provodnici raspoređeni na vrhu stuba u jednoj ravni. Rezultujuća sila zatezanja, za dati ugao skretanja trase iznosi: F = 3 •ơm •qs= 3 •8,5 • 56,3 = 1436 daN
(4.6)
S obzirom da, nazivna sila, stuba tipa 12/1600 iznosi Fn = Fdoz = 1600 daN to je F < Fn = Fdoz pa stub za date uslove u statističkom pogledu zadovoljava. 4.4.2. Provera potpornih izolatora i potpora 4.4.2.1. Podaci za proračun
38
Materijal i presek provodnika: Stvarni presek provodnika: Prečnik provodnika: Težina provodnika: Dodatno opterećenje:. Srednji raspon: Gravitacioni raspon: Maksimalno naprezanje provodnika: Prelomno opterećenje izolatora tipa PS-24 *R*: Prelomno opterećenje izolatora tipa PS-28 *R*: Dozvoljeno opterećenje potpore tipa NPV-28 A: Dozvoljeno opterećenje potpore tipa NPV-28B: Koeficijent mehaničke sigurnosti za izolatore s obzirom na prelomnu silu: Koeficijent mehaničke sigurnosti potpora s obzirom na prekidnu čvrstoću materijala potpore: Zatezna (prekidna) čvrstoća materijala potpore (Č.0300): Prekidna čvrstoća potpore NPV-28A: Prekidna čvrstoća potpore NPV-28B:
Al-Č, 6:1, 3x50/8mm2. qs= 56.3 mm2. d = 9.6 mm. γ = 0,196 daN/m. γd = 0,18 d daN/m asr =120m. agr = 150m. ơm = 8.5 daN/mm2. 1200 daN. 1200 daN. 145 daN. 560 daN. Ki = 2,5. Kp = 2. ơzdoz = 4.8 daN/mm2. 2170.4 daN. 3391.2 daN.
4.4.2.2. Električno dimenzionisanje Izolacija je izabrana u skladu sa Pravilnikom o tehničkim normativima za izgradnju nadzemnih elektroenergetskih vodova nazivnog napona od 1 kV do 400 kV (*Sl. list SFRJ* broj 65/88). Kao osnovna izolacija nadzemnih elektroenergetskih 20kV vodova, predviđa se postavljanje jednog potpornog izolatora po fazi tipa PS-24 "R" a u slučaju električno pojačane izolacije, po jedan izolator po fazi tipa PS-28 "R". Prema pravilniku osnovna izolacija za naponski nivo 20 kV mora da izdrži:
Najviši napon opreme Um (efektivna vrednost) Nazivni kratkotrajni podnosivi napon industrijske rekvencije (efektivna vrednost); Nazivni podnosivi atmosferski udarni prenapon (temena vrednost)
24 kV; 50 kV; 125 kV;
Izabrani izolator PS-24 "R" za osnovnu izolaciju prema kataloškim podacima izdržava:
Kratkotrajni podnosivi napon industrijske frekvencije na kiši Kratkotrajni podnosivi napon industrijske frekvencije na suvom Podnosivi udarni prenapon 39
65 kV; 80 kV; 140 kV.
Na osnovu predhodno rečenog zaključujemo da je osnovna izolacija 20 kV-nog voda pravilno izabrana. Za vodove nazivnog napona 20 kV električno pojačana izolacija je ostvarena sa izolatorom PS-28 "R" koji može da izdrži:
Kratkotrajni podnosivi napon industrijske frekvencije na kiši Kratkotrajni podnosivi napon industrijske frekvencije na suvom Podnosivi udarni prenapon
75 kV; 90 kV; 160 kV.
U oba prethodna slučaja, električno pojačana izolacija ima za oko 15% veći nivo izolacije a što je u skladu sa članom 53 pomenutog pravilnika pa se na osnovu ovoga vidi da je električno pojačana izolacija dobro izabrana. 4.4.2.3. Mehanička provera izolatora i potpora Proveru vršimo prema članu 41. pomenutog pravilnika. Sile koje deluju na izolatore i potpore računamo za provodnike preseka 50/8 mm 2, maksimalno zatezanje od σ max = 8,5 daN/mm2 i srednji raspon od 120 m. U skladu sa navedenim propisima, potporni izolator mora imati prelomno opterećenje najmanje 2,5 puta, a potpora najmanje 2 puta veće od težine provodnika sa dodatnim opterećenjem kod nosećih stubova odnosno rezultantne zatezne sile kod ugaonozateznih stubova. - Izolatori i potpore na ugaonim stubovima za zatezno prihvatanje Rezultanta sile zatezanja provodnika iznosi: Fr = ơm •qs = 478,55 daN
(4.7)
Na ugaonim stubovima nadzemnih vodova 20kV, za skretanje trase od 40˚, koriste se potporni izolatori tipa PS-24 "R" i PS-28 "R" i potpore tipa NPV-28B. Za pomenute izolatore imamo da je: - za potporu PS-24 “R“ i PS-28 “R“ 2 • 478,55 daN = 957,1 daN
(4.8)
2,5 • 478,55 daN = 1196 daN
(4.9)
- za potpore NPV-28 “B“
Dakle zaključujemo da su izolacija i potpore pravilno izabrane.
40
Za nadzemne vodove 20 kV, na ugaonim stubovima za koriste se, za osnovnu izolaciju, po jedan izolator po fazi tipa PS-24 "R" odnosno za električno pojačanu izolaciju po jedan izolator tipa PS-28 "R". U slučaju mehanički pojačane izolacije koriste se po dva odgovarajuća izolatora po fazi. Izolatori se montiraju na potpore tipa NPV-25 B (NPV-28 B).
4.4.3. Provera sigurnosnih razmaka Udaljenost između delova pod naponom, kao i udaljenost od delova pod naponom do uzemljenih delova i do delova stuba , uzimajući u obzir dejstvo vetra ili dodatnog opterećenja, mora biti najmanje jednaka sigurnosnom razmaku. Sigurnosni razmaci moraju odgovarati vrednostima datim u članu 29. Pravilnika o tehničkim normativima, za izgradnju nadzemnih elektroenergetskih vodova nazivnog napona od 1kV do 400kV (Sl. list SFRJ br. 65/88). Smatra se da je zahtev iz člana 29 napred navedenog pravilnika u pogledu udaljenosti između provodnika u sredini raspona ispunjen ako udaljenost D u sredini raspona u uslovima bez vetra na temperaturi +400 C iznosi najmanje: D=k
+d (4.10)
f +l
gde je : f - ugib provodnika na temperaturi od 400C, u cm, bez obzira na usvojenu maksimalnu temperaturu provodnika; l - dužina izolatorskog lanca od tačke učvršćenja do provodnika koja za potporne izolatore i zatezne izolatorske lance iznosi l=0 ; d - sigurnosni razmak za otklonjeni provodnik u cm za sklopne i dugotrajne prenapone d=20 cm za napon 20 kV; k - koeficijenat čija vrednost zavisi od rasporeda dva posmatrana provodnika a određuje se prema obrascima iz čl. 31. do 33. Pravilnika o tehničkim normativima za izgradnju nadzemnih elektroenergetsih vodova nazivnog napona od 1 kV do 400 kV (Sl. list SFRJ br. 65/88), u kojima je ugao otklona provodnika od punog pritiska vetra, računatog prema čl. 10. i 11. pomenutog pravilnika, na uže, bez leda, izražen u stepenima. Kada odredimo “D” izračunavamo ugib provodnika i na temperaturi od +40 0 C, pa na osnovu njega iz tabele ugiba određujemo maksimalne jednostrane raspone u zavisnosti od sile zatezanja provodnika.
41
4.4.3.1. Raspored provodnika u ravni a) Noseći stub 12/315:
D
Slika 4.1. Raspored provodnika u ravni kod nosećeg stuba tipa 12/315 Najmanji razmak faza je : D = 123 cm Pri horizontalnom rasporedu uzima se da je: k=4+
25
, ali ne manje od k=6
Za vodove nazivnog napona do 20 kV koristi se gornji izraz i kad raspored provodnika nije horizontalan. Horizontalna komponenta dejstva vetra na provodnik: Fp=v , d = 60 • 9,6 • 10-3 = 0.576
Za ovaj slučaj ugao otklona provodnika iznosi:
42
(4.11)
p arctg
F 0.576 arctg 71.21 k 6.85 Q 0.196
(4.12)
Ovom razmaku faza odgovara ugib provodnika pri temperaturi +40 0C: f
D d
2
l
123 20
2
k2 6,852 Ovom ugibu odgovaraju sledeći jednostrani rasponi :
0 226cm
(4.13)
za 8,5daN / mm 2 a=105 m
b) Ugaoni ili ugaonozatezni stub 0 0 40 0
Slika 4.2. Raspored provodnika u ravni kod ugaonog ili ugaonozateznog stuba Razmak faza D=123 cm Uz skretanje trase 400 imamo: D 2' D 2 x cos 40 0 / 2 202x0,9397 189,8cm
(4.14)
Odavde f na +400C
43
f
2 D d
k2
2 115 .6 20 l
6,712 2
Na osnovu vrednosti f imamo jednostrane raspone : za 8.5daN / mm 2 a = 99m
4.4.4. Proračun uzemljenja betonskih stubova Uzemljenje se izvodi prema TP-9 ED Srbije.
44
0 203cm
(4.15)
4.5. PREDMER
45
4.6. POTREBNE MERE BEZBEDNOSTI NA RADU 4.6.1. Uvod Ovaj prilog izrađen je shodno zakonu o bezbednosti na radu (Sl.glasnik SRS br 42/91), kojim je predviđeno da projektanti investicionih objekata izrade poseban prilog uz investiciono-tehničku dokumentaciju sa naznakom svih opasnosti i štetnosti, kao i predviđenim merama za njihovo otklanjanje. Ovaj prilog ne predstavlja projekat bezbednostu na radu koji je investitor dužan da uradi i sprovodi pri održavanju i eksploataciji visokonaponskog voda u skladu sa zakonom o zaštiti na radu. Ovaj prilog se ne odnosi na zaštitu na radu pri montaži koju je dužan da ostvaruje izvođač radova. Prilikom izrade ovog priloga projektant je pošao od sledećih pretpostavki:
Kompletno osoblje zaposleno na izgradnji, održavanju i eksploataciji visokonaponskog nadzemnog voda mora biti odgovarajućih kvalifikacija i psihofizičkih sposobnosti; Osoblje zaposleno na izgradnji, održavanju i eksploataciji mora biti obučeno za rad bezopasnim metodama, kao i da raspolaže potpunom zaštitnom opremom u skladu sa pravilnikom o sredstvima lične zaštite na radu i ličnoj zaštitnoj opremi (Sl.list SFRJ broj 35/69); Za visokonaponski vod postoji uredna i sređena tehnička dokumentacija koja odgovara stvarnom izvođenom i izvedenom stanju; Da je pri izgradnji, održavanju i eksploataciji visokonaponskog voda sprovedena dobra organizacija rada.
4.6.2. Opasnosti i štetnosti Osoblje zaposleno na izgradnji, održavanju i eksploataciji visokonaponskog nadzemnog voda može biti izloženo opasnostima i štetnostima:
Opasnost po život usled električnog udara; Opasnost usled prolaznih pojava i mehaničkog naprezanja opreme; Opasnost usled rada na visini; Opasnost od požara i eksplozija.
46
Izvori i uzročnici prethodnih opasnosti mogu biti:
Električni provodnici pod naponom; Loša izolacija; Visokonaponski aparati; Uređaji sa većom količinom ulja i kablovi.
Rad na visokonaponskim vodovima i opremom smatra se opasnim i kad ova nije pod naponom, zbog uticaja susednih visokonaponskih vodova i aparata ili zbog toga što greškom može doći pod napon. Prema važećim jugoslovenskim propisima rad na opremi pod naponom je zabranjen. Prema jugoslovenskim propisima dozvoljen je rad u blizini visokog napona uz primenu mera bezbednosti prema važećim tehničkim propisima i internim pravilnicima investitora. Izuzetno je dozvoljen rad na opremi pod naponom ako napon ne prelazi 250 V prema zemlji uz primenu odgovarajućih zaštitnih mera. 4.6.3. Mere bezbednosti na radu Opasnost po čovečji život usled električnog udara nastaje kada čovek dodirne ili premosti:
Dva provodnika pod naponom; Jedan provodnik pod naponom prema zemlji; Metalnu masu prema tlu ili dve tačke na površini tla na različitom potencijalu izazvanog loše izvedenim uzemljenjem.
Opasnost po život usled prolaznih pojava i mehaničkih naprezanja nastaju usled:
Atmosferskih prenapona u blizini ili u sam visokonaponski vod tokom izgradnje, remonta, revizije, otklanjanja kvara i sl.; Podizanja stubova; Razvlačenja provodnika i sl.
Opasnost po život usled požara i eksplozija nastaju kod manipulacija na visokonaponskim aparatima sa većom količinom ulja, usled pojave električnog luka na aparatima pri pogrešnoj manipulaciji, oštećenom aparatu i slično.
47
Da bi se prethodno navedene opasnosti otklonile projektant je predvideo sledeće mere:
Stabilnost stuba pre penjanja u potpunosti osigurana; Pri penjanju i radu na stubu u svemu su zadovoljene mere zaštite na radu bliže date u tački 3.1.6., poglavlja Tehnički opis; Svi delovi pod naponom nalaze se na propisanom odstojanju od zemlje i drugih objekata (sigurnosni razmaci, sigurnosna odstojanja i sigurnosne visine apsolutno zadovoljene); Propisani izolacioni nivo opreme; Postavljanjem opomenskih tablica označena su mesta opasnosti; Sve metalne mase koje u normalnom radu nisu pod naponom povezane su na uzemljenje; Izvršena su sva potrebna merenja na visokonaponskom vodu pre puštanja voda; Uzemljivač zadovoljava propisane uslove bez opasnosti, a prema priloženom proračunu.
Javna bezbednost postiže se izvođenjem propisanog uzemljenja svakog stuba visokonaponskog nadzemnog voda. Pre početka radova na izgradnji, održavanju i eksploataciji visokonaponskog voda, osiguranje mesta rada od prodora napona sprovodi primenom pet pravila (zlatna pravila) za rad u beznaponskom stanju i to: 1. 2. 3. 4. 5.
ISKLJUČENJE – VIDLJIV PREKID; SPREČAVANJE SLUČAJNOG PONOVNOG UKLJUČENJA; UTVRĐIVANJE BEZNAPONSKOG STANJA; UZEMLJENJE I KRATKO SPAJANJE; OGRAĐIVANJE OD DELOVA POD NAPONOM.
Ova pravila se sprovode u okviru osnovnih i dopunskih mera zaštite na radu.
48
5. GRAFIČKA DOKUMENTACIJA
49
6. ZAKLJUČAK Za projektovanje visokonaponskog nadzemnog voda, potrebna je saradnja stručnih lica iz oblasti geologije, meteorologije i iz geodetske, građevinske i elektro struke. Geolog daje podatke o zemljištu, nosivosti tla, klizištima i odronima. Meteorološka služba daje podatke za predviđanje dodatnih opterećenja, kao i o broju grmljavinskih dana i podatke o mestima najčešćih pražnjenja groma. Geometri određuju trasu voda u saradnji sa stručnjakom elektro struke, dok stručnjak građevinske struke projektuje temelje stuba i ugradnju stuba. Izgradnja nadzemnog voda se vrši prema projektu. Prvo se postavljaju stubovi, zatim se vrši njihovo uzemljenje, ako nisu drveni, postavljaju se izolatori i na kraju provodnici. Zatezanje provodnika se vrši na zateznim stubovima, a u skladu sa dozvoljenim naprezanjem provodnika i ugibom provodnika. Po zatezanju provodnika vrši se njihovo pričvršćivanje za izolatore ili izolatorske lance. Pre puštanja dalekovoda u pogon, na stubove se postave opomenske tablice, izmere uzemljenja i izvrše ostali sitni završni radovi. U samom radu je vođeno računa da se na što praktičniji način prikaže razvoj i izrada prenosnih sistema. Imajući u vidu da se projekat, koji je tema ovog diplomskog rada, konkretno odnosi na mehanički proračun vazdušnih (nadzemnih) vodova, u radu su detaljnije obrađene oblasti koje obuhvataju osnovne elemente i sam proračun vazdušnih (nadzemnih) vodova, dok su kablovski vodovi obrađeni samo u pogledu njihove primene u sklopu vodova za prenos električne energije. Projektni zadatak se konkretno odnosi na mehanički proračun vazdušnog DV 10(20) kV za SBTS 10/0,4 kV/kV, snage transformatora 1x250 kVA. U skladu sa tim, u projektnom zadatku su uradjeni svi proračuni koji zadovoljavaju zahtevane uslove neophodne za pravilno funkcionisanje ovog distributivnog voda. Projekat je izrađen u skladu sa pravilnikom o tehničkim normativima za izgradnju nadzemnih elektroenergetskih vodova (’’Sl.list SFRJ’’ broj 65/88 i ’’Sl.list SRJ’’ broj 18/92), tehničkim preporukama broj 9 i 10 Poslovne zajednice ED-Srbije i važećih JU-standarda.
50
7. LITERATURA [1] Dipl.inž.el. Vladimir Tomović, Glavni projekat priključnog DV 10(20) kV za TS 10/0,4 kV/kV, EPS-JP ’’ELEKTROSRBIJA, Kraljevo, 2005.
[2] Dr. Dojčilo Sretenović, Prenos električne energije, skripta, Visoka škola tehničkih strukovnih studija, Čačak, 2007.
[3] Vasović Dragan, Razvodna postrojenja visokog napona, skripta, Viša tehnička škola, Čačak, 1972.
[4] Prof. Dr. Jovan Nahman, Dr. Vladica Mijailović, Razvodna postrojenja, Akademska misao, Elektrotehnički fakultet, Beograd, 2005.
[5] Popović Konstantin, Milanković Ljubiša, Proizvodnja i prenos električne energije, Naučna knjiga, Beograd, 1971.
51
