Konferencja Naukowo Techniczna. Elektroenergetyczne linie napowietrzne i kablowe wysokich i najwyższych napięć

Transkrypt

1 Konferencja Naukowo Techniczna. Elektroenergetyczne linie napowietrzne i kablowe wysokich i najwyższych napięć Linie WN na słupach kratowych vs linie WN na słupach rurowych Stanisław Ciupak PGE Dystrybucja SA, Oddział Zamość Wisła,

2 Plan prezentacji: 1) Cechy charakterystyczne linii na słupach kratowych a) budowa b) eksploatacja 2) Cechy charakterystyczne linii na słupach rurowych a) projektowanie i budowa b) eksploatacja 3) Kryteria wyboru technologii wykonania linii na słupach kratowych i rurowych w obszarach: a) technicznym c) ekonomicznym 2

3 GENEZA PROBLEMU Co prawda dystrybucyjna sieć WN jest odpowiedzialna tylko za kilkanaście procent wskaźnika SAIDI ( sprawcą ok. 80% jest napowietrzna sieć SN), to jednak dla OSD niezawodność sieci WN ma pierwszorzędne znaczenie. Brak zasilania z sieci WN skutkuje bowiem głębokimi ograniczeniami w dostawie energii elektrycznej na dużych obszarach. Wzrastające wymagania co do pewności zasilania odbiorców mobilizują operatorów do szukania nowych, bardziej odpornych na czynniki zewnętrzne rozwiązań. Do tego dochodzi wzrastająca ekspozycja ekstremalnych zjawisk pogodowych. Wprowadzenie do stosowania nowych wymagań normatywnych wynikających z wprowadzenia normy PN-EN było również jednym z impulsów zarówno dla OSD i OSP jak i producentów. Do takich rozwiązań możemy zaliczyć słupy pełnościenne (rurowe), budowę w terenach zadrzewionych linii w wykonaniu nadleśnym.

4 Linie WN w wykonaniu klasycznym słupy kratowe. Jest to najdłużej stosowane i obecnie dominujące rozwiązanie w budowie linii napowietrznych WN. W Polsce pierwsze tego typu linie napowietrzne powstały w okresie międzywojennym. Choć ówczesne słupy miały nieco inny kształt, to ich zaprojektowanie i budowa charakteryzowały się dużą starannością i współczynnikami bezpieczeństwa. Pewne fragmenty sieci (np. wybudowane w ramach COP) pracują do dnia dzisiejszego. Zdecydowana większość naszych linii WN wybudowana została wg. PN-58/E i nowelizacji w roku 1962, 1975, Podstawowymi elementami składowymi słupa kratowego są kątowniki różnych gabarytów łączone za pomocą śrub. Jako fundamenty najczęściej stosowane są prefabrykaty w kształcie odwróconego grzyba, co umożliwia szybkie ustawienie słupa. 4

5 TROCHĘ HISTORII 5

6 6

7 Słupy serii S12 PRZYKŁADOWE ROZWIĄZANIA.

8 PRZYKŁADY SZCZEGÓLNYCH ROZWIĄZAŃ MODERNIZACYJNYCH Przebudowa słupa z odczepem na odłącznikowy Operacja podwyższenia słupa (dodanie segmentu w części dolnej) połączona z wymianą fundamentów, bez demontażu przewodów.

9 PROBLEMY EKSPLOATACYJNE USZKODZENIA KONSTRUKCJI Uszkodzenie - zwichrowanie górnej części słupa Sc 185 na skutek upadku drzewa na przewód Słup przelotowy Uszkodzenie - złamanie górnej części słupa Sc 185 na skutek upadku drzewa na przewód Odłącznik przedstacyjny

10 PROBLEMY EKSPLOATACYJNE - KRADZIEŻE KĄTOWNIKÓW Kolejnym problemem eksploatacyjnym, charakterystycznym dla konstrukcji kratowych są kradzieże kątowników. Zjawisko to w niektórych przypadkach bywało brzemienne w skutkach, kończyło się w skrajnych przypadkach złamaniem słupa. Natężenie jego występowania bywało bardzo różne, uzależnione od sytuacji na rynku materiałów stalowych, miejsca lokalizacji, zamożności społeczeństwa. Walka z nim polega głównie na uzupełnianiu skradzionych kątowników. Wykrywalność przez organy ścigania wykazuje znikomą skuteczność. Największa skala tego zjawiska miała miejsce w drugiej połowie lat osiemdziesiątych. Obecnie skala zjawiska jest znacznie mniejsza, nie stanowi większego zagrożenia dla bezpieczeństwa konstrukcji. Słup przelotowy Układ Odłącznik rożkowy przedtacyjn

11 PROBLEMY EKSPLOATACYJNE KRADZIEŻE KĄTOWNIKÓW. Otwory po odkręconych kątownikach Wyłamanie kątownika śruba była zabezpieczona przed odkręcaniem. Słup przelotowy Układ Odłącznik rożkowy przedtacyjn

12 PROBLEMY EKSPLOATACYJNE KRADZIEŻE KĄTOWNIKÓW C. D. słup nr 118 linii 110 kv Xxx - Yyy brakujące kątowniki na ścianie prostopadłej do linii brakujące kątowniki na ścianie równoległej do linii brakujące kątowniki w zakratowaniu poziomym Otwory po odkręconych kątownikach Kradzieże kątowników Słup przelotowy Układ Odłącznik rożkowy przedtacyjn

13 PROBLEMY EKSPLOATACYJNE - SADŹ Ptak na wysięgniku - stwierdzony po SPZ Walka na ze linii. skutkami sadzi - obijanie przewodów z lodu Słup przelotowy Praca linii w warunkach sadzi katastrofalnej Układ Odłącznik rożkowy przedtacyjn

14 PROBLEMY EKSPLOATACYJNE - KOROZJA. W miarę upływu czasu daje się we znaki zjawisko korozji. Szczególnie jest to dotkliwe w przypadku wykonania słupów z tzw. stali CORTEN W krańcowych przypadkach dochodzi nawet do zerwań śrub mocujących. Środkiem zapobiegawczym jest malowanie poprzedzone czyszczeniem. Zabieg ten jest bardzo kosztowny i trudny do wykonania nie tylko ze względu na samą technologię wykonania (mnóstwo różnej wielkości kątowników) ale również uzależnienia od warunków atmosferycznych i możliwości uzyskania wyłączeń. Słup przelotowy Układ Odłącznik rożkowy przedtacyjn

15 PROBLEMY EKSPLOATACYJNE KOROZJA. Ptak na wysięgniku - stwierdzony po SPZ na linii. Słup przelotowy Stal CORTEN 20 lat po malowaniu Układ Odłącznik rożkowy przedtacyjn Stal CORTEN po malowaniu 2016 rok

16 PROBLEMY EKSPLOATACYJNE KOROZJA. Ptak na wysięgniku - stwierdzony po SPZ na linii. Słup serii Ac po naprawie Słup przelotowy Korozja części przyziemnej, na styku z fundamentem Układ Odłącznik Słup rożkowy po naprawie przedtacyjn Stal CORTEN po malowaniu 2016 rok

17 ROZWIĄZANIA ALTERNATYWNE SŁUPY RUROWE Ptak na wysięgniku - stwierdzony po SPZ na linii. Słup po naprawie Fragment linii na słupach rurowych (pełnościennych), widoczne przęsła w wykonaniu nadleśnym. Wysokość słupów nadleśnych zawiera się w granicach m. Zagrożenie Słup upadkiem przelotowy drzewa lub konara przestaje Stal istnieć, Układ Odłącznik CORTEN Słup problem rożkowy po po naprawie przedtacyjn malowaniu wycinki również rok

18 ROZWIĄZANIA ALTERNATYWNE SŁUPY RUROWE Słup po naprawie Dwutorowa linia 110 kv z odcinkiem wykonanym na słupach nadleśnych. Układ Odłącznik Słup rożkowy po naprawie przedtacyjn Stal CORTEN po malowaniu 2016 rok

19 ROZWIĄZANIA ALTERNATYWNE SŁUPY RUROWE Słup po naprawie Fragment linii na słupach rurowych (pełnościennych), widoczne przęsła w wykonaniu nadleśnym Linia. Wysokość 110 kv na słupów słupach nadleśnych rurowych (pełnościennych) zawiera się w granicach na etapie 49 budowy m. Zagrożenie Słup upadkiem przelotowy drzewa lub konara przestaje Stal istnieć, Układ Odłącznik CORTEN Słup problem rożkowy po po naprawie przedtacyjn malowaniu wycinki również rok

20 FUNDAMENTY SŁUPÓW RUROWYCH Fundament Słup tuż po po naprawie zabetonowaniu. Głębokość zawiera się w granicach Przygotowany Fragment linii do na betonowania słupach rurowych fundament (pełnościennych), 8 widoczne 16 m, średnica przęsła to 1,5 w wykonaniu 2,5 m, (widoczne nadleśnym Linia kręgi. Wysokość 110 ze kv zbrojeniem na słupów słupach i głowicą) nadleśnych rurowych (pełnościennych) zawiera w się zależności w granicach na etapie od rodzaju 49 budowy słupa. m. Zagrożenie Słup upadkiem przelotowy drzewa lub konara przestaje Stal istnieć, Układ Odłącznik CORTEN Słup problem rożkowy po po naprawie przedtacyjn malowaniu wycinki również rok

21 ELEMENTY SŁUPÓW RUROWYCH PRED MONTAŻEM. Słup po naprawie Fragment linii na słupach rurowych (pełnościennych), Słup widoczne linii dwutorowej przęsła przygotowany w wykonaniu nadleśnym Segment Linia słupa. Wysokość 110 linii kv na jednotorowej słupów słupach nadleśnych rurowych (pełnościennych) zawiera do się montażu w granicach na etapie 49 budowy m. Zagrożenie Słup upadkiem przelotowy drzewa lub konara przestaje Stal istnieć, Układ Odłącznik CORTEN Słup problem rożkowy po po naprawie przedtacyjn malowaniu wycinki również rok

22 UROKI BUDOWY Budowa linii na słupach rurowych wymaga użycia ciężkiego sprzętu, dowiezienia betonu Słup po naprawie itp. Fragment Warunki linii terenowe na słupach wymagają rurowych czasem (pełnościennych), Słup tylko widoczne linii dwutorowej stary, przęsła powojskowy przygotowany w wykonaniu KRAZ wzajemnego nadleśnym Segment Linia słupa. holowania Wysokość 110 linii kv na jednotorowej słupów się słupach przez nadleśnych rurowych wiele (pełnościennych) zawiera do się montażu w był granicach niezawodny. na etapie 49 budowy m. pojazdów. Zagrożenie Słup upadkiem przelotowy drzewa lub konara przestaje Stal istnieć, Układ Odłącznik CORTEN Słup problem rożkowy po po naprawie przedtacyjn malowaniu wycinki również rok

23 SYSTEMY ASEKURACJI. Słup innej linii Słup dwutorowej po naprawie z systemem Fragment linii na słupach rurowych (pełnościennych), asekuracji Słup widoczne linii opartym dwutorowej przęsła na drabinie przygotowany w wykonaniu z szyną nadleśnym. Wysokość słupów nadleśnych zawiera o Segment Linia słupa 110 linii kv na jednotorowej słupach rurowych (pełnościennych) do profilu się montażu w w granicach kształcie 49 litery na etapie budowy T m. współpra- System asekuracji oparty o szynodrabinę, Zagrożenie współpracującą Słup upadkiem przelotowy z urządzeniem drzewa lub konara przestaje cującym Stal istnieć, Układ Odłącznik CORTEN Słup z urządzeniem problem rożkowy po po naprawie przedtacyjn malowaniu wycinki chroniącym również. przed 2016 rok upadkiem chroniącym przed upadkiem

24 KOSZTY BUDOWY 1 KM LINII 1-TOR NA SŁUPACH KRATOWYCH Dł. Linii w przedziale [km] Słupy nadl. [szt.] Zaproj. Wg. normy PN-EN :2005, PN-EN :2010 PN-EN :2005, PN-EN :2010 PN-EN PN-E Cena za 1 km [zł/km] Układ mieszany Słup przelotowy, rożkowo iskiernikowy Informacje dodatkowe ,00 Modernizacja - demontaż i budowa ,00 Modernizacja - demontaż i budowa ,00 Połowa linii - dostosowanie istniejącego odcinka do większej obciążalności; druga połowa linii wymiana wszystkich elementów PN-EN :2005, PN-EN : ,00 Modernizacja - demontaż i budowa PN-EN ,80 Budowa po istniejącej trasie PN-EN ,40 Budowa po istniejącej trasie PN-EN ,00 Budowa nowej linii PN-EN ,00 przebudowa linii z jednotorowej na jednotorową PN-E ,50 Kolizja z drogą PN-E ,25 Kolizja z drogą PN-E ,00 Linia wybudowana na terenie zalewowym. Zakończona słupami kablowymi. Słupy posadowione na fundamentach izbicowych.

25 KOSZTY BUDOWY 1KM LINII 1-TOR NA SŁUPACH RUROWYCH Długość linii zawarta w przedziale [km] Słupy nadl. [szt] Zaproj. Wg. normy Cena za 1 km [zł/km] Informacje dodatkowe PN-E ,58 Budowa po istniejącej trasie PN-EN Słup przelotowy Układ mieszany, rożkowo iskiernikowy ,20 Budowa po istniejącej trasie PN-E ,00 nowa linia PN-EN Linia napowietrzno-kablowa (w tym dwa odcinki kablowa o łącznej długości , m).

26 OSZTY BUDOWY 1 KM LINII 2-TOR NA SŁUPACH KRATOWYCH Długość linii zawarta Słupy w przedziale nadl. [szt] [km] Zaproj. Cena za 1 km Wg. normy [zł/km] PN-E ,00 Informacje dodatkowe Przebudowa jednotorowej na dwutorową) Słup przelotowy Układ mieszany, rożkowo iskiernikowy

27 KOSZTY BUDOWY 1KM LINII 2-TOR NA SŁUPACH RUROWYCH Długość linii zawarta Słupy nadl. w przedziale [szt.] [km] Zaproj. Wg. normy PN-EN PN-E Cena za 1 km [zł/km] Informacje dodatkowe ,00 nowobudowana ,00 nowobudowana PN-EN ,00 Wejście/wyjście do/ze stacji Dane pochodzą od OSD z terenu Polski. Dotyczą projektów realizowanych na przestrzeni ostatnich kilku lat. Łączna długość linii poddana analizie wynosi 269 km. Słup przelotowy Układ mieszany, rożkowo iskiernikowy

28 UZYSKANE ŚREDNIE CENY BUDOWY 1 KM ORAZ RÓŻNICA PROCENTOWA POMIĘDZY LINIĄ NA SŁUPACH KRATOWYCH A SŁUPACH RUROWYCH Rodzaj linii zł/km Różnica procentowa Linia jednotorowa na słupach kratowych ,10 zł 25% Linia jednotorowa na słupach rurowych ,66 zł Linia dwutorowa na słupach kratowych ,00 zł Linia dwutorowa na słupach rurowych ,78 zł 64% W przypadku linii dwutorowych porównanie jest mało reprezentatywne ze względu małą próbę (jedna linia z przedziału 1 5 km) linii dwutorowej na słupach kratowych.

29 MOCNE STRONY NA ROZWIĄZAŃ NA SŁUPACH RUROWYCH. 1. Zbliżony do koła kształt przekroju poprzecznego profilu pozwala uzyskać znacznie większą wytrzymałość przy działaniu sił skręcających i zginających. 2. Znacznie mniejsza w stosunku do kratowych zajmowana powierzchnia słup mocny np. ON w wykonaniu kratowym może zajmować nawet do 0,5 ara gruntu. 2. Znika problem kradzieży kątowników. 3. Bardzo utrudnione wejście osób postronnych. 4. Nie występuje potrzeba oczyszczania z roślinności wnętrza słupa. 5. Ewentualne malowanie jest znacznie łatwiejsze niż słupa kratowego mamy do czynienia z prawie jednorodną powierzchnią. 6. Zastosujemy w miejscach zadrzewionych wykonania nadleśnego, niweluje problem wycinki. 7. Nie ma problemu licencji tak jak w przypadku słupów kratowych. Jest również możliwość stosowania słupów innego producenta niż zaprojektowane bez konieczności Układ mieszany Słup przelotowy, rożkowo iskiernikowy zmiany pozwolenia na budowę. Odłącznik pzedayn

30 JAKIE ROZWIĄZANIE WYBRAĆ? Jak pokazują przedstawione na poprzednich slajdach wyliczenia, różnica w cenie pomiędzy linią na słupach rurowych i kratowych nie jest aż tak wielka (ok. 25%) biorąc pod uwagę zalety linii na słupach rurowych. Błędem jednak byłoby stwierdzenie, że rozwiązanie na słupach rurowych można zastosować w każdym przypadku. Przeciwskazaniem do zastosowania słupów rurowych są: 1. Niestabilny grunt w głębszych warstwach (poniżej 4 m) konieczność budowy bardzo rozbudowanych i kosztownych fundamentów, co czyni taki projekt ekonomicznie nieopłacalnym. 2. W przypadku przebudowy istniejącej linii, gdy słupy są zlokalizowane w miejscu dotychczas istniejących i nie ma możliwości uzyskanie trwałych wyłączeń, czasem nawet na kilka miesięcy (czas wiązania betonu to ok. 28 dni).

31 LINIE TYMCZASOWE ZŁAGODZENIE PROBLEMU WYŁĄCZEŃ Zastosowanie linii tymczasowych umożliwia zminimalizowanie czasu wyłączeń, lecz w ograniczonym do jednego lub kilku stanowisk zakresie.

32 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ Operacja podwyższenia słupa (dodanie segmentu w części dolnej) połączona z wymianą fundamentów, bez demontażu przewodów.