Normy do projektowania nowych linii elektroenergetycznych

Transkrypt

1 Poprawa bezpieczeństwa pracy linii WN w świetle najnowszej normalizacji. Niezawodność, pewność, bezpieczeństwo. Dominik Brudniak Tomasz Musiał Lubelskie Targi Energetyczne ENERGETICS Lublin, listopada 2017 r.

2 Normy do do projektowania nowych linii elektroenergetycznych o napięciu: powyżej 1kV do 45kV powyżej 45kV do 1998r.: nowelizowane wersje PN- /E r.: PN-E : r.: PN-EN :2007 w praktyce niestosowana z uwagi na brak załącznika krajowego NNA r.: PN-EN : r.: załącznik krajowy PN-EN : r.: PN-EN : r.: projekt załącznika krajowego PN-EN NNA2016

3 Wymagania podstawowe Elektroenergetyczną linię napowietrzną należy zaprojektować i zbudować w taki sposób, aby w przewidywanym okresie użytkowania: - spełniała swoją funkcję dla określonego zbioru warunków, z akceptowalnymi poziomami niezawodności i w ekonomiczny sposób; NIEZAWODNOŚĆ - nie była narażona na katastrofę postępującą (zjawisko kaskadowe) w przypadku wystąpienia uszkodzenia w określonym podzespole; PEWNOŚĆ - nie dopuszczała do narażenia ludzi na obrażenia lub utratę życia podczas budowy i utrzymania. BEZPIECZEŃSTWO Dodatkowo bezpieczeństwo pracy linii należy zapewnić poprzez: - odpowiednie wykonanie oraz TRWAŁOŚĆ - podjęcie środków w celu zapewnienia jakości (zarówno na etapie projektowania jak i realizacji). ZAPEWNIENIE JAKOŚCI 3

4 Normy Podstawy do projektowania nowych linii elektroenergetycznych EN :2005 Podejście obliczeniowe.. EN :2013 ogólne lub empiryczne ogólne Elementy podejścia ogólnego NNA2010 NNA2016

5 Normy Podstawy do projektowania nowych linii elektroenergetycznych Podejście obliczeniowe Skutki przyjęcia w NNA2016 podejścia. tzw. ogólnego.. EN :2005 EN :2013 konieczność przyjęcia określonego poziomu niezawodności zmiana zasady stosowania współczynników częściowych ogólne zmiana lub empiryczne wartości współczynników częściowych ogólne Elementy podejścia ogólnego NNA2010 NNA2016

6 Niezawodność Niezawodność (konstrukcji) wg EN Prawdopodobieństwo, że system spełni daną funkcję, w danym zbiorze warunków, przez okres odniesienia, a tym samym miara poprawności systemu w spełnianiu swojej funkcji. Niezawodność (wg EN 1990 Eurokod. Podstawy projektowania konstrukcji. ) Zdolność konstrukcji lub elementu konstrukcji do spełnienia wymagań, łącznie z uwzględnieniem projektowanego okresu użytkowania na który została zaprojektowana. Niezawodność wyraża się zwykle miarami probabilistycznymi. Uwaga: Niezawodność obejmuje nośność, użytkowalność i trwałość konstrukcji. Słupy linii napowietrznych pod względem bezpieczeństwa należy zaliczyć do konstrukcji klasy 1 według EN

7 Niezawodność Klasa konsekwencji CC1 wg EN 1990 Klasa konsekwencji CC1 Opis Niskie zagrożenie życia ludzkiego lub małe lub nieznaczne konsekwencje społeczne, ekonomiczne i środowiskowe Przykładowo budynki rolnicze, w których ludzie zazwyczaj nie przebywają oraz szklarnie Klasy niezawodności wg EN Eurokod 3. Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 3-1: Wieże, maszty i kominy. Wieże i maszty. Klasa niezawodności 1 Charakterystyka obiektu Wieże i maszty na mało zaludnionych otwartych terenach wiejskich, wieże i maszty, gdy straty w ludziach wskutek ewentualnego zniszczenia są mało prawdopodobne 2 Wszystkie wieże i maszty, które nie odpowiadają klasom 1 lub 3 3 Wieże i maszty na terenach miejskich, lub w innych miejscach, gdy straty w ludziach wskutek ewentualnego zniszczenia są bardzo prawdopodobne, znaczące wieże i maszty telekomunikacyjne; inne ważne konstrukcje, których konsekwencje zniszczenia mogą być bardzo poważne 7

8 Poziomy niezawodności Poziomy niezawodności wg EN :2013 Poziom niezawodności Teoretyczne okres powrotu T oddziaływań klimatycznych [lata] Powyższe trzy poziomy niezawodności, stosowane w kontekście ciągłości eksploatacji, należy rozważać jako trzy podklasy klasy 1 wg EN Od poziomów tych dopuszcza się odstępstwa stosowanie do szczególnych wymagań rozpatrywanego projektu. 8

9 Wybór poziomu niezawodności Przyjęte w NNA2016 poziomy niezawodności poziom1 podejście obliczeniowe Linie tymczasowe.. poziom2 Linie inne niż tymczasowe oraz specjalne poziom3 Linie specjalne zgodnie ze Specyfikacją Projektową Kryterium wyboru 2 poziomu niezawodności Zgodnie z dotychczasowym doświadczeniem projektowym i eksploatacyjnym w trakcie prac nad NNA2016 przyjęto założenie, że powinny one zapewnić podobną niezawodność linii jak NNA2010. NNA2016 dopuszczają zastosowanie dodatkowego współczynnika częściowego stosowanego do efektów oddziaływań. Zaleca się jego stosowanie w przypadku linii blokowych, wielotorowych oraz nadleśnych.

10 Wybór poziomu niezawodności Porównanie wartości współczynników częściowych dla oddziaływań NNA2016 PN-EN Oddziaływanie NNA2010 Poziom niezawodności (odpowiadający okres. powrotu oddziaływań klimatycznych). Klasa niezawodności 1 (50lat) 2 (150lat) 3 (500lat) Stałe Zmienne: wiatr oblodzenie Wyjątkowe 1.0 Naciąg przewodów 1.3 nie występuje

11 Oddziaływanie oblodzenia Zmiana zasięgu stref obciążenia oblodzeniem NNA2010 NNA2016 S2 S2.. S2 S1 S2 S3 S1 S2 S3 S2 S3

12 Zmiana klasyfikacji oddziaływań Zmiana klasyfikacji oddziaływań ze względu na ich zmienność w czasie Warunki Niezrównoważone obciążenie oblodzeniem: - zginanie poprzeczne - zginanie wzdłużne - zginanie ze skręcaniem Kombinacje obciążeń od wiatru i oblodzenia: - ekstremalne obciążenie oblodzeniem z bardzo prawdopodobną prędkością wiatru - nominalne obciążenie oblodzeniem z mało prawdopodobną prędkością wiatru Klasyfikacja oddziaływań NNA2010 NNA2016 wyjątkowe zmienne wyjątkowe zmienne. 12

13 Pewność Pewność Zdolność systemu do uniknięcia większych awarii (efektu kaskadowego), jeżeli w danym podzespole zostanie zapoczątkowane uszkodzenie, które może być spowodowane przez czynniki elektryczne lub konstrukcyjne. Obciążenia związane z pewnością wg EN :2013 Obciążenia skręcające Obciążenia wzdłużne Obciążenia i naciągi przewodów wylicza się dla normalnej referencyjnej temperatury otoczenia bez obciążenia wiatrem lub oblodzeniem i są to ostateczne wartości obliczeniowe. W NNA lub Specyfikacji Projektowej mogą być określone surowsze warunki klimatyczne. 13

14 Pewność wymagania NNA2016 Obciążenia związane z pewnością wg NNA2016 Opis Oddziaływanie od zerwania przewodu fazowego (pojedynczego lub całej wiązki) lub odgromowego przy oblodzeniu zredukowanym współczynnikiem 0,7, bez obciążenia wiatrem Oddziaływanie o wartości 75% jednostronnego naciągu przewodów przy równomiernym ekstremalnym oblodzeniu we wszystkich przęsłach Oddziaływanie całkowitego jednostronnego naciągu przewodów w warunkach ekstremalnego oblodzenia Dotyczy Temperatura [ C] słupy mocne -5 słupy mocne -5 słupy mocne (patrz Uwaga) -5 Poziom niezawodności Ciężar G A1 1,0 A2 1,0 1,25 1,5 A2 1,0 1,25 1,5 1,0 1,0 1,0 Uwaga: Przypadek obciążeniowy dotyczy tylko poprzeczników, wieżyczek oraz innych elementów konstrukcji, na których zawieszone są w sposób odciągowy mniej niż trzy przewody. W celu ograniczenia skutków awarii kaskadowych zaleca się ograniczenie długości sekcji odciągowej do 4,0 km oraz do 8 słupów przelotowych. 14

15 Pewność wymagania NNA2016 Porównanie wartości obliczeniowych naciągów wyznaczonych wg NNA2016 i NNA % Naciąg NNA2016 / 2/3 Naciąg NNA 2010 Strefa W1 S1 Strefa W1 S2 poziom niezawodności 2 ( I =1.25) Linie 110 kv PO: AFL - 1,7 70 mm 2 1,10 0,99 PF: AFL mm 2 1,08 0,98 Linie 400 kv PO: AFL - 1,7 95 mm 2 1,12 0,99 PF: AFL mm 2 1,11 1,00 15

16 Bezpieczeństwo Bezpieczeństwo Zdolność systemu do nie powodowania obrażeń lub śmierci ludzi w czasie jego budowy, pracy i utrzymania. Obciążenia wymuszone, spowodowane naciągiem przewodów, wspinaniem się na słupy itp., należy określać deterministycznie z uwzględnieniem bezpieczeństwa osób pracujących na budowie. Obciążenia związane z ciężarem montera Dla wszystkich elementów, po których można się wspinać i które są nachylone pod kątem mniejszym od 30 do poziomu, należy przyjąć obciążenie charakterystyczne równe 1,0 kn działające pionowo w środku elementu, bez żadnych dodatkowych obciążeń. 16

17 Nowe serie słupów EJ24 oraz ED24 Słupy spełniające wymagania norm EN :2013 oraz NNA2016

18 Nowe serie słupów EJ24 oraz ED24 Słupy spełniające wymagania norm EN :2013 oraz NNA2016 Dziękujemy za uwagę