ELEKTROENERGETYCZNE LINIE NAPOWIETRZNE

Transkrypt

1 POLSKIE TOWARZYSTWO PRZESYŁU I ROZDZIAŁU ENERGII ELEKTRYCZNEJ VII KONFERENCJA NAUKOWO-TECHNICZNA ELEKTROENERGETYCZNE LINIE NAPOWIETRZNE października 2016 r., Wisła

2 Materiały konferencyjne zostały przygotowane na podstawie składów komputerowych dostarczonych przez Autorów Wydawca: Polskie Towarzystwo Przesyłu i Rozdziału Energii Elektrycznej ul. Wołyńska 22, Poznań tel , fax ptpiree@ptpiree.pl

3 VII KONFERENCJA NAUKOWO-TECHNICZNA ELEKTROENERGETYCZNE LINIE NAPOWIETRZNE ORGANIZATOR POLSKIE TOWARZYSTWO PRZESYŁU I ROZDZIAŁU ENERGII ELEKTRYCZNEJ UL. WOŁYŃSKA 22, POZNAŃ, TEL , FAX MIEJSCE HOTEL GOŁĘBIEWSKI, AL. KS. BP. BURSCHE 3, WISŁA TERMIN PAŹDZIERNIKA 2016 R. KOMITET ORGANIZACYJNY - JAROSŁAW TOMCZYKOWSKI PTPIREE - KAROLINA NOWIŃSKA PTPIREE - SEBASTIAN BRZOZOWSKI PTPIREE

4

5 SPIS TREŚCI Materiały w skrypcie zostały opublikowane w kolejności nadsyłania do Biura PTPiREE, a nie w kolejności prezentowania na Konferencji Nr sesji / Nr referatu Tytuł Strona 1/2. Zmiany w projektowaniu linii napowietrznych najwyższych napięć po wprowadzeniu normy PN-EN : aspekty elektryczne Halina Argasińska (Energoprojekt-Kraków SA) /3. Zmiany w projektowaniu linii napowietrznych najwyższych napięć po wprowadzeniu normy PN-EN : aspekty konstrukcyjne Dominik Brudniak, Danuta Dymek (Energoprojekt-Kraków SA) /1. Przebudowa linii gołych SN na linie w systemie PAS. Efekty eksploatacyjne i ocena wpływu na poprawę współczynników SAIDI i SAIFI Stanisław Ciupak (PGE Dystrybucja S.A. Oddział Zamość) /2. Elektroenergetyczne linie tymczasowe Stanisław Serwatka (PGE Dystrybucja S.A. Oddział Rzeszów) /2. Optymalizacja typów słupów i konstrukcji wsporczych linii napowietrznych średniego napięcia. Badania konstrukcji wsporczych linii napowietrznych średniego napięcia Mirosław Schwann (KENTIA Firma Konsultingowa) /2. System linii SN z przewodami w osłonie (system PAS). Rozwój osprzętu historia, teraźniejszość i przyszłość Petteri Pulkinen (Ensto Finland Oy), Piotr Grodecki (Ensto Pol Sp. z o.o.) /2. Zalety budowy i eksploatacji linii napowietrznych w technologii PAS Marek Ozorowski (Ensto Pol Sp. z o.o.) /1. Nowelizacja albumu linii napowietrznych średniego napięcia kv z przewodami w osłonie o przekrojach mm 2 w układzie płaskim na żerdziach wirowanych LSNi Rafał Nowicki, Andrzej Kubiak (Energolinia Sp. z o.o.) /1. Wymagania w zakresie bezpieczeństwa dla prac wykonywanych w strefie ograniczonej rozłącznikami o obudowie zamkniętej na liniach napowietrznych średniego napięcia Mirosław Schwann (KENTIA Firma Konsultingowa) /2. Zaciski przebijające izolację do linii PAS wymagania i badania Wojciech Zientalak (SICAME Polska Sp. z o.o.) /1. System z przewodami w osłonie Jan Blad (Amokabel AB Szwecja), Piotr Grodecki (Ensto Pol Sp. z o.o.)

6 1/4. Projektowanie linii średniego napięcia zgodnie z normą PN -EN :2013 oraz załącznikiem krajowym Rafał Nowicki (Energolinia Sp. z o.o.) /1. Doświadczenia eksploatacyjne linii w systemie PAS na terenie Enea Operator Rejon Dystrybucji Sulęcin Mariusz Łukowski (ENEA Operator Sp. z o.o.) /3. Zarys metodyki i przykłady analizy i oceny oddziaływania indukcyjnego linii napowietrznych kv na gazociągi przesyłowe Adam Rynkowski (Politechnika Gdańska)

7 ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO WPROWADZENIU NORMY PN-EN : ASPEKTY ELEKTRYCZNE Halina Argasińska - Energoprojekt-Kraków SA Zmiany w projektowaniu linii napowietrznych najwyższych napięć po wprowadzeniu normy PN-EN : :2016 Aspekty elektryczne Halina Argasińska ska Energoprojekt-Krak Kraków SA Wisła, 18 października 2016 Aktualna sytuacja linie nowoprojektowane 1) Norma europejska PN-EN :2013 linie napowietrzne powyżej 1kV, część 1, Wymagania ogólne (zastępuje normy PN-EN :2005 linie napowietrzne powyżej 45 kv, Część 1, Wymagania ogólne oraz PN-EN :2007 linie napowietrzne powyżej 1 kv do 45 kv, Część 1. Wymagania ogólne) 2) Norma europejska PN-EN :2016 linie napowietrzne powyżej 1 kv, polski Załącznik Krajowy - już zatwierdzony w wersji angielskiej, wersja polskojęzyczna w czerwcu 2017 roku ( zastąpi normę PN-EN :2010 linie napowietrzne powyżej 45 kv ) 2 ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO... 7

8 Aktualna sytuacja linie istniejące 3) Norma polska PN-E :1998 linie napowietrzne powyżej 1 kv, Projektowanie i budowa 4) Norma polska SEP-E-003 linie SN z przewodami izolowanymi 5) Norma europejska PN-EN :2005 linie napowietrzne powyżej 45 kv, część 1, Wymagania ogólne 6) Norma europejska PN-EN :2010 linie napowietrzne powyżej 45 kv, polski Załącznik Krajowy 3 Zakres normy PN-EN : :2016 (NNA) NNA określa wymagania, które powinny być spełnione przy projektowaniu i budowie nowych linii napowietrznych o znamionowym napięciu przemiennym powyżej 1 kv. Zakres stosowania NNA do linii tymczasowych należy określić Specyfikacji Projektowej. w Przy modernizacjach, przebudowach i remontach istniejących linii, zakres i wymóg stosowania normy PN-EN wraz z NNA powinna określać Specyfikacja Projektowa. 4 8 ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO...

9 Obszar zastosowania normy PN-EN : : Linie z przewodami izolowanymi NNA ma zastosowanie do linii napowietrznych z przewodami w osłonie i zespołów napowietrznych przewodów izolowanych o znamionowym napięciu przemiennym od 1 kv do 45 kv. Określono dodatkowe wymagania i uproszczenia, które mają zastosowanie wyłącznie dla tego zakresu napięć. W NNA nie są zawarte wymagania dotyczące projektowania i budowy linii napowietrznych powyżej 45 kv z przewodami izolowanymi, których wewnętrzne i zewnętrzne odstępy izolacyjne mogą być mniejsze niż określone w NNA. 5 Obszar zastosowania normy PN-EN : : Przewody skojarzone ze światłowodem NNA dotyczy również przewodów fazowych (OPCON) i przewodów odgromowych (OPGW), zawierających światłowodowe włókna telekomunikacyjne, zawieszonych na konstrukcjach wsporczych linii napowietrznych. 3. Samonośne kable dielektryczne (ADSS) NNA dotyczy kabli dielektrycznych (ADSS) tylko w zakresie ich oddziaływania na obciążenia konstrukcji słupa oraz wymaganych odstępów izolacyjnych. 6 ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO... 9

10 Obszar zastosowania normy PN-EN : : Wyposażenie słupów w osprzęt telekomunikacyjny NNA dotyczy wyposażenia nowobudowanych słupów w osprzęt telekomunikacyjny, jeżeli będzie on zainstalowany na słupach, których zasadniczą funkcją konstrukcyjną jest funkcja słupów linii elektroenergetycznej. 7 Wymagania 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. Odnosi się to do wymagań niezawodności, nie była narażona na katastrofę postępującą (zjawisko kaskadowe),w przypadku wystąpienia uszkodzenia w określonym podzespole. Odnosi się to do wymagań pewności, nie dopuszczała do narażania ludzi na obrażenia lub utratę życia podczas budowy i utrzymania. Odnosi się to do wymagań bezpieczeństwa ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO...

11 Oddziaływania Oddziaływania stałe (G), tj. ciężar własny słupów wraz z fundamentami, osprzętem i przymocowanym wyposażeniem. Oddziaływania zmienne (Q), tj. oddziaływania wiatru, oblodzenia albo inne obciążenia wymuszone. Obciążenia wiatrem i obciążenie oblodzeniem, jak również obciążenia spowodowane temperaturą są związane z warunkami klimatycznymi. Oddziaływania wyjątkowe (A), tj. obciążenia uwzględniające awarie, lawiny itp., które odnoszą się do pewności całej linii. 9 Wymagania elektryczne Wymagania elektryczne omawianej normy to zbiór wskazówek dotyczących obliczania odstępów izolacyjnych między fazami i miedzy fazą a ziemią, tak aby linie napowietrzne wytrzymywały naprężenia elektryczne. Wewnętrzne odstępy izolacyjne powinny zapewnić utrzymanie na akceptowalnie niskim poziomie prawdopodobieństwa przeskoków w u góry g konstrukcji wsporczej i w środku przęsła. Zewnętrzne odstępy izolacyjne od obiektów w krzyżuj ujących się z linią lub z nią sąsiadujących powinny zapewnić bezpieczeństwo ludzi. 10 ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO... 11

12 Prądy Zalecana temperatura projektowa przewodu Dla linii o napięciu powyżej 1 kv zaleca się przyjmowanie projektowej temperatury przewodów w fazowych nie niższej niż +80 o C. Specyfikacja Projektowa może e określi lić inne wymagania. Maksymalna temperatura projektowa przewodu Określenie wartości maksymalnej temperatury projektowej przewodów zależnej od przewidywanych przepływ ywów w mocy w stanach normalnych i awaryjnych, sposobu prowadzenia ruchu linii oraz aspektów w ekonomicznych należy y do właściciela w linii elektroenergetycznej. Prąd d roboczy linii Prąd d roboczy linii należy y obliczać na podstawie bilansu cieplnego przewodu dla ściśle określonych warunków atmosferycznych i maksymalnej temperatury przewodu. 11 Wewnętrzne i zewnętrzne odstępy izolacyjne Odstępy wewnętrzne powinny zapewnić utrzymanie na akceptowalnym poziomie prawdopodobieństwo przeskoków na głowicy słupa i w środku przęsła. Odstępy zewnętrzne mają natomiast na celu zapewnienie bezpieczeństwa publicznego poprzez uniemożliwienie przeskoków do osób postronnych i obiektów krzyżowanych. Wewnętrzne i zewnętrzne odstępy izolacyjne należy skoordynować tak, aby przeskoki występowały w obrębie linii, a nie docierały do osób ani obiektów w pobliżu linii. Odstępy podane w normie nie mają zastosowania do osób wykonujących prace pod napięciem, dla których należy zastosować specjalne reguły ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO...

13 Odstępy izolacyjne wg NNA 2016 Minimalne odstępy w powietrzu zapewniające wytrzymałość na napięcia o częstotliwości sieciowej dla linii o napięciu powyżej 110 kv podano w Tablicy 5.5/PL.1. Dal linii o napięciu poniżej 45 kv wartości D 50Hz_p_e, D 50Hz_p_p przyjmować odpowiednio jak wartości D el i D pp Tablica 5.5/PL.1 Minimalne odstępy w powietrzu zapewniające wytrzymałość na napięcia o częstotliwości sieciowej (w ekstremalnych warunkach wiatrowych) Najwyższe napięcie sieci [kv] D 50Hz_p_e K g =1,45 [m] D 50Hz_p_p K g=1,60 [m] 123 0,25 0, ,45 0, ,75 1,20 13 Odstępy izolacyjne wg NNA 2016 Odstępy izolacyjne D el i D pp podano w Tablicy 5.6/PL.1. Dopuszcza się również obliczanie tych wielkości zgodnie z Załącznikiem E (Cz.1 normy) dla linii powyżej 45 kv. Tablica 5.6/PL.1 Minimalne odstępy w powietrzu D el i D pp Najwyższe napięcie sieci [kv] D el [m] D pp [m] 7,2 0,09 0, ,12 0,15 17,5 0,16 0, ,22 0, ,35 0, ,85 0, ,70 2, ,80 3,20 14 ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO... 13

14 Wewnętrzne i zewnętrzne odstępy izolacyjne W przypadku krzyżowania obiektów należy sprawdzić czy określone odległości do obiektu krzyżowanego są większe niż 110 % a som (dla linii 110kV) i 105% asom (dla linii 220 i 400kV). Sprawdzenia należy dokonać dla trzech słupów przed i trzech za skrzyżowaniem. Minimalne odległości wewnętrzne pomiędzy częściami pod napięciem a uziemioną konstrukcją (przy bezwietrznej pogodzie) powinny wynosić: 110% a som - dla linii 110 kv 105% a som - dla linii 220 i 400 kv gdzie: asom minimalna odległość między rożkami w łańcuchu izolatorów zastosowanym na danym słupie o ile w Specyfikacji Projektowej nie określono inaczej. 15 Obostrzenia W zależności od ważności obiektu, z którym elektroenergetyczna linia napowietrzna krzyżuje się, w odcinkach linii na skrzyżowaniach stosuje się podwyższone wymagania dla elementów linii, określane jako obostrzenia. Przyjęto trzy poziomy obostrzeń oznaczone I, II i III, przy czym poziom III jest najostrzejszy. Wymagany poziom obostrzenia podano w Tablicy 5.8/PL.2 nowego Załącznika Krajowego ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO...

15 Obostrzenia Tablica 5.8 /PL.2 Poziom obostrzenia elektroenergetycznych linii napowietrznych na skrzyżowaniach z obiektami. L.p. Obiekt Poziom obostrzenia linii elektroenergetycznej o napięciu powyżej 1 kv na skrzyżowaniach 1 Autostrada, droga ekspresowa III 2 Droga krajowa, wojewódzka II 3 Droga powiatowa, gminna,drogi dojazdowe I 4 Dworce autobusowe III w przypadku linii o napięciu 400 kv zabrania się 5 Szlaki żeglarskie turystyczne, stawy rybne I 6 Woda żeglowna dostępna dla statków pasażerskich holowników, pchaczy barek oraz ośrodki sportów wodnych i baseny kąpielowe 7 Linie kolejowe magistralne i pierwszorzędne, kolej linowa III III 8 Linie kolejowe drugorzędne i znaczenia miejscowego II 9 Budynki gospodarcze, szklarnie, garaże, podwórka I 10 Budynki mieszkalne, budynki użyteczności publicznej II 1) 11 Ogrody publiczne, place targowe, ogródki działkowe, boiska, tereny rekreacyjne, cmentarze, budynki przemysłowe, zagospodarowane tereny przemysłowe (tereny pracy), tereny koszar 12 Parkingi oznakowane II 2) II 17 Obostrzenia c.d 13 a) Ustalona strefa działania dźwignic lub urządzeń przeładunkowych 14 b) Nieustalona strefa działania dźwignic lub urządzeń przeładunkowych Budynki, magazyny, urządzenia technologiczne i stałe składowiska zawierające materiały wybuchowe lub ze strefami zagrożonymi wybuchem, stacje paliw 15 Przewody trakcji elektrycznej (jezdne, nośne, wzmacniające, zasilające), linie tramwajowe 16 Linie elektroenergetyczne wszystkich napięć i linie telekomunikacyjne III odległość wg Tablicy 5.13/PL.5 zabrania się Zabrania się skrzyżowania; przejście w pobliżu oraz wyjątkowe możliwości skrzyżowań według wymagań podanych w 5.9.3/PL.3 17 Rurociąg naziemny z materiałami niebezpiecznymi pożarowo w II tym także gazociąg Znaki kwalifikacyjne: I stosuje się I poziom obostrzenia, II stosuje się II poziom obostrzenia, III stosuje się III poziom obostrzenia. 1) Zabrania się krzyżować liniami napowietrznymi 400 kv i nowobudowanymi liniami 220 kv.nie zaleca się krzyżować liniami 110kV. 2) Dopuszcza się krzyżowanie liniami o napięciu 400kV pod warunkiem wykonania uziemionego zadaszenia parkingu. Minimalna odległość pozioma od skrajnego przewodu do parkingu powinna wynosić 20 m. II I 18 ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO... 15

16 Obostrzenia Przy obostrzeniu linii dodatkowe wymagania dotyczą przewodów i łańcuchów izolatorów. Wykonanie obostrzeń polega na: I poziom obostrzenia: naciąg w przewodach - podstawowy, według przypadków opisanych w Załączniku Krajowym zwiększenie pewności mechanicznej łańcuchów izolatorów wiszących i zawieszeń przewodów mocowanych przelotowo na izolatorach stojących lub poprzeczników izolatorowych na słupach ograniczających skrzyżowanie II poziom obostrzenia: naciąg w przewodach - podstawowy, według przypadków opisanych w Załączniku Krajowym zwiększenie pewności mechanicznej łańcuchów izolatorów wiszących i zawieszeń przewodów mocowanych przelotowo na izolatorach stojących lub poprzeczników izolatorowych na słupach w całej sekcji, w której zachodzi skrzyżowanie linii z obiektami UWAGA: W przypadku linii z przewodami wiązkowymi wykonanie II poziomu obostrzenia wykonuje się jak dla poziomu I. 19 Obostrzenia III poziom obostrzenia: naciąg w przewodach zmniejszony, według przypadków opisanych w Załączniku Krajowym zwiększenie pewności mechanicznej łańcuchów izolatorów wiszących i zawieszeń przewodów mocowanych przelotowo na izolatorach stojących lub poprzeczników izolatorowych na słupach w całej sekcji w której zachodzi skrzyżowanie Zwiększenie pewności mechanicznej łańcuchów izolatorów uzyskuje się przez dodanie jednego rzędu izolatorów więcej niż wynika to z obciążenia mechanicznego. W przypadku łańcuchów wielorzędowych nie jest wymagane zwiększenie ilości rzędów chyba, że wymaganie takie określi Specyfikacja Projektowa. Zwiększenie pewności mechanicznej poprzeczników izolatorowych sztywnych polega na dodaniu górnego pasa poprzecznika. W przypadku poprzeczników wahliwych zwiększenie pewności mechanicznej dotyczy górnego pasa poprzecznika i wykonuje się go według zasad przyjętych dla łańcuchów izolatorów ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO...

17 Wewnętrzne odstępy izolacyjne Tablica 5.8 /PL.1 Minimalne wewnętrzne odstępy izolacyjne w przęśle i na głowicy słupa (dla linii o znamionowym napięciu sieci > 45 kv) Przypadek układu obciążeń Dla temperatury przewodu równej 40 0 C Ekstremalne obciążenie oblodzeniem Obciążenie wiatrem wg PL.1 Obciążenie wiatrem wg PL.1 1) Przewód fazowy przewód fazowy Przypadki odstępów: w przęśle i na głowicy słupa w przęśle Przewód fazowy przewód odgromowy Pomiędzy fazami i/lub torami b 1 1) b 2 1) D pp według 5.8 PL. 11 według 5.8 PL. 11 wartość b 1 i b 2 obliczyć według 5.8 PL.10. D pp na głowicy słupa Pomiędzy przewodami fazowymi a uziemionymi częściami według 5.8 PL.2 według 5.8 PL.2 k pp D pp k el D el D 50 Hz_p_p D 50 Hz_p_e Uwagi Warunki obciążenia przy bezwietrznej pogodzie Warunki obciążenia przy bezwietrznej pogodzie k pp i k el według 5.8 PL.7 zgodnie z Tablicą 5.5/PL.1 21 Zewnętrzne odstępy izolacyjne Tablica 5.10/PL.1 Minimalne zewnętrzne odstępy izolacyjne od powierzchni ziemi na obszarach oddalonych od budynków, dróg, linii kolejowych i żeglownych dróg wodnych (dla linii o znamionowym napięciu sieci > 45 kv) Przypadek układu obciążeń Maksymalna temperatura przewodu Odległość od powierzchni ziemi [m] Normalny profil gruntu (patrz UWAGA 1) Skały lub strome zbocza 5,0 + D el 2,0 + D el ale nie mniej niż 3,0 Odległość od drzew [m] Drzewa pod linią Drzewa obok linii (odległość pozioma) 2,5 + D el 2,5 + D el Ekstremalne obciążenie oblodzeniem 5,0 + D el 2,0 + D el ale nie mniej niż 3,0 D el 2,5 + D el Uwaga 1 Odstępy te uwzględniają wysokość pojazdu równą 5 m. Uwaga 2 Odległości te należy powiększyć, co najmniej o 1 m w uzasadnionych okolicznościach, np. w przypadku przewodów w pobliżu drzew owocowych lub ozdobnych, podlegających przycinaniu, strzyżeniu itp.; należy uwzględnić długość narzędzi ogrodniczych. 22 ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO... 17

18 VII KONFERENCJA NAUKOWO-TECHNICZNA ELEKTROENERGETYCZNE LINIE NAPOWIETRZNE Zewnętrzne odstępy izolacyjne Budynki mieszkalne i inne Zabrania się się krzyż krzyżowania budynkó budynków mieszkalnych, szkó szkół, budynkó budynków uż użytecznoś yteczności publicznej, w któ których stale przebywają przebywają ludzie, liniami o napię napięciu 400 i 220 kv. kv. Nie zaleca się się krzyż krzyżowania liniami 110 kv. kv. Przy skrzyżowaniach i zbliżeniach linii elektroenergetycznych do budynków mieszkalnych, szkół, internatów, szpitali, sanatoriów itp. gdzie stale przebywają ludzie, natężenie pola elektrycznego i magnetycznego oraz natężenie hałasu od linii nie może przekraczać wartości dopuszczalnych Poziom obostrzenia linii elektroenergetycznej w przypadku skrzyżowania z budynkami należy przyjmować według Tablicy 5.8/PL Zewnętrzne odstępy izolacyjne Tablica 5.11/PL.1 Minimalne odstępy izolacyjne od budynków mieszkalnych i innych (dla linii o znamionowym napięciu sieci > 45kV) ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO...

19 Zewnętrzne odstępy izolacyjne Tablica 5.12 /PL.1 Minimalne odstępy izolacyjne w przypadku skrzyżowania linii z drogami, liniami kolejowymi i żeglownymi drogami wodnymi (dla linii o znamionowym napięciu sieci > 45 kv) Przypadek układu obciążeń Maksymalna temperatura przewodu Ekstremalne obciążenie oblodzeniem Obciążenie wiatrem wg PL.1 Uwagi Przypadki odstępów: Skrzyżowania linii z drogami, liniami kolejowymi i żeglownymi drogami wodnymi [m] Od Od powierzchni drogi lub główki szyny linii kolejowej (przy braku trakcji elektrycznej) 7,0 + Del 7,0 + Del 7,0 + Del elementów trakcji elektrycznej: kolei, linii trolejbusowej lub kolei linowych Od lin napędowych kolei linowych Od najwyższego znanego poziomu wody 2,0 + Del 1) 2,5 + Del 2) 2,0 + Del 5,0 + Del (1 2,0 + Del 1) (1 2)) 2,0 + Del 5,0 + Del 2,5 + Del Od stałych punktów kolei linowych lub zamocowanych elementów kolejowej trakcji elektrycznej Od słupów lub lin napędowych i nośnych kolei linowych Od instalacji kolei linowej w przypadku, gdy linia napowietrz na jest poniżej 2,0 + Del 5,0 + (2 Del 2,0 + Del 2,0 + Del 5,0 + Del 2,0+Del (3 2,0 + Del 1) 2) 2,5 + Del 2,0 + Del 5,0 + Del (1 2,0 + Del 5,0 + Del 2,0 + Del 1) linie o napięciu od 1 kv do 110 kv 2) linie o napięciu powyżej 110 kv (1 Odległość pozioma Odległość pozioma (1 Dla śródlądowych dróg wodnych sklasyfikowanych w Załączniku nr 2 Rozporządzenia Rady Ministrów z dnia 7 maja 2002r. obowiązują odległości podane w Załączniku nr 3 wymienionego Rozporządzenia. (2 Obliczyć dla minimalnej temperatury przewodu -35 C (3 Należy sprawdzić odległość przy podskoku przewodów linii wg.5.8 PL Zewnętrzne odstępy izolacyjne Tablica 5.13 /PL.3 Minimalne odległości pionowe od rurociągu naziemnego i konstrukcji wsporczych rurociągu (dla linii o znamionowym napięciu sieci > 45 kv) Przypadki układu obciążeń Maksymalna temperatura przewodu Ekstremalne obciążenie oblodzeniem Odległość pionowa przewodów od rurociągu [m] z materiałem niepalnym z materiałem niebezpiecznym pożarowo 4,0 + D el 10,0 + D el 4,0 + D el 10,0 + D el 26 ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO... 19

20 Zewnętrzne odstępy izolacyjne Tablica 5.13/PL.5 Minimalne odległości poziome i pionowe od ustalonych stref działania dźwignic i urządzeń przeładunkowych, takich jak urządzenia dźwigowo-transportowe, maszyny i urządzenia do robót ziemnych itp. Napięcie znamionowe linii elektroenergetycznej [kv] Odległość przewodów od ustalonych stref działania [m] Odległość pionowa przewodów linii napowietrznej od ustalonej strefy działania dźwignic lub urządzeń przeładunkowych Odległość pozioma przewodu skrajnego, fazowego linii od ustalonej strefy działania dźwignic lub urządzeń przeładunkowych z przekładniami linowymi bez przekładni linowych Wyższe niż 1, do 15 5,0 6,6 3,6 Wyższe niż 15, do 45 10,0 6,6 3,6 Wyższe niż 45, do ,0 6,0 + Del 3,0 + Del Wyższe niż 110, do ,0 8,0 + Del 4,0 + Del Uwaga: Podane odległości powinny być spełnione dla maksymalnego zwisu przewodu w przęśle, w którym występuje skrzyżowanie. 27 Zewnętrzne odstępy izolacyjne Tablica 5.15/PL.1 Minimalne odstępy izolacyjne od terenów rekreacyjnych (dla linii o znamionowym napięciu sieci > 45 kv) Linia prowadzona powyżej [m] Linia w bliskim sąsiedztwie [m] Przypadek układu obciążeń Od terenów sportowych ogólnego przeznaczenia 1) Od najwyższego poziomu basenów pływackich Od uzgodnionej wysokości sprzętu pływającego Do zainstalowanych na stałe urządzeń sportowych, takich jak bramki startowe i końcowe, instalacje kempingowe, jak również konstrukcje, które mogą być podnoszone do pionu lub na które można się wspiąć Odległość pozioma od wszystkich instalacji rekreacyjnych Maksymalna temperatura przewodu Ekstremalne obciążenie oblodzeniem 7,0 + Del 8,0 + Del 2,0 + Del 3,0 + Del 3,0 + Del 7,0 + Del 8,0 + Del 2,0 + Del 3,0 + Del 3,0 + Del Obciążenie wiatrem według /PL.1 7,0 + Del 8,0 + Del 2,0 + Del 3,0 + Del 3,0 + Del Uwagi 1) W przypadku boisk sportowych i placów zabaw podaną odległość należy powiększyć do wartości 10,0+Del ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO...

21 Zewnętrzne odstępy izolacyjne Skrzyżowanie linii elektroenergetycznych z obszarami upraw rolnych W przypadku użytkowania u deszczowni należy y spełni nić następuj pujące wymagania: odległość elementów w konstrukcyjnych deszczowni od przewodów w nie może e być mniejsza niż 5,0 + D el, odległość najwyższej częś ęści strumienia wody od przewodów linii nie może e być mniejsza niż D el. W przypadku użytkowania u specjalnych maszyn rolniczych odległość przewodów w linii od najwyższej częś ęści maszyny (wysięgniki, anteny, itp.) nie może e być mniejsza niż 1+D el 29 Układy uziemiające Kryteria wymiarowania układ adów w uziemiających Projekt układu uziemiającego powinien spełnia niać co najmniej trzy następuj pujące wymagania: zapewnić wytrzymałość mechaniczną i odporność na korozję wytrzymać pod względem termicznym największy obliczony prąd d zwarciowy zapewnić bezpieczeństwo publiczne w odniesieniu do napięcia krokowego rażeniowego i napięcia dotykowego rażeniowego eniowego,, występuj pujących podczas zwarcia doziemnego Do zwymiarowania układu uziemiającego niezbędna jest znajomość następuj pujących parametrów: wartość i czas trwania prądu zwarciowego charakterystyka rezystywności gruntu 30 ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO... 21

22 Układy uziemiające Kryteria wymiarowania układów uziemiających Dla przewodzących konstrukcji wsporczych linii o napięciu 110kV i wyższym należy zawsze wykonać układ uziemiający Wykonanie uziemienia słupów wykonanych z materiałów nieprzewodzących jest konieczne, jeżeli na słupach tych zamontowany jest przewód odgromowy lub ograniczniki przepięć. Przewody uziemiające i wyrównawcze Nie dopuszcza się stosowania aluminium i stopów aluminium w prętach uziemiających oraz przewodach uziemiających i wyrównawczych. 31 Układy uziemiające Słupy w miejscach często uczęszczanych Sprawdzeniu pod względem niebezpieczeństwa wystąpienia zbyt wysokich napięć dotykowych rażeniowych eniowych,, podlegają słupy znajdujące się na terenach podwórzy, stadionów w i boisk sportowych, kąpielisk, k plaż,, kempingów w i innych terenów rekreacyjnych, biwaków, w, zakład adów w przemysłowych, placów miejskich, ogródk dków w działkowych i parków, parkingów, terenów przeznaczonych do ruchu pieszego lub w pobliżu u budynków, dróg g publicznych i ulic, tj. na terenach, na których występuje duże e prawdopodobieństwo częstego przebywania ludzi i znajdujące się w odległości mniejszej niż 20 m od obrysu słupa ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO...

23 Przewody fazowe i odgromowe Przewody fazowe i przewody odgromowe powinny być zaprojektowane, dobrane i badane tak, aby spełniały wymagania elektryczne, mechaniczne i telekomunikacyjne (dot. OPGW), wynikające z parametrów projektowych linii. Należy przeanalizować konieczność zastosowania środków czynnej ochrony przeciwdrganiowej, zapobiegających uszkodzeniom zmęczeniowym przewodu i elementów osprzętu, w zależności od naciągu w przewodzie, ciężaru i średnicy przewodu, długości przęsła i kategorii terenu. 33 Przewody fazowe i odgromowe Wymagania mechaniczne Maksymalny dopuszczalny naciąg przewodów dla odcinków linii bez obostrzeń oraz z I i II poziomem obostrzenia (wykonanych na bazie aluminium i stali) Tablica 9.2.4/PL.1 Współczynniki częściowe dla przewodów na bazie aluminium i stali Lp Temperatura przewodu I i II poziom obostrzenia Opis przypadku oddziaływania Współczynnik częściowy γ M % RTS 1 10 Oddziaływanie wiatru ekstremalnego 1,25 80% 2a -5 3a -5 3b -5 Oddziaływanie ekstremalnego oblodzenia równomiernego we wszystkich przęsłach Kombinacja wiatru z oblodzeniem: ekstremalne obciążenie oblodzeniem z bardzo prawdopodobnym obciążeniem wiatrem (p /pl.1) Kombinacja wiatru z oblodzeniem: obciążenie nominalnym oblodzeniem z mało prawdopodobnym obciążeniem wiatrem (p /pl.1) 1,82 55% 1,25 80% 1,25 80% 4-25 Minimalna temperatura bez wiatru i oblodzenia 2,5 40% 34 ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO... 23

24 Przewody fazowe i odgromowe Wymagania mechaniczne Maksymalny dopuszczalny naciąg przewodów dla odcinków linii z III poziomem obostrzenia (wykonanych na bazie aluminium i stali) Tablica 9.2.4/PL.2 Współczynniki częściowe dla przewodów na bazie aluminium i stali Lp Temperatura przewodu a -5 3a -5 3b III poziom obostrzenia Układ obciążeń Oddziaływanie wiatru ekstremalnego Oddziaływanie ekstremalnego oblodzenia równomiernego we wszystkich przęsłach Współczynnik częściowy γ M % RTS 1,67 60% 2,17 46% Kombinacja wiatru z oblodzeniem: ekstremalne obciążenie oblodzeniem z bardzo prawdopodobnym obciążeniem wiatrem (p /pl.1) 1,67 60% Kombinacja wiatru z oblodzeniem: obciążenie nominalnym oblodzeniem z mało 1,67 60% prawdopodobnym obciążeniem wiatrem (p /pl.1) Minimalna temperatura bez wiatru i oblodzenia 3,57 28% 35 Izolatory Izolatory powinny być zaprojektowane, dobrane i przebadane w taki sposób, aby spełniały wymagania elektryczne i mechaniczne wynikające z parametrów projektowych linii napowietrznej. Obliczeniowy okres ich użytkowania może być przedmiotem umowy pomiędzy dostawcą a nabywcą. Izolatory powinny być odporne na oddziaływanie wszystkich zewnętrznych warunków klimatycznych, łącznie z promieniowaniem słonecznym. Powinny być odporne na zanieczyszczenia powietrza i zdolne do zadowalającej pracy w warunkach zabrudzeniowych, określonych w Specyfikacji Projektowej ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO...

25 Izolatory Wymagania mechaniczne Znamionowa wytrzymałość mechaniczna izolatorów powinna być zgodna z wymaganiami normy PN-IEC (dla izolatorów szklanych lub ceramicznych) oraz normy PN-IEC (dla izolatorów kompozytowych). Izolatory wiszące i izolatory wsporcze liniowe wchodzące w skład łańcuchów izolatorów oraz poprzeczników izolatorowych powinny przenosić obciążenia obliczeniowe wynikające z działających na nie układów obciążeń określonych w Załączniku Krajowym, uwzględniając materiałowe współczynniki częściowe. Wymagana wartość materiałowego współczynnika częściowego dla izolatorów w stosunku do ich znamionowej wytrzymałości mechanicznej wynosi: γ M = 1,8 37 Osprzęt Osprzęt t do linii napowietrznych wysokiego napięcia ma być tak skonstruowany, aby jego udział w oddziaływaniu linii na środowisko w zakresie zakłóce ceń przekraczał wymagań okre określonych dla izolatorów. radioelektrycznych nie w. Osprzęt t należy y projektować tak, aby był zgodny z określonymi wymaganiami elektrycznymi dla danej linii napowietrznej. Zwykle nie projektuje się elementów w ochrony przeciwłukowej w celu obniżenia natęż ężenia pola elektrycznego po stronie napięciowej w liniach napowietrznych o znamionowym napięciu przemiennym sieci poniżej 45 kv. 38 ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO... 25

26 Osprzęt Wymagania mechaniczne Wytrzymałość mechaniczna osprzętu Przy doborze wytrzymałości mechanicznej osprzętu należy y uwzględni dnić maksymalne obciąż ążenia projektowe oraz częś ęściowy współczynnik materiałowy γ M = 1,8 Wyższa wartość może e być określona w Specyfikacji Projektowej Koordynacja nośno ności Wartość wytrzymałości mechanicznej osprzętu przenoszącego pełny naciąg g przewodu, pojedynczego lub składowego wiązki, nie może e być mniejsza niż 1,10xRTS (wytrzymałość na zerwanie) przewodu. 39 Podsumowanie Podstawowe różnice pomiędzy Załącznikiem Krajowym 2016 a Załącznikiem 2010 to: 1)Zmiana zakresu napięć, było powyżej 45 kv, jest powyżej 1 kv (połączenie norm PN-EN i PN-EN 50423) 2)Zmiana podejścia z empirycznego na ogólne 3)Przyjęcie 2 poziomu niezawodności dla ogółu linii powyżej 1 kv 4)Zmiana sposobu obliczeń obciążeń linii, obecnie współczynniki częściowe stosuje się do wartości charakterystycznych oddziaływań a nie, jak poprzednio, do efektów ich oddziaływania 5)Zmiana wartości współczynników częściowych 6)Zwiększenie charakterystycznego obciążenia oblodzeniem w strefie S1 oraz zmiana zasięgu stref S2 i S3 na mapie sadziowej Polski 7)Uwzględnienie w normie słupów drewnianych i przewodów w osłonie lub izolowanych (zakres średnich napięć) ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO...

27 ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO WPROWADZENIU NORMY PN-EN : ASPEKTY KONSTRUKCYJNE Dominik Brudniak - Energoprojekt-Kraków SA Danuta Dymek - Energoprojekt-Kraków SA 1. Wstęp W roku 2005 ukazała się zharmonizowana norma europejska PN-EN :2005 [1], zastępując stosowaną przez wiele lat normę PN-E [2]. Od roku 2010 wraz z załącznikiem krajowym PN-EN :2010 [3] stanowiła ona podstawę projektowania nowych linii elektroenergetycznych o napięciu powyżej 45 kv. Dla linii o napięciu powyżej 1 kv do 45 kv włącznie odrębne przepisy zostały zawarte w normie PN-EN [4], w praktyce nie stosowanej w Polsce z uwagi na brak załącznika krajowego. W tym zakresie napięć projektowanie słupów nadal opierało się na normie [2]. W marcu 2013 roku ukazała się druga edycja normy [1]. Nowa wersja (PN-EN : [5]) wprowadziła wspólne wymagania ogólne dla linii wszystkich napięć powyżej 1 kv, unifikując podstawy projektowania dla krajów objętych standaryzacją europejską oraz wprowadzając Eurokody do projektowania słupów energetycznych. Do normy [5] opracowany został załącznik krajowy PN-EN [6], zatwierdzony przez CENELEC i opublikowany w języku angielskim w kwietniu tego roku. W artykule przedstawiono podstawowe zmiany dotyczące projektowania linii napowietrznych najwyższych napięć z uwagi na aspekty mechaniczne. W tekście, dla przejrzystości, użyto oznaczeń: NNA2010 dla [3] oraz NNA2016 dla [6]. 2. Wybór poziomu niezawodności linii elektroenergetycznej Zgodnie z normą [5] oczekiwaną niezawodność linii uzyskuje się poprzez dobór odpowiedniego poziomu niezawodności, co nie było konieczne w dotychczasowej praktyce projektowej w naszym kraju. Norma [5] definiuje 3 poziomy niezawodności odpowiadające podanym teoretycznym okresom powrotu oddziaływań klimatycznych (Tabela 1), dla każdego poziomu określono współczynniki częściowe dla oddziaływań (Tabela 2). Zgodnie z dotychczasowym doświadczeniem projektowym i eksploatacyjnym, podczas prac nad NNA2016 założono, że przyjęte zapisy powinny zapewniać niezawodność linii możliwie zbliżoną do osiąganej przy projektowaniu wg NNA2010. Ponieważ załącznik krajowy musi poruszać się w przestrzeni ograniczonej zapisami normy podstawowej, pełne zrealizowanie postawionego celu okazało się niemożliwe na skutek zmiany sposobu stosowania współczynników częściowych dla oddziaływań. Zdecydowano zatem przyjąć za punkt odniesienia wartości obliczeniowe obciążenia wiatrem oraz naciągów w warunkach pełnego oblodzenia przewodów. Zadowalające efekty uzyskano dla 2 poziomu niezawodności (przy dodatkowym zwiększeniu wartości charakterystycznego oblodzenia przewodów w strefie obciążenia oblodzeniem S1) i ten właśnie poziom przyjęto dla wszystkich linii za wyjątkiem linii tymczasowych i specjalnych, dla których przyjęto odpowiednio poziom 1 i 3 (Tabela 1). ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO... 27

28 Tabela 1. Poziomy niezawodności Poziom niezawodności Okres powrotu Dotyczy 1 50 lat Linie tymczasowe lat Linie inne niż tymczasowe oraz specjalne lat Linie specjalne zgodnie ze Specyfikacją Projektową 3. Stosowanie współczynników częściowych dla oddziaływań Istotną zmianą wprowadzoną w normie [9] jest dopuszczenie tylko jednego sposobu wyznaczania wartości obliczeniowych oddziaływań klimatycznych, znanego z poprzedniej wersji normy jako podejście ogólne. Tym samym norma [9] nie daje możliwości zastosowania podejścia empirycznego przyjętego w NNA2010. W konsekwencji wszystkie współczynniki za wyjątkiem współczynnika γ P (dla przypadków układu obciążeń związanych z bezpieczeństwem) należy stosować do wartości charakterystycznych oddziaływań, a nie jak w dotychczasowej praktyce krajowej do ich efektów (Tabela 2). Tabela 2. Porównanie zasady wyznaczenia wartości obliczeniowych naciągu (N d ) empiryczne N d =γ. C N(G, W, I k ) Podejście ogólne N d =N(γ G G, γ W W, γ I I k ) Oznaczenia: N wartość charakterystyczna naciągu od ciężaru przewodu (G), oddziaływania wiatru (W) i oblodzenia(i k ) γ C współczynnik dla naciągu wg NNA2010 γ G, γ W, γ I współczynniki częściowe dla oddziaływania ciężaru, wiatru i oblodzenia wg NNA2016 Zmiana ta jest bardzo istotna w przypadku obciążania elementów cięgnowych, jakimi są przewody, na skutek braku liniowej zależności między oddziaływaniem a jego efektem. Należy również podkreślić, że współczynniki przypisane kolejnym poziomom niezawodności odpowiadają jedynie za obliczeniowe przejście z wartości charakterystycznych oddziaływań określonych dla 50-letniego okresu powrotu na wartości odpowiadające okresowi powrotu przypisanemu danemu poziomowi niezawodności. Jest to niespójność z podaną w normie definicją tych współczynników, a także z PN-EN 1990 [7]. Norma [5] nie uwzględnia zdefiniowanego w [7] współczynnika γ Sd odpowiadającego za niepewność modelu i efektów oddziaływań. W Tabeli 3 porównano współczynniki przyjmowane w NNA2010, NNA2016, a także w PN-EN [8], przy czym należy pamiętać o niejednakowych metodach ich stosowania. 28 ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO...

29 Tabela 3. Porównanie wartości współczynników częściowych dla oddziaływań NNA2016 PN-EN [8] Oddziaływanie NNA2010 Poziom niezawodności Klasa niezawodności Stałe Zmienne: Wiatr Oblodzenie Wyjątkowe 1.0 Związane z bezpieczeństwem Naciąg przewodów 1.3 nie występuje 4. Procedura wyznaczania wartości oddziaływania wiatru Norma [5] wprowadza procedurę wyznaczania wartości oddziaływania wiatru zgodną z Eurokodem PN-EN [9], niestety nie zachowuje przy tym używanych w [9] symboli i określeń. Procedura ta skutkuje jednak znacznie mniejszymi wartościami oddziaływania wiatru na przewody niż dotychczas przyjmowane wg NNA2010. Wynika to z zastosowanej metody wyznaczenia współczynnika konstrukcyjnego dla przewodu, zwanego też współczynnikiem przęsła (Gc). W NNA2016, chcąc zachować obciążenie na dotychczasowym poziomie, zrobiono odstępstwo od normy [5] przyjmując metodę wyznaczenia Gc zgodną z NNA2010. Dodatkowo w NNA2016 jednoznacznie zdefiniowano sposób wyznaczenia oddziaływania wiatru na konstrukcję oraz wysokość przewodu przyjmowaną do wyznaczenia prędkości oddziaływującego na niego wiatru. Przyjęty w NNA2016 podział kraju na strefy obciążenia wiatrem i wartości prędkości bazowej są zgodne z załącznikiem krajowym do [9] (Rys. 1). Oznaczenia stref przy jednakowym ich zasięgu: W1, W2, W3 - wg NNA2016 I, II, III - wg NNA2010 1,2,3 - wg PN-EN Rys. 1. Strefy obciążenia wiatrem wg NNA2010, NNA2016 i PN-EN ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO... 29

30 VII KONFERENCJA NAUKOWO-TECHNICZNA ELEKTROENERGETYCZNE LINIE NAPOWIETRZNE 5. Zmiany w zakresie oddziaływania oblodzenia NNA2016 wprowadza dwie zasadnicze zmiany w zakresie oddziaływania oblodzenia - modyfikację zasięgu stref oblodzenia (Rys. 2) oraz zmianę wartości charakterystycznego obciążenia oblodzeniem przewodów w strefie S1 (Tabela 4). NNA2010 NNA2016 Rys. 2. Porównanie stref obciążenia oblodzeniem wg NNA2010 i NNA2016 W obecnej postaci mapa obciążenia oblodzeniem dla linii jest bardzo zbliżona do mapy z normy PN-87/B [10] (Rys.3). Różnica dotyczy województw podkarpackiego, lubelskiego i podlaskiego, na obszarze których w NNA2016 rozszerzono zasięg strefy S2 oraz terenu Jury Krakowsko Częstochowskiego, na którego części wprowadzono strefę S3. Zmiany zasięgu stref dokonano w oparciu o uzyskane od operatorów i dystrybutorów sieci informacje o występujących na terenie ich działalności awariach linii energetycznych. Niestety, w naszym kraju nie funkcjonuje system, który umożliwiłby badanie wpływu warunków atmosferycznych na występujące awarie. Nie dysponujemy więc rzetelnymi danymi określającymi przyczyny awaryjności linii w szczególności linii średnich napięć. Wyjątek stanowi obszar Jury, gdzie awaria z roku 2010 została dobrze udokumentowana [11]. NNA2016 PN-B-02013:1987 Rys. 3. Porównanie stref obciążenia oblodzeniem wg NNA2016 i PN-B-02013: ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO...

31 Zmiana wartości obciążenia charakterystycznego oblodzenia przewodów w strefie S1 skutkuje wzrostem obciążenia przewodów oblodzeniem o ok.34% (Tabela 4). Tabela 4. Porównanie obciążenia oblodzeniem na jednostkę długości przewodu o średnicy d [mm] Charakterystyczne obciążenie oblodzeniem Strefa obciążenia I K [N/m] oblodzeniem wg NNA2010 wg NNa2016 S1 4,1 + 0,41 d 5,5 + 0,55 d S2 8,2 + 0,82 d S3 16,4 + 0,82 d wyłącznie według danych meteorologicznych S spec dla terenu, przez który przebiega linia lub według Specyfikacji Projektowej 6. Przypadki obciążeniowe słupów NNA2016 rozszerza dotychczasowe przypadki obciążeniowe słupów o przypadek ich pracy temperaturze minimalnej -25 (bez oblodzenia i wiatru). Dodatkowo przypadki nierównomiernego oblodzenia przewodów zostały potraktowane jako sytuacje normalne, a nie jak dotychczas, jako wyjątkowe. Zachowany został, uwzględniany w naszym kraju dla słupów mocnych, przypadek niepełnego jednostronnego naciągu przewodów przy pełnym oblodzeniu. Jednak w celu uzyskania efektu równoważnego z NNA2010 konieczna była zmiana przyjmowanej wartości z 2/3 na 75%. Jest to kolejny skutek odejścia od dotychczasowego sposobu stosowania współczynników częściowych do oddziaływań. 7. Projektowanie słupów stalowych i ich fundamentów Zgodnie z zapisami NNA2016 przy projektowaniu słupów stalowych należy posługiwać się odpowiednimi częściami Eurokodu 3, choć jednocześnie zdecydowano o wprowadzeniu szeregu odstępstw, mających na celu uwzględnienie specyfiki tego typu konstrukcji. Takim odstępstwem jest np. przyjęcie zwiększonych wartości współczynników materiałowych, przyjęta metoda wyznaczenia nośności na rozciąganie kątownika połączonego jednym ramieniem, zwiększenie smukłości granicznej prętów zakratowania. Wartości współczynników częściowych dla właściwości materiałów γ M W NNA2016 uwzględniono szeroko postulowane w środowisku krajowym zwiększenie wartości współczynników materiałowych dla właściwości stali przyjmując: dla stali o f y <275 MPa γ M0 = 1,10; γ M1 = 1,10 dla stali o f y 275 MPa γ M0 = 1,15, γ M1 = 1,15 Nośność na rozciąganie kątowników łączonych jednym ramieniem Wobec znacznych różnic w wyznaczonych wartościach nośności w zależności od wyboru normy wg której obliczenia są przeprowadzane (Rys 4), w NNA2016 jako punkt odniesienia przyjęto nośność wyznaczoną wg normy PN-B-03200:1990 [12], mając na uwadze jej wieloletnie potwierdzenie w praktyce. W celu uzyskania wyników zbliżonych do [12] wybrano metodę wg Załącznika J normy [5], wprowadzając jednocześnie współczynnik redukcyjny równy 0,85. ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO... 31

32 Rys. 4. Porównanie nośności na rozciąganie kątowników łączonych jednym ramieniem wg różnych norm na przykładzie L80x6 Wartości graniczne smukłości Pomimo zalecanego przez [5] ograniczenia smukłości prętów zakratowania głównego do 180, w NNA2016 przyjęto wartość graniczną równą 200. Z doświadczenia uzyskanego podczas licznych badań wytrzymałościowych prototypów słupów w skali 1:1 nie wydaje się uzasadnione tak drastyczne ograniczenie smukłości, skutkujące w praktyce jedynie wzrostem masy słupów. Dopuszczalne ugięcia NNA2016 ujednolica wartości dopuszczalnych ugięć dla słupów kratowych i pełnościennych przyjmując dla słupów przelotowych poziom 4%, dla słupów mocnych 2%. Fundamenty Norma [5] zasadniczo wprowadza wymóg stosowania Eurokodu 7 do projektowania fundamentów słupów. Jednak, z uwagi na brak w nim jasnych reguł dotyczących określania nośności fundamentu na wyciąganie (przypadek najczęściej wymiarujący) oraz niedostateczne krajowe doświadczenia z jego stosowania, wykorzystując zapisy 32 ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO...

33 normy [5], dopuszczono w NNA2016 do projektowania tradycyjnie stosowane normy polskie (szczególnie [13]). 8. Uwagi do załącznika krajowego NNA2016 Dotychczasowe doświadczenia ze stosowania załącznika krajowego NNA2016 wskazują, że założony przez autorów załącznika cel zostanie osiągnięty. Uzyskana niezawodność linii będzie odpowiadać niezawodności osiąganej przy projektowaniu wg NNA2010. W zakresie zagadnień konstrukcyjnych wydaje się koniecznym uzupełnienie zapisów NNA2016 o treści dotyczące zagadnień dotychczas nim nieobjętych. Dotyczy to np. formalnego dopuszczenia do stosowania w słupach kratowych zwiększonego asortymentu profili kątowników, znacznie rozszerzającego asortyment podany w normie PN-EN :1998 [14]. Koniecznym jest również uzupełnienie NNA2016 o zapisy dotyczące wymagań wykonawczych szczególnie dopuszczalnych odchyłek na etapie montażu słupów i ich fundamentów. Brak takich zapisów powoduje, iż formalnie obowiązujące stają się wymagania normy PN-EN [15], niekiedy znacznie bardziej restrykcyjne od wymagań dotychczas obowiązujących określonych w normie PN-B-03205:1996 [16]. Ponieważ w praktyce wprowadzenie poprawek do NNA2016 będzie procesem jak można się spodziewać długotrwałym, słusznym wydaje się wprowadzenie dodatkowych zapisów do standardów technicznych opracowanych przez poszczególnych operatorów. 9. Podsumowanie W artykule przedstawiono jedynie zasadnicze zmiany wprowadzone przez nową normę, każda z nich pociąga za sobą wiele kolejnych modyfikacji procesu projektowego. Autorzy załącznika krajowego starali się ograniczyć ich skutki na ostateczny kształt projektowanych słupów dla linii o napięciu 110kV i wyższym w stosunku do obecnej praktyki, zapewniającej zadowalający poziom niezawodności linii. W przypadku linii o niższym napięciu wprowadzone zapisy zwiększą ich niezawodność, choćby z uwagi na po raz pierwszy uwzględniane dla tych linii kombinacje oddziaływania wiatru i oblodzenia, należy jednak liczyć się ze wzrostem kosztów inwestycji. Literatura [1] PN-EN :2005. Elektroenergetyczne linie napowietrzne prądu przemiennego powyżej 45kV. Część 1: Wymagania ogólne. Specyfikacje wspólne. [2] PN-E :1998. Elektroenergetyczne linie napowietrzne. Projektowania i budowa. Linie prądu przemiennego z przewodami roboczymi gołymi. [3] PN-EN :2010. Elektroenergetyczne linie napowietrzne prądu przemiennego powyżej 45kV. Część 3: Zbiór normatywnych warunków krajowych. Polska wersja EN :2001. [4] PN-EN :2007. Elektroenergetyczne linie napowietrzne prądu przemiennego powyżej 1 kv do 45kV włącznie. Część 1: Wymagania ogólne. Specyfikacje wspólne. ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO... 33

34 [5] PN-EN : Elektroenergetyczne linie napowietrzne prądu przemiennego powyżej 1 kv. Część: Wymagania ogólne. Specyfikacje wspólne. [6] PN-EN : Elektroenergetyczne linie napowietrzne prądu przemiennego powyżej 1 kv. Część 2: Zbiór normatywnych warunków krajowych (NNA). [7] PN-EN Eurokod. Podstawy projektowania konstrukcji. [8] PN-EN :2008. Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 3-1: Wieże, maszty i kominy. Wieże i maszty. [9] PN-EN Eurokod 1. Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-4: Oddziaływania ogólne. Oddziaływania wiatru. [10] PN-B-02013:1987. Obciążenia budowli. Obciążenia zmienne środowiskowe. Obciążenie oblodzeniem. [11] D.Dymek, E.Jastrzębska, W.Kurbiel: Awarie linii elektroenergetycznych wywołane oblodzeniem, Materiały konferencyjne Awarie Budowlane [12] PN-B-03200:1990 Konstrukcje stalowe. Obliczenia statyczne i projektowanie. [13] PN-B-03322:1980. Elektroenergetyczne linie napowietrzne. Fundamenty konstrukcji wsporczych. Obliczenia statyczne i projektowanie. [14] PN-EN :1998. Kątowniki równoramienna i nierównoramienne ze stali konstrukcyjnej Tolerancje kształtu i wymiarów. [15] PN-EN :2009. Wykonanie konstrukcji stalowych i aluminiowych Część 2: Wymagania techniczne dotyczące konstrukcji stalowych. [16] PN-B-03205:1996 Konstrukcje stalowe. Podpory linii elektroenergetycznych. Projektowanie i wykonanie. 34 ZMIANY W PROJEKTOWANIU LINII NAPOWIETRZNYCH NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ PO...

35 PRZEBUDOWA LINII GOŁYCH SN NA LINIE W SYSTEMIE PAS. EFEKTY EKSPLOATACYJNE I OCENA WPŁYWU NA POPRAWĘ WSPÓŁCZYNNIKÓW SAIDI I SAIFI Stanisław Ciupak - PGE Dystrybucja S.A. Oddział Zamość VII Konferencja Naukowo Techniczna. Elektroenergetyczne linie napowietrzne. Przebudowa linii gołych SN na linie w systemie PAS. Efekty eksploatacyjne i ocena wpływu na poprawę współczynników SAIDI i SAIFI Stanisław Ciupak PGE Dystrybucja SA, Oddział Zamość Wisła, Plan prezentacji: 1) Oczekiwania stawiane technologii linii SN w systemie PAS. 2) Przegląd stosowanych rozwiązań z podziałem na przebudowę/modernizację linii istniejących z przewodami gołymi i budowę linii nowych. 3) Przykłady zachowania się w warunkach ekstremalnych (sadź, upadek konara, drzewa). 4) Omówienie aspektów eksploatacyjnych. 5) Linie PAS a linie napowietrzne wykonane kablami uniwersalnymi (EXCEL, AXCES). 2 PRZEBUDOWA LINII GOŁYCH SN NA LINIE W SYSTEMIE PAS. EFEKTY EKSPLOATACYJNE I... 35

36 GENEZA PROBLEMU Awarie sieci napowietrznej SN odpowiadają za około 80% wskaźnika SAIDI. Potrzeba opracowania systemu izolowanych linii napowietrznych SN wynikła z konieczności poprawy wskaźników ciągłości zasilania odbiorców. W momencie ich wprowadzania do stosowania kable SN w głębi sieci terenowej (szczególnie w Polsce) były bardzo rzadko i niechętnie stosowane przez operatorów, głównie ze względu na cenę, ale nie tylko. Trzeba pamiętać, że w latach 90 tych XX wieku w sieciach miejskich dominowały kable olejowe, natomiast kable o izolacji z polietylenu termoplastycznego już zaczynały dawać znać szybko zwiększającą się awaryjnością. Skutkiem tego kable olejowe zaczęły wchodzić w okres renesansu. Oprócz aspektu cenowego dochodził jeszcze jeden istotny ich duża pojemność jednostkowa, a co za tym idzie generowanie prądów pojemnościowych o dużych wartościach wykluczały przyjęcie kabli jako alternatywy dla rozległych sieci napowietrznych. STRUKTURA ILOŚCIOWA SIECI SN 36 PRZEBUDOWA LINII GOŁYCH SN NA LINIE W SYSTEMIE PAS. EFEKTY EKSPLOATACYJNE I...

37 PAS jako odpowiedź na oczekiwania operatorów. System PAS można uznać za rozwiązanie kompromisowe pomiędzy kablem a siecią napowietrzną gołą. Izolacja przewodów w systemie PAS wykonywana była z usieciowanego polietylenu XLPE. Materiał ten zapewnia ochronę linii przed zakłóceniami spowodowanymi zetknięciem się przewodów lub zwarciami spowodowanymi spadającymi gałęziami (obfity śnieg, oblodzenie). Zastąpienie linii gołych liniami PAS niemal całkowicie eliminuje tego typu awarie. Leżące na przewodzie gałęzie, drzewa, śnieg i sadź nie powodują trwałych uszkodzeń w okresie nawet kilku miesięcy. Dzięki temu usuwanie uszkodzeń można odłożyć do czasu bardziej dogodnego dla służb eksploatacyjnych Rejonów Energetycznych. Pierwsze linie PAS powstały w 1976 roku w Finlandii, w Polsce natomiast był to rok PRZEGLĄD STOSOWANYCH ROZWIĄZAŃ. 1. Linie dwunapięciowe (PAS ASXSn) 2. Linie dwutorowe. 3. Linie gołe przebudowane na PAS z wykorzystaniem istniejących słupów. 4. Linie nowoprojektowane PAS, w tym dwunapięciowe (30kV i 15 kv) 5. Linie wykonane kablem uniwersalnym AXCES 70 mm² 6. Linie jednonapięciowe i dwunapięciowe EXCEL/ASXSn PRZEBUDOWA LINII GOŁYCH SN NA LINIE W SYSTEMIE PAS. EFEKTY EKSPLOATACYJNE I... 37