Mechanika stavby venkovního vedení, klimatické podmínky Stavba vedení vn a vvn Projekt vedení má přihlížet k tomu, aby jeho trasa při posuzování podle různých hledisek byla co nejvýhodnější. Má vyhovovat určitým základním požadavkům, jako je např. minimální počet zlomů (změn směru) s malým počtem křižovatek a souběhů, má se vyhýbat lesům, zahradám, osídleným oblastem, územím s častými chemickými vlivy. Má počítat s klimatickými vlivy (u nás hlavně s možností tvorby velké námrazy, vliv větrné zátěže, vliv podloží např. poddolováním), má respektovat připojování budoucích odběratelů a vyhovovat i strategickým podmínkám. Musí se přihlížet také k přiměřenosti nákladů, k snadné přístupnosti jak při montáži, tak také při hledání poruch nebo při opravách. Před zahájením stavby je potřeba shromáždit veškeré doklady nezbytné ke stavbě. Stěžejním je prováděcí projekt, který obsahuje mimo jiné technickou zprávu, katastrální plán se zakreslenou trasou vedení, výkresy základů i stožárů, seznam materiálu, vlastní detailní dílčí prováděcí plány a další písemnosti. Prostory, kudy bude vedení procházet, je třeba náležitě upravit, hlavně pokud bude vedení procházet zalesněnými úseky. Zde je nutné pokácení stromů a jejich odklizení, upraveni přístupových cest apod. Podél vedení 110 až 400 kv a u důležitých vedeni 10 až 35 kv je nutné vykácet stromy do takové vzdálenosti, aby se při pádu nedotkly vodičů.
Trasa se vytyčuje podle plánu zpravidla vykolíkováním. Využívají se speciální přístroje a pomůcky, jako nivelační přístroje, teodolity, nivelační latě, měřicí pásma, dalekohledy apod. Postup práci při stavbě vedení vn lze v podstatě rozdělit do těchto několika zásadních činností: výkop jam pro základy stožárů, stavba stožárů. betonování základů, natažení a montáž vodičů, dokončovací práce. Stavba stožárů Ocelové stožáry. Pro vztyčování velkých a těžkých stožárů je vypracováno mnoho způsobů. Využití určitého z nich nebo jejich kombinace záleží na velikosti, mohutnosti a výšce stožáru, na terénních podmínkách, na možnosti přístupu mechanizačních prostředků a na dalších konkrétních okolnostech. Používají se obvykle dva postupy: celý stožár se smontuje na zemi naležato vedle jámy a pak se postupně vzklápí a zapouští do jámy na betonovou desku. na zemi se smontují naležato jednotlivé díly stožáru, které se pak vhodným zařízením zdvihají na část již postavenou a tam se spolu sešroubují Příklad stavění ocelového stožáru: Zdroj: http://www.elektrotrans.cz/index.php Základy stožáru Základy stožárů musí být dimenzovány a vytvořeny tak, aby zatížením stožárů nenastaly deformace základů nebo základové půdy, které by ohrozily stabilitu vedení. V méně únosných půdách a při
větším namáhání musí být stabilita stožáru zajištěna např. pražci, betonovými základy, deskami, piloty apod. Stabilita je definována jako stupeň bezpečnosti proti překlopení a udává se poměrem momentů stabilizujících k momentům klopným. U běžných stožárů musí být stabilita včetně základů alespoň 1,5. V havarijních případech, kdy se připouští u stožárů zvětšené namáhání, může být snížena až na 1,1. Zvláštní pozornost musí být věnována základům poblíž svahů, ve svazích, v násypech, v zaplavovaném nebo v poddolovaném území apod. Betonové základy bývají celistvé, dělené, prefabrikované, pilotové (pilířové). Za celistvý se považuje masivní betonový základ (blok) zapuštěný do neporušeného terénu, popř. do řádně upěchované zeminy. Svou tíhou a třením zajišťuje stabilitu celé konstrukce stožáru proti působení klopných momentů od vnějších zatěžujících sil. Jako vnější zatěžující síly působící na stožár lze uvažovat hlavně: největší tahy vodičů včetně námrazků, tlak větru na zavěšené vodiče, tlak větru na plochu stožáru. Základy ocelových stožárů pro vn se vytvářejí zpravidla postupným betonováním. Postup prací je následující: výkop jámy patřičných rozměrů, na jejím dně se vybetonuje deska tloušťky asi 10 cm. stožár se v jámě vztyčí, vyrovná a správně usadí, potom se stožár v jámě zabetonuje. U stožárů vedeni vvn bývají základy většinou dělené. Zhotovují se samostatně včetně zabetonování spodního dílu stožáru. Postup při betonování stožáru:
Montáž izolátorů a vodičů Upevňováni izolátorů Pro zavěšení a upevnění izolátorů na stožáry slouží konzoly. Příklady konzol pro dřevěné stožáry jsou na obrázku. Podpěrné roubíkové izolátory se připevňují na konzoly stožárů pomocí roubíků. Kotevní řetězce závěsných izolátorů se montují ke konzolám prostřednictvím praporců, nebo třmenů, které musí umožňovat jejich výkyvy. Nosné závěsné izolátory se zavěšují na konstrukci okem s paličkou. Oko se zavěsí do třmenu či praporce a palička se zasune do pánvičky v čapce izolátoru. K paličkám i nosným svorkám se podle potřeby mohou připevňovat ochranné armatury - opalovací rohy nebo kruhy, které chrání vodič před opálením elektrickým obloukem např. v případě úderu blesku, při výboji přepěťové vlny apod. Izolátorové řetězce na vedeních 110 až 400 kv musí být opatřeny příslušnými armaturami. Montáž vodičů Vodič zavěšený ve dvou podporách (stožárech) se vlastní tíhou prohne, a vytvoří tak charakteristický průhyb. Křivku, kterou takto zavěšený vodič zaujme, nazýváme řetězovkou. Při jistých povětrnostních podmínkách se vodiče a ostatní části vedení pokrývají námrazou nebo se obalují sněhem. Tyto námrazy vznikají při teplotách pod bodem mrazu, je-li vzduch nasycen drobnými částicemi podchlazené vody, které krystalizují na vodičích. Vytváří se známá jinovatka. Vznik těžkých námrazků si vysvětlujeme pokrýváním vodičů souvislou vrstvou podchlazené vody, která se mění ve vrstvu ledu. Velikosti námrazků jsou závislé na klimatických podmínkách uvažované oblasti a stanovují se podle empirických vztahů uvedených v ČSN. Za těchto okolností se potom podstatně zvětšuje namáhání vodiče i jeho průhyb. Na jejich velikost mají zásadní vliv hlavně tyto veličiny: teplota, materiál vodiče, dovolené tahové napětí průřezu vodiče, velikost námrazků, rozpětí stožárů. Vzájemná souvislost mezi uvedenými veličinami je určena tzv. stavovou rovnicí. Může být také upravena a vynesena do speciálních diagramů, které nazýváme abaky. Je z nich možné zjistit veličiny, které nás informují o konkrétním stavu zavěšeného vodiče (průhyb a namáhání za daných teplot, změny těchto parametrů v závislosti na změnách teplot, zatížení vlivem námrazků apod.). Velikost námrazku v různých námrazových oblastech
Námrazová mapa ČR: Vlastní montáž vodičů můžeme ve stručnosti rozdělit na: rozvinování z bubnů nebo kruhů, zavěšení do pomocných kladek připevněných ke konzolám nebo k izolátorovým řetězcům, napínání vodičů do patřičného průhybu, upevňování na roubíkové izolátory nebo ve svorkách závěsných izolátorových řetězců. Ke konzolám i závěsným izolátorům se připevní montážní kladky a při rozvíjení se do nich vodiče vloží. Na jedné straně se vodiče upevní pevným vazem (koncovou svorkou) a postupně se napínají. Po napnutí se na opačné straně ukončí kotevním vazem na podpěrném izolátoru nebo pomocí kotevních svorek na kotevním napínacím řetězci závěsných izolátorů. Napnutím se dosáhne předepsaného průhybu podle montážní tabulky a vodiče se připevňují k izolátorům trvalými vazy nebo jsou pevně ve svorkách. Jak název naznačuje, montážní tabulky se používají při montáži vedení. Údaje uvedené v těchto tabulkách jsou stanoveny výpočtem pro běžně užívané materiály, průřezy vodičů i běžná rozpětí stožárů. Podle konkrétních podmínek, tj. materiálu vodiče, průřezu, rozpětí a teplot, za kterých se vodiče napínají, je nutné dodržet průhyb předepsaný tabulkou. Tím je zajištěno správné tahové namáhání vodičů za
měnících se klimatických podmínek. Vzdálenosti namontovaných vodičů musí respektovat ustanovení ČSN. Rozhodující vliv má zpravidla napětí a prostředí, kterým vedení prochází. Na prostorách volně přístupných musí vzdálenost vodičů od země ve všech směrech vyhovovat údajům uvedeným v tab. 10. Tyto vzdálenosti mají pak podstatný vliv na výšku i typ použitých stožárů. Vzdálenosti vodičů mezi sebou v rozpětí musí být takové, aby nenastalo za obvyklých podmínek elektrické spojení mezi vodiči přeskokem, vzájemným dotykem apod. Jsou rovněž stanoveny uvedenou normou (tab. 11). Upevňování vodičů na pevné izolátory se děje pomocí vázacího drátu, a to podle potřeby buď v krčku, nebo na hlavě. Uvazují-li se v krčku, kladou se na stranu stožáru, aby po případném uvolnění vazu zůstal vodič na konzole. U rohových stožárů se vodič připevňuje tak, aby byl na izolátor tlačen a aby vaz nebyl namáhán tahem. Vázací drát a svorky vazů musí být z nekorodujícího kovu a nesmí působit elektrolytické porušování. Vazy musí být provedeny jakostně, aby vydržely patřičné namáhání. Kotevní vazy musí snést až 90 % zaručené pevnosti vodičů. Vazy mohou být třmenové, křížové, drátové nebo svorkové (obr. 18). Pro třmenové vazy se používají třmeny z lana stejného průřezu i materiálu, jako je vodič, a upevňují se vázacím drátem. Křížový vaz je na obr. 18b. Před vložením na krček se hliníková lana ovinou jednou vrstvou vázacího drátu nebo páskou rovněž z hliníku jako ochrana před mechanickým poškozováním lana. U svorkových vazů (obr. 18c) se místo vázacího drátu používají svorky. Jejich předností je rychlejší montáž
Ochrana proti kmitání vodičů K vibracím vodičů dochází hlavně tam, kde vedení prochází volnými nechráněnými místy a kde mohou současně působit časté a nárazové větry. Kmitání vzniká vzdušnými víry v závětří vodiče. Na obr. 2la je zachycen okamžik, kdy nad vodičem je rychlost větru vy větší než v, pod vodičem. Tím je tlak p1 nižší než p2 a vodič je tlačen určitou silou vzhůru. V následujícím okamžiku se situace změní tak, že se směr síly obrátí a vodič je tlačen dolů. Rozkmitání nastane zpravidla nahodile na různých místech vodiče. Někdy se vytvoří vlna šířící se po vodiči na obě strany. Kmitání má za následek kromě předčasné únavy materiálu vodiče i jeho dření o stěny svorek. Dření se dá zmírnit vhodným tvarem ústí svorek a ovinutím lana hliníkovým drátem nebo páskou. Lana z tlustších drátů trpí při kmitání více než lana z tenčích drátů. Velmi často používaným způsobem ochrany proti vibracím je montáž tlumičů. Tlumič na obr. 21b se skládá z ocelového lana s vhodným závažím na koncích a ze svorky, jejímž prostřednictvím se uchycuje k vodiči.