Vodiče a laná vonkajších silovýchVodiče a laná vonkajších silových vedenívedení

Základné hľadiská pre voľbu vodičov:

prúdová zaťažiteľnosť,

elektrické straty,

prídavné zaťaženie spôsobené vplyvmi prostredia.

Požiadavky na vodiče: malá merná hmotnosť vodičov vzhľadom na dopravu a ľahkú

montáž, ale veľká, aby ich vietor vychyľoval čo najmenej, malý priemer vodičov, aby pôsobenie vetra bolo čo najmenšie, ale

veľký, aby sa pôsobenie koróny obmedzilo, veľká mechanická pevnosť, veľká odolnosť proti chemickým vplyvom a chveniu, mechanická odolnosť pri montáži, odolnosť pri teplotných zmenách, nízka cena.

MATERIÁL A KONŠTRUKCIA VODIČOV VSV

- drôty, laná a závesné káble.

Pre vonkajšie silové vedenia, zemné laná a oznamovacie vedenia sa používajú tieto materiály (vysoká vodivosť):

tvrdá meď (E Cu 42 3001.31), polotvrdá meď (E Cu 42 3001.21), mäkká vyžíhaná meď (len na viazanie vodičov – E 42 3001.11), hliník (Al), zliatiny hliníka (Ald, AlMgSi), napr. aldrey, aladur, almelec, jareal.

Materiál drôtu do 1 kV 10 až 35 kV Oznamovacie

vedenie Uzemňovacie

lano

meď tvrdá polotvrdá Cu bronz hliník zliatiny Aloceľ

ánoánoánoánoánoáno

do a = 80 mnie

do a = 80 mnienienie

do a = 120 mnie

do a = 120 mánonie

do a = 120 m

nienienienienienie

Na uzemňovacie laná nie je dovolené použiť obyčajné drôty

Laná sú výhodnejšie ako drôty:

sú ohybnejšie a bezpečnejšie v prevádzke,

majú rovnomernejšiu konštrukciu jednotlivých tenších drôtov,

vzťahy vo vodičoch sa lepšie prenášajú lanami ako drôtmi. Pri drôtoch jediná materiálová chyba môže znehodnotiť celý vodič, kým pri lanách porucha, prípadné pretrhnutie jedného drôtu, zväčša neznehodnocuje celý vodič, aj keď sa namáhanie ostatných vodičov zvýši.

Konštrukcia sústredených lán sa vykonáva podľa šestkovej sústavy, kde všeobecne počet prameňov N je

N = 1 + 3 n (n+1), kde n je počet vrstiev okolo stredového drôtu, nmax= 5.

Počet vrstiev - n Počet drôtov v lane Konštrukcia lana

12345

719376191

1 + 61 + 6 + 12 1 + 6 + 12 + 181 + 6 + 12 + 18 + 241 + 6 + 12 + 18 + 24 + 30

Najmenšie dovolené prierezy lán pre vonkajšie vedeniapodľa STN 33 3300 s ohľadom na straty korónou, mechanické napätia, konfiguráciu vodičov a zväzkov, dĺžky rozpätí, ...

Materiál vodiča

Najmenší dovolený prierez pre vedenie (mm2)

do 1 kV 10 až 35 kV ozn.

meď tvrdá meď polotvrdá bronz hliník zliatiny hliníka oceľ AlFe AldFe Cu + Fe

666

1616101616-

10-

10252516161616

10-

102516101616-

Stáčanie lán: vrstvami proti sebe, ktoré musia dobre priliehať na seba. Všetky drôty lana majú byť namáhané pri obvyklom používaní podľa možnosti rovnako. Vonkajšia vrstva musí byť pravotočivá a stúpanie vinutia drôtov nesmie byť menšie ako 10-násobný, ani väčšie ako 13-násobný priemer drôtov.

Charakteristické hodnoty Cu lán

Vzdialenosti a priemery vodičov, pri ktorých nedochádza ku vzniku koróny

Napätie (kV)Napätie (kV) 110110 220220 400400

Vzdialenosť vodičov Vzdialenosť vodičov 3 m3 m 5 m5 m 8 m8 m

Priemer vodičov Priemer vodičov 12,5 mm12,5 mm 26,5 mm26,5 mm 50 mm50 mm

Koróna – samostatný výboj, sústredený okolo vodiča a vzniká, keď intenzita poľa na povrchu vodiča prekročí hodnotu, pri ktorej vzniká ionizácia vzduchu v okolí vodiča.

Vývoj koróny je sprevádzaný svetelnými a zvukovými efektmi a charakteristickými deformáciami priebehu prúdu, sledovaného na osciloskope.

1. etapa – ľahké a nepravidelné sršanie a praskanie, na vodiči možno vidieť vznik svetielkujúcich škvŕn,

2. etapa – zosilnenie a zhustenie praskania, vznik súvislejších svetelných efektov,

3. etapa – vrčivý tón (brum) a vodič je celý obalený temno modrým jemno svetielkujúcim závojom (10 % ionizovaný obal, zvyšok ultrafialové žiarenie).

Pre voľbu najmenších prierezov lán vedení 110, 220 a 400 kV je rozhodujúce rušenie rádiokomunikácií.

Vlastnosti vodičových materiálov:

Cu vodiče: výborná elektrická vodivosť, stálosť proti atmosférickým a chemickým vplyvom, dobré mechanické vlastnosti

Označenie: menovitý prierez (mm2)/počet drôtov, skratka materiálu (Cu), menovitá merná pevnosť (MPa), označenie normy, podľa ktorej bolo lano vyrobené,

vodivosť žíhanej Cu – 103,6 S.

Bronzové vodiče: Zliatina Cu + Sn + P alebo Si. Majú menšiu vodivosť ako Cu (50,5 S), ale väčšiu pevnosť. Najväčšie dovolené namáhanie sa pripúšťa pri drôtoch pevnosti 500 MPa – 200 MPa, pri lanách 250 MPa. Používa sa tam, kde sa vyžaduje veľká pevnosť (križovatky, prechody cez veľké rieky a pod.).

Al vodiče: - lacná dostupná surovina s nízkou pevnosťou, - pripúšťa sa najväčšie dovolené namáhanie 90 MPa, - vodivosť – 65 S, - odolné proti atmosférickým vplyvom, ale pôsobením alkálií rýchle koroduje.

Zliatiny hliníka: najčastejšia je Aldrey (Al 98,6 %, Mg 0,5 %, Si 0,5 %, Fe 0,4 %), príp. Al-Mg, Si s prísadami Cu, Mn, Ti, V - vyššia mechanická pevnosť ako hliník (zvýšenie z 80 na 120 MPa),- použitie pre veľké rozpätia a vyššie námrazové oblasti.

Hliníkové laná pre vonkajšie silové vedenia používané v zahraničí:

AAC (All Aluminum Conductor) – všetky pramene z hliníka, holé aj izolované vodiče pre vonkajšie vedenia,

AAAC (All Aluminum Alloy Conductor) – všetky pramene zo zliatiny hliníka. Počet stočených vodičov v lane môže byť 7, 19, 37, 61 alebo 91. Tento typ lana sa používa ako vodič vzdušných prenosových a distribučných vedení.

Kombinované laná: z drôtov rôznych kovov, aby sa zväčšila pevnosť, alebo zväčšil priemer a nevznikala koróna, najviac sa osvedčili hliníkové laná s oceľovou dušou AlFe, ktoré navrhol roku 1907 Hook.

Spájajú dobrú vodivosť Al s veľkou pevnosťou ocele, majú väčší priemer ako laná medené rovnakej vodivosti. Lano AlFe 240/39 je pevnejšie ako lano Cu s rovnakou vodivosťou. Pri týchto lanách môžu byť pri danej výške stožiarov väčšie rozpätia ako pri lanách Cu menej izolátorov, menej stožiarov i základov a postihnutých je menej pozemkov.

Ak sa zväčší priemer ocele, dostaneme laná vhodné pre veľké rozpätia aj do krajov s veľkými preťaženiami.

Veľký priemer lán AlFe pre vvn zabraňuje koróne. Oceľovou dušou prechádza iba malý diel prúdu.

Nevýhoda – náchylné na chvenia, a preto sa pri nich často používajú vhodné ochrany.

Konštrukcia sústredených AlFe lán

Staré označenie Výpočtové označenie SAl/SFe (mm2/mm2) Nové označenie

25 AlFe 6 25 AlFe 6/STN 23,64/3,94 AlFe 25/4

40 AlFe 6/1 42,41/7,07 AlFe 42/7

55 AlFe 3-2/828 61,01/14,01 AlFe 60/14

185 AlFe 3 185 AlFe 3/STN 176,71/58,90 AlFe 180/59

185 AlFe 6 185 AlFe 6/STN 183,78/30,62 AlFe 185/31

240 AlFe 6 240 AlFe 6/39 243,05/38,61 AlFe 240/39

AlFe 350/59, AlFe 445/74, AlFe 680/83

k = 3 k = 4 k = 6

N = 1 + 3 n (n+1), kde n je počet vrstiev okolo stredového drôtu

Konštrukcia AlFe lán

1+6+121+610+16

1+610+16

Ozn

ačenie A

lFe lan

a

Oceľová duša Hliníkové drôty AlFe lano

Počet d

rôtov a k

onštru

kcia

Men

ovitý priem

er drôtu

d (m

m)

Vyp

očítaný p

riemer d

rôtov d (m

m)

Matem

atický p

rierez SF

e (mm

2)

Počet d

rôtov a kon

štruk

cia

Men

ovitý priem

er drôtu

d (m

m)

Matem

atický p

rierez SA

l (mm

2)

Priem

er d (m

m)

Matem

atický p

rierez S

(mm

2)

Men

ovitá mern

á hm

otnosť g (k

g·km

-1)

Zaru

čená ú

nosn

osť F

Z,A

lFe (k

N)

Maxim

álne d

ovolené m

echan

ické n

apätie

σd

max (M

Pa)

Jedn

osmern

ý el. odp

or R p

ri 20

C (Ω·k

m-

1)

Mod

ul p

ružn

osti E (M

Pa)

Koeficien

t teplotn

ej rozťažnosti α

(10-6

C-1

)

25/4 1 2,24 2,24 3,90 6 2,24 23,60 6,72 27,60 95,7 8,622 111,847 1,2058 80000 18,714

38/32 1+6 2,36 7,08 30,62 15 1,80 38,17 10,68 68,79 355,6 41,180

227,503 0,7700 11300014,500

42/7 1 3,00 3,00 7,10 6 3,00 42,40 9,00 49,50 171,6 15,087

108,966 0,6871 80004 18,714

42/25 1+6 2,12 6,36 24,71 12 2,12 42,36 10,60 67,07 319,3 34,724

196,735 0,6932 10400015,400

70/11 1+6 1,40 4,20 10,80 6 3,75 66,30 11,70 77,10 269,8 21,268

107,320 0,4308 76789 19,064

110/22 1+6 2,00 6,00 22,00 11+17 2,24 110,3 14,96 132,30 484,9 42,017

120,655 0,2591 77440 18,365

150/25 1+6 2,12 6,36 24,70 10+16 2,65 143,4 16,96 168,10 597,8 48,863

110,520 0,1999 75079 18,771

185/31 1+6 2,36 7,08 30,60 10+16 3,00 183,8 19,08 214,40 756,8 61,463

108,936 0,1562 74567 18,863

240/39 1+6 2,65 7,95 38,61 10+16 3,45 243,0 21,75 281,70 984,4 76,943

103,807 0,1181 73861 18,991

350/59 3+9 2,50 10,4 58,90 11+17 4,00 351,9 26,39 410,80 1453 114,82

106,225 0,0816 74637 18,850

750/43 1+6 2,80 8,40 43,10 12+18 2,90 758,1 36,50 801,20 2432 158,50

69,538 0,0384 71386 19,653

Niektoré parametre AlFe lán prepočítaných podľa PN ZSNP 1/83, STN 024310, TP 2/83, 3/83, 1/84

Materiálové konštanty lana AlFe

Výsledné parametre budú za predpokladov: sila namáhajúca oceľovú dušu a hliníkový plášť – fiktívne

namáhanie

vzájomná poloha hliníkového obalu a oceľovej duše sa nemení,

kombinované lano pri výrobnej teplote nemá nijaké vnútorné napätie.

S

F

SS

F

FeAlf (MPa; N, mm2),

– merná tiaž vodiča (N·m-3), E – výsledný modul pružnosti oceľovo-hliníkového vodiča (MPa),

EFe = 3 EAl, – teplotný súčiniteľ dĺžkovej rozťažnosti (0C-1), Al = 2 Fe ,

– namáhanie oceľovej duše a hliníka (MPa).

Konštanty a mechanické napätie kombinovaných lán

),mN(1

3-

Fe

Al

Fe

AlAlFe

AlFe

AlAlFeFe

AlFe

AlFe

SSSS

SS

SS

SS

qq

Merná tiaž lana AlFe

.1

potom,Ak AlFe

Fe

Al

k

kk

S

S

,Fe

Fe

Al

Al

EEE

Modul pružnosti (MPa)

Vodič namáhaný ťahovou silou F sa predĺži

čiže .Fe

Fe

Al

Al

EE

kde q je tiaž vodiča na jednotku dĺžky (N·m-1), S je plocha vodiča v priereze (m2).

mechanické namáhanie je priamo úmerné E

1-

-1-1-1FeFe

sm 81,9 kde

,)sm ,mkg ;m(N

g

ggq

Ťah v celom vodiči sa rovná súčtu ťahov v hliníkovej a oceľovej časti:

kde,Fe

FeAl

Al E

E

E

E

.

,

,

FeFe

AlAl

E

E

E

FeFeAlAlFeAl SSSSS

.FeFeAlAlFeAl SESESSE

Fe

Al

Fe

AlAlFe

Fe

Fe

FeAl

FeFeAlAl

1SSSS

EE

S

S

SS

SESEE

Z toho

.1

AlFe

k

EkEE

a následne

FeAl FFF

Namáhanie v jednotlivých materiáloch:

,1

,1

Fe

AlFeFe

FeFe

Al

AlFeAl

AlAl

kE

EkE

E

E

kE

EkE

E

E

.

1

,1

AlFe

FeFe

AlFe

AlAl

EkE

kE

EkE

kE

z toho

Obdobným spôsobom je možné odvodiť teplotný koeficient dĺžkovej rozťažnosti:

,AlFe

AlAlFeFeAlFe EkE

kEE

kde Fe je teplotný koeficient dĺžkovej rozťažnosti Fe duše (0C-1), Al je teplotný koeficient dĺžkovej rozťažnosti Al plášťa (0C-1), EFe je modul pružnosti Fe duše (MPa), EAl modul pružnosti Al plášťa (MPa), k pomer prierezov Al plášťa a Fe duše.

).( resp. ),(

,

010FeFe010AlAl

FeAl

Pr. 1: Vypočítajte pre lano AlFe 240/39 mernú tiaž, modul pružnosti, mechanické napätie Al, výsledné dovolené mechanické napätie v lane, koeficient lineárnej tepelnej rozťažnosti, tepelné mechanické napätie v Al a Fe pri -5°C.Dané hodnoty: SAl = 243,05 mm2, SFe = 38,61 mm2, Fz = 76,943 kN, σFe = 280 MPa, EAl = 57000 MPa, EFe = 180000 MPa, γAl = 0,027∙106 N∙m-3, γFe = 0,082∙106 N∙m-3, αFe = 11∙10-6 °C-1, αAl = 23∙10-6 °C-1 .

Merná tiaž 3666

AlFe mN1003453,03,61

10027,03,610082,0

1

k

k

.mN10034284846,01066,281

81,998437,0 36

6

1

S

gq

Modul pružnosti MPa.32,738493,61

570003,6180000

1AlFe

k

EkEE

Mechanické napätie Al MPa.67,88180000

57000280

Fe

AlFeAl E

E

Výsledné mechanické napätie v lane MPa.86,1143,61

67,883,6280

1AlFe

k

k

Maximálne dovolené mechanické napätie v lane

MPa.807,10366,281

7694338,038,0 z

dmax S

F

Koeficient lineárnej tepelnej rozťažnosti

.C109933,18

570003,6180000

5700010233,61800001011

16

66

AlFe

AlAlFeFe

EkE

EkE

Ďalšie typy lánĎalšie typy lán

Zliatinové lanáZliatinové laná – – zliatina aldrey (Alzliatina aldrey (Al 98 98,,6 %6 %, Mg, Si, Fe), prípadne Al-Mg, , Mg, Si, Fe), prípadne Al-Mg, SiSi s prísadami Cu, Mn, Ti, V – dobré mechanické vlastnosti. s prísadami Cu, Mn, Ti, V – dobré mechanické vlastnosti.

Oceľové laná Oceľové laná

Laná z oceľových pozinkovaných drôtov sa používajú na kotvenie, Laná z oceľových pozinkovaných drôtov sa používajú na kotvenie, na uzemňovacie vodiče a na pracovné vodiče pri prechodoch cez veľké na uzemňovacie vodiče a na pracovné vodiče pri prechodoch cez veľké križovatky. križovatky.

Oceľovo-medené vodiče CuFe Oceľovo-medené vodiče CuFe

Oceľové vodiče obalené vrstvou Cu sa používajú tam, kde sú veľké Oceľové vodiče obalené vrstvou Cu sa používajú tam, kde sú veľké námrazy, ďalej ako vodiče oznamovacích vedení a ako uzemňovacie námrazy, ďalej ako vodiče oznamovacích vedení a ako uzemňovacie vodiče. vodiče.

Špeciálne vodičeŠpeciálne vodiče

Antivibračné lanáAntivibračné laná – konštrukcia – konštrukcia:: duté obalové lano opletené duté obalové lano opletené hliníkovými drôtmi alebo aldreyhliníkovými drôtmi alebo aldrey--om. Vo vnútri je oceľové lano om. Vo vnútri je oceľové lano uložené voľne. Obe laná sú napnuté rôznym ťahom – uložené voľne. Obe laná sú napnuté rôznym ťahom – oceľové viac oceľové viac ich frekvencie sú rôzne, ich frekvencie sú rôzne,nemôžu sa pôsobením vetra navzájom rozkmitať.nemôžu sa pôsobením vetra navzájom rozkmitať.

Duté laná Duté laná

VVedenedeniaia 110, 220, 400 kV 110, 220, 400 kV – – dôležité sú straty korónou, dôležité sú straty korónou, ktoré závisia najmä od priemeru vodiča. Celý prierez ktoré závisia najmä od priemeru vodiča. Celý prierez na medených vodičoch sa dal hospodárne využiť na medených vodičoch sa dal hospodárne využiť z hľadiska prúdového zaťaženia iba do 110 kV. z hľadiska prúdového zaťaženia iba do 110 kV. Aby boli laná pre rovnaký priemer ľahšie, Aby boli laná pre rovnaký priemer ľahšie, začali sa vyrábať duté laná. Vo vnútri dutého vodiča je špirálovito navinutá začali sa vyrábať duté laná. Vo vnútri dutého vodiča je špirálovito navinutá pružina obvykle profilu T (niekedy I), ktorá má zabrániť splošteniu vodiča. pružina obvykle profilu T (niekedy I), ktorá má zabrániť splošteniu vodiča. Použitie je obťažné, lebo musia mať špeciálne svorky, ktoré zachytávajú Použitie je obťažné, lebo musia mať špeciálne svorky, ktoré zachytávajú vnútornú pružinu aj vonkajší obal. vnútornú pružinu aj vonkajší obal.

Zväzkové vodiče Zväzkové vodiče

–– väčší prierez. Navrhnuté: P.väčší prierez. Navrhnuté: P. H.H. Thomas roku 1909, neskôr roku 1911, Faccioli. Thomas roku 1909, neskôr roku 1911, Faccioli. Úplné využitie však našli iba pri stavbách vedení s najvyššími napätiami. Úplné využitie však našli iba pri stavbách vedení s najvyššími napätiami. Zväzkový vodič – viaceré mechanicky aj elektricky paralelne zapojené Zväzkový vodič – viaceré mechanicky aj elektricky paralelne zapojené jednoduché laná (obyčajne AlFe), umiestnené do rohov pravidelného viac-jednoduché laná (obyčajne AlFe), umiestnené do rohov pravidelného viac-uholníka, ktoré z montážneho hľadiska tvoria jednotný zväzok. uholníka, ktoré z montážneho hľadiska tvoria jednotný zväzok. – zvýšená kapacita, znížená indukčnosť a elektrické namáhanie na povrchu – zvýšená kapacita, znížená indukčnosť a elektrické namáhanie na povrchu jednotlivých lán, a tým aj straty korónou. jednotlivých lán, a tým aj straty korónou.

Viac tenších vodičov : Viac tenších vodičov : – menšie vzdialenosti medzi stožiarmi, – menšie vzdialenosti medzi stožiarmi, – väčší počet izolátorov, armatúr. – väčší počet izolátorov, armatúr.

• na vedenia 110 kV nie je hospodárne používať zväzkový vodič,• 220 kV vedenia, ak je potrebné, sa používajú dvojzväzky,• 400 kV vedenia – používajú sa dvoj resp. trojzväzky.

Výhody zväzkových vodičov:• zvyšuje sa prúdové zaťaženie vodičov vzhľadom na lepšie ochladzovanie (väčšia chladiaca plocha),• znižuje sa indukčnosť a zvyšuje kapacita vedenia, tým sa znižuje úbytok napätia, straty a zlepšuje sa stabilita prenosu,• znižujú sa straty korónou,• zmenšuje sa vplyv na telekomunikačné zariadenia.

Nevýhody zväzkových vodičov:• vplyvom zmenšenia impedancie vedenia sa zhoršujú skratové pomery,• vplyvom zvýšenia kapacity vedenia sa viac prejavuje Ferrantiho efekt,• väčšie zaťaženie od klimatických vplyvov (námraza, vietor),• drahšie stožiare, výstroj i montáž,• väčšia náročnosť na montážne práce.

Vodiče pre kompaktné vedenia Charakteristika kompaktného vedenia:

menšie vzdialenosti medzi vodičmi fáz, špeciálne stožiare, izolátory, vodiče a vyznačujú sa vyšším prenášaným výkonom.

Pri zvyšovaní prenosovej schopnosti už existujúcich vedení sa pri zvyšovaní prúdu presúva prevádzková teplota do oblastí vyšších teplôt a priehyb vodičov sa zväčšuje. Teda použitím takých vodičov, v ktorých je zväčšovanie priehybu eliminované, môžeme zmenšiť výšku stožiarov nového prenosového vedenia, resp. pri tej istej výške stožiarov zväčšiť prenosovú schopnosť vedenia nové typy vodičov, ktoré majú malý priehyb pri vysokej prevádzkovej teplote spôsobenej veľkým prúdom.

Nízko priehybové vysokoteplotné vodiče (thermal-resistant) pre kompaktné vedenia:a) GTACSR – prevádzková teplota 150°,b) LTACSR,c) UTACIR.

Pre zmenšenie priehybu vodiča v závislosti od teploty vodiča sa používajú dve metódy: – zníženie medznej teploty hliníkového obalu (kedy sa vodič prestane

rozťahovať) do oblasti normálnej prevádzkovej teploty, – použitie iného materiálu, ktorý má oproti oceľovému jadru nižší koeficient tepelnej rozťažnosti.

Galvanizované oceľové pramene s vysokou pevnosťouMazivoTepelne odolné hliníkové prameneMedzera (gap)

Vodič GTACSR má najvnútornejšiu hliníkovú vrstvu z tvarovaných vodičov. Tým vznikne medzi hliníkovou dušou a oceľovým jadrom medzera, ktorá je stále udržiavaná, kvôli špeciálne tvarovaným segmentom. Vodič je montovaný tak, že hlavné namáhanie nesie oceľové jadro s vysokou pevnosťou, ktoré má nízky koeficient lineárnej tepelnej rozťažnosti (11,5·10-6 C-1), a preto bude priehyb vodiča značne menší než u štandardného vodiča (20·10-6 C-1).

Galvanizované oceľové pramene s vysokou pevnosťouMazivoTepelne odolné hliníkové pramene

Vodič LTACSR (loos type)je taký vodič, ktorý má medznú teplotu zníženú do oblastí normálnej prevádzkovej teploty. Je to vodič z hliníkovej zliatiny s oceľovou výstužou tzv. nespevnenej alebo voľnej konštrukcie.

Uzemňovacie laná VSVK ochrane vonkajšieho silového vedenia pred atmosférickými prepätiami patrí:

dokonalé izolovanie vodičov od zeme, závisí od rázovej pevnosti izolátorov,

správna koordinácia izolácie celej sústavy,

dostatočné vzdialenosti medzi fázovými vodičmi navzájom a medzi fázovými vodičmi a konštrukciou stožiara,

použitie automatického opätovného zapínania (OZ) – na úrovni 22 kV,

nízky odpor uzemnenia stožiarov,

vhodné umiestnenie uzemňovacích lán v hlave stožiarov.

Jediná ochrana vedení pred priamymi údermi blesku – uzemňovacie lano. Ostatné ochrany účinky bleskov len nepriamo zmierňujú alebo zneškodňujú. Vedenie môže mať jedno alebo niekoľko uzemňovacích lán. Spájajú sa so zemou spravidla na každom alebo nanajvýš na každom druhom stožiari. Dôležité je určenie ochranného uhla a výšky uzemňovacieho lana z čoho potom vyplýva aj konštrukcia stožiarov, rázové izolačné hladiny, odpor uzemnenia stožiarov, konfigurácia stožiarov.

Funkcia uzemňovacích lán tienia fázové vodiče pred priamymi údermi blesku, znižujú elektrostaticky indukované prepätie – zväčšujú kapacitu vodičov proti zemi, pri zásahu blesku odvádzajú prepätie do zeme tak, aby sa nešírilo ďalej vedením.

Uzemňovacie lano – osobitne vedený vodič súbežný s chránenými fázovými vodičmi vo vhodnej výške nad nimi. V prípade poruchy priamym zásahom bleskom zabráni zásahu do fázových vodičov, pričom aj tak sa v nich dokáže naindukovať napätie, avšak amplitúda a aj strmosť čela je menšia ako má blesk a preto nespôsobuje katastrofálne poškodenia. Uzemňovacie laná sa používajú aj pri vstupoch a výstupoch z elektrickej stanice, ale len do určitej vzdialenosti.

Vedenia s vysokými nárokmi na bezporuchovú prevádzku sa vyzbrojujú uzemňovacími lanami po celej dĺžke. Sú to predovšetkým distribučné a prenosové vedenia vvn a zvn.

Vonkajšie vedenia bez uzemňovacích lán (do 22 kV) chránime Torokovými trubicami (vyfukovacími bleskoistkami).

Najbežnejší typ ZL (uzemňovacieho lana) – kombinované AlFe 42/25, Fe 70 (110 kV), AlFe 185/31 (400 kV vedenia).

Vodiče s optickými káblami ako uzemňovacie laná Optické káble: prenos dátových signálov, prenos hlasu, videa, monitorovací systém, pozorovací systém pre testovacie linky a údržbu.

Pri použití optických vlákien je dôležité poznať všetky ich prenosové parametre pri rôznych zaťažovacích stavoch, pôsobenie statického a dynamického zaťaženia. Nepatrné vratné zmeny niektorých parametrov optického vlákna integrovaného vnútri štruktúry konkrétneho typu závesného optického kábla sa dajú využiť na monitorovanie jeho teploty, namáhania, priehybu, vibrácií či gallopingu.

Typy vodičov s optickými káblami sa rozlišujú hlavne v ochrane pred poškodením jednotlivých optických vlákien. Tepelné a mechanické namáhanie vodičov, najmä pri dĺžkovej dilatácii, nesmie spôsobiť prenos vonkajších síl na vnútorné optické vlákna a zvýšiť ich tlmenie.

Ďalšie vplyvy, proti ktorým musia byť odolné: vlhkosť, mechanické namáhanie pri montáži a počas prevádzky vplyvom vetra, námraza, vyšvihnutie, vibrácie, údery blesku.

Spoločný znak závesných optických káblov: voľná sekundárna ochrana (Loose Tube = dutá rúrka) naplnená gélom brániacim ich vlhnutiu a prenosu síl do vnútornej štruktúry.

Vyskytuje sa v dvoch modifikáciách:

- priama osová centrálna maxi rúrka z polyméru alebo kovu, ovinutá nosnou časťou kovových drôtov,

- ochranná rúrka z polyméru alebo kovu, špirálovito stáčaná okolo ťahového prvku.

Výstavba nového vedenia alebo výmena starého za nové: kombinovaný lanový vodič AlFe 180/59 s max. 48 optickými vláknami.

Pri potrebe viacerých ZL stačí len jedno KZL, ostatné klasické AlFe.

Použitie KZL súvisí s jednoduchosťou použitia, málo sa zmenia jeho technické parametre a následne sa nezmení zaťaženie nosnej konštrukcie.

Priloženie celoplastových optických káblikov k nosnému ZLCeloplastový optický kábel môže byť na uzemňovacom lane prisponkovaný, priviazaný alebo ovinutý. Optické vlákna sú voľne uložené v ochranných rúrkach z polyméru vyplnených gélom. Materiál vonkajšieho plášťa optického kábla má byť odolný do 160 °C ak je v dotyku s AlFe alebo AlMgSi lanom, alebo do 300 °C ak je

Optický kábel a) prisponkovaný, b) priviazaný, c) ovinutý

priložený k pozinkovanému oceľovému uzemňovaciemu lanu a zároveň odolný voči slnečnému žiareniu a oteru. Vzdialenosť príchytiek je najmenej 1 m a stúpanie viazacej šnúry alebo stúpanie vlastného ovíjania optického káblika okolo uzemňovacieho lana je 0,6 až 0,8 m. Umiestňuje sa len na ZL vo výbornom technickom stave, zväčša po výmene.

Výhoda: prístupnosť či montáž počas prevádzky aj bez nutnosti vypnutia vonkajšieho vedenia pomocou diaľkovo ovládaného stroja. SR: cca 224 km ovinutého optického kábla, ktorý nepotrebuje žiadne upevňovacie komponenty.

Nevýhoda: zväčšenie prierezu vodiča, väčšia plocha vystavená tlaku vetra a námraze i keď pri určitých podmienkach môže slúžiť ako tlmič vibrácií. Žiaden z týchto variantov nie je chránený pred náhodným a zámerným preseknutím optického káblika napríklad vtáctvom.

KLV – kombinované lanové vodiče (OPGV – Optical Ground Wire) -najlepšia náhrada klasických ZL – kombinované uzemňovacie laná OPGW druhej generácie s optickými vláknami uloženými v špirálovite stáčanej dutej ochrannej rúrke vyplnenej gélom, nemení sa vzhľad vonkajšieho vedenia ani preťaženie na stožiari vplyvom vetra či námrazy, pretože sa zachováva priemer lana.

KLV s optickými káblami v niekoľkých ochranných rúrkach 1 – centrálny ťahový prvok zo sklolaminátu, 2 – ochranná rúrka vyplnená gélom, 3 –gél, 4 – optické vlákno, 5 – spoločná ochranná rúrka, 6 – Al, AlMgSi, Fe.

KLV s centrálnym optickým káblom v maxi rúrke 1 – centrálna maxi rúrka z polyméru vyplnená gélom, 2 – optické vlákno, 3 –gél, 4 – Al, AlMgSi alebo Fe.

TRVALÉ PREDĹŽENIE VODIČOV VONKAJŠÍCH TRVALÉ PREDĹŽENIE VODIČOV VONKAJŠÍCH

PRENOSOVÝCH VEDENÍPRENOSOVÝCH VEDENÍ

a)a) predĺženie závislé od času pôsobenia mechanického zaťaženia - predĺženie závislé od času pôsobenia mechanického zaťaženia - CC (mm (mmkmkm-1-1), ), spôsobené metalurgickým tečením hliníkových drôtov, spôsobené metalurgickým tečením hliníkových drôtov,

b)b) predĺženie podmienené veľkosťou pôsobiaceho mechanického zaťaženia predĺženie podmienené veľkosťou pôsobiaceho mechanického zaťaženia –– SS (mm(mmkmkm-1-1), zapríčinené geometrickým sadaním drôtov jednotlivých vrstiev ), zapríčinené geometrickým sadaním drôtov jednotlivých vrstiev vodiča, nie je závislé od času a je funkciou pôsobiaceho mechanického vodiča, nie je závislé od času a je funkciou pôsobiaceho mechanického zaťaženia, zaťaženia,

c)c) predĺženie v dôsledku pôsobenia mechanického napätia v bodoch prekríženia predĺženie v dôsledku pôsobenia mechanického napätia v bodoch prekríženia drôtov nad sebou nachádzajúcich sa vrstiev vodiča.drôtov nad sebou nachádzajúcich sa vrstiev vodiča.

Na vodičoch vedení dochádza nielen k pružným zmenám (vratným), ale aj trvalým:

Trvalé predĺženie spôsobené krížením drôtov (c)) budeme v ďalších úvahách zanedbávať, zložky predĺženia v bode a) a b) budeme riešiť oddelene.

Výsledné trvalé predĺženie je dané sumou týchto zložiek.

Metalurgické tečenieMetalurgické tečenie Spôsobené mechanickým zaťažením dlhší časový interval Spôsobené mechanickým zaťažením dlhší časový interval dochádza v jeho molekulovej štruktúre k trvalým zmenám. Napr. dochádza v jeho molekulovej štruktúre k trvalým zmenám. Napr. na hliníkových drôtoch vyrobených ťahaním sa vytvorí určitý typ na hliníkových drôtoch vyrobených ťahaním sa vytvorí určitý typ vnútornej molekulovej štruktúry, ktorá sa však bude meniť vplyvom vnútornej molekulovej štruktúry, ktorá sa však bude meniť vplyvom dlhodobého mechanického zaťaženia tak, že molekuly budú zaujímať dlhodobého mechanického zaťaženia tak, že molekuly budú zaujímať nové polohy, pokým nenastane rovnovážny stav vnútorných síl. nové polohy, pokým nenastane rovnovážny stav vnútorných síl.

Priebeh trvalej deformácie v závislosti od času pri konštantnej teplote Priebeh trvalej deformácie v závislosti od času pri konštantnej teplote a mechanickom napätí je znázornený všeobecnou krivkou tečenia a mechanickom napätí je znázornený všeobecnou krivkou tečenia na obrázku.na obrázku. Časť 0-1 – okamžitá deformácia,úsek 1-2 – pomerne veľké predĺženie, tzv. primárne tečenie,úsek 2-3 deformácia v závislosti od času sa spomalí, tzv. sekundárne tečenie, úsek 3-4 – tzv. terciárne tečenie, deformácia sa zrýchľuje a končí sa zlomom v bode 4.

,,, VHCmaxStot Ttt kdetot je celkové trvalé predĺženie vodiča (mmkm-1),S je trvalé predĺženie vodiča spôsobené geometrickým sadnutím

drôtov (mmkm-1),C je trvalé predĺženie vodiča spôsobené metalurgickým tečením

(mmkm-1),max je maximálne mechanické napätie vodiča (MPa),H je mechanické napätie vodiča (MPa),t je čas pôsobenia mechanického napätia H (h),TV je teplota vodiča (0C).

Celkové predĺženie vodičaCelkové predĺženie vodiča

Geometrické sadanie drôtovGeometrické sadanie drôtovPri mechanickom zaťažení zlaneného vodiča sa prejaví predĺženie lana, Pri mechanickom zaťažení zlaneného vodiča sa prejaví predĺženie lana, ktoré: ktoré:

závisí od veľkosti pôsobiaceho mechanického napätia a závisí od veľkosti pôsobiaceho mechanického napätia a štrukturálneho zloženia lana, štrukturálneho zloženia lana,

nezávisí od času a v skutočnosti sa môže skončiť veľmi rýchlo. nezávisí od času a v skutočnosti sa môže skončiť veľmi rýchlo.

Naopak, metalurgické tečenie sa musí počítať pre dlhé obdobie (10 až 30 Naopak, metalurgické tečenie sa musí počítať pre dlhé obdobie (10 až 30 rokov a viac).rokov a viac).

Faktory ovplyvňujúce celkové trvalé predĺženie vodičovFaktory ovplyvňujúce celkové trvalé predĺženie vodičov

Vonkajšie faktory – nezávisléVonkajšie faktory – nezávislé od vodiča a sú vyvolané vonkajšími od vodiča a sú vyvolané vonkajšími vplyvmivplyvmi: : mechanickým zaťažením, mechanickým zaťažením, teplotou,teplotou,strojovým zariadením a technologickými postupmi napínania strojovým zariadením a technologickými postupmi napínania vodičov. vodičov.

Vnútorné faktory – zahŕňajúVnútorné faktory – zahŕňajú charakteristiky vodiča, ako napr.: charakteristiky vodiča, ako napr.: druh materiálu (chemické zloženie, mikroskopická štruktúra), druh materiálu (chemické zloženie, mikroskopická štruktúra), typ vodiča (parametrické usporiadanie a zloženie), typ vodiča (parametrické usporiadanie a zloženie), spôsob výroby vodičov. spôsob výroby vodičov.

Pri výrobe hliníkových drôtov sa používa: Pri výrobe hliníkových drôtov sa používa: – valcovanie za tepla, valcovanie za tepla, – ťahanie, ťahanie, – liatie a priebežné valcovanie. liatie a priebežné valcovanie.

Praktický postup výpočtu trvalého predĺženia vodičov Praktický postup výpočtu trvalého predĺženia vodičov vonkajších prenosových vedení počas ich životnostivonkajších prenosových vedení počas ich životnosti

Vodiče vonkajších prenosových vedení sú vystavené zmenám: Vodiče vonkajších prenosových vedení sú vystavené zmenám: -- mechanického napätia mechanického napätia HH (MPa), (MPa), -- teploty vodiča teploty vodiča TTVV ( (00C), C),

a to najmä vplyvom zmien: a to najmä vplyvom zmien: -- teploty okolia teploty okolia TTokok ( (00C), C), -- intenzity slnečného žiarenia intenzity slnečného žiarenia IIss (W·m (W·m-2-2), ), -- rýchlosti vetra rýchlosti vetra vv (m·s (m·s-1-1), ), -- prúdového zaťaženia prúdového zaťaženia IIvv (A), (A), -- prípadne námrazku. prípadne námrazku.

TTVV a a HH – rozhodujúce – rozhodujúce veličiny pri výpočte trvalého celkového veličiny pri výpočte trvalého celkového predĺženia predĺženia tottot (mm·km (mm·km-1-1))

projektant musí už v štádiu projekčnej prípravy vedenia projektant musí už v štádiu projekčnej prípravy vedenia predpokladať zdôvodnený výskyt záťažových stavov počas predpokladať zdôvodnený výskyt záťažových stavov počas životnosti vodičov, čo je možné buď na základe znalosti výskytu životnosti vodičov, čo je možné buď na základe znalosti výskytu záťažových stavov iných, už postavených vedení, alebo pomocou záťažových stavov iných, už postavených vedení, alebo pomocou výpočtového programu založenom na štatistických simulačných výpočtového programu založenom na štatistických simulačných metódach. metódach.

Pri projektovaní nových vonkajších vedení musia byť určené dva Pri projektovaní nových vonkajších vedení musia byť určené dva základné časové intervaly: základné časové intervaly:

ttaa – – časčas potrebný na montáž vodičovpotrebný na montáž vodičov, t., t. j. čas rozvíjania, napínania a j. čas rozvíjania, napínania a

regulovania vodičov, prípadne v tomto časovom intervale môže byť regulovania vodičov, prípadne v tomto časovom intervale môže byť zahrnuté tzv. predpínanie vodičov. (Predopnúť vodič znamená napnúť zahrnuté tzv. predpínanie vodičov. (Predopnúť vodič znamená napnúť ho na maximálne dovolené napätie, ktoré sa môže vyskytnúť počas ho na maximálne dovolené napätie, ktoré sa môže vyskytnúť počas jeho prevádzky, v našom prípade je to napätie pri -5 °C + námrazku, čím jeho prevádzky, v našom prípade je to napätie pri -5 °C + námrazku, čím sa prakticky eliminuje predĺženie vodiča v dôsledku geometrického sa prakticky eliminuje predĺženie vodiča v dôsledku geometrického sadania drôtov), sadania drôtov), ttb b – – časčas prevádzky vedeniaprevádzky vedenia, t., t. j. jeho životnosť. j. jeho životnosť.

Trvalé predĺženie vodičov, ktoré vznikne v časovom intervale Trvalé predĺženie vodičov, ktoré vznikne v časovom intervale ttaa netreba netreba

uvažovať, pretože na konci tohto intervalu, kedy sa vodiče regulujú na uvažovať, pretože na konci tohto intervalu, kedy sa vodiče regulujú na vyžadované mechanické napätia, resp. priehyby, je toto predĺženie vyžadované mechanické napätia, resp. priehyby, je toto predĺženie eliminované samotným procesom regulovania vodičov. Projektant bude eliminované samotným procesom regulovania vodičov. Projektant bude uvažovať len predĺženie, ktoré vznikne vo vodiči počas intervalu uvažovať len predĺženie, ktoré vznikne vo vodiči počas intervalu ttbb. .

Pretože priebeh trvalého predĺženia v danom časovom intervale závisí Pretože priebeh trvalého predĺženia v danom časovom intervale závisí od veľkosti predĺženia, ktoré nastalo počas predchádzajúcich periód, je od veľkosti predĺženia, ktoré nastalo počas predchádzajúcich periód, je nevyhnutné vypočítať najprv predĺženie vodiča počas periódy nevyhnutné vypočítať najprv predĺženie vodiča počas periódy ttaa a a

potom vypočítať predĺženie súvisiace s časovým intervalom potom vypočítať predĺženie súvisiace s časovým intervalom ttbb, čo je , čo je

hodnota, ktorá sa musí zohľadniť pri výpočte montážnych tabuliek. hodnota, ktorá sa musí zohľadniť pri výpočte montážnych tabuliek.

Trvalé predĺženie vodiča AlFe 240/39

a AlFe 450/52

roky

roky

tot je celkové trvalé predĺženie vodiča (mmkm-1), C je trvalé predĺženie vodiča v dôsledku metalurgického tečenia (mm·km-1).