120400255-Visokonaponske-mreže-i-vodovi SVE POTREBNO ZA MATURSKI

Prof. dr Jadranka RadovićVisokonaponske mreže i vodovi – predavanja

---- 1 ----

I. UVODNA RAZMATRANJA

E n e r g e t i ka je privredna grana koja se bavi problemima obezbijeđenja proizvodnje, transporta, raspodjele i korišćenja svih vidova energije. To je u svakoj zemlji strateška i infrastrukturna privredna grana, čiji je uticaj na sve ekonomske tokove i razvoj ostalih privrednih grana (industrije, saobraćaja, poljoprivrede i dr.) dominantan.

E l e k t r o e n e r g e t ika je grana energetike koja se bavi problemima proizvodnje, prenosa, distribucije i isporuke električne energije potrošačima, a takođe i problemima same potrošnje električne energije.

Sve ove djelatnosti su objedinjene u okviru posebne privredne organizacije koja se naziva e l e k t r op r i v r e d a i realizuju se pomoću tehničkog sistema koji se naziva e l ek tr o e n e r g e t s ki s i s t e m ( EES ) .Osnovni cilj svih aktivnosti u okviru elektroprivrede je da se obezbijedi zahtijevana isporukaelektrične energije potrošačima, uz propisani kvalitet, neophodne nivoe sigurnosti i pouzdanosti te isporuke i najmanje troškove. U tu svrhu služi tehničko-ekonomski sistem, koji se naziva elektroenergetski sistem (EES).

E l e k t r o e n e r g e t s k i s i s t e m je tehnički sistem za proizvodnju, prenos, raspodjelu, distribuciju i potrošnju električne energije.Njegov osnovni zadatak je da obezbijedi zahtijevanu isporuku električne energije potrošačima,uz propisani kvalitet, neophodne nivoe sigurnosti i pouzdanosti te isporuke i najmanje troškove.

U tehničko-strukturnom smislu, elektroenergetski sistem je složeni dinamički sistem, koji se sastoji od skupa elektrana, prenosnih i distributivnih vodova, transformatorskih i razvodnih postrojenja i potrošača međusobno povezanih tako da djeluju kao jedinstvena cjelina u okviru kojeg se ostvauje jedinstveni tehnološki proces proizvodnje, prenosa, raspodjele, distribucije i potrošnje električne energije.

Današnji EES-i su isključivo trofazni sistemi naizmjenične struje učestanosti 50 Hz, a uAmerici 60 Hz.Može se slobodno reći da ni jedno drugo tehničko rješenje nije našlo tako jedinstvenu primjenu u cijelom svijetu kao trofazni EES. Za to su zaslužne njegove prednosti nad ostalim mogućim načinima za proizvodnju i prenos električne energije, a to su: sistem jednofazne struje i jednofazni sistem naizmjenične struje.

I.1 O SNO VN I ZAD AC I ELEK TRO ENERG ETSK IH SI STEM A

O s no v n i za d a c i EES - a s u : dovoljno, sigurno, kvalitetno i ekonomično snabdijevanje električnom energijom, uz njenu racionalnu potrošnju.

D o v o l j n o s n a bd i j e v a n je znači da je za svako potrošačko područje, odnosno potrošač obezbijeđena potrebna snaga i količina električne energije i da se sa tog aspekta ono može nesmetano razvijati, odnosno potrošač može koristiti i obavljati svoju funkciju.

S i g u r n o s n a b d ije v a n j e znači da treba predvidjeti racionalnu sigurnost napajanja potrošača u slučajevima ispada iz pogona pojedinih elektroenergetskih elemenata ili drugih uzroka neredovnog snabdijevanja. EES-i se obično planiraju da mogu podnijeti bez ugrožavanja normalnog pogona sve moguće jednostruke poremećaje ( tzv. " (n-1) koncept sigurnosti " ).


---- 2 ----

Tijesno vezan sa konceptom sigurnosti je koncept pouzdanosti koji se oslanja na kvantifikaciju sigurnosti snabdijevanja preko odgovarajućih pokazatelja pouzdanosti. Pouzdanost EES-a je u suštini pojam pomoću kojeg se izražava vjerovatnoća ispravnog funkcionisanja sistema i obezbijeđenja isporuke električne energije potrošačima. Ta vjerovatnoća vezuje se za određene indekse pouzdanosti, koji međusobno povezuju karakteristične pokazatelje prekida isporuke električne energije i njihove efekte na potrošače. Najčešće se u tu svrhu primjenjuju pokazatelji vezani za veličinu ispada snage, energije, učestanosti pojava i trajanje ispada. Svi pokazatelji ( ili indeksi ) pouzdanosti EES-a, u direktnoj su vezi sa pokazateljima pouzdanosti njihovih elemenata, na osnovu kojih se proračunavaju.

K v a l i t e t n o s n a bd i j e v a n je znači da se obezbijedi da dva osnovna parametra koja definišu kvalitet električne energije, a to su učestanost i napon, budu uvijek u okviru dozvoljenih intervala odstupanja od nazivnih (naznačenih ili nominalnih - normiranih) vrijednosti i oblika. Ovo je neophodan uslov za ispravan rad električnih aparata i uređaja i to kako potrošačkih tako i proizvodnih.

Održavanje učestanosti kao sistemskog parametra vrši se na nivou jednistvenog EES-a, dok se održavanje napona može vršiti na svim nivoima, od proizvidnje, preko prenosa, raspodjele i distribucije pa sve do potrošnje. Kod potrošača, npr. u okviru industijske potrošačke mreže se ugradnjom uređaja za proizvodnju reaktivne snage i uređaja za filtriranje održava potreban kvalitet napona za potrošače posmatranog industrijskog pogona, a istovremeno sprečava "prljanje" (prekomjerna potrošnja reaktivne snage, povećan pad napona, pojava viših harmonika u obliku krivih napona i struje i sl.) mreže, odnosno sistema preko kojeg se ovakav potrošač napaja.

E k o no m i č n o s n a b d ije v a n j e znači da treba težiti da troškovi proizvodnje, prenosa, raspodjele i distribucije, tj. cijelog procesa uključivo sve do potrošača budu što niži.

R ac i o n a l n a u pot r e b a e l e k t r i č n e e n e r g i j e i snage od strane potrošača svodi se ne samo na ekonomisanje sa stanovišta potrošača, već i u odnosu na zahtjeve koje postavlja EES.

I .2 O SO BENO STI EL EKT RO EN ERG ET IK E

Proizvodnja, prenos, raspodjela, distribucija i potrošnja električne energije posjeduju niz osobenosti koje izdvajaju elektroenergetiku od ostalih grana energetike. Te osobenosti su:

1. Proizvodnja električne energije, njen prenos, raspodjela, distribucija i njeno pretvaranje u druge vidove energije praktično se vrši u istom trenutku.

Drugim riječima, u okviru EES-a električna energija se praktično nigdje ne akumulira, tj. ne može se uskladištiti već se može proizvoditi samo onda kada to zahtjevaju potrošaši.Upravo ova osobenost električne energije pretvara EES u jedinstveni složeni sistem, čijipojedini djelovi (podsistemi, elementi) mogu biti međusobno udaljeni stotinama kilometara i više.Jednovremenost proizvodnje i potrošnje električne energije važi za bilo koji vremenski trenutak, tj. u bilo kojem trenutku u EES-u da postoji odgovarajuća ravnoteža za snagu, odnosno ravnoteža između proizvodnje i potrošnje, računajući i gubitke, a koji se pojavljuju na svim nivoima, odnosno u svim elementima sistema.2. Proizvodnju i potrošnju električne energije naizmjenične struje neminovno prati i proizvodnja i potrošnja reaktivne energije i snage.

4500

GWh 4000

3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

0


---- 3 ----

U EES-ima trofazne naizmjenične struje, proizvodnju (potrošnju) aktivne snage, određenu izrazom:

P = 3UI cos ϕ [MW],

neminovno prati proizvodnja ( potrošnja ) reaktivne snage, određena izrazom:

Q = 3UI sin ϕ [MVAr],

koje se jedinstveno izražavaj preko tzv. ukupne, odnosno prividve snage (fiktivna vrijednost):

S = 3UI = P 2 + Q 2

[MVA].

U navedenim izrazima P, Q i S su trofazne snage u posmatranoj tački sistema sa linijskim, odnosno međufaznim naponom U , strujom I i faktorom snage cosϕ .

N a p om e n a: Na nivou EES-a aktivna, reaktivna i prividna snaga se obično izražavaju u [MW], [MVAr] i [MVA], napon u [kV], a struja za normalne režime u [A].

3. Postoji stalna i velika neravnomjernost potrošnje ( proizvodnje ) električne energije i snage u vremenu (godina, godine, sezona, mjeseca, dana pa i časa).

Ovu osobenost ćemo ilustrovati primjerima iz EES-a Crne Gore.Na slici 1. prikazane su godišnja proizvodnja (HE Perućica, HE Piva - valorizovana isporuka iz EES-a Srbije i TE Pljevlja) i bruto potrošnja (potrošači + gubici) električne energije u EES-u Crne Gore za period 1982-2002 god.

82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 0 1 2

Prozvodnja 1800 2332 3294 2941 3239 3058 3141 2572 2212 3122 2468 1881 1188 1724 3356 2449 2872 2942 2807 2726 2851

Potrosnja 2759 2802 3191 3291 3406 3475 3424 3417 3372 3365 3184 2416 2145 2507 3131 3567 3543 3542 3828 4189 4230

Slika 1. Godišnje proizvodnje i potrošnje el. en. u EES-u CG u periodu 1982-2002 g.

U tabeli 1 date su maksimalne godišnje snage (vršna opterećenja) za period 1998 – 2005 g. Razlika bruto i neto vrijednosti daje gubitke snage u elementima sistema.

Godina Datum Sat Vršno opterećenje ( neto-bruto ) [MW]1998. 30.12. 19 576 - 6151999. 31.01. 19 594 - 6302000. 26.01. 17 602 - 6342001. 13.12. 18 i 20 683 - 6492002. 21.12. 19 667 - 7052003. 09.02. 21 689 - 7322004. 25.01. 19 698 - 7632005.

*08.02. 19 717 - 784


---- 4 ----

Tabela 1: Vršna opterećenja EES Crne Gore

* period do 1.12.2005.

U posmatranom periodu vršno opterećenje (posmatrano kao neto konzum) je poraslo sa576 na 717 MW (+25 %).Najveći skok zabilježen je u periodu između 2000. i 2001. godine kada je vršno opterećenje poraslo sa 602 MW na 683 MW, ali već iduće godine zabilježen je pad na 667MW.Od 2002. godine vršno opterećenje stalno raste. Prosječna stopa porasta vršnog neto opterećenja u periodu 1998. – 2005. godine bila je 3.1 %, odnosno po godinama:1998. – 1999. 3,1 %1999. – 2000. 1,3 %2000. – 2001. 13,5 %2001. – 2002. -2,3 %2002. – 2003. 3,3 %2003. – 2004. 1,3 %2004. – 2005. 2,7 %

Vršna opterećenja se događaju zimi između decembra i februara, isključivo u kasnim popodnevnim i predvečernjim satima (17-21 h).Grafik promjene vršnog opterećenja u posmatranom periodu prikazan je na slici 2.

Pmax (MW)

800

700

600

500

400

300

200

100

0

1998. 1999. 2000. 2001. 2002. 2003. 2004. 2005.

godina

Slika 2. Vršna opterećenja EES Crne Gore ( neto konzum )

Dnevni dijagram opterećenja (vremenska promjena snage tokom dana, T=24 h) za dan nastanka vršnog opterećenja EES-a CG u 2005. godine (8.2.2005.) prikazan je na slici 3.

Minimalno dnevno opterećenje na posmatrani dan je 518 MW, što je 72 % od maksimalnog.

0


---- 5 ----

80 P (MW)

700

600

500

400

300

200

100

01 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

satSlika 3. Dnevni dijagram opterećenja za 8.2.2005. godine

Minimalno dnevno opterećenje na posmatrani dan je 518 MW, što je 72 % od maksimalnog. Relativno visok odnos između maksimalnog i minimalnog dnevnog opterećenja posljedica je uglavnom konstantnog opterećenja velepotrošača (prvenstveno KAP-a) i zadržava se u toku čitave godine.U maksimalnom opterećenju učestvuje:

• Distributivni konzum (ED konzum) sa 473 MW• KAP sa 224 MW• Željezara 20 MW

Promjena mjesečne vršne snage ED Konzuma CG tokom 1995 i 1996 godine, prikazana je naslici 4.

MW

400

350Pv1996=374 MW

300

250

200

150

100Pv1995=335 MW

1995 god.

1996 god.

50

0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

mjeseci

Slika 4. Promjene vršne snage distributivnog konzuma CG tokom godine

4. Osobenost elektroenergetike je i u mogućnosti proizvodnje iz hidroelektrana za koje je karakteristična neravnomjernost proizvodnje, prvenstveno kod protočnih hidroelektrana, zavisno od promjenljivog dotoka vode, tokom godina, godine, dana i časa.

Ovu osobenost ćemo ilustrovati na primjeru proizvodnje hidroelektrane Perućica.


---- 6 ----

U tabeli 2 navedene su ostvarene proizvodnje HE Perućica od izgradnje prvih agregata do danas.Rekordna proizvodnja električne energije ostvarena je 1996. godine u iznosu od1 356 GWh. Najmanja proizvodnja od 1978. (otkad je instalisan posljednji agregat) do2004. godine ostvarena je 1993. godine u iznosu od 539 GWh.

Tabela 2. Ostvarene proizvodnje HE Perućica od izgradnje do 2004 god.God. W [GWh] God. W [GWh] God. W [GWh] God. W [GWh] God. W ]GWh]1960 1001961 3061962 4511963 8811964 8811965 7701966 8221967 7331968 847

1969 1 0311970 8561971 7781972 7701973 6151974 8561975 6561976 7851977 1 117

1978 1 2211979 1 3371980 1 1621981 9251982 7351983 6151984 1 1241985 7971986 943

1987 9491988 9551989 6131990 5631991 9871992 7261993 5391994 7221995 908

1996 1 3561997 7411998 9201999 8642000 8822001 9992002 6712003 8142004 1 210

Prosječna proizvodnja u periodu 1978-2004. iznosila je 899 GWh. Proizvodnja praktično u cijelosti zavisi od hidroloških prilika, koje mogu izrazito varirati od godine do godine.

N a p om e n a: U EES-u Crne Gore nalaze se u pogonu tri veće proizvodne jedinice: hidroelektrana Perućica (instalisana snaga 307 MW), hidroelektrana Piva (instalisana snaga 342 MW) i termoelektrana Pljevlja (instalisana snaga 210 MW). Uz njih, u sistemu postoji sedam malih hidroelektrana ukupne instalisane snage 9 MW), ali je njihov doprinos u pogledu kapaciteta i proizvodnje relativno mali. Na slici5 prikazana struktura pokrivanja potrošnje u EES-u Crne Gore za period 2002-2004 godina. Pritom jeuzeta u obzir činjenica da se proizvodnja HE Piva razmjenjuje za veću količinu bazne energije izEES-a Srbije (EPS daje garantovanu elektrčnu energiju sa snagom 105 MW tokom čitave godine i105 MW dodatno u trajanju od oko 60 dana u periodu remonta TE Pljevla).

Uvoz30,9%

HE Perućica20,5%

44,,22--44,,55 TTWWhhMale HE

0,4%

Razmjena za HE Piva

24,3%

TE Pljevlja23,8%

Slika 5. Struktura izvora za pokrivanje potrošnje električne energije u EES-u CG za period2002-2004.

HE Perućica ima 7 aregata: I i II snage po 38 MW ( 40 MVA ), izgrađeni 1960 g., III, IV i V takođe svaki snage 38 MW (40 MVA), izgrađeni 1962 g. i agregati VI i VII snage 58,5 MW (65 MVA ), izgrađeni u trećoj fazi (1977/78. g.). Ukupna instalisana snaga svih agregata iznosi 307 MW.


---- 7 ----

I .3 PRED NO ST I TRO FAZNO G N AIZ MJEN IČ NO G SIST EMA

Proizvodnja i prenos električne energije može se realizovati preko: sistema jednosmjerne struje, sistema jednofazne naizmjenične struje i sistema trofazne naizmjenične struje. Pozitivnosti i negativnosti ovih sistema prikazane su u tabeli 3.

Tabela 3. Poređenje sistema za proizvodnju i prenos električne energije

PojavaElektroenergetski sistem sa

jednosmjernom strujom

jednofaznom naizmjeničnom

strujom

trofaznom naizmjeničnom

strujomPrisustvo reaktivne snage + - -Dobijanje visokih napona - + +Lako prekidanje struja - + +Naprezanje izolacije + - -Uticaj L i C + - -Sinhronizam + - -Obrtno magnetno polje - - +

P r i s u s t v o r ea k t i v n e s n a g e Aktivna snaga koja se prenosi jednim provodnikom (fazom) u sistemu trofazne naizmjeničnestruje pri naponu V (fazna vrijednost), struji I i faktoru snage cos ϕ

P = V I cosϕ .

je:

Isto tolika snaga se prenosi u sistemu sa jednofaznom naizmjeničnom strujom. U sistemu sa jednosmjernom strujom snaga je:

P = U I .

Slijedi, da samo uz faktor provodnoku (fazi).

cos ϕ = 1u sva tri sistema se može prenjeti ista snaga po

Pošto predhodni uslov u realnim sistemima nikad nije ispunjen, odnosno pošto je vrijednostfaktora snage u realnim sistemima naizmjenične struje cos ϕ < 1 (nastoji se da ta vrijednostbude iznad 0,9), slijedi da se naizmjeničnim sistemima prenosi nešto manja aktivna snaga.

D o b ija n j e v i s o k ih n a po n a Za prenos velikih snaga potrebno je smanjiti struje da bi se gubici održali na niskom nivou, jer su gubii aktivne snage ( ∆P ) srazmjerni kvadratu struje:

∆P = R I 2 ,

gdje su: R[Ω] - aktivna otpornost provodnika kojim se prenosi snaga,

I[ A] ]- jačina jednosmjerne struje ili efektivna vrijednost naizmjenične struje.

LPošto je otpornost provodnika: R = ρ

S ,

gdje su:

⇒

ρ [Ω mm 2

/ km] - specifična otpornost materijala provodnika,

L[km] - dužina provodnika, odnosno prenosa i

S [mm 2 ] - poprečni presjek provodnika,


---- 8 ----

pri porastu rastojanja na koje se električna energija prenosi treba povećati napon, srazmjerno sa porastom dužine da bi se gubici održali na istom nivou kao pri prenosu na mala rastojanja.Napon naizmjenične struje se relativno lako mijenja primjenom jednostavnih mašina - elektroenergetskih transformatora.Napon jednosmjerne struje vrlo se teško mijenja. Za to su potrebna skupa tiristorska postrojenjaza konverziju jednosmjerne struje u naizmjeničnu, a zatim ponovno u jednosmjernu na višem naponu.

P r ek i d a n je s t r u ja Prekidi jednosmjerne struje većeg intenziteta veoma su teški jer se na mjestu prekida javlja električni luk koga nije lako ugasiti.Naizmjenična struja se mnogo lakše prekida jer prirodno prolazi kroz nulu nakon svake polovine periode (slika 6).Stvoreni električni luk na mjestu prekida se u trenutku prolaza struje kroz nulu sam po sebi gasi, te je potrebno samo spriječiti ponovno paljenje luka.

i

Imax

I

T/2 T t

Slika 6.

N a p r e za n j e iz o l a c i j e Kod jednosmjernog sistema izolacija se napreže jednolično i to naponom koji je u poređenju sa naponom naizmjeničnog sistema jednak njegovoj efektivnoj vrijednosti (U ).Kod sistema sa naizmjeničnom strujom izolacija se napreže sve do maksimalne vrijednosti

naizmjeničnog napona (U max ) koja je 2 puta veća od efektivne vrijednosti (U max = 2U ),slika 7.

u

Umax

T/2

U = U max / 2

T t

Slika 7.

Osim toga to se naprezanje sinusoidalno mijenja 50 puta u sekundi (T=0,02 s), što ima dodatne negativne posljedice.

U t i c a j L i C Kako uticaj induktiviteta i kapaciteta postoji samo kod promjenljivih struja i napona, to jednosmjerni sistem u tom pogledu ima prednost.Kod sistema sa naizmjeničnom strujom, gdje se trenutna vrijednost napona i struje neprestano mijenja po sinusoidalnom zakonu, dolaze do izražaja štetne posljedice uticaja induktiviteta i kapaciteta, kao što su npr. induktivni pad napona i kapacitivne struje nabijanja.

S i n h r o n iz a m U pogledu održavanja sinhronizma u pogonu, jednosmjerni sistem ima prednost.


---- 9 ----

O b r tn o m a g n e tn o po l j e Obrtno magnetno polje se lako dobija pomoću trofazne naizmjenične struje. Sa druge strane, najjeftiniji i najrobusniji električni motori su trofazni indukcioni motori koji su našli najširu primjenu u industrijskim elektromotornim pogonima.

Može se rezimirati, slje d e ć e p r e d n o s t i tr o f az n o g n a iz m j e n i č n o g s i s t e m a za p r e n o s e l e k t r i č n e e n e r g i j e o d n ije l e su p r e v a g u n a d p r e d no s t i m a s i s t e m a j e d n o s m je r n e s t r u j e :

- Lako transformisanje napona, što je opšta osobina sistema naizmjenične struje;- Relativno lako prekidanje velikih struja, što je takođe osobina sistema naizmjenične struje i- Lako dobijanje obrtnog magnetnog polja, što je osobina samo trofaznog naizmjeničnog sistema.

I .4 O SNO VN E K ARAKT ERI STI KE I STR UK TU RA EES

I.4 .1 Podj el a EES na pods iste me i ni hove os novne k ara kt eri st i ke

Podjela EES-a na podsisteme može se izvršiti na više načina. Jedna od najčeščih podjela je po toku električne energije i prikazana je na slici 8. Strelicama je označen tok električne energije.

PROIZVODNJA PRENOS RASPODJELA I DISTRIBUCIJA

PROTROSNJA

Slika 8. Strukturna šeme EE sistema

Dakle, kao složeni dinamički sistem EES može se razdvojiti na četiri funkcionalno nezavisna, ali međusobno spregnuta podsistema :

• podsistem proizvodnje – proizvodnja,• podsistem prenosa – prenos,• podsistem distribucije – distribucija,• podsistem potrošnje – potrošnja.

Povezanost podsistema određena je smjerom protoka električne energije.

N a p om e n a: Predmet proučavanja nastavne discipline "Visokonaponske mreže i vodovi" je u suštini podsistem prenosa električne energije, sa naglaskom na visokonaponske nadzemne elektroenergetske vodove i osnovne principe realizacije i funkcionisanja visokonaponskih elektroenergetskih mreža (prenosne mreže).

I.4. 1. 1 Podsi ste m pr oiz vo dnj e

Proizvodnja obuhvata sve izvore električne energije, odnosno elektroenergetske objekte sa uređajima za proizvodnju električne energije.Elektroenergetski objekti u kojima se proizvodi električna energija nazivaju se elektrane. Dva osnovna tipa elektrana su hidroelektrane i termoelektrane. Kao izvori električne energije pojavljuju se i elektrohemijski elementi - akumulatori, koji pretvaraju hemijsku energiju u električnu, kao i fotoelementi koji pretvaraju radijacionu energiju Sunca u električnu energiju.


---- 10 ----

Elektroenergetski uređaji koji u elektranama daju električnu energiju nazivaju se generatori. Generatori su pretvarači mehaničke energije u električnu, na principu elektromagnetne indukcije (Ako provodnik presjeca magnetne linije sile u njemu se indukuje elektromotorna sila. Ako se na krajeve provodnika sa indukovanom elektromototnom silom priključi potrošaš, odnosno ako se kolo zatvori preko potrošača, kolom će proteći struja čija je vrijednost direktno srazmjerna vrijednosti indukovane elektromotorne sile, a obrnuto srazmjerna otporu kola.) Generatori naizmjenične struje su sinhroni generatori. U trofaznim naizmjeničnim sistemima to su trofazni sinhroni generatori. Njihovo učešće u proizvodnji električne energije je dominantno. Instalisana snaga svih ostalih vrsta izvora električne energije je zanemarljiva u odnosu na ukupnu instalisanu snagu sinhronih generatora.

Snaga sinhronih generatora kreće se od nekoliko stotina kW do nekoliko hiljada MW. Najčešće se srijeću generatori snage nekolika stotina MW.

Električna energija se u elektranama proizvodi u vidu trofazne naizmjenične struje, učestanosti50 Hz (u Americi 60 Hz) i napona nivoa srednjeg napona ( npr. : 3.15 kV, 6.3 kV, 10.5 kV,15.75 kV i 21 kV).Osnovne elektroenergetske karakteristike elektrana su instalisana snaga u MW (zbir snaga generatorskih jedinica) i napon u kV.

N a p om e n e: 1. U okviru EES-a figurišu naponi iz skale standardnih napona, gdje se uobičajeno izdvajaju sljedeći naponski nivoi: niski napon (NN), srednji napon (SN), visoki napon (VN) i veoma visoki napon (VVN).Kod nas su u okviru ovih naponskih nivoa standardizovane sljedeće vrijednosti napona:

- niski napon : 0.4 kV- srednji napon : 10 kV, 20 kV, 35 kV (viši srednji napon - VSN)- visoki napon : 110 kV i 220 kV- veoma visoki napon : 400 kV.

2. Elementi EES-a, odnosno elektroenergetska oprema i uređaji se karakterišu radnim parametrima za koje su izrađeni : napon, snaga, … . To su takozvane naznačene vrijednosti : naznačeni napon, naznačena snaga,… . Ove vrijednosti proizođač upisuje na pločici koja se postavlja na uređaj. Umjesto termina naznačeni koriste se i termin nazivni (nazivni napon, nazivna snaga,…) kao i termin nominalni (nominalni napon, nominalna snaga,… ).

3. Za elektroenergetske vodove i mreže koristićemo termin nazivni napon, jer se vodovi i mrže uobićajeno nazivaju prema naponu iz skale standardizovanih napona za koji su rađeni.

4. Naponi generatora su za 5% viši od odgovarajućeg nazivnog napona za mreže. U skladu sa nazivnim naponima mreža, najčešće se sinhroni generatori izrađuju za naznačene napone : 3.15 kV, 6.3 kV, 10.5 kV, 15.75 kV i 21 kV.

I.4. 1. 2 Podsi ste m pr eno sa

Električna energija se najvećim dijelom koristi daleko od mjesta proizvodnje, odnosno od elektrana, na udaljenostima više desetina, više stotina pa i hiljade kilometara. U samim elektranama se proizvodi značajna količina električne energije koju sada treba prenjeti do blizu potrošačkih područja, pa onda raspodjeliti po tim područjima i najzad distribuirati do samih potrošača.Istovremeno, radi ekonomičnosti cjelokupnog EES-a i obezbjeđenja potrebne snage i energije za sve potrošače konzuma, neophodno je elektrane, koje mogu biti značajno udaljene jedna od druge, međusobno povezati. Međusobno povezivanje elektrana omogućava dopunjavanje proizvodnih kapaciteta, smanjenje ukupne rezerve i veću pouzdanost u snabdijevanju električnom energijom. Iz istih razloga se mežusobno povezuju i EES-i.


---- 11 ----

Visina napona koju daju generatori u elektranama je nivoa srednjeg napona (kod nas: 10.5 kVili 15.75 kV ). Najveći dio potrošnje priključuje se na niski napon (0.4 kV ).

Rastojanja između izvora i potrošačkih područja su najčešće veoma velika (više desetina, stotina pa i hiljada kilometara), pa je prenos eletrične energije na tako velika rastojanja naponima nivoa generatorski praktično nemoguć, odnosno neekonomičan zbog velikih gubitaka električne energije.

Prenos se vrši elektroenergetskim vodovima visokog i veoma visokog napona (u našim uslovima 110, 220 i 400 kV, a u razvijenijim sistemima i 750 i 1000 kV, sve do 1500 kV) da bi se smanjio pad napona i gubici, te time obezbijedila ekonomičnost prenosa.

Zato je za realizaciju prenosa neophohno posredstvo elektroenergetskih transformatora(TR), koji omogućavaju povezivanje vodova različitih naponskih nivoa.

Transformatori su statičke električne mašine koje električnu energiju određene učestanosti i napona (npr. 50 Hz i nazivnog napona generatora 10.5 kV ili 15,75 kV) transformišu u električnu energiju iste učestanosti ali željenog napona (npr. napona mreže 110 kV ili 220 kV).

Prenos električne energije od izvora do potrošačkih područja (konzuma) kao i međusobno povezivanje izvora, konzuma i sistema, ostvaruju se preko prenosnih mreža, odnosno elektroenergetskih mreža visokog napona (kraće, visokonaponske mreže ).

Prenosne mreže čine : elektroenergetski vodovi visokog napona (kraće, visokonaponski vodovi) i elektroenergetska razvodna postrojenja (kraće, razvodno postrojenje).

N a p o m e n a : 1. Elektroenergetski vod je elektroenergetski objekat od provodnika, izolacije i odgovarajuće noseće konstrukcije namjenjen za prenos, raspodjelu ili distribuciju električne energije između dvije tačke sistema.Nadzemni elektroenergetski vod (kraće, nadzemni vod) je elektroenergetski vod čiji su provodnici postavljeni iznad zemlje, pomoću izolatora i stubova.U "Pravilniku o tehničkim normativima za izgradnju nadzemnih elektroenergetskih vodova nazivnog napona od 1 kV do 400 kV" daje se sljedeća definicija za nadzemne elektroenergetske vodove: Nadzemni elektroenergetski vod je skup svih djelova koji služe za nadzemno vođenje provodnika koji prenose i razvode električnu energiju, kojim su obuhvaćeni: provodnici, zaštitna užad, zemljovodi, uzemljivači, izolatori, nosači, konzole, stubovi i temelji.Podzemni kablovski vod (kraće, kablovski vod ili samo kabl) je elektroenergetski vod s izolovanim provodnicima, položenim u zemlju direktno ili u kablovskim kanalima, cijevima i sl.

2. Elektroenergetsko razvodno postrojenje (kraće, razvodno postrojenje) je elektroenergetski objekat smješten na određenoj teritoriji, u okviru kojeg se stiču (dovode – odvode) elektroenergetski vodovi i koji sadrži komutacione i zaštitne uređaje, transformatore, uređaje za mjerenje radi kontrole pogona i obračuna električne energije, uređaje regulacije, upravljanja i signalizacije, kao i drugi pomoćni pribor.Ako razvodno postrojenje sadrži transformatore, u okviru njega se vrši transformacija električne energije jednog napona u električnu energije drugog napona, te je to čvorište elektroenergetskih vodova različitih napona. Ovakvo razvodno postrojenje nazivamo transformatorsko razvodno postrojenje ili samo transformatorska stanica (TS).U okviru transformatorskih stanica razlikujemo: transformatorske stanice za podizanje napona- transformatorska stanica kod koje se dovodi električna energija pri višem naponu nego što se odvodi i transformatorske stanice za spuštanje napona - transformatorska stanica kod koje se dovodi električna energija pri nižem naponu nego što se odvodi.Ako elektroenergetsko postrojenje ne sadrži transformator (razvodno postrojenje bez transformacije) to je čvorište elekroenergetskih vodova istog napona i uobičajeno se naziva rasklopno postrojenje ili rasklopište.


---- 12 ----

Zaš to j e potr ebna tr ansf or ma cij a ?

Aktivna snaga u trofaznom naizmjeničnom sistemu, pri naponu U , struji I i faktoru snagecos ϕ , je:

P = 3UI cosϕ .

Šta je pogodnije izabrati za prenos ove snage:1. visoki napon U sa malom jačinom struje I , ili2. niži napon U sa velikom jačinom struje I ?

U prvom slučaju, zbog visokog napona, vod mora imati jaku izolaciju, a presjeci provodnika su mali.U drugom slučaju, zbog velike jačine struje, vod bi morao imati provodnike velikih presjeka isnažne stubove ( ako je nadzemni ).

Upoređivanjem ova dva rješenja, može se zaključiti:- Troškovi za jaku izolaciju znatno su manji od onih za nabavku provodnika velikog

presjeka i snažnih stubova (prednost prvog rješenja);- Pad napona u vodu (po Omovom zakonu srazmjeran otporu provodnika i jačini struje)

veći je u drugom slučaju, jer se dozvoljena gustina struje (odnos struje i presjeka provodnika), zbog otežanog hlađenja, smanjuje pri porastu presjeka provodnika (prednost prvog rješenja);

- Gubici snage u vodu (zagrijavanje provodnika) srazmjerni su kvadratu struje (∆P=RI2), pa

su gubici u prenosu mnogo veći u drugom slučaju (prednost prvog rješenja).⇒Prenos električne energije praktično je ekonomski nemoguć bez visokih napona. Iz toga se jasno vidi uloga elektroenergetskih transformatora.

N a p om e n a :Princip indukcije koji je Faradej otkrio još 1831. godine, čekao je 50 godina da bude primjenjen za transformisanje električne energije. U tom periodu dominiro je sistem jednosmjerne struje. Pojava transformatora u prenosu električne energije označila je pobjedu Teslinog višefaznog sistema naizmjenične struje i njegovu punu afirmaciju u budućnosti.

Tr ansform at or i u pr enosu

Transformatori se u okviru elektroenergetskih postrojenja vezanih za prenos, pojavljuju kao:• blok transformatori (slika 9.a),• interkonektivni transformatori (slika 9.b) i• transformatori prenos-distribucija (slika 9.c).

B l o k t r a n s f o r m a to r i su smješteni u elektroenergetskom postrojenju elektrane i služi za podizanje generatorskog napona na nivo napona prenosne mreže.Naziv blok transformator potiče od činjenice da takav transformator radi u tandemu sa svojim generatorom i na njega se ne mogu vezati drugi transformatori. Blok transformatorje je najčešće za svoj generator vezan kablom ili šinskim provodnicima direktno bez korišćenja komutacione opreme.Današnja tehnologija izrade generatora dopušta da generatorski napon bude do 21 kV. Generatori kao obrtne mašine sa nominalnim naponom iznad 21 kV bili bi pretjerano skupi, odnosno jeftinije je izraditi generator nišeg napona i energetski transformator iste snage za podizanje napona nego samo generator visokog napona.


---- 13 ----

P

G 1 2Prenosna

Sng , Ung 3 ∼ T

Snt , U1/U2

mreža

Unp

Slika 9a). Blok transformator

Naznačena prividana snaga blok transformatora je identična naznačenoj snazi generatora( S nTR [MVA] = S nG [MVA]), ili se neznatno razlikuju.

Smjer aktivne snage kod blok transformatora je isključivo od generatora ka prenosnoj mreži.

I nt e r k o n e k t i v n i t r a n s f o r m a to r i u prenosnoj služe za povezivanje prenosnih mreža različitih naponskih nivoa (slika 9.b).

Prenosna mreža

Unp1

S1 2

T

Snt ,U1/U2

Prenosna mreža Unp2

Slika 9b). Interkonektivni transformator

Smjerovi aktivnih i reaktivnih snaga kroz interkonektivni transformator nijesu jednoznačni i zavise od radnih režima mreža koje su njime povezane. Pri promjeni radnih režima u mrežama smjerovi aktivnih i reaktivnih snaga kroz interkonektivni transformator se mogu mijenjati tako da budu međusobno jednaki ili suprotni.

T r a n s f o r m a to r i n a g r a n i c i p r e n o s -d i s t r i b u c i j a povezuju prenosnu mrežu sa napojnom mrežom elektrodistributivnog sistema (EDS) i služe za sniženje napona prenosnih mreža na nivo pogodan za raspodjelu električne energije do pojedinih djelova konzuma. To su transformatori na ulazu u EDS i predstavljaju njegove tačke napajanja.

Prenosna mreža

Unp

S1 2 T

Snt , U1/U2

EDS Und

Slika 9c). Transformatori na granici prenos-distribucija

EDS-i najčešće ne sadrže izvore elekrtične energije. Tada su aktivne i reaktivne snage kroz prenosno-distributivne TR usmjerene od prenosa ka distribuciji, kao na slici 9.c.

N a p om e n a EDS je krajnji dio elektroenergetskog sistema kojeg čine elektroenergetski objekti, prvenstveno elektroenergetski vodovi i transformatorske stanice) izgrađeni na teritoriji konzuma i njegovoj bližoj okolini sa zadatkom raspodjele električne energije od krajnjih tačaka prenosa do pojedinih djelova konzuma i dalje njene distribucije do samih potrošača.


---- 14 ----

R je še n j a e l ek tr o e n e r g e t s k ih p o s t r o je n j a u o k v i r u e l e k t r a n a mogu biti različita:

- Sa blok transformatorima za podizanje napona, npr. TS 10.5/110 kV/kV.

- U sklopu postrojenja može postojati još jedna transformacija sa interkonektivnim transformatorima, npr. TS 110/400 kV/kV. Ovom transformacijom se povezuju prenosne mreže različitih naponskih nivoa, konkretno mreže 110 i 400 kV, a sama elektrana je povezana i na 110 kV prenosnu mrežu i na 400 kV prenosnu mrežu (slika 9c).

Prenosna mreža 1

PrenosnaG 1 2

T 3

Sng , Ung 3 ∼T1 2 mreža 2

Snt1 , U1/U2

Slika 9d)

Snt2 , U2/U3

- Ako je elektrana sasvim blizu potrošačkog područja (takozvane sopstvene elektrane koje pripadaju EDS-u) njeno elektroenergetsko razvodno postrojenje ne mora sadržati transformaciju. U takvim slučajevima električna energija do potrošača može se razvoditi pod generatorskim naponom, npr. naponom 10 kV. Međutim, za uključivanje ovakvih elektrane u jedinstveni EES i njihovo povezivanje sa ostalim elektranama u sistemu, u okviru elektroenergetskog postrojenja elektrane neophodna je transformacija na viši napon, npr. 10/110 kV/kV. Preko ovih razvodnih postrojenja sa transformacijom za podizanje napona elektrane se vezuju na prenosne mreže EE sistema.

-

Distributivna mreža

Sng , Ung G 1

2

Prenosna

mreža3 ∼ T

Snt , U1/U2

Slika 9e)

Osnovne kar akt eri s ti ke pr e nosa

Prenosne mreže se realizuju u okviru skale visokih i veoma visokih napona, dakle sa naponima 110 do 750 kV, uz tendenciju primjene napona i iznad 1000 kV.U zemljama Zapadne i Centralne Evrope najrasprostranjeniji je naponski nivo 225 kV, i napon400 kV, pri čemu je razvojna perspektiva usmjerena na 400 kV i više napone.U Sjedinjenim Američkim Državama u pogonu su prenosni vodovi 345 i 765 kV, a u Rusiji 500 i750 kV.

Prenos većih EES-a najčešće čine više mreža različitih nazivnih napona sa interkonektivnim transformatorima koji ih povezuju.

U EES-u Crne Gore to su mreže nazivnih napona 400, 220 i 110 kV sa interkonektivnim transformatorima 400/220, 400/110 i 220/110 kV/kV.


---- 15 ----

U prenosnim mrežama koje pokrivaju velike teritorije imamo i elektroenergetska postrojenja bez transformacije, tzv. rasklopišta. U njima se stiču vodovi istog napona i razvodi električna energija u više pravaca. Ovakva postrojenja olakšavaju rad i manipulacije u okviru prenosnih i proizvodnih kapaciteta složenog EES-a.

Prenosne mreže obezbjeđuju napajanje električnom energijom velikih teritorija, uz veoma velike tokove snaga, na rastojanjima od više stotina, pa i hiljada kilometara. Njih čine elektroenergetski vodovi čija je propusna moć reda snaga moćnijih generatorskih grupa ili vršnih snaga većih gradova (od nekoliko stotina, MW, pa i hiljada MW).

Elektroenergetski vodovi prenosnih mreža su dominantno, kod nas isključivo, nadzemni elektroenergetski vodovi.

Kablovski vodovi se u prenosnim mrežama primjenjuju samo u slučaju manjih rastojanja i pri potpunoj oskudici prostora ili pri karakterističnim prelazima, npr. ispod vode.

Osnovni razlog za dominantnu upotrebu nadzemnih elektroenergetskih vodova u okviru prenosa je njihova povoljnija cijena, a kod najviših napona (iznad 400 kV) i tehničko-tehnološki problemi u izvedbi, odnosno proizvodnje kablova. Na nivou prenosa cijne kablovskih vodova su zvatno veće (reda deset puta i više) od cijena nadzemnih elektroenergetskih vodova.U tabeli 4 su date cijene kablovskih i nadzemnih vodova nazivnog napona 110 kV, a u tabeli 5cijene nadzemnih vodova za uslove EES-a Crne Gore. Podaci su iz perioda 2005 god.

Tabele 4. Cijene nadzemnih i kalovskih vodova 110 kV

VRSTA VODAUn[kV]

CIJENA [€/km]

Lagani teren

Teški teren

Nadzemni vod, jednosistemski 110 75 000 95 000

Kablovski vod (1000 al) 110 500 000 600 000

Tabela 5. Jedinične cijene nadzemnih elektroenergetskih vodova ( uslovi EES CG )Napon Materijal i presjek provodnika Cijena [€/km]

400 kV Al/Č 2x490/65 mm2

280 000

220 kV Al/Č 490/65 mm2

125 000

Al/Č 360/57 mm2

110 000110 kV Al/Č 240/40 mm

285 000

Prenosne mreže su se intenzivnije razvile u zemljama gdje preovladava proizvodnja električne energije iz hidroelektrana, npr. u Švedskoj, Kanadi, Francuskoj i Italiji, nego u zemljama gdje preovladava proizvodnja električne energije iz termoelektrana, npr. istok SAD, Engleska i dr.

Prenosne mreže moraju, kako svojom konfiguracijom tako i pouzdanošću elemenata, obezbijediti veoma visoku pouzdanost napajanja. One se najčešće koncipiraju po tzv. principu sigurnosti "n-1".Princip "n-1" znači da se u slučaju ispada (kvara) jednog, bilo kog elementa prenosa (voda,transformatora i sl.) napajanje ne prekida, jer njegovu funkciju prenosa automatski preuzima drugi (rezervni) element, odnosno elementi.Naše prenosne mreže koncipirane su uglavnom po principu sigurnosti "n-1". U razvijenijim sistemima primjenjuje se i princip sigurnosti "n-2". Ovaj princip znači da je obezbijeđeno


---- 16 ----

neprekidno napajanje (napajane sa prekidima reda sekundi, u okviru kojeg vremena djeluju svi uređaji za automatsko isključenje kvara i uključenje rezerve) u slučaju istovremenog ispada dva elementa koji napajaju posmatranu tačku sistema.Na nivou prenosa nivo automatizovanosti i upravljanja mora biti potpun, što između ostalog znači automatsko isključenje pri kvarovima, automatsko uključenje rezervnog napajanja i dr. Prenosne mreže se "završavaju" elektroenergetskim postrojenjima sa transformatorima za spuštanje napona (transformatori prenos-distribucija), lociranim u blizini potrošačkih područja.To su tzv. glavne transformatorske stanice (npr. G TS 400/110 kV/kV) koje predstavljaju napojne tačke EDS-a sistema.

I.4. 1. 3 Podsi ste m di stri bucij e

Distribucija obuhvata elektroenergetske mreže koje razvode i distribuiraju električnu energiju od krajnjih tačaka prenosa, a to su glavne transformatorse stanice (npr. G TS 400/110 kV/kV), do potrošačkih mreža niskog napona (0.4 kV), odnosno potrošačkih razvodnih ormara sa uređajima za registrovanje potrošnje (RO).U okviru podsistema distribucije prisutne su i vazdušne i kablovske mreže sa nadzemnim vodovima i kablovima, transformatorskim stanicama (napojne TS i distributivne TS) i razvodnim postrojenjima bez transformacije (RP).

Objekti podsistema distribucije locirani su u okviru potrošačkih područja i njihovoj bližoj okolini ičine elektrdistributivni sistem ( EDS ) tog područja.U okviru EDS-a, odnosno podsistema distribucije električne energije, razlikujemo:

• napojne mreže i• distributivne mreže.

Napojne mreže se najčešće realizuju u klasi visokog napona (kod nas, 110 kV), a za manjeEDS-e u klasi višeg srednjeg napona (kod nas, 35 kV).U okviru EDS-a veoma velikih gradova - metropola, napojne mreže se realizuju i u klasi veoma visokih napona. Na primjer, u okviru ED sistema Berlina na napojnom nivou pored 110 kV mreže figuriše i mreža 400 kV, dok se napajanje EDS-a Pariza ostvaruje preko napojne mreže750 kV.Napojne mreže polaze od krajnjih tačaka prenosa, odnosno od glavnih transformatorskih stanica (npr. G TS 400/110 kV/kV) i preko napojnih elektroenergetskih vodova visokog napona (npr. 110 kV) prenose, odnosno raspodjeljuju električnu energiju do pojedinih djelova potrošačkog područja, gdje su locirane tzv. napojne transformatorske stanice (npr. N TS 110/10 kV/kV) kao krajnje tačke napojnih mreža.U gradskim EDS-a sistemima se pojavljuju dva osnovna tipa, odnosno oblika napojnih mreža:

- spoljašnje napojne mreže i- unutrašnje napojne mreže.

Spoljašnje napojne mreže se obično izvode u obliku prstena tj. poluprstena koji opkoljava "jezgro" grada, a realizuju se kao vazdušne sa jakim, najčešće dvostrukim nadzemnim elektroenergetskim vodovima. Vodovi se lociraju u perifernim zonama, dok se napojne TS teže približiti naseljenim zonama.Za unutrašnje napojne mreže je karakteristišna realizacija u obliku tzv. "dubokog uvoda", gdjese visokonaponskim vodovima, prvenstveno kablovima, ide duboko u konzum grada, praktično do samog centra potrošnje.Kablovska rješenja su značajno skuplja (reda deset puta na ovom naponskom nivou), ali s druge strane obezbjeđuju znatno veću pouzdanost napajanja. Pored primjene kablova za "duboki uvod" je karakteristična i primjena postrojenja specijalne izvedbe, npr. zatvorena postrojenja u SF6 tehnici.

Karakteristične snage prenosa za napojne mreže su više desetina MW do više stotinaMW, a karakterističan naponski nivo je visoki napon (kod nas, napon 110 kV).


---- 17 ----

Napojne mreže se sa aspekta sigurnosti koncipiraju (najmanje) po principu "n-1", što znači da je u slučaju ispada jednog (bilo kog) od "n" elemenata koji ostvaruju napajanje obezbjeđeno rezervno napajanje. Dozvoljeno trajanje prekida na ovom nivou je reda sekundi, odnosno do automatskog uključenja rezerve.Kod napojnih mreža koje zadovoljavaju princip pouzdanosti "n-1", duboki uvod se realizuje npr.sa dva kablovska voda koja napajaju napojnu TS sa dvije transformatorske jedinice. Oba kablovska voda, kao i oba transformatora moraju biti tako dimenzionisana da u slučaju ispada jednog od kablova, odnosno jednog od transformatora cjelokupno opterećenje područja koje se napaja preko posmatrane TS može da preuzme drugi kabl, odnosno drugi transformator.U okviru ED sistema prisutna su i rješenja, naravno znatno skuplja, koja zadovoljavaju princip pouzdanosti "n-2". Po tom konceptu sigurnosti je npr. realizovan ED sistema Pariza.

Distributivne mreže su mreže srednjeg napona (npr. 10 ili 20 kV) i mreže niskog napona (0.4 kV).

Distributivne mreže srednjeg napona polaze od napojnih transformatorskih stanica (npr. N TS 110/10 kV/kV). Odatle se električna energija distribuira elektroenergetskim vodovima srednjeg napona (npr. 10 kV) do distributivnih transformatorskih stanica (npr. TS 10/0.4 kV/kV). U okviru SN distributivnih mreža mogu se pojaviti mreže dva srednja napona: viši srednji napon (V SN, npr. 35 kV) i niži srednji napon, obično nazivan samo srednji napon (SN, npr. 10 kV). To su EDS-i sa međutransformacijom. Ovakva rješenja su najčešće posljedica razvoja samog sistema. Naime, uvođenjem novih - viših napona za napojne mreže EDS-a (npr. 110 umjesto35 kV), ranija napojna mreža poprima ulogu distributivne mreže višeg SN-a. Tako se u sklopu distributivnih mreža pojavljuju dva srednja napona (osnovni - niži srednji napon, npr. 10 kV i viši sradnji napon, npr. 35 kV napon), a samim tim i TS za međutransformaciju na srednjem naponu (konkretno, TS 35/10 kV/kV).EDS-i sa distributivnim mrežama jednog srednjeg napona (npr. 10 ili 20 kV), odnosno samo sajednom transformacijom u okviru distributivnih mreža (TS 10/0,4 ili TS 20/0,4 kV/kV) su EDS-i direktne transformacije.Distributivne mreže srednjeg napona prenose snagu od nekoliko MW do više desetina MW. Veće vrijednosti su karakteristične za mreže sa višim srednjim naponom (sistemi sa međutransformacijom).

Distributivne mreže niskog napona polaze od distributivnih transformatorskih stanica (npr. TS 10/0.4 kV/kV), odakle se električna energija distribuira elektroenergetskim vodovima niskog napona (0.4 kV) do samih potrošača, odnosno potrošačkih razvodnih ormara (RO) sa osiguračima i mjernim uređajima. Odatle dalje idu potrošačke mreže (instalacije) do pojedinačnih potrošača električne energije.Distributivne mreže niskog napona prenose snagu od više desetina do više stotina kW.

U distributivnim mrežama gradskih ED sistema primjenjuju se kablovski vodovi.Na seoskim i prigradskim područjima primjenjuju se i nadzemni elektroenergetski vodovi, na svim naponskim nivoima (35 kV, 10 kV, pa i 0.4kV).

I. 4. 1. 4 P odsi st em potr ošnj e

Podsistem potršnje obuhvata potrošačke mreže sa potrošačima električne energije.Potrošačke mreže napajaju neposredno električne aparate malih snaga (od dijela kW do više kW), npr. električne aparate u domaćinstvima, ili nešto većih snaga (reda desetina i stotina kW), kakav je slučaj sa potrošačkim mrežama u okviru industrijskih preduzeća.Potrošačke mreže treba da osiguraju visok stepen zaštite, jer su u direktnom "kontaktu" sa korisnicima. Primjenom niskog napona mogu se uskladiti kako ovi tako i ostali zahtjevi u pogledu izolacije, pouzdanosti napajanja i dr.


---- 18 ----

U okviru potrošačkih mreža su karakteristična tri dijapazona napona: 20 do 50 V za tzv. bezopasne instalacije ( igračke, instalacije u vlažnim prostorijama ); napon 220/380 V, odnosno230/400 V su naponi karakteristični za instalacije u domaćinstvima i tzv. ostaloj potrošnji i dijapazon 500 do 1000 V karakterističan za industrijske mreže. Industrijske potrošačke mreže se mogu realizovati i u klasi srednjeg napona (3, 6, 10 kV), zavisno od vrste i snage uređaja koje napajaju.U okviru podsistema potrošnje treba proučavati i potrošače električne energije i to ne samo saaspekta njihovog zahtjeva za angažovanom snagom i potrošnjom električne energije, nego i sa aspekta njihovog povratnog uticaja na mrežu, odnosno parametre kvaliteta električne energije.

I. 4. 2 Str ukt ur na še me EES- a

O s no v n i e l e m e nt i EES - a s u :- U podsistemu proizvodnje : sinhroni trofazni generatori ( G ).- U podsistemu prenosa : visokonaponski nadzemni vodovi, koji se nazivaju i

visokonaponski vazdušni vodovi ili kratko dalekovodi ( VV ).- U mrežama EDS-a : elektroenergetski nadzemni vodovi i kablovski vodovi . U gradskim

EDS-ima dominiraju kablovski vodovi ( KV ).- Veze između podsistema proizvonje, prenosna i distribucije, odnosno veza između

djelova sistema različitih naponskih nivoa, ostvaruje se preko elektroenergetskih transformatora ( TR ), odnosno preko elektroenergetskih razvodnih postrojenja sa transformacijom, ili kraće transformatorskih stanica ( TS ).

EE sistemi sadrže i druge važne elemente kao što su: pogonske hidro i parne turbine, parni kotlovi, hidroakumulacije, elementi regulacionih sistema, komutacioni elementi, elementi zaštite i upravljanje, elementi informacionog i telekomunikacionog sistema, računarski sistemi i dr.

Na slici 10 je, u skladu sa opisanom strukturnom identifikacijom, data šema dijela EES-a od izvora do potrošača.Gornji dio slike ilustruje vezu od generatora do potrošačkog područja, odnosno proizvodno-prenosni dio sistema.Napon generatora je nivoa srednjeg napona, npr Ung=10.5 kV. Blok transformator podiže generatorski napon na nivo prenosnog napona, npr. 10.5/110 kV/kV.Kada je posmatrano potrošačko područje, odnosno konzum EDS-a veoma udaljen od elektrane, u okviru elektroenergetskog postrojenja elektrane imamo i drugu transformaciju za podizanje napona, npr. 110/400 kV/kV.Od elektroenergetskog postrojenja elektrane idu nadzemni elektroenergetski vodovi prenosne mreže visokog napona ( VV VN, konkretno nadzemni elektroenergetski vodovi 110 kV ) i prenosne mreže veoma visokog napona (VV VVN, konkretno vadzemni elektroenergetski vodovi 400 kV ).Prikazani dio prenosne 400 kV mreže ide do blizu potrošačkog područja, odnosno do elektroenergetskog postrojenja sa transformatorima za sniženje napona, konkretno do glavne TS 400/110 kV/kV koja je smještena u neposrednoj blizini distributivnog konzuma. To je napojna tačka (jedna od napojnih tačaka) EDS-a prikazanog na drugom-donjem dijelu slike. Granom D prikazan je EDS direktne transformacije, a granom M je prikazan EDS sa međutransformacijom.EDS-i direktne transformacije karakteristični su za konzume (konzum gradskih EDS-a čine svi potrošači električne energije locirani na području grada) sa većom površinskom gustinom opterećenja (površinska gustina opterećenja je odnos vršnog opterećenja konzuma i njegove površine).

Napojna mreža koja napaja centre takvih gradova najčešće se realizuje u obliku "dubokog uvoda" sa dvostrukim kablovskim vodovima i autonomnim TS VN/SN (TS koje same sebi


---- 19 ----

obezbijeđuju rezervu) u specijalnoj, npr. SF6. Za distributivnu mrežu tu odgovara rješenje u obliku višestruko radijalno napajane složenopetljaste niskonaponske mreže. Upravo takvo rješenje prikazano je granom D na slici 10

S

Sng GUng 3 ∼

TR

VV VN

TR

Prenosna mreža

VV VVN

Snt

SN/VNSnt , VN/VVN

EDS sa

G TSVVN/VN TR

EDS direktne transformacije Dmeđutransformacijom M

VV VN

NAPOJNA MREŽAVN

NAPOJNA MREŽA

VN

KVN TS VN

VN/VSN

KV VSN

D TS VSN/SN

N TS VN/SN

Sl. 10. Šema dijela EE S

DISTRIBUTIVNA MREŽA

VSN, SN, NN

KV NN

KV SN

D TS SN/NN

D TS SN/NN

PV NN

KV SN

DISTRIBUTIVNA MREŽA

SN, NN

KV NN

POTROŠAČKA

MREŽA NN

---- 20 ----


Granom M na slici 10. prikazan je dio EDS-a sa međutransformacijom. Napojna mreža je ovdje izvedena u obliku poluprstena (prstena) sa dvostrukim vazdušnim vodovima. U okviru distributivne mreže srednjeg napona figuriše mreža višeg SN, npr. sa dvostrukim napajanjem, i mreža SN, npr. prstenaste konfiguracije. Distributivna mreža NN je radijalne konfiguracije sa mogućnošću "ručnog prebacivanja" pojedinih (važnijih) potrošača na napajanje iz susjednog kabla u slučaju ispada osnovnog napojnotg kabla.

U okviru jednog EDS-a mogu u određenom periodu figurisati obje varijante, tj. i direktna transformacija i međutransformacija. Ovo je čest slučaj u gradskim EDS-ima koji su se postepeno razvijali i na prvom stepenu razvoja u okviru EDS-a imali samo napon 35 kV kao napojni i napon 10 kV kao distributivni na SN nivou. Razvojem sistema, napon 35 kV postao je nedovoljan za sve veći prostor i veća opterećenja pa se moralo preći na razvod električne energuije naponom 110 kV, odnosno na izgradnju napojne 110 kV mreže. Mreža 35 kV je izgubila svoju pređašnju funkciju i preuzela funkciju distributivne mreže višeg srednjeg napona bez tendencije daljeg razvoja.

I. 5 KLASI FI KACI JA EL EK TROENERGETSK IH SI STEMA

EES-i se prema vršnom opterećenju sistema svrstavaju u sljedeće grupe:• Vrlo mali sistemi < 2 000 MW• Mali sistemi 2 000 - 5 000 MW• Srednji sistemi 5 000 - 10 000 MW• Veliki sistemi 10 000 - 20 000 MW• Vrlo veliki sistemi > 20 000 MW

Sa vršnom snagom od oko 800 MW, EES Crne Gore spada u grupu veoma malih sistema.

I. 6 ELEMENTI VISOKONAPON SKI H M REŽA

U okviru podsistema prenosa, funkcija prenosa električne energije od elektrana do blizu potrošačkih područja kao i funkcija međusobnog povezivanja sistema, međusobnog povezivanja izvora kao i potrošačkih područja ostvaruje se preko prenosnih mreža.Ove mreže se, s obzirom na naponski nivo kojem pripadaju, nazivaju i visokonaponske mreže.

Prenosne, odnosno visokonaponske mreže, čine:• V is ok ona po ns ki e le ktr oe ne r get sk i vo dovi (nadzemni vodovi, dominantno prisutni u

prenosnim mrežama, i kablovi) i• ra zvodn a p os tro je nja (razvodna postrojenja sa transformacijom ili transformatorske

stanice i razvodna postrojenja bez transformacije ili razdjelne stanice ili rasklopišta).

I.6 . 1 V is ok o nap o ns k i el e ktr o e ne r g ets k i v odo v i - os novne ka rakt eristi ke -

Fu n k c ija visokonaponskih elektroenergetskih vodova je prenos električne energije velikih snaga na velike udaljenosti.

V r s t e e l e k t r o e n e r g e t sk ih v o do v a : - nadzemni elektroenergetski vodovi (kraće, nadzemni vodovi li vazdušni vodovi, a u

prenosu – dalekovodi) i


---- 21 ----

- kablovski vodovi (kraće, kablovi).U prenosu se domnantno primjenjuju nadzemni vodovi i to visokonaponski nadzemni vodovi.

O s no v n e ka r ak t e r i s t i k e elektroenergetskih vodova su:• Nazivni napon [kV],• Prenosna snaga [MW] - izračunava se iz napona i dozvoljene struje opterećenja• Poprečni presjek [mm

2].

N a zi v n i n a p o n i elektroenergetskih vodova su naponi iz skale standardnih napona.

Kod nas se elektroenergetski vodovi grade za nazivne napone u skladu sa našim Standardima:400, 220, 110, 35 V, 20, 10 V i 0.4 kV.

Naponi visokonaponskih nadzemnih vodova prenosa su:110, 220 i 400 kV.

Elektroenergetski vodovi se moraju dimenzionisati tako da prenose zahtijevanu energiju, uzdozvoljene padove napona i minimalne gubitaka snage i energije.

A ki v n i d io elektroenergetskih vodova (nadzemnih i kablovskih), koji je pod naponom, suprovodnici.Za trofazne sisteme prenosa, to su uvijek tri fazna provodnika: provodnik faze R, provodnik fazeS i provodnik faze T.

P op r e č n i p r es j e k p r o v od n i k a [mm2], je najvažniji konstrukcioni parametar svakog voda.

P r o v o dn i ci visokonaponskih nadzemnih vodova su užad, najčešće: Al/Fe užad (prisutne su i oznake : Al/Č ili AČ), sa odnosom poprečnih presjeka Al:Fe =6:1 ili 4:1.U našim uslovima, standardni poprečnih presjeka u mm

2 su:

120/20; 1 5 0 / 25 ; 185/30; 210/35; 2 40 / 4 0 ; 3 60 / 5 7 ; 4 9 0 / 65 ; 490/110

N a p o m e n a Podvučene vrijednosti su presjeci koji se srijeću kod visokonaponskih vodova u prenosu EES-aCrne Gore.

I . 6. 2 E l ektr oe n e r g ets k a r az v odn a p os t r o j e n j a - os novne ka rakt eristi ke -

Fu n k c ija elekroenergetskih razvodnih postrojenja je razvođenje električne energije pod istim ili različitim naponima. To su čvorne tačke sistema u okviru kojih se stiču vodovi istog ili različitih napona.

V r s t e :1. Prema funkciji

• razvodna postrojenja sa transormacijom (transformatorska razvodna postrojenja ilitransformatorske stanice – TS)

• razvodna postrojenja bez transformacije (rasklopno postrojenje, odnosno rasklopište ilirazdjelna stanica ).


---- 22 ----

R a sklo p ište ili r a z dj e l n a s t a n ica je svako postrojenje u kojem se stiču vodovi istog naponskog nivoa. Namjena mu je da obezbijedi komutacije i raspodjelu energije na priključene vodove.

T r a ns fo r ma t o r ska st a nica ( T S ) , osim namjene da obezbijedi komutacije (isključivanje i uključivanje) i raspodjelu energije na priključene vodove, ima još i ulogu transformacije napona, pomoću koje se vrši induktivno povezivanje mreža različitih naponskih nivoa.Ako se transformacija napona vrši pomoću dvonamotajnih transformatora, povezuju se mreže dva naponska nivoa.Transformacijom pomoću tronamotajnih transformatora povezuju mreže tri naponska nivoa. Treći namotej, tercijer se pored toga može koristiti i za promjenu nulte impedanse transformatora, ili za priključak kompenzacionih uređaja ( sinhroni kompenzatori, kondenzatorske baterije i induktivni kalemovi ( prigušnice ili kalemovi ).

2. Prema načinu smještaja opreme:• postrojenja spoljne izvedbe i• postrojenja unutrašnje izvedbe.

Sama izvedba može biti otvorenog ili zatvorenog ( oklopljenog ) tipa, klasična ili SF6,...

Gl a v n i e l e m e nt i r a z v od n ih po s t r o j e n ja su:• sa bi rn ic e (jednostruke, jednostruke+pomoćne, dvostruke, trostruke),• tr an sfo rm a tor i (sa razdvojenim namotajima: dvonamotajni, tronamotajni ili

autotransformatori),• ras kl opn i a pa ra ti : p re kida či i rast avljači,• os tal a opr em a : mjerni transformatori, odvodnici prenapona, uređaji za mjerenje i zaštitu,

signalizaciju, telekomunikacije, upravljanje i automatiku.

S a b i r n i c e su aktivni dio razvodnog postrojenja ( dio postrojenja koji se nalaze pod naponom i kroz koje teku struje ) i predstavljaju njegovu električnu okosnicu i glavnu "saobraćajnicu".Na njih se vezuju, preko odgovarajućih rasklopnih uređaja, vodovi i transformatori. Svi suvodovi spojeni sa sabirnicama, pa su one za normalan pogon razvodnog postrojenja od najveće važnosti.U razvodnim postrojenjima bez transformacije, sabirnice povezuju elektroenergetske vodove istog napona.U razvodnim postrojenjima sa transformacijom, postoje sabirnice dva naponska nivoa. One su povezane preko transformatora.Na sabirnice jednog naponskog nivoa povezani su dovodni vodovi ( npr. kod generatorskihpostrojenja to su sabirnice nižeg napona) , a na sabirnice drugog naponskog nivoa povezani su odvodni vodovi ( npr. kod generatorskih postrojenja to su sabirnice višeg napona ).

N a p o m e n a :Sabirnice se izvode od neizolovanih bakarnih ili aluminijumskih provodnika.Za elektroenergetska postrojenja unutrašnje izvedbe do nazivnog napona 35 kV dolaze u obzir okrugli, pljosnati ili U profili, dok se za elektroenergetska postrojenja viših napona, bilo unutrašnje bilo spoljašnje izvedbe, upotrebljavaju užad ili cijevi.Zbog čvrstoće u postrojenjima do 35 kV ne izvode se sabirnice profila manjeg od 40x5 mm, dok je za napone 110 kV i više minimalni presjek, odnosno promjer, određen zahtjevom sprečavanja korone ( gubici koji su obrnuto srazmjerni prečniku provodnika ). Tako je za postrojenje nazivnog napona 110 kVnajmanji presjek 95 mm

2, a najmanji promjer cijevi 30 mm, dok je za napon 220 kV najmanji presjek

užeta 300 mm2, a najmanji promjer cijevi 50 mm.

Sabirnice se postavljaju na potporne izolatore, a u postrojenjima u kojima su sabirnice izvedene od užadi kao nosači sabirnica upotrebljavaju se viseći lančasti izolatori na čeličnoj nosećoj konstrukciji ( stubovima ili portalima ).Jedan sistem sabirnica sadrži tri sabirnička provodnika ( šine, užad ), jer se upotrebljava isključivo trofazni naizmjenični sistem prenosa.


---- 23 ----

Sabirnice u elektroenergetskim postrojenjima se često boje, jer se bojenjem povećava odvođenje toplote.Sabirnice se izvode kao jednostruke ili kao dvostruke. Kod jednostrukih sabirnica, svaka revizija ili ispad zbog kvara kod sabirnica ima za posljedicu prekid napajanja za sve potrošače čije napajanje ide od tih sabirnica. Kod dvostrukog sistema sabirnica ( dvostruki provodnici za sve tri faze ) u slučaju kvara ili revizije na jednom sistemu, drugi sistem sabirnica preuzima opterećenje sistema u kvaru. Na višim naponima preovladavaju dvostruki sistemi sabirnica.

R as k l op n u o p r e m u čine:• prekidači• rastavljači.

P r ek i d a č i su elementi pomoću kojih se vrši prekidanje struja u svim pogonskim uslovima kola koje se prekida ( od praznog hoda, preko normalnog pogona, do kratkog spoja ).Prekidači su komutacioni uređaji ( aparati ) kojima se mogu uključivati i isključivati strujna kola, odnosno elementi i djelovi EE sistema pod opterećenjem, a takođe i prekidati struje kratkog spoja.Funkcija prekidača je zaštita elemenata od kratkog spoja, ili preopterećenja, kao i sve komutacione ( uključivanje i isključivanje ) manipulacije pod opterećenjem.

R as t a v lja č i služe za vidljivo odvajanje djelova razvodnog postrojenja koji su pod naponom, ili u beznaponskom stanju.Primarni zadatak rastavljača je da povećaju sigurnost osoblja koje treba da radi na izdvojenomdijelu postrojenja koji nije pod naponom. Ta sigurnost se obezbjeđuje na taj način što se rastavljači rade isključivo tako da je položaj kontakata ( noževa ) rastavljača vidljiv. Manipulacija rastavljačima dozvoljena je samo u beznaponskom ( ili neopterećenom ) stanju, tako da se oni ne konstruišu kao elementi za prekidanje struja.Rastavljač se ne upotrebljava za prekidanje struja, već se isključivanje ( otvaranje kontakata – noževa ) rastavljača vrši kad kroz rastavljač ne teče struja.Rastavljač nema ni uređaje ni sredstvo za gašenje luka. Otvaranjem kontakata rastavljača uopterećenom stanju ( kad kroz zatvorene kontakte rastavljača teče struja ) između kontakata rastavljača pojavio bi se luk, za čije gašenje nema uslova, posljedica čega mogu biti smrtna opasnost po osoblje i znatna oštećenja u postrojenju. Zato se rastavljači ne smije koristiti za prekidanje struja.Upravljanje rastavljačem je ručno na mjestu ćelije - polja gdje se nalazi rastavljač ili daljinski (pneumatski ili motornim pogonom ) iz komandne prostorije.Uslov dobrog funkcionisanja rastavljača je da se ne otvori u slučaju kratkog spoja.

D ak l e ,prekidači se upotrebljavaju kako za prekidanje struja u normalnom pogonu, tako i za zaštitu od prevelikih struja, odnosno struja kratkih spojeva.Zbog potrebe brzog i efikasnog gašenja luka koji se pojavljuje pri prekidanju struja, kontakti prekidača se postavljaju u komoru za gašenje luka, i njihov položaj nije vidljiv. Zato se prekidači koriste u kombinaciji sa rastavljačima kod kojih je položaj kontakata vidljiv.U odnosu na prekidač rastavljač se obavezno postavlja sa strane dovoda električne energije. Ako je kroz prekidač moguć protok električne energije u oba smjera, postavljaju se rastavljači sa obje strane prekidača.U kombinaciji prekidača i rastavljača neophodno je voditi računa o redosljedu djelovanja pri

isključenju i pri uključenju dijela postrojenja ( strujnog kola ) u kojem su ovi elementi postavljeni sa funkcijom zaštite i mogućnosti manipulacije.

P r i i sk l j u č i v a n ju najprije se isključi prekidač, a zatim rastavljač.


---- 24 ----

P r i u k lj u č i v a n j u redosljed je obrnut. Najprije se uključi rastavljač, a zatim prekidač.

Š e m a r az v o d no g postrojenja specificira način vezivanja elemenata i strukturu postrojenja. Najčešće se šeme daju u jednopolnom prikazu ( prikaz jedne faze ) i sa osnovnim elementima i kolima toka prenosa električne energije.

Izvedbeno, razvodno postrojenje pored sabirnica (S) sadrži i više ćelija ( polja ) koje čine djelove, odnosno ogranke ili odcjepe postrojenja i u okviru kojih se elektroenergetski elementi vezuju na sabirnice postrojenja. Termin polje obično se koristi kod postrojenja na otvorenom, a termin ćelija kod zatvorenih i oklopljenih postrojenja.

V3

RV3iz

PV3

RV3

RGT1

PGT1

V2

RV2iz

PV2

RV2

RGT2

PGT2

V1

RV1iz

PV1

RV1

S

Prema elementu koji se vezuje za sabirnice, razlikujemo:

• generatorske ćelije ( generatorsko polje ),• generatorsko-transformatorske ćelije, odnosno

generatorsko-transformatorsko polje,• transformatorske ćelije ( transformatorsko

polje ),• dovodne ćelije ( polje dovodnog

elektroenergetskog voda ili kraće dovod),• spojne ćelije ( spojno polje ),• mjerne ćelije ( mjerno polje ),• odvodne ćelije ( polje odvodnog

elektroenergetskog voda ili kraće odvod ),• ćelije kućnog transformatora ( polje sopstvene

potrošnje ) i dr.

T1 T2

G1 G2

Slika 11. Razvodno postrojenje elektrane sa blok transformatorima

I. 7 OSN OVNE KONFI GURACI JE VISOKONAPON SK IH M REŽA

Osnovna funkcija visokonaponskih mreža u okviru prenosa je da međusobno povežu sve izvore i potrošačke čvorove u EE sistemu radi prenosa električne energije.

S obzirom da penosne mreže transportuju velike snage na velike udaljenosti, one koriste duže vodove i provodnike većih poprečnih presjeka nego distributivne i razvodne industrijske mreže. Druga značajna razlika između ovih mreža je u njihovoj konfiguraciji.

U topološkom pogledu, kao karakteristične konfiguracije prenosnih mreža izdvajaju se: petljasta konfiguracijom (slika 11) i konfiguracija tipa "kičme" (slika 12), a koje se oslanjaju na dvostrano (višestrano) i dvostruko napajanje. Prenosne mreže se realizuju i u drugim konfiguracijama, kojima moraju da obezbijeđuju napajanje najmanje po principu sigurnosti "n-1".


---- 25 ----

Elektrana 1

15,75/220 kV220/400 kV

Prenosna mreža

110/400 kV

10,5/110 kV

Elektrana 2

Potrošnja 1 - EDS 1 400/110 kV 110/10 kV

10/0.4 kV

Potrošnja 2 - EDS 2

400/110 kV110/35 kV35/10 kV10/0.4 kV

Slika.11. Petljasta konfiguracija

Elektrana 1 Potrošnja 1 - EDS 1

15,75/220 kV

Elektrana 2

Prenosna mreža220 kV

220/110 kV

110/10 kV10/0.4 kV

Potrošnja 2 - EDS 2

15,75/110 kV 110/220 kV

220/110 kV110/35 kV35/10 kV

Slik 12. Konfiguracija tipa "kičme"

I. 8 UPOREDNA AN ALI ZA NAD ZEMNI H I KAB LOVSKI H VODOVA

Pri planiranju električnih mreža postavlja se često pitanje: k a bl o v ski i li n a d z em ni v o d ? Odgovor zavisi od više činilaca: tipa konzuma, uticaja na okolinu, ekonomičnost gradnje, pogona, pouzdanosti i sl.

I. 8. 1 UTI CAJ VO DOV A NA OKO LI NU

Uticaj na okolinu se ogleda u:• zauzimanju prostora i površina,• narušavanje okoline,• uticaja na telekomunikacione veze,• uticaj elektromagnetnog polja na čovjeka i dr.


---- 26 ----

Z au z u m an j e p r os t o r a Nadzemni elektroenergetski vodovi na putu od početne do krajnje tačke zauzimaju određeni, relativno značajan, prostor i za taj prostor postavljaju posebne uslove koji obezbjeđuju pouzdan rad nadzemnog voda i potrebnu sigurnost po okolinu. Širina trase voda, odnosno površina pod vodom je to veća što je nazivni napon voda viši.

Nadzemni vodovi zauzimaju nad zemljom značajan prostor i na taj način uglavnom onemogućavaju gradnju pod njima, a takođe, mada znatno manje smanjuju obradivu površinu (temelji stubova).Prostor koji nadzemni vod zauzima obrazuju:- širina stubova, uključujući konzole,- njihanje izolatora,- njihanje provodnika i- sigurnosni razmakŠirina koridora zavisi u osnovi od napona nadzemnog voda, tj. od veličine stuba, izolatora, provodnika, raspona između stubov i dr., a takođe i od tipa sistema (jednosistemski, dvosistemski, jednonaponski, višenaponski,...).

Kablovski vodovi zauzimaju koridor, mada znatno uži, na kome je onemogućena gradnja i intenizivna obrada zemljišta.

Odnosi površina koje zauzimaju kablovski i nadzemni vod se kreću od 1:10 do 1:40, zavisno od napona vodova, tipa sistema i dr.Na primjer:

- širina koridiora 10 kV nadzemnog voda je 15 m (visina stubova je oko 10 m), a kablovskog 0,4 m;

- širina koridiora dvosistemskog 110 kV nadzemnog voda je 40 m (visina stubova je oko30 m), a kablovskog 15 m;

- širina koridiora dvosistemskog 400 kV nadzemnog voda je 70 m (visina stubova je oko50 m), a kablovskog 7 m.

N a r uša v an j e oko l n og p r os t o r a Nadzemni vodovi narušavaju estetski izgled okoline, onemogućavaju razvoj gradova, ometaju vazdušni saobraćaj i dr.Kod kablovskih vodova ovo sve otpada, čak vrlo rijetko utiču na smanjenje obradivih površina, jer se obično grade u urbanim površinama gdje ne postoje obradive površine.

Ut i caj v o do v a na t e l eko m u n i kac i one v od o v e Uticaj nadzemnih vodova na telekomunikacione vodove je u principu veći od kablovskih vodova, jer provodnik nadzemnog voda nema ekranizujući efekat.Kod kablovskih vodova, zbog velikih mogućnosti u izboru tipa kabla sa gledišta ekranizujućeg efekta, problem uticaja na telekomunikacione vodove se sasvim uspješno rješava iako su međusobna rastojanja relativno mala.

Ut i caj v o do v a na ž i v i s v ij et Uticaj nadzemnih vodova na okolinu ogleda se takođe i na djelovanju elektromagnetnog polja na ljude i životinje. Takođe se izučava i uticaj na biljke i bakterije.Kod kablovskih vodova ovi uticaji praktično ne postoje, jer je električno polje zatvoreno u sam kabl, između provodnika i ekrana, a rezultantno magnetno polje van kabla je u normalnom pogonu praktično zanemarljivo.Koliko raste primijenjeni napon, a i strujno opterećenje, toliko su ovi uticaji veći. Uvođenjeveoma visokih napona 750 kV, pa čak i 1500 kV ova pitanja se sve više zaoštravaju.


---- 27 ----

Na jačinu električnog i magnetnog polja na zemlji ispod nadzemnog voda utiču sljedećičinioci:

• visina napona,• visina strujnog opterećenja,• oblik stuba i razmještaj provodnika i• visina provodnika nad zemljom.

U literaturi se mogu sresti različiti podaci o jačini električnog polja oko nadzemnih vodova.Kao karakteristične navodimo sljedeće podatke o jačini električnog polja za dvosistemske nadzemne vodove:

• za 110kV : 1kV/m• za 220kV: 2,5 kV/m• za 400kV: 4,8 kV/m

U jednom konkretnom slučaju za 400 kV dvosistemski nadzemni vod na sredini raspona su izmjerene vrijednosti za jačinu električnog 5,5 kV/m i za jačinu magnetskog: 11µT.

Ispitivanja vršena tokom niza godina pokazala su da postoji nesumnjiv uticaj elektromagnetnog polja na čovjeka.Istraživanja u Rusiji i Japanu su ustanovila da električno polje utiče na centralni nervni sistem, kardiovaskularni sistem i promjene u krvi. Međutim smatra se da sada ne postoje veće opasnosti i da ove promjene u organizmu nijesu patološke prirode.Pitanje koja jačina električnog polja se smatra graničnom još uvjek je aktuelno.Neki autori uzimaju da je to v r i j e d n o s t o d 5 k V / m , te predlažu da se za te slučajeve ograniči vrijeme boravka u električnom polju.

Ispitivanju uticaja magnetnog polja poklanja se manja pažnja.Ispitivanja sa jakim magnetnim poljima od 1 5 m T d o 4 20 m T pokazala su da kod ljudi postoji niz neurovegetativnih smetnji.Međutim kod slabijih polja nisu uočene promjene u ljudskom organizmu.

I. 8. 2 STRUJNO OPTE REĆENJE

Strujno opterećenje nadzemnog voda zavisi od:• temperature vazduha,• brzine vjetra,• sunčevo zračenje itd.

Njegovo strujno opterećenje je određeno i dozvoljenom temperaturom užeta, a na osnovumehaničke čvrstoće užeta.Nadzemni vodovi imaju u pogonu pri nižim temperaturama ambijenta i jačim vjetrovima velike mogućnosti za strujno preopterećenje (i do 2 puta) bez skraćenja životnog vijeka.

Kod kablova međutim postoji više ograničenja.Ambijent, zemljište koje okružuje kabl ima nepogodne toplotne osobine:- temperaturu (za srednjoevropsko područje) 20°C- specifični toplotni otpor 1Km/W.Zemljište ima izvjesne pogodnosti zimi kad mu je temperatura oko 5-7

0C.

Oko kabla zemljište se isušuje. Specifični toplotni otpor zemljišta u isušenom stanju se značajno povećava. Takođe, približavanje toplovoda i drugih kablova posmatranom kablu još više snižava njegovo dozvoljeno strujno opterećenje, Toga kod nadzemnih vodova nema.Ove činjenice mogu u realnim okolnostima smanjiti opterećenje kabla za više od 50 % od naznačenog.

Sa gledišta odvođenja toplote proces je kod nadzemnih vodova relativno uprošćen, jer se toplota prenosi sa provodnika na vazduh direktno, bez posrednika.


---- 28 ----

Kod kablova prostiranju toplote suprostavlja se izolacija kabla, spoljašnji slojevi kabla i zemljište koje je, kao ambijent koji okružuje kabl duž njegove cijele trase, relativno nepoznatih i promjenljivih toplotnih osobina.Sve to čini da je dozvoljeno strujno opterećenje kablova znatno niže od nadzemnih vodova (za iste presjeke).

I. 8. 3 STRUJA ZEMLJO SPO JA

Struja zemljospoja je kod kablovskih vodova veća nekoliko desetina puta nego kod nadzemnih, jer kablovi imaju znatno veću kapacitivnost.Struja zemljospoja je zavisna od napona ( srazmjerna naponu ), dužine mreže ( srazmjerna dužini ) i konstrukcije voda ( vodovi sa zaštitnim užetom, vodovi bez zaštitnog užeta, pojasni papirni kablovi, ekranizovani papirni kablovi i dr. )Kod višežilnih kablova zemljospoj se obično vrlo brzo pretvara u međufazni kratki spoj što vodi ka efikasnom reagovanju relejne zaštite, a što nije slučaj kod nadzemnih vodova.

I. 8. 4 ŽI VO TNI V I JEK

Trajanja vodova u pogonu ili tzv. „životni vijek“ je funkcija mehaničkih i električnih osobina pojedinih elemenata voda.Te osobine uopšte uzeto zavise od niza činilaca:

• temperature,• električnog pražnjenja,• mehaničkog naprezanja,• prisustva vlage, ozona i kiseonika i dr.

Od njihovog intenziteta djelovanja i trajanja zavisi odstupanje od prvobitnih osobina voda.

„Krive trajanja života“ pojedinih tipova kablova se daju u zavisnosti od jačine električnog polja [kV/mm ] koje izolacija može podnjeti uz površinu provodnika.„Životni vijek“ kabla sa papirom impregnisanim u uljnom kompaundu tzv. pojasni kabl, na osnovu višegodišnjeg iskustva iznosi od 30 do 40 godina, mada ima slučajeva da ovaj tip kabla izdrži i 50 godina.Kod „pojasnih“ (papirnih) kablova, čije električno polje nije radijalno računa se sa pogonskomjačinom električnog polja ne većom od 4.5 kV/mm da bi im se obezbijedio „životni vijek“ od 30 do 40 godina.

Kod nadzemnih vodova „životni vijek“ se posmatra odvojeno za stubove i provodnike:• za stubove iznosi 50 do 70 godina,• za provodnike 35 do 50 godina.

Međutim „životni vijek“ nadzemnih vodova se može produžiti jer se bez teškoća moguzamijeniti provodnici i izolatori. Jasno je da ovakva mogućnost kod kablova ne postoji.

I. 8. 5 EKO NOMI ĆNO ST VO DOV A

Ekonomičnost gradnje jednog voda određuje se tzv. specifičnom investicionom cijenom i izražava se u €/kVA km.Za grube procjene se može uzeti da su nadzemni vodovi jeftiniji oko 10 i više puta od kablovskih.Ukupni troškovi jednog voda pored troškova gradnje uključuju u sebe i troškove održavanja,pogona, gubitaka i dr. i daju se obično za konkretna razmatranja.


---- 29 ----

Po jedinici snage prenesene na određenu udaljenost kablovski vodovi su nekoliko puta skuplji od nadzemnih vodova.Kod elektroenergetskih vodova nižeg napona taj odnos je oko dva, dok je kod prenosnih vodova visokog napona (110 kV i više) taj odnos reda deset puta. Zato se kablovi primjenjuju prvenstveno kada za to postoje valjani tehnički (npr. povezivanje otoka, prelazak rijeka i sl.) ili urbanistički (npr. gradska područja, blizina aerodroma i sl.) razlozi. U nekim specifičnim uslovima, kojih će u budućnosti biti sve više, izbor kablova može uslijediti i iz ekonomskih razloga (visoka odšteta za korišćenje zemljišta u trasi voda, specijalni kablovi ekstremno visoke prenosne moći i sl.).

I. 8. 6 PO UZDANO ST VO DO VA

Pokazatelj pouzdanosti jednog voda je vjerovatnoća da će ispuniti zahtijevanu funkciju u posmatranom vremenu i pod određenim uslovima.U ovoj oblasti statističkog praćenja događaja na elektroenergetskim objektima uvodi se nekoliko pojmova:

• učestalost kvarova,• srednje vrijeme otklanjanja kvarova,• raspoloživost i• neraspoloživost.

Učestanost kvarova se definiše kao broj kvarova na 100km voda tokom jedne godine.

Što se tiče same pouzdanosti rada u smislu broja prekida zbog kvarova (učestanost otkaza), tu su znatno povoljniji kablovski vodovi.Nadzemni elektroenergetski vodovi su izloženi raznim spoljašnjim uticajima, prvenstvenovremenskim (atmosferska pražnjenja, vjetar, dodatni teret uslijed snijega, leda i sl.) koji su česti uzrok ispada i kvarova nadzemnih vodova. Otuda je i njihova pouzdanost izražena brojem ispada znatno niža nego pouzdanost kablovskih vodova.

S druge strane , vrijeme popravke kvara kod kablovskih vodova je obično značajno duže.

Prema njemačkoj statistici:- vrijeme otklanjanja kvara za 110kV iznosi za kablove 60 h, a za nadzemne vodove 2,5 h,- učestanost otkaza za kablovske vodove 1,21 a za nadzemne 2,68.

I. 8. 6 PRI MJE NA

N a d z e m n i e l e k t r o e n e r g e t s ki v od o v i se prvenstveno primjenjuju u prenosnim mrežama.To su vodovi visokog i veoma visokog napona; u našim uslovima vodovi 110, 220 i 400 kV, a u većim sistemima i značajno viših napona, npr. 750 i 1150 kV.Nadzemni elektroenergetski vodovi se u ED sistemima primjenjuju prvenstveno na napojnom nivou, a to su u našim uslovima vodovi 110 kV. U ED sistemima velikih gradova (metropola) na napojnom nivou se primjenjuju i nadzemni elektroenergetski vodovi veoma visokog napona, npr. 400 kV i 750 kV.

Nadzemni elektroenergetski vodovi se primjenjuju i na nižim naponskim nivoima.Tako se u našim uslovima napajanje manjih gradova često vrši preko napojnih nadzemnih elektroenergetskih vodova 35 kV. Istovremeno se za napajanje, raspodjelu i distribuciju električne energije na seoskim područjima koriste nadzemni elektroenergetski vodovi 35, 10 kV, kao i 0,4 kV. U gradskim konzumima se na srednjem i niskom naponu ne upotrebljavaju nadzemni elektroenergetski vodovi.

Visokonaponske mreie ivodovi- predavanja Prof. dr Jadranka RadoviC

---- 30 ----

Kablovski vodovi dominiraju u gradskim ED sistemima.Na nivou visokog napona kablovski vodovi se primjenjuju na napojnom nivou EDS-a: 110 kV,225 kV (EDS Pariza) i 400 kV (EDS Berlina).Kablivski vodovi visokog napona primjenjuju se i za specijalne prenose: ispod mora, rijeka i sL Na nivou SN-a u gradskim EDS-ima kablovski vodovi se primjenjuju gotovo iskljucivo.


---- 31 ----

II. N ADZ EMN I ELEK TRO ENERG ETSK I VO DO VI

Nadzemni elektroenergetski vod je skup svih dijelova koji služe za nadzemno vođenje provodnika koji prenose i razvode električnu energiju, kojim su obuhvaćeni: p r o v o d n i c i , za š t i t n a u ž a d , zemljovodi, uzemljivači, iz o l a to r i , nosači, konzole, s tu b o v i i temelji.

U skladu sa podjelom n a p n a n a : niski n a po n (do 1000 V) i visoki napona (iznad 1000V);

N ad z e mn i e l e kt r oe n e r getski vo d ovi se sv r st a v aju u d v ije os no v ne g r u p e :- niskonaponski nadzemni vodovi i- visokonaponski nadzemni vodovi.

Niskonaponski vod je vod čiji nazivni napon ne prelazi 1000 V. Visokonaponski vod je vod čiji nazivni napon prelazi 1000 V.

U skladu sa podjelom elektroenergetskih mreža, čiji su osnovni elementi elektroenergetski vodove, nutar kategorije visokonaponskih vodova izdvaja se :

- nadzemni vodovi srednjeg napona (10 kV, 20 kV, 35 kV – viši srednji napona)- nadzemni vodovi visokog napona (110 kV, 220 kV) I- nadzemni vodovi veoma visokog napona ( 400 kV, 750 kV,1150 kV)

I I. 1 ELEMENTI NADZEMN IH VODOVA

II. 1 . 1 O s n o v ni e l e m en t i ( d j e l o v i ) n a d z e m n i h e l ek tr oene r ge t sk i h v o d o v a su:

• provodnici,• zaštitna užad,• stubovi (glava, tijelo, temelji),• izolatori,• uzemljenje

Pr ovodni ci

Provodnici su metalne žice ili užad koji služe za provođenje struje.Provodnici su jedini aktivni dio voda – koji su pod naponom i kroz koje u slučaju uključenog stanja protiče električna struje.Za stubove (konzole stubove) se pričvršćuju pomoću izolatora.Opterećeni su mehanički (težina provodnika, dodatni teret, djelovanje vjetra) i termički(uslijed proticanja struje).

Zaš tit na užad

Zašti je uzemljeno uže koje služi za zaštitu voda od atmosferskih i pogonskih prenapona.Zaštitno uše se postavlja na vrh stuba i duž čitave trase voda prati provodnike. Može ih biti jedno ili dva.Zaštitna ušad nisu izolovana u odnosu na stub i na njega se direktno postavljaju. Da bi odigrali svoju funkciju, moraju biti vezani za uzemljivače.Metalni stubovi služe kao veza zaštitnih užadi i uzemljivača, dok se kod neprovodnih stubova (drveni i betonski) za vezu zaštitnog provodnika i uzemljivača koristi pocinkovana gvozdena traka.


---- 32 ----

Zaštitno uže, npr. Č III 50 mm2

S S

R

fazna užad, npr. Al/Č 150/25 mm2

RT

T

raspon, npr. a=300 m

Slika II.1. Fazna i zaštitno uže na rasponu- između dva stuba

St ubovi

Stub je konstrukcija koja nosi izolatore, provodnike i zaštitnu užad. Stubovi osiguravaju provodnicima odgovarajuću visinu nad tlom. Opterećeni su mehanički.

Dvije su o s no v n e v r s t e s tu b o v a :

• zatezni stub i• noseći (nosni) stub.

Z a t ez n i s tu b je stub koji služi za zatezanje provodnika.Provodnici su na zateznim stubovima zategnuti odgovarajućom silom (koja se uobičajeno izražava naprezanjem, jednakim sili zatezanja po jedinici poprečnog presjeka užeta) i čvrsto spojeni.Kod zateznih stubova naprezanje provodnika, odnosno zaštitne užadi, ne mora biti jednako u oba raspona, a kako su provodnici i zaštitna užad na njima čvrsto spojeni, na stub se direktno prenosi sila zatezanja svakog provodnika i zaštitnog užeta sa svake strane stuba.N o s e ć i ( n o s n i) s t u b je stub koji nosi provodnike (slika II.1 i slika II.2). Provodnici na nosećim stubovima su ovješeni.Noseći stubovi se, po pravilu, postavljaju samo u pravolinijskoj trasi.Naprezanje provodnika, odnosto zaštitne užadi, u oba raspona je jednako, a kako provodnici i zaštitna ušad nisu na njima čvrsto spojeni, na njih se ne prenosi direktno njihova sila zatezanja s jedne strane stuba, nego se prenosi rezultantna sila zatezanja s obje strane, ako ta rezultanta postoji.

D je l o v i s tu b a Na svakom stubu može se uočiti:

• glava stuba,• tijelo stuba i


---- 33 ----

• temelji (slika II.2).


---- 34 ----

Gl a v a s t u b a ima konzole (najmanje tri za svaki fazni provodnik po jedna) na koje se vezuju izolatori, odnosno izolatorski lanci koji nose (zatežu) provodnike.Konstruktivnoj izvedbi glave stuba posvećuje se posebna pažnja, jer se njome osiguravaju potrebne udaljenosti između provodnika pojedinih faza, između provodnika i zaštitnog(ih) užeta(adi), kao i između provodnika i tijela stuba.

zaštitno uže

glava stuba

izolatorski konzolakonzola lanac

provodnik

tijelo stuba

ovješnjezaštitni rogovi

IZOLATORSKI LANAC

zaštitni prsten

nosna stezaljka

provodnik

temelj dozemni vod

Sika II.2. Glavni djelovi nadzemnog elektroenergetskog voda, sa detaljem lanca (desno) nosnog izolatorkog lanca

T ije l o s tu b a je osnovna noseća konstrukcija, kojom između ostalog treba da se obezbijedi i potrebna visina provodnika iznad tla, odnosno iznad objekata na tlu.Temelji osiguravaju statičku stabilnost cijelog objekta. Prenose sile sa stubova u tlo, a izvedbe mogu biti veoma različite.

I zol at or i

Iz o l a t o r je dio izolatorskog montažnog sklopa koji služi za električno izolovanje i mehaničko spajanje provodnika sa nosećom konstrukcijom.Obično se na nadzemnim vodovima za vezivanje i električno izolovanje provodnika i nosećekonstrukcije koriste izolatorski lanci sastavljeni od više, npr. kapastih, izolatora.Iz o l a t o r sk i l a n a c je montažni sklop od jednog ili više izolatora i opreme za nošenje, koji služi za električno izolovanje i mehaničko spajanje provodnika sa nosećom konstrukcijom.

Izolatori imaju dvojaku ulogu: da električno izoluju provodnike od stuba i da ih mehanički drže u određenom položaju.Opterećeni su električno i mehanički, a kod pojave električnog luka i termički.Na desnoj strani slike II.2 prikazani su detalji izolatorskog lanca, koji je na konzolu pričvršćen pomoću posebnog dijela za ovješenje.Izolatorski lanac se sastoji od potrebnog broja izolatora (npr., za 110 kV vod izolatorski lanac se sastoji. od 7 kapastih izolatora, a u slučaju električno pojačane izolacije od 8 kapastih izolatora).


---- 35 ----

Na donjem dijelu se nalazi stezaljka koja prihvata provodnik (u slučaju nosnog stuba ovješen i pritegnut u nosnoj spojnici, a u slučaju zateznog stuba zategnut i pričvršćen).Izolatorski lanac često ima i zaštitnu armaturu, u obliku rogova i prstena. Rogovi služe da kod kvara udalje električni luk od izolatoar, a prsten za jednoličnu raspodjelu električnog naprezanja na izolatore u lancu.

Uzemlj enj e

Uzemljenje električno provodno spajanje pojedinih djelova voda sa zemljom.Uzemljenje osigurava djelove voda koji nisu pod naponom od pojave nedozvoljenog potencijala na njima i time štiti okolinu od opasnosti od napona. Ujedno predstavlja važan element za električnu pogonsku sigurnost voda.Zaštitno uže (jedno ili dva), za koje smo rekli da je uzemljeno uže koje sluši za zaštitu voda od atmosferskih i pogonskih prenapona i koje prati fazne provodnike, a postavljeno je iznad njih, povezano je na uzemljenje i predstavlja sastavni dio zaštitnog sistema uzemljenja voda.

Pored ovih osnovnih elemenata na nadzemom elektroenergetskom vodu neophodan je i drugi pribor, kao: spojni materijal i pribor, ovjesni materijal i pribor, zaštitni materijal i pribor i dr.Spojni materijal i pribor osigurava kontinuirani prolaz struje i tamo, gdje se dužine provodnika nastavljaju jedna na drugu. Opterećen je termički (uslijed prolaza struje), a često i mehanički. Ovjesni materijal i pribor mehanički povezuje provodnik i izolatore sa stubom. Opterećen je mehanički.Zaštitni materijal i pribor vrši razne zaštitne funkcije, kao što je zaštita od vibracija, otklanjanje električnog luka od provodnika i izolatora, promjena oblika električnog polja i sl.

II. 1. 2. P r ovodni ci nadzem ni h el ektr oener ge tski h vodova

P r o v o dn i ci su metalne su metalne žice ili užad koji služe za provođenje struje.U trofaznom sistemu naizmjenične struje na nivou prenosa imamo tri fazna provodnika:

- provodnik faze R (ili provodnik faze 0),- provodnik faze S (ili provodnik faze 4) i- provodnik faze T (ili provodnik faze 8).

S obzirom na cijenu bakra, u praksi je osnovni materijal za provodnike nadzemnih vodova a l u m i n i j u m .

Orjentacione vrijednosti svojstava materijala za žice Al/Č i Č užad vodova date su u tabeli II.1.

Tabele II. 1 Svojstva materijala za žice užadi dalekovoda

Svojstvo Al ČI ČII Č III Č IV

Gustina γ [daN/dm3] 2.703 7,85 7.85 7.85 7.85

Prekidna čvrstoća σ [daN/mm2] 17...23 42...50 70...85 120...140 150...170

Modul elastičnosti E [daN/mm2] 6000 ≈ 22000 ≈ 21000 ≈ 21000 ≈ 20000

Toplotni koficijent linearnog 10-5

[1/oC]

širenja α2,3...2,4 1,23 1,1 1,1 1,1

Specifični električni otpor [Ωmm2

/m]ρ

0,02874 0,125 - 0,15 - 0,15 - 0,16 -

Toplotni koeficijent [1/oC]

električnig otpora αR

0,00403 0,0045 0,0045 0,0045 0,0045

Do poprečnog presjeka 16 mm2

provodnici se izrađuju u vidu jedne žice.


---- 36 ----

Za veće presjeke provodnici se izrađuju u vidu užadi, da bi se obezbijedila fleksibilnosi, tj potrebna mehanička svojstva. Užad pružaju daleko veću mehaničku sigurnost, nego masivne žice velikog presjeka zbog eventualnih grešaka u materijalu, a osim toga uže je otpornije na vibracije.Užad mogu biti homogena i kombinovana.Kod homogenih užadi sve žice su od istog materijala.Kombinovana užad se formiraju od žica dva različita materijala, npr. aluminijuma i čelika: užeAl/Č (ili Al/Fe,ili Al-Č).

Za p r o v od n i k e visokonaponskih elektroenergetskih vodova se koriste kombinovana užad, a kod nas su to Al/Č užad.A l/ Č u ž a d se rade tako što se prvo formira uže od čelika (jezgro užeta), koje se zatim oblaže slojevima od aluminijumskih žica (plašt užeta).A l u m i n i j u m s ki p l aš t služi za provođenje struje, dok čelično jezgro obezbjeđuje provodnicima potrebna mehanička svojstva.O d n o s p r e sje k a a l u m i n i j u m s k o g p l a š t a i č e l i č no g jezgra je obično 6:1.Ukoliko je potrebna veća mehanička čvrstoća, onda je odnos 4:1 ili 3:1. Prečnici aluminijumskih i čeličnih žica u principu nisu isti.

6 Al + 1 Č 26 Al (10+16) + 7 Č (1+6)

Slika II.3 Struktura Al/Č užadi odnosa presjeka 6:1

P a r a m e t r i p r o v o d n i k a (u ž a d i) su konstrukcione (presjek, odnos presjeka kod kombinovane užadi,…) i fizikalne karakteristike provodnika (specifična težina, modul elestičnosti, temperaturni koeficijent linearnog izduženja,…).

• Pr es j ek : S [mm2 ]Presjek provodnika, odnosno presjek užeta provodnika je osnovna konstruktivna karakteristika provodnika.Provodnici, odnosno užad se ne izrađuju sa ma kojim presjecima, već samo sa određenim presjecima.Provodnici, odnosno užad se imenuju preko nazivnih presjeka, a koji su specificirani u odgovarajućim Standardima.

Kod nas su, za užad Al/Č odnosa presjeka 6:1, standardizovani su sljedećih nazivni presjeci:

SnAl / SnČ[mm2 ] : 16/2.5, 25/4, 35/6, 50/8, 70/12, 95/15,

120/201

150/25, 185/30, 210/35, 240/40, 360/57, 490/65

Prva vrijednost se odnosi na nazivni presjek aluminijumskog plašta SnAl[mm2 ] , a druga na

nazivni presjek čeličnog jezgra SnČ [mm2 ].

1 Za prenosne vodove koriste se presjeci Al/Č provodnika počev od 120/20 mm2.

S

Al / Č

Č

Č

2 2

2 2


---- 37 ----

Stvarni presjeci2

mogu malo da odstupaju od nazivnih i dati su u priručnicima i katalozima proizvođača, kao i u odgovarajućoj literaturi.

Za predhodno specificiranu užad, stvarni presjeci S Al/ S [mm2 ] su:

15.3/2.55, 23.8/4.0, 34.3/5.7, 48.3/8.0, 69.9/11.4, 94.4/15.5,

121.6/19.5, 148.9/24.2, 183.8/29.8, 209/34.1, 243/39.5, 360.2/57.3, 490.3/63.60

Pri proračunima vodova, treba računati sa stva r nim pr e sjec im a .

Ukupni stvarni presjek Al/Č užeta ( SAl / Č[mm2 ] ) jednak je zbiru stvarnog presjaka

aluminijumskog plašta ( S Al[mm2 ]) i stvarnog presjeka čeličnog jezgra ( S [mm2 ] ):

Al / Ć= S Al + S

Č

• Specifi čna tež i na: p [daN / m mm2 ]Specifična težina provodnika je težina provodnika jedinične dužine i jediničnog poprečnog presjeka, čije dejstvojo je usmjereno vertikalno naniže.

Specifična težita Al/Č užadi provodnika se označava sa:

pAl / Č

[daN / m mm

] ili γ Al / Č

[daN / m mm ]

Kombinovano uže iz dva provodnika, konktreno Al i Č, u svim proračunima posmatramo kao homogeno uže jednistvenog presjeka

p [daN / m mm2 ] S Al / Č

[mm] i rezultantne specifične težine pAl / Č

[daN / m mm ].

• Modul el as ti čnosti : E [daN / mm2 ]

Modul elestičnosti Al/Č užadi provodnika se označava sa : EAl / Č[daN / mm2 ].

Uže se pri montiranju na zateznom stubu zateže silom, odgovarajućeg n a p r e za n j a :2σ

Al / Č [daN / mm ].

Pri promjeni naprezanja, uže se elastično rasteže. Modul elastičnosti užeta je karakteristika materijala provodnika koji izražava mjeru te elestičnosti (relativno izduženje pri naprezanju σ je: ∆l / l = σ / E) .

• T e m pe r a t u r ni koe fi c ij ent li nea r n og i zdužen j a : α [1/o C ]Temperativni koeficijent linearnog izduženja Al/Č užadi provodnika je: α

Al / Č [1/]

.

2 Stvarni presjek žice je geometrijski presjek žice, a stvarni persjek užeta (SAl/Č [mm2]) je zbir geometrijskih presjeka svih žica u užetu, bez obzira na to da li su žice od istog ili različitih materijala.


---- 38 ----

Temperaturni koeficijent linearnog izduženja karakteriše material provodnika sa aspekta njegovog izduženj pod uticajem temperature (relativno temperaturno izduženje pri novojtemperaturi θ je: ∆l / lo =α ∆θ).U praksi projektovanja nadzemnih elektroenergetskih vodova visokog napona, danas se kodnas dominantno upotrebljavaju kombinovana užad (Al/Č užad). Za njih se vrijednosti parametara (konstrukcione i fizikalne karakteristike) daju kako u Pravilniku tako i u Katalozima proizvođača užadi. U praksi se uobičajeno koriste te vrijednosti, a ne vrijednosti koje se mogu izračunati preko odgovarajućih izraza polazeći od vrijednosti za Al i vrijednosti za Č.

U tabeli II.2 dati su naprezanja, specifična težina, modul elestičnosti i temperaturni koeficijent za nekoliko materijala koji se koriste za izradu provodnika.

Tabela II.2. Karakteristike materijala provodnikaMaterijal nž σnd

[daN/mm2

]

σid

[daN/mm2

]

p [daN/m mm

2] x 10-3 E

[daN/mm2]

α[1/

oC]

10-5

Al 719 - 37

77

1212

2.72.7

6 0005 700

2.32.3

Cu 719 - 37

1818

3030

8.98.9

1130010500

1.71.7

Al/Č ε=0.95 18/19 24.5 46 5.33 13000 1.33Al/Č ε=1.7 12/7 19 45.5 4.66 10700 1.53

Al/Č ε=4.4 70/7 13 24.5 3.75 8 700 1.78Al/Č ε=6 26/7 11 21 3.5 7 700 1.89Al/Č ε=7.7 24/7 10 19 3.36 7 400 1.96

Provodnici (fazna užad) nadzemnih vodova su opterećeni mehanićki (naprezanje na zatezanje, sopstvena težina provodnika i tešina dodatnog tereta i sile djelovanja vjetra), a takođe i termički zbog strujnog opterećenja pri prenosu električne energije dalekovodom.

Kod nadzemnih elektroenergetskih vodova dozvoljeno povećanje temperature provodnika određeno je s obzirom na maksimalni ugib.Prema odredbama Pravilnika, presjek užadi mora biti dovoljno veliki da ukupna temperatura užadi usljed zagrijavanja strujom ne bude viša od +80

oC, pri čemu se računa sa temperaturom

okoline od +40oC. Svrha ove odredbe je da se sprijeći smanjenje čvrstoće provodnika uslijed

prekomjernog zagrijavanja.

Strujno opterećenje voda koje pri spoljašnjoj temperaturi od 40oC zagrije provodnik na 80

oC

naziva se termičkom granicom provodnika (It [A]).

II. 1. 3 I zol at or i

Izolacija nadzemnih elektroenergetskih vodova je u principu vazduh.Međutim, na mjestima gdje se provodnici postavljaju na stubove neophodno ih je izolovatiizolatorima.Izolatori električno odvajaju (izoluju) provodnike od stubova i njihovih uzemljenih djelova. Istovremeno izolatori imaju važnu mehaničku ulogu na vodu, time što težinu provodnika, kao i dodatni teret (vjetar, led isl.) s provodnika prenose na stub.Prema tome, osim električnih (izolacionih) svojstava izolatori moraju imati i odgovarajuću mehaničku čvrstoću.Uz ova dva osnovna svojstva izolator mora biti otporan protiv atmosferskih i hemijskih uticaja, ne smije pretjerano brzo stariti u pogonu i mora biti ekonomičan.

Un

kVHmm

Dmm

D1

mmD2

mmd mm

d1

mm10 130 135 70 110 28 3120 185 175 85 145 31 3535 290 260 107 210 40 45


---- 39 ----

Klasični materijal za izolatore je porcelan. Dobija se pečenjem mješavine kaolina (50%), glinice (25%) i kvarca (25%). Navedeni odnosi su samo približni. Udio pojedinih komponenti utiče ne svojstva izolatora. Tehnologija porcelana zahtijeva veliko iskustvo i tradiciju, kako u pogledu izbora i odnosa sirovine, tako i u pogledu izrade.Spoljašnja površina izolatora se glazira (obično u smeđoj, a ređe u zelenoj pa i bijeloj boji), čime se izolator štiti od vode i drugih spoljašnjih uticaja.Za izradu izolatora upotrebljava se i stetit, koji ima veću mehaničku čvrstoću, a takođe i staklo kaljano na poseban način. Prednost je izolatora od stakla što su sva oštećenja vidljiva, dok porcelanski izolatori mogu biti loši a na oko neoštećeni.Izolator se sastoje od izolacionog tijela i od metalnih djelova.

Prema načinu kako nose provodnike izolatori se dijele:- potporne i- lančaste.

Za presjeke provodnika do h mm Dmm

d mm

35 mm2 85 80 19/21150 mm2 95 95 22/24

a.) za niski napon b.) za napone 10-35 kV

SlikaII.4. Potporni izolatori

Kod lančastih izolatora koji su danas u upotrebi za nadzemne elektroenergetske vodove postoje tri tipa:

- kapasti,- masivni i- štapni izolatori.

Najviše se upotrebljavaju kapasti izolatori.Broj članaka (kapa) u lančastom izolatoru zavisiti prvenstveno od nazivnog napona nadzemnog elektroenergetskog voda. Naravno da sa porastom napona imamo i veći broja članaka u lančastom izolatoru.

h=170 mm D=280 mm d=16 mm

Slika II.5. Kapasti izolator K 170/280


---- 40 ----

U Pravilniku za projektovanje nadzemnih elektroenergetskih vodova zahtijeva se da se na pojedinim stubovima čiji provodnici prelaze preko važnijih objekata (definisanih Pravilnikom, npr. autoputevi, drugi elektroenergetski objekti i sl.) primjeni električno ili mehanički pojačana izolacija, odnosno električno i mehanički pojačana izolacija u odnosu na ostali dio voda. Električno pojačanje izolacije postiže se primjenom u izolatorskom lancu jednog ili dva članka više.Mehanički pojačana izolacija ostvaruje se primjenom dvostrukog, odnosno trostrukog lanca.

U tabeli II.4. dat je broj članaka (kapa), dužina i masa kompletnih izolatorskih kapastih (tip kape146/254) lanaca za napone: do 35 kV i 35, 110, 220 i 400 kV. Dimenzije se mogu nešto razlikovati od datih, a zavisno od presjeka provodnika, odnosno od dimenzija upotrebljenih stezaljki i pribora za ovješenje izolatorskih lanaca. Podaci u zagradi odnose se na električno pojačane izolatorske lanace. U tabeli su dati samo podaci za jednostruke lance izolatora. Za400 kV izolatore, podaci odgovaraju za dva provodnika u snopu i za dvostruke izolatorske lance.

Tab.II.4. Karakteristike kapastih izolatorskih lanaca

Naz. npon

Un[kV]

Broj članaka 146/254

N Z

Ukupna dužina L [mm]

N Z

Masa [kg]

N Zdo 35 2 (3) 2 (3) 577(723) 937(1083) 3,12 3,30

35 3 (4) 3 (4) 728 (874) 1188(1324) 5,35 5,00110 7 (8) 7 (8) 1417(1563) 1914(2060) 9,14 7,03220 13(15) 13(15) 2283(2575) 2770(3062) 18,88 13,11400 2x17 (19) 2x17(19) 3489(3829) 4631(4971) 44,25 48,60

Za pričvršćivanje provodnika o lančaste izolatore primjenjuju se odgovarajuće stezaljke.Na nosnim izolatorskim lancima, koji se primjenjuju na nosećim stubovima, koriste se nosne stezaljke, a na zateznim izolatorskim lancima, koji se primjenjuju na zateznim stubovima, primjenjuju se zatezne stezaljke.Postoje različiti tipovi stezaljki.Jedno moguće rješenje nosne stezaljke je prikazano na slici II.6.a. Na slici II.6.b prikazana je stezaljka s krutim žljebom (oznaka na slici - a) u kompletu sa nosnim izolatorskim lancem (oznaka na slici - b).

SI.6.a. Nosna stezaljka Sl.II.6.b. Izolatorski lanacsa nosnom stezaljkom

---- 40 ----


Na slici II.7.a) prikazano je jedan od mogućih tipova zatezne stezaljke. Na slici.II.7.b) prikazan je zatezni izolatorski lanac sa zateznom stezaljkom. Provodnik preko zatezne stezaljke prelazi u kratko-spojni provodnik koji slobodno visi ispod lanca (slikaII.7.c).

Slika II.7.a.) Zatezna stezaljka; b.) Izolatorski lanac sa zateznom stezaljkom;c.) Kratko - spojni provodnik

Zaštitno uže se takođe na prikladan način mora fiksirati na vrhu stuba, s tim da mora biti ostvarena pouzdana galvanska veza sa stubom. Na Sl.II.8 je prikazano jedno rješenje za postavljanje zaštitnog užeta na vrhu nosećeg željezno-rešetkastog stuba nadzemnog elektroenergetskog voda.

1 - nosna stezaljka2 - zaštitno uže3 - nosać stezaljke4 - električna veza zaštitnog užeta sa stubom

SlikaII.8. Zaštitno uže na nosećem stubu

Na slikama II.9-12 su prikazani snimci izolatorskih lanaca postavljenih na stubovima visokonaponskih nadzemnih vodova različitih napona.

Prof, dr Jadranka Radov/6Vfsokonaponske mreze I vodovf- predavanja

---- 41 ----

Stika II.10 lzolatorski lanci za napon 400 kV sa dva provodnika u snopu


---- 42 ----

Sl.II.11 Izolatorski lanci za napon 110 kV

Sl.II.12. Izolatorski lanci s dva provodnika u snopu

Slika II.12. Izolatorski lanci za napon 400 kV sa dva provodnika u snopu


---- 43 ----

II.1 .4 St ubovi n adze mni h el ektr oe ne rg etsk ih vodova

S tu b je bilo koja konstrukcija koja služi za nošenje izolatora, provodnika i zaštitnih užadi.

1. Pr e m a n a m je n i stubove dijelimo na:- noseće (nosive ili nosne) i- zatezne.

Noseći stub je stub koji služi za nošenje provodnika i zaštitnih užadi.Zatezni stub služi za zatezanje provodnika i zaštitnih užadi.

Na stubove nadzemnih elektroenergetskih vodova djeluju sljedeće sile:- vertikalne sile (težina provodnika, izolatora, pribora, zaštitne užadi, dodatnog tereta uslijed taloženja snijega, leda, inja i sl. i težina stuba).- sila zatezanja provodnika i- sila vjetra.

Smjerovi djelovanja sila koje se od provodnika preko izolatora prenose na stub su sljedeći:- Vertikalno prema dolje djeluje težina provodnika, težina dodatnog tereta i težina izolatora. Ima slučajeva kada ova sila djeluje prema gore (kod stubova u velikim udolinama, kad su susjedni stubovi na znatno višem nivou).- Horizontalno u smjeru trase voda djeluju sile horizontalnog zatezanja provodnika. Kod nosnih stubova te sile se poništavaju u cjelosti. U poremećenom stanju (npr. pucanje jednog ili više provodnika) nastupaju horizontalna dodatna naprezanja u smjeru trase.- Horizontalno a u smjeru okomito na trasu voda djeluje pritisak vjetra na provodnike.

Za silu djelovanja vjetra na provodnik koja se prenosi na stub mjerodavan je srednji raspona3:

asr=(a1+a2)/2,

a za silu djelovanja težine provodnika koja se prenosi na stub mjerodavan je gravitacioni raspon

4

agr=agrl+agrd

(slika II.13).

Noseći i zatezni stubovi se po konstrukciji razlikuju, jer su i različito opterećeni.

Noseći stubovi nisu opterećeni na zatezanje, odnosno kod njih je rezultanta sile zatezanja provodnika jednaka nuli, zbog čega viseći izolatori na koje su ovješeni provodnici na nosećim stubovima stoje vertikalno.

Zatezni stubovi su robusniji, odnosno jače konstrukcije, jer su i opterećenja koja se na ove stubove prenose veća nego kod nosećih stubova. Zato su zatezni stubovi skuplji od nosećih, te treba težiti optimizaciji broja zateznih stubova u trasi voda. Ipak zatezni stubovi se moraju

3 Horizontalni razmak između dva susjedna stuba naziva se r a s pon (a [m]) .Srednji raspon (asr [m]) je poluzbir susjednih raspona, odnosno polovina zbira raspona sajedne i druge strane stuba.

4 Gravitacioni raspon (agr [m]) je horizontalna udaljenost od najniže tačke provodnika(lančanice) s jedne strane stuba do najniže tačke provodnika s druge strane stuba.

Z2


---- 44 ----

postaviti na određenim djelovima trase, a i značajno su povoljniji u slučaju težih havarija jer se oštećenje ne prenosi na onu stranu zateznog stuba na kojoj nije došlo do havarije.

Trasa voda duž koje treba postaviti stubove ima prave dionice i lomove trasa pod različitim uglovima.

Noseći stubovi se postavljaju duž pravolinijskog dijela trase, dok se zatezni stubovi postavljaju na mjestu loma trase.

Zatezni stubovi se postavljaju i na kraju i početku trase i to su tzv. krajnji stubovi.Takođe na svakih 3 do 5 km (zavisno od napona voda) pravolinijske trase dalekovoda moraju se umetnuti zatezni stubovi (rasteretni stubovi), koji rasterećuju vod kod montaže i u slučaju prekida provodnika.Izolatorski lanci na nosećim stubovima (nosni izolatorski lanci) postavljeni su gotovo vertikalno,a izolatorski lanci na zateznim stubovima (zatezni izolatorski lanci) gotovo horizontalno.

P r e m a po l o ž a j u u t r a si v od a stubovi se dijele na:- linijske, koji se nalaze u pravolinijskom dijelu trase i- ugaone, koji se nalaze na mjestima loma trase.

Noseći stubovi su linijski stubovi. Noseći stub može biti ugaoni samo ako je lom trase neznatan(sasvim mali uglovi skretanja trase).Zatezni stubovi su ugaoni stubovi. Zatezni stubovi mogu biti i linijski, a to su rasteretni stubovi. Primjer rasporeda stubova na dijelu trase nadzemnog elektroenergetskog voda prikazan je na slici II.13.

Z1 N1

N2 N3

agr l [m] agr l [m]

asr [m]

a1 [m] a2 [m] a3 [m] a4 [m]

Slika II.13. Raspored stubova duž dijela trase nadzemnog voda

Dio voda između dva zatezna (ili rasteretna) stuba naziva se za te zno pol je .

Između dva zatezna stuba jednog zateznog polja postavljaju se noseći stubovi. Njihov broj zavisti od niza faktora: dužine zateznog polja, nazivnog napona voda, karakteristika terena, upotrebljenih stubova i dr.

Zatezno polje mogu činiti i samo dva zatezna, odnosno rasteretna stuba, kad na reletivno maloj dužini imamo dva uzastopna značajnija skretanja trase voda.

t


---- 45 ----

Prema Pravilniku na pravolinijskom dijelu trase dužina zateznog polja, odnosno udaljenost između dva zatezna stuba, po pravilu, ne smije biti veća od 8 km, niti smije sadržati više od30 raspona.

Zatezna polja su kraća, ako uslovi na trase to zahtijevaju, npr. klimatski uslovi, teren, ukrštanja, skretanje trase i sl.Provodnici i zaštitna ušad između dva stuba zauzimaju oblik koji se matematiči može izraziti jednačinom lančanice. Karakteristike lančanice zavise prvenstveno od sile zatezanjaprovodnika (naprezanja provodnika: σ [daN/mm

2]) i karakteristika provodnika (specifične težine provodnika - težine po jedinici dužine i jedinici poprečnog presjeka: p [daN/m mm

2]).

Horizontalni razmak između dva susjedna stuba naziva se r as po n (a [m]) .

U opštem slučaju tačke ovješenja provodnika (zaštitnih užadi) na dva susjedna stuba nisu na istoj visini, pa se raspon razlikuje od rastojanja između tačaka ovješenja, a koje nazivamo kosiraspon

5 (c[m]).

Na sliciII.14 je prikazan položaj i karakteristične veličine provodnika u slučaju iste visine tačaka ovješenja provodnika - horizontalni raspon, a na slici II.15 u slučaju različitih visina tačaka ovješenja provodnika - kosi raspon.

y

a [m]

1

O

f [m]

a/2 [m]

fX [m]

FXy

X

2

FX [daN]

FXx=σ Sp

σ [daN/mm2] x

Slika II.14. Provodnik u horizontalnom rasponu

Na slici II.14 i slici II.15,• 1 i 2 su ovjesišta, odnosno tačke u kojima je provodnik zategnut (učvršćen na zateznomstubu) ili ovješen na nosećem stubu,• a[m] je raspon (horizontalno rastojanje između tačaka ovješenja, odnosno izmeđustubova),• h[m] je visinska razlika ovjesišta, odnosno visinska razlika raspona

6 ,

• f [m] je ugib7

(vertikalni razmak od provodnika od prave koja spaja ovjesišta, mjeren usredini raspona),• a [m] je totalni raspon

8,

5 Kosi raspon (c [m]) je raspon kod kojeg su tačke ovješenja (učvršćenja) provodnika, odnosnozaštitnog užeta, na različitim visinama.6 Visinska razlika raspona (h [m]) je vertikalno rastojanje između tačaka ovješenja (učvršćenja)provodnika, odnosno zaštitnog užeta.7 Ugib (f [m]) provodnika, odnosno zaštitnog ušeta je vertikalni razmak od prave koja spaja tačkeovješenja (učvršćenja) do provodnika, odnosno zaštitnog užeta, mjeren u sredini raspona.


---- 46 ----

• 1' je fiktivna tačka ovješenja totalnog raspona,• ad [m] je dodatni ili dopunski raspon,• FX [daN] je ukupna sila zatezanja provodnika u tački X (x,z), FXx=σ Sp [daN] jehorizontalna komponenta sile zatezanja,• FXy [daN] je vertikalna komponenta sile zatezanja,

• σ [daN/mm2] je horizontalna komponenta naprezanja provodnika.

yad [m] a/2 at [m]

a [m]1' 2

c [m]

1

FXy

f X

FX

FXx=σ Sp

O C

σ x

Slika II.15. Provodnik u kosom rasponu

Visine stubova moraju biti tolike da je za provodnik najniže faze voda duž šitave trase i pri ma kakvim vremenskim uslovima uvijek obezbijeđena sigurnosna visina.Sigurnosne visine su propisane i date u Pravilniku, a zavise od terena, odnosno objekata prekokojih prolazi vod.

Zatezanje provodnika i zaštitnih užadi na zateznim stubovima mora da bude u skladu sa izvršenim mehaničkim proračunom nadzemnog voda, odnosno Projektom nadzemnog voda.

Montaža provodnik u skladu sa izvršenim mehaničkim proračunom (Projektom) obezbjeđuje da horizontalna komponenta naprezanja provodnika u svim rasponima i pri ma kojim vremenskim prilikama ne prelazi vrijednost maksimalnog radnog naprezanja, a koje je uvijek manje odnormalno dozvoljenog naprezanje (σm< σnd [daN/mm

2]).

Normalna dozvoljena naprezanja za užad daju se u katalozima proizvođača užadi i u odgovarajućim priručnicima, a definisana su i u Pravilniku.Maksimalno radno naprezanje definiše se u Projektnom zadatku za izradu Investiciono-tehničke dokumentacije, odnosno Projekta konkretnog nadzemnog elektroenergetskog voda.

Istovremeno montaža provodnika voda u skladu sa izvršenim mehaničkim proračunom(Projektom) obezbjeđuje da vrijednost ugiba (f [m]) u svim rasponima i pri svim vremenskimprilikama ne pređe maksimalno dozvoljenu vrijednost i time ugrozi propisanu sigurnosnu visinuprovodnika iznad terena, odnosno objekte na trasi nadzemnog voda.

Visina stubova prvenstveno zavisi od visine nazivnog napona mreže.Istovremeno stubovi istog nazivnog napona i istog tipa rade se sa različitim visinama, a primjenu stuba određene visine diktiraju karakteristike terena i uslovi na terenu.

8 Totalni raspon (a t [m]) je raspon fiktivnog horizontalnog raspona, formiranog iz kosog rasponaprodužavanjem krive provodnika, odnosno zaštitnog užeta, do izjednačavanja visina tačaka ovješenja(učvršćenja).


---- 47 ----

Visine stubova se biraju tako da provodnici najniže faze na cijeloj trasi budu udaljeni od zemlje (sigurnosna visina) bar 6 m, a na prelazima preko puteva, željezniške pruge i sl. bar 7 m. Ako su u pitanju nepristupačni tereni, dovoljno je 4 m.

P r e m a m a t e r ij a lu o d k o jeg s u n a p r a v lje n i stubovi se dijele na:- drvene,- betonske i- čelično rešetkaste.

Sama konstrukcija stuba treba prvenstveno biti prilagođena primjenjenom materijalu od kojeg je stub napravljen. Drvenim i betonskim stubovima odgovaraju jednostavnije konstrukcije.Broj i presjek provodnika, broj zaštitnih užadi, način ovješenja provodnika i raspored provodnika u prostoru utiče na oblik gornjeg dijela stuba, odnosno glave stuba.

D r v e n i s tu b o v i se u principu rade sve do napona 220 kV, međutim danas se prvenstvenoupotrebljavaju kod niskonaponskih i srednjenaponskih nadzemnih vodova.Drveni stubovi se rade od smrče, jele, bora ili kestena a bagrem i hrast se koriste za pojedine djelove (prečke, pragovi, klinovi i dr.).Prednost drvenih stubova je u maloj težini i brzoj montaži. Drveni stubovi su jeftini u izgradnji, ali zbog reletivno male trajnosti skupi su u pogonu. Trajnost drvenih stubova je 7 do 8 godina Najprije istrunu u visini površine zemlje. Da bi im se vijek produžio na 15 do 20 godina drveni stubovi se impregniraju po raznim postupcima i raznim sredstvima.

Tipične siluete (pojednostavljeni prikaz konstrukcije) drvenih stubova prikazane su na Sl.II.16.

a. niski napon, ugaoni b. niski napon, linijski c. 10-20 kV, linijskid. 10-20 kV, ugaoni e. 35 kV, noseći

Slika II.16. Tipične siluete drvenih stubova

Drveni stubovi se ukopavaju u zemlju direktno ili preko nogara. Nogari se primjenjuju u slučaju kad drveni stub nije impregniran. Nogari su impregnirani i postavljaju se u zemlju, dok je drveni stub obično neimpregniran i postavljen iznad zemlje. Na taj način se povećava životna dob drvenih stubova. Nogari se primjenjuju i za povećanje visine stuba.

A r m i r a n o-b e to n s k i s tub o v i se izrađuju do napona 110 kV, ali se praktično upotrebljavaju u niskonaponskim mrežma i srednjenaponskim mrežama do nazivnog napona od 35 kV. U mrežama visokog napona armirano-betonski stubovi se ne upotrebljavaju zbog pretjerane težine i teškoća vezanih za njihov transport.Armirano betonski stubovi se rade od betona i čeličnih žica. Veoma su trajni, pod uslovom dasu dobro izveden. Vijek trajanja armirano-betonskih stubova je oko 50 godina. Ovi stubovi su istovremeno laki za održavanje.Armirano-betonski stubovi se, po pravilu, ukopavaju pomoću betonskih temelja. Temeljni blok izliva se sa rupom u koju se smjesti i učvrsti stub.Na slici II.17 su date tipične siluete armirano-betonskih stubova.


---- 48 ----

b,c,d – 10 kV, 20 kVe - 35 kV, 110 kV, "jela"f - 110 kV, "portal"g - 35 kV, 110 kV "bačva" h - 35 kV, 110 kV "dvostruka jela"

Slika II.17. Tipične siluete armirano-betonskih stubova

Č e l i č n o- r e še t k a s t i s tub o v i imaju najširu primjenu. Koriste se u mrežama višeg srednjeg napona, odnosno mrežama 35 kV, a zatim i u mrežama visokog napona: 110, 220, 400 kV i više. Ređe se mogu sresti u mrežama srednjeg napona 10 i 20 kV. U niskonaponskim i srednjenaponskim mrežama koje su izrađne sa drvenim ili armirano-betonskim stubovima često se pojedini specijalni stubovi kojima se realizuje ukrštanje sa putem, prugom, drugim nadzemnim vodom ili premošćenje jaruge ili rijeke grade kao čelično-rešetkasti.

Čelično-rešetkasti stubovi se rade od čelika. Sastavi na rešetki se zavaruju i u komadima pogodnim za transport dopremaju na određena mjesta. Dalje se spajaju vijcima.Radi zaštite od korozije, moraju se premazivati. Da bi se izbjeglo često premazivanje, odnosno smanjili troškovi održavanja, vrši se vruće pocinčavanje. Vijek trajanja im je 50 godina.

Neke tipične siluete čelično-rešetkastih stubova date su na slici II.18.Pored prikazanih tipova čelično rešetkastih stubova, danas se rade i mnogi drugi oblici, kojima se između ostalog teži zadovoljiti urbanističkim zahtjevima za što bolje uklapanje u ambijent.

Slika II.18. Jednostruki člelilno - rešetkasti stubovi

Čelično-rešetkasti stubovi se, po pravilu, ne ukopavaju direktno u zemlju. Za njih se prave temelji od armirano-betonskih blokova iz jedno ili četiri dijela (za svaki čelični nogar po jedan). Na slici II.19 prikazani su noseći čelično-rešetkasti stubovi za napone 35, 110 i 220 kV koji su najčešće korišćeni kod nas. Na slici su date i osnovne dimenzije stubova.


---- 49 ----

Čelično-rešetkasti stubovi se primjenjuju i za veoma visoke napone. Na slici II.20 su prikazana dva tipa čelično-rešetkastih stubova za napon 700 kV. Konkretno na slici II.20.a je prikazan stub primjenjen u 735 kV mreži Kanade, a na Sl.II.20.b stub primjenjen u 750 kV mreži u Finskoj. Treba uočiti značajnu razliku u težini ove dvije konstrukcije, prva 25 t, a druga 10,5 t.

Slika II.19. Čelično-rešetkasti stubovi za napone 35, 110 i 220 kV

a) b)

Slika II.20. Čelično-rešetkasti stubovi za napon 700 kV

Čelično-rešetkasti stubovi se grade i za dvostruke vodove, kod kojih na stubovima imamo dva voda (dva puta po tri faze). Ovakvi vodovi zauzimaju manje prostora nego dva odvojena voda, a i znatno su jeftiniji, pri čemu je snaga prenosa ista. Ovo su osnovni razlozi primjene dvostrukih

---- 50 ----


vodova, odnosno dvostrukih stubova koji nose njihove provodnike. Na slici II.21 su prikazana neka karakteristična rješenja dvostrukih čelično-rešetkastih stubova.

Slika II.21. Dvostruki čelično-rešetkasti stubovi

Naslici II.22 je prikazan čelično-rešetkastistub koji nosi dvostruke vodove tri različita naponska nivoa. Praktično, ovim rješenjem je "objedinjeno" 6 vodova: dva voda napona 380 kV, dva voda napona 220 kV i dva voda napona 110 kV. Vodovi višeg napona smješteni su iznad vodova nižeg napona. Provodnici vodova 110 kV su jednostruki, provodnici voda 220 kV su sa dva, a provodnici 380 kV voda sa četiri provodnika u snopu po fazi.Ovakvim rješenjem maksimalno se štedi prostor, a omogućava prenos ogromnih količinaelektrične energije.

Zaštitno uže

Slika II.23. Višestruki noseći čelično- rešetkasti stubovi

Visokonaponske mreie ivodovi- predavanja Prof. dr Jadranka RadoviC

---- 51 ----

Documents

120400255-Visokonaponske-mreže-i-vodovi SVE POTREBNO ZA MATURSKI