DIE1: Elektroenergetski vodovi Znanja i vještine koje se stječu uspješnim svladavanjem kolegija: Projektiranje. izgradnja i nadzor izvedbe nadzemnih i kabelskih vodova. Proračun i analiza električnih i mehaničkih prilika na zračnom i kabelskom vodu.

Oblici provođenja nastave: Predavanja, autitorne vježbe sa zadacima, Projekat mehaničko električni proračun zračnog i kabelskog voda.

Osnovna literatura:1. L. Jozsa, Nadzemni vodovi, skripta ETF, Osijek, 1995. 2. V. Srb, Kabelska tehnika, priručnik, Tehnička knjiga, Zagreb, 1970. 3. N. Srb, Niskonaponske mreže i instalacije, Tehnička knjiga, Zagreb, 1991

1. UVOD1. UVODDanas se el. energija proizvodi u blizini nalazišta prirodnih izvora energije Danas se el. energija proizvodi u blizini nalazišta prirodnih izvora energije (fosilnih goriva, vodotoka, plina), odakle se vo(fosilnih goriva, vodotoka, plina), odakle se voddovima prenosi do potrošača, koji ovima prenosi do potrošača, koji mogu biti i veoma udaljeni. mogu biti i veoma udaljeni.

Za prijenos el. energije se koriste Za prijenos el. energije se koriste nadzemni vodovi i kabeli.nadzemni vodovi i kabeli. Po jedinici Po jedinici prenesene snage, kabel je višeprenesene snage, kabel je više puta skuplji od dalekovoda, puta skuplji od dalekovoda, tete se kabeli koriste se kabeli koriste samo u specifičnim prilikama, povezivanje otoka s kopnom, u gradovima, u blizini samo u specifičnim prilikama, povezivanje otoka s kopnom, u gradovima, u blizini aerodroma itd. aerodroma itd.

U prilog nadzemnim vodovima govori i činjenica da je njihov popravak U prilog nadzemnim vodovima govori i činjenica da je njihov popravak jednostavniji i jednostavniji i brži brži nego kod kabela. nego kod kabela. Vodovi se povezujuVodovi se povezuju u TS, gdje se el. energija, ovisno o funkciji priključenih vodova u TS, gdje se el. energija, ovisno o funkciji priključenih vodova (prijenos ili razdioba), transformira na odgovarajući napon.(prijenos ili razdioba), transformira na odgovarajući napon.Podjela nadzemnih vodova može se izvršiti po više kriterija, a to su: Podjela nadzemnih vodova može se izvršiti po više kriterija, a to su: nazivni nazivni naponnapon, , broj trofaznih sustava vođenih na istom stupubroj trofaznih sustava vođenih na istom stupu , , materijal i materijal i konstrukcija vodičakonstrukcija vodiča, , materijal i konstrukcija stupovamaterijal i konstrukcija stupova itd. itd.

Sastavni elementi dalekovoda su: Sastavni elementi dalekovoda su: vodičivodiči - služe za vođenje struje, - služe za vođenje struje, stupovistupovi - su predviđeni za nošenje i zatezanje vodiča, - su predviđeni za nošenje i zatezanje vodiča, izolatoriizolatori - sprečavaju da struja teče između vodiča ili kroz stupove u zemlju; - sprečavaju da struja teče između vodiča ili kroz stupove u zemlju; priborpribor -služi za pričvršćenje izolatora na stupove, ovješenje i spajanje vodiča, za -služi za pričvršćenje izolatora na stupove, ovješenje i spajanje vodiča, za mehaničku i električnu zaštitu dalekovoda; mehaničku i električnu zaštitu dalekovoda; zaštitna užadzaštitna užad - štite dalekovod od udara groma; i konačno - štite dalekovod od udara groma; i konačno sustav za uzemljenjesustav za uzemljenje - zajedno sa zaštitnim užetom u slučaju kvara - zajedno sa zaštitnim užetom u slučaju kvara dalekovoda, opasnost po živa bića u okolini stupova, svdalekovoda, opasnost po živa bića u okolini stupova, svodiodi na minimum. na minimum.

2. VODIČI NADZEMNIH VODOVA2. VODIČI NADZEMNIH VODOVAMaterijali za vodiče

Vodiči su aktivni i najvažniji dio dalekovoda, vode struju, a materijal za vodiče treba imati veliku električnu vodljivost i dovoljnu mehaničku čvrstoću. Kao materijal vodiča prvo se koristio bakar (Cu), čisti elektrolitički, tvrdo vučeni Cu. Radi uštede bakra danas se upotrebljava aluminij (Al), ima manju specifičnu težinu (30,4% od Cu), pa je tako Al vodič lakši od bakrenog vodiča s istom vodljivošću.

Al mora biti veoma čist (99,5%). Zbog male mehaničke čvrstoće čisti Al se ne koristi za veće raspone, dakle niti za VN dalekovode već se legira ili koristi u kombinaciji s čelikom. Čelik (Če) se rijetko rabi kao vodič zbog male vodljivosti i zbog skin efekta. Zbog velike čvrstoće koristi se za zaštitna užad na VN vodovima, gdje njegova loša el. svojstva ne dolaze do izražaja. Od korozije se štiti tako što se dobro pocinča.

Poboljšanje mehaničkih svojstava vrši se legiranjem Cu i Al s drugim metalima, pri čemu se vodljivost ne smije bitno smanjiti. Od legura rabi se bronca (legura Cu i kositra s dodatkom Al ili silicija) kod onih s bakrenim vodičima, gdje se traži veća mehanička čvrstoća (veliki rasponi preko prijelaza rijeka i dolina, područja s velikim teretom leda i sl.).

Nadalje se upotrebljavaju Aldrej (AlMg), sastava 0,3-0,5% Mg, 0,4-0,7% Si, 0,3 Če, 98,5-99% Al, i to bilo za pojedine raspone, gdje je potrebna veća mehanička čvrstoća, bilo za cijeli vod.Spoj dobrih električnih svojstva Cu odnosno Al s dobrim mehaničkim svojstvima čelika, koristi se za izvedbu kombiniranih vodiča od dva različita materijala. Najčešće se koristi uže izrađeno od Al i čelika, Alučel (Al/Če). Mehanički teret preuzima jezgra od čelika

a vođenje struje preuzima Al plašt. Ova se užad najviše koriste za SN i VN napone, gdje se zbog visine

napona ne može upotrijebiti obično Al uže. Izrađuju se užeta i od Aldrej-čelika (AlMg/Če). Neka fizikalna, mehanička i električna svojstva vodiča navedena su u Tab, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 i 2.6.

Tablica 2.1:Tablica 2.1: Osnovne karakteristike Al i AlMg Osnovne karakteristike Al i AlMg užetaužeta

Tablica 2.5 Trajno dopuštena struja u Tablica 2.5 Trajno dopuštena struja u homogenim vodičima *homogenim vodičima *

* Izmjenična struja 50 Hz koja neće zagrijati vodič više od 40°C iznad temperature okoline

Tablica 2.6:Trajno dopuštena struja u vodičima od Tablica 2.6:Trajno dopuštena struja u vodičima od Al/ČeAl/Če

2.2 Način izvedbe vodiča2.2 Način izvedbe vodičaNačini izvedbe prikazani su na slici 2.1. Vodič u obliku Načini izvedbe prikazani su na slici 2.1. Vodič u obliku žicežice (a) zbog (a) zbog svoje krutosti kod većih presjeka se ne upotrebljava. Niti svoje krutosti kod većih presjeka se ne upotrebljava. Niti obložena obložena žicažica (b), npr. čelik obložen bakrom iz istih razloga se ne upotrebljava (b), npr. čelik obložen bakrom iz istih razloga se ne upotrebljava kod dalekovoda.kod dalekovoda.

Da Da bi se dobilabi se dobila veća gibljivost, izrađuju se vodiči kao veća gibljivost, izrađuju se vodiči kao užetaužeta (c), (c), pletena od većeg broja žica. Kod užeta od istog materijala pletena od većeg broja žica. Kod užeta od istog materijala upotrebljavaju se žice jednake debljine, koje mogu oko srednje žice upotrebljavaju se žice jednake debljine, koje mogu oko srednje žice biti biti uupletene u više slojeva, pri čemu je svaki sloj pleten naizmjenično pletene u više slojeva, pri čemu je svaki sloj pleten naizmjenično u drugom smjeru. u drugom smjeru.

Broj žica u pojedinim slojevima iznosi redom 1, 6, 12, 18, 24. Zbog Broj žica u pojedinim slojevima iznosi redom 1, 6, 12, 18, 24. Zbog pletenja povećava se neto dužina žica (oko 3%), što treba uvažiti kod pletenja povećava se neto dužina žica (oko 3%), što treba uvažiti kod određivanja težine, otpora i sl.određivanja težine, otpora i sl.

Slika 2.1: Izvedbe vodiča

2.3 Dimenzioniranje vodiča

Dimenzioniranje vodiča vrši se u električkom i mehaničkom pogledu, a također i ekonomski aspekt treba uzeti u obzir.

U električkom pogledu dimenzioniraju se vodiči s obzirom na struju koja njima teče i s obzirom na njihov napon.

Joule-ovi gubici u otporu vodiča moraju ostati u granicama ekonomičnosti, a nad-temperatura vodiča zbog tih gubitaka ne smije prekoračiti dopuštenu granicu, koja se uzima 40°C. Jakost struje u vodiču, koja odgovara tolikoj nadtemperaturi dana je u Tablicama 2.5. i 2.6.

Jakost električnog polja oko vodiča ne smije prekoračiti električnu čvrstoću zraka, da ne dođe do gubitaka zbog korone.

Grubo se može uzeti da promjer vodiča u milimetrima mora iznositi bar jednu devetinu linijskog napona voda u kilovoltima.

PRIMJER 1 – JEDNOŽILNI 30 kVPRIMJER 1 – JEDNOŽILNI 30 kV1 – vodič (použeni)

2 – zaslon vodiča (poluvodljivi sloj)

3 – izolacija (XLPE)

4 – zaslon izolacije (poluvodljiva traka)

5 – metalni plašt (bakar)

6 – separator (mekani sloj) papir

7 – antikorozijska zaštita (PE)

DIE1: DIE1: Elektroenergetski vodoviElektroenergetski vodovi

PRIMJER 2 – TROŽILNI 30 kVPRIMJER 2 – TROŽILNI 30 kV

DIE1: Elektroenergetski vodovi

PRIMJER 3 – VN kabel (XLPE)PRIMJER 3 – VN kabel (XLPE)1 – vodič (aluminij ili bakar)

2 – ekran (poluvodljivi sloj)

3 – XLPE izolacija

4 – ekran (sloj preko izolacije)

5 – mekani zaštitni sloj

6 – metalni plašt (armatura), bakar

7 - neravna traka

8 – aluminijska traka

9 – PE vanjski plašt

11 – oznaka proizvođača i dimenzije

DIE1: Elektroenergetski vodovi

PRIMJER 4 – SN kabel PVC (PE)PRIMJER 4 – SN kabel PVC (PE)

DIE1: Elektroenergetski vodovi

PRIMJER 5 – Visoko tlačni uljni kabelPRIMJER 5 – Visoko tlačni uljni kabel

(1.5 MPa)

DIE1: Elektroenergetski vodovi

Konstrukcija kabela s izolacijom od umreženog polietilena

1. Vodič1. Vodič 2. Ekran vodiča2. Ekran vodiča 3. Izolacija3. Izolacija 4. Ekran izolacije4. Ekran izolacije

5. Separator5. Separator 6. Električna 6. Električna zaštitazaštita

7. Separator 7. Separator 8. Vanjski plašt8. Vanjski plašt

Vodič je izrađen od bakra ili aluminija.Ekrani oko vodiča i izolacije izrađeni su od poluvodljivog materijala čija je uloga da učini električno polje homogenim. Izolacija je umreženi polietilen. Separator je izrađen od poluvodljive bubrive vrpca radi povećanja zaštite od prodora vlage.Vanjski plašt izrađen je od PE ili HDPE (hige density PE) materijala.

DIE1: Elektroenergetski vodovi