Elektroenergetyczne linie napowietrzne i kablowe wysokich i najwyższych napięć

Projektowanie linii napowietrznych w oparciu o normę PN-EN 50341-2-22

Wisła, 16-17 października 2019 r.

Normy stosowane do projektowania linii napowietrznych

Elektroenergetyczne linie napowietrzne i kablowe wysokich i najwyższych napięć Projektowanie linii napowietrznych w oparciu o normę PN-EN 50341-2-22

PN-E-05100-1:1998 – Elektroenergetyczne linie napowietrzne. Projektowanie i budowa

PN-EN 50341-1:2005 – Elektroenergetyczne linie napowietrzne prądu przemiennego powyżej 45 kV – Część 1: Wymagania ogólne -- Specyfikacje wspólne

PN-EN 50341-3-22:2010 – Elektroenergetyczne linie napowietrzne prądu przemiennego powyżej 45 kV – Część 3: Zbiór normatywnych warunków krajowych

PN-EN 50341-1:2013-03 – Elektroenergetyczne linie napowietrzne prądu przemiennego powyżej 1 kV -- Część 1: Wymagania ogólne – Specyfikacje wspólne

PN-EN 50341-2-22:2016-04 – Elektroenergetyczne linie napowietrzne prądu przemiennego powyżej 1 kV – Część 2-22: Krajowe Warunki Normatywne (NNA) dla Polski

Podstawowe różnice pomiędzy normami

Elektroenergetyczne linie napowietrzne i kablowe wysokich i najwyższych napięć Projektowanie linii napowietrznych w oparciu o normę PN-EN 50341-2-22

PN-E-05100-1:1998

•Strefy wiatrowe WI i WII

•Strefy sadziowe SI, SIa, SII, SIIa

•Przypadki obciążeniowe - oddziaływanie wiatru - oddziaływanie sadzi

PN-EN 50341-3-22:2010

•Strefy obciążenia wiatrem I, II i III

•Strefy obciążenia oblodzeniem S1, S2, S3

•Przypadki obciążeniowe - oddziaływanie wiatru - oddziaływanie oblodzenia - oddziaływanie wiatru i oblodzenia

•Stosowanie współczynników częściowych

PN-EN 50341-2-22:2016-04

•Strefy obciążenia wiatrem W1, W2 i W3

•Strefy obciążenia oblodzeniem S1, S2, S3

•Przypadki obciążeniowe - oddziaływanie wiatru - oddziaływanie oblodzenia - oddziaływanie wiatru i oblodzenia

•Stosowanie współczynników częściowych

•Określenie poziomu niezawodności (1, 2, lub 3)

Oddziaływanie wiatru

Elektroenergetyczne linie napowietrzne i kablowe wysokich i najwyższych napięć Projektowanie linii napowietrznych w oparciu o normę PN-EN 50341-2-22

PN-E-05100-1:1998 PN-EN 50341-3-22:2010 PN-EN 50341-2-22:2016

Kategoria terenu - 0, I, II, III, IV, V 0, I, II, III, IV

Prędkość wiatru dla strefy

v

Średnia prędkość wiatru Vmean Bazowa prędkość wiatru Vb,0

Prędkość wiatru na wysokości

zależy od:

- kategorii terenu - wysokości odniesienia elementu nad terenem

- kategorii terenu - wysokości odniesienia elementu nad terenem - współczynnika kierunkowego wiatru cdir - współczynnika orografii c0

Ciśnienie wiatru 0,613 v2

Średnie qh(h) – zależne od prędkości wiatru na wysokości odniesienia h i gęstości powietrza

Szczytowe qp(h) na wysokości odniesienia h nad terenem zależne od intensywności turbulencji Iv(h) q

p(h) = [1+7·Iv(h)] · qh(h)

Oddziaływanie wiatru na dowolny

podzespół

QWx = 0,613 v2 C

C – współczynnik nierównomierności parcia wiatru

QWx = qh(h) · Gq · Gx · Cx · Ax Gq – współczynnik działania porywów wiatru Gx – współczynnik odpowiedzi na działanie porywów wiatru Cx – współczynnik oporu aerodynamicznego Ax - powierzchnia nawietrzna elementu

QWx = qp(h)· Gx · Cx · Ax Gx – współczynnik konstrukcyjny Cx – współczynnik oporu aerodynamicznego Ax - powierzchnia nawietrzna elementu

Elektroenergetyczne linie napowietrzne i kablowe wysokich i najwyższych napięć Projektowanie linii napowietrznych w oparciu o normę PN-EN 50341-2-22

Strefy obciążenia wiatrem

Strefa obciążenia wiatrem

Vb,0 (m/s)

W1 22·cALT

W2 26

W3 22·cALT

cALT – współczynnik należy przyjmować jako: cALT = 1,0 gdy H 300 m cALT = 1 + 0,0006 (H – 300) gdy H > 300 m H – wysokość terenu nad poziomem morza (m)

Oddziaływanie oblodzenia

Elektroenergetyczne linie napowietrzne i kablowe wysokich i najwyższych napięć Projektowanie linii napowietrznych w oparciu o normę PN-EN 50341-2-22

Strefa sadziowa

PN-E-05100-1:1998 PN-EN 50341-3-22:2010 PN-EN 50341-2-22:2016

Ciężar zadzi [N/m] Czarakterystyczne obciążenie oblodzeniem IK [N/m] normalnej katastrofalnej

Sn Sk IK IK

SI 2,75+0,275·d 5,49+0,549·d

- Sia i SII 4,12+0,412·d 8,24+0,824·d

SIIa 8,24+0,412·d 16,5+0,824·d

S1

-

4,1+0,41·d 5,5+0,55·d

S2 8,2+0,82·d 8,2+0,82·d

S3 16,4+0,82·d 16,4+0,82·d

Sspec.

wyłącznie według danych meteorologicznych dla obszaru, przez który przebiega linia lub zgodnie ze Specyfikacją Projektową

d – średnica przewodu [mm]

Elektroenergetyczne linie napowietrzne i kablowe wysokich i najwyższych napięć Projektowanie linii napowietrznych w oparciu o normę PN-EN 50341-2-22

Strefy obciążenia oblodzeniem

S2

S3

S1

S1

S2 S2

S2

S2

S2

S3

S3

PN-EN 50341-3-22:2010 PN-EN 50341-2-22:2016

Elektroenergetyczne linie napowietrzne i kablowe wysokich i najwyższych napięć Projektowanie linii napowietrznych w oparciu o normę PN-EN 50341-2-22

Oddziaływanie oblodzenia PN-B-02013:1987

„obciążenie budowli. Obciążenie zmienne środowiskowe. Obciążenie oblodzeniem”

PN-EN 50341-2-22:2016

Elektroenergetyczne linie napowietrzne i kablowe wysokich i najwyższych napięć Projektowanie linii napowietrznych w oparciu o normę PN-EN 50341-2-22

Stosowanie współczynników częściowych dla oddziaływań

PN-EN 50341-3-22:2010 PN-EN 50341-2-22:2016

Współczynniki częściowe stosuje się do wartości efektów oddziaływań

charakterystycznych dla wszystkich przypadków układu obciążeń za wyjątkiem kombinacji obciążeń od wiatru i oblodzenia.

Współczynniki częściowe stosuje się do wartości oddziaływań

charakterystycznych.

oddziaływanie charakterystyczne − odziaływanie ciśnienia wiatru qp(h) lub ciężaru oblodzenia IK

efekt oddziaływań charakterystycznych − naciąg przewodu wywołany oddziaływaniem charakterystycznym

Nd = c ·N(G · G, W, IK ) Nd = N(G · G, W · W, I · IK )

Elektroenergetyczne linie napowietrzne i kablowe wysokich i najwyższych napięć Projektowanie linii napowietrznych w oparciu o normę PN-EN 50341-2-22

Porównanie wartości współczynników częściowych dla oddziaływań

Oddziaływanie PN-EN 50341-3-22:2010

PN-EN 50341-2-22:2016

Poziom niezawodności (odpowiadający okres powrotu

oddziaływań klimatycznych)

1 (50 lat) 2 (150 lat) 3 (500 lat)

Stałe 1,1 1,0

Zmienne: wiatr

1,3

1,0 1,2 1,4

Zmienne: oblodzenie

1,0 1,25 1,5

Poziom 1 – linie tymczasowe

Poziom 2 - typowe linie (inne niż tymczasowe)

Poziom 3 - linie specjalne zgodnie ze Specyfikacją Projektową

Elektroenergetyczne linie napowietrzne i kablowe wysokich i najwyższych napięć Projektowanie linii napowietrznych w oparciu o normę PN-EN 50341-2-22

Kombinacje obciążeń wiatrem i lodem

PN-EN 50341-3-22:2010 PN-EN 50341-2-22:2016

Kombinacja 1

duże obciążenie oblodzeniem równe I · QIK

w kombinacji z umiarkowanym obciążeniem wiatrem W · QWK

ekstremalne obciążenie oblodzeniem IT w kombinacji z bardzo prawdopodobną

prędkością wiatru VIH

Kombinacja 2

umiarkowane obciążenie oblodzeniem równe I · QIK

w kombinacji z dużym obciążeniem wiatrem W · QWK

nominalne obciążenie oblodzeniem I3 w kombinacji z mało prawdopodobną

prędkością wiatru VIL

Zapis Ed = Ed (G· QGK, I·QIK , W ·QWK )

Kombinacja 1:

G.GK "+" I.IK "+"W.Qwx

Kombinacja 2:

G·GK "+" I·IK"+" W ·BI2.Qwx

Elektroenergetyczne linie napowietrzne i kablowe wysokich i najwyższych napięć Projektowanie linii napowietrznych w oparciu o normę PN-EN 50341-2-22

Przykład obliczeniowy naciągu przewodu

Przypadek obliczeniowy PN-E-05100-1:1998 PN-EN 50341-3-22:2010 PN-EN 50341-2-22:2016

S1 W1

P0 {MPa] 100 - -

N+10°C [kN] 16,60 18,00 17,00

Sadź Sn / lód IK [kN] 27,77 45,96 42,88

Wiatr prostopadły [kN] 24,87 37,27 32,83

Kombinacja 1 [kN] - 40,84 47,85

Kombinacja 2 [kN] - 37,03 40,46

S2 W1

P0 {MPa] 100,00 - -

N+10°C [kN] 12,72 13,00 11,50

Sadż Sn / lód IK [kN] 27,85 52,65 42,96

Wiatr prostopadły [kN] 20,26 30,04 25,31

Kombinacja 1 [kN] - 46,50 47,79

Kombinacja 2 [kN] - 37,31 36,17

Założenia: • przewód – AFL-6 240 mm2

• Przęsło wiatrowe – 320 m

Dziękuję za uwagę

Krzysztof Ściobłowski ENERGOPROJEKT-KRAKÓW SA Departament Projektowania i Realizacji tel. 12 2997 327 tel. kom. 609 489 293 e-mail: k.scioblowski@ep.krakow.pl

Elektroenergetyczne linie napowietrzne i kablowe wysokich i najwyższych napięć Projektowanie linii napowietrznych w oparciu o normę PN-EN 50341-2-22