Prvky distribučních sítí 02: Vedení

4.5.1

Prvky distribučních sítí 02: Vedení

Doc. Ing. Petr Toman, Ph.D. a kolektiv autorů

Elektrické vedení je základním prvkem jak přenosových tak i distribučních sítí a představuje soubor vodičů, izolačních materiálů a konstrukcí určených pro přenos elektrické energie mezi dvěma body elektrické sítě; mezi jejími uzly. Elektrická vedení je možné dělit na kabelová a venkovní. Využití kabelového či venkovního vedení je z velké části závislé na místních topografických či technických podmínkách, a také na stanovených požadavcích na bezpečnost i spolehlivost provozu vedení. V poslední době také roste význam ekologických otázek souvisejících nejen s výstavbou, ale i s provozem distribučních soustav, důsledkem čehož dochází také k dynamickému růstu v oblasti izolovaných vedení.

 NahoruVenkovní vedení

Venkovní vedení tvoří převážně holé vodiče, které jsou vedeny nad terénem. Tyto vodiče jsou přichyceny k izolátorům a jsou podpírány vhodnými podpěrnými stožáry. Venkovní (nadzemní) vedení se používají tam, kde je pro ně dostatek prostoru. Při výstavbě nových vedení jsou preferovány, přestože jejich náklady na provoz a údržbu jsou vyšší než u kabelových vedení. Významnou roli při rozhodování o výstavbě nového vedení hrají investiční náklady. Ty jsou u venkovních vedení v porovnání s vedením kabelovým značně nižší. Dle hladiny napětí lze venkovní distribuční vedení soustavy ČR dělit na vedení 110 kV, vn a nn.

Vedení 110 kV

Vedení 110 kV (vvn), které slouží k přenosu velkých výkonů z místa propojení s přenosovou soustavou do míst s velkou koncentrací odběru. Délky těchto vedení mohou činit i několik desítek kilometrů. Tato vedení musí být vysoce spolehlivá, s čímž souvisí i jejich poměrně vysoké investiční a provozní náklady. Tato vedení bývají většinou dvojitá a provozují se jako okružní rozvod. Tvoří je holá ocelohliníková lana AlFe.

Vedení vn

Vedení vn (nejčastěji 22 kV a 35 kV) se využívají pro přenos elektrické energie do center její spotřeby, jako jsou obce, města a velkoodběratelé. Tato vedení dosahují kratších délek nežli vedení 110 kV, avšak jsou daleko hustější. Rovněž se u nich vyžaduje vysoká spolehlivost dodávky, ovšem ne tak velká, jak je tomu u vedení 110 kV. Provozují se převážně jako paprsková síť. Pro venkovní vedení vn se používají holé vodiče, jednoduché izolované vodiče a slaněné závěsné kabely. Dále uvedené informace jsou přebrány z podkladu¹.

a) Vodiče

Holé vodiče

Holé vodiče jsou základním typem proudovodného vodiče ve venkovních sítích vn. Standardně se používají lana AlFe - hliníkové slaněné s nosnou ocelovou duší, podle normy PN ZSNP 1/83, těchto typů: AlFe 42/7, AlFe 70/11-1, AlFe

110/22, pro hlavní vedení také AlFe 180/31. Z důvodu zvýšení přenosové schopnosti je přípustné u AlFe 110/22 zdvojení (svazkování) holých vodičů v jednotlivých fázích.

Jednoduché izolované vodiče vn

Jednoduché izolované vodiče vn jsou komprimovaná lana, slaněná z drátů z hliníkové slitiny, opatřená jednoduchou izolací. Protože tato izolace je pouze základní, jsou vedení s těmito vodiči považována z hlediska ochrany před nebezpečným dotykem živých částí za vedení bez ochrany. Venkovní vedení s izolovanými vodiči se proto konstruují obdobně jako vedení s vodiči holými, pouze mezifázová vzdálenost vodičů je menší a ochranné pásmo vedení je stanoveno na 2 m od krajního vodiče. Svojí konstrukcí však vyžadují zvýšenou ochranu proti přepětí. V ČR se nejčastěji používají izolované vodiče o průřezech 50 mm², 70 mm² a 120 mm².

Použití vedení vn s jednoduchými izolovanými vodiči:

• V místech se zvýšeným nebezpečím pádu stromů do vedení, umožňují kácení zúžených lesních průseků.

• Do míst, kde je požadavek na zúžení ochranného pásma.

• Bezpodmínečně nutné je však dodržet požadované vzdálenosti od budov, jež jsou větší, než ochranné pásmo vedení.

• Ve výjimečných a zdůvodněných případech lze izolovaná vedení budovat jako vícenásobná, např. jako vývody z rozvoden.

Slaněné závěsné kabely vn

Slaněné závěsné kabely vn jsou svazkované třížilové závěsné kabely s plnou izolací a stíněním, zavěšené pomocí nosného ocelového pozinkovaného lana. Nevyžadují další izolaci. Vzhledem k vyšší ceně tohoto zařízení bývají používány zpravidla pouze v těchto případech:

• V hustě zastavěných lokalitách, kde není možné přivést přípojku venkovního vedení k TS a řešení zemním kabelem je technicky nevhodné. V tomto případě je možné použít společné podpěry s izolovaným vedením nn.

• V místech, kde nelze z technických, ekologických, prostorových nebo jiných důvodů použít zemní kabel.

• Pro dočasné a havarijní odběry.

• Výjimečně při průchodu venkovního vedení v blízkosti jiných objektů

nebo zalesněným prostorem.

b) Podpěrné body venkovních vedení vn

Jako podpěrné body venkovních vedení vn jsou používány betonové sloupy, příhradové stožáry, dřevěné sloupy a ocelové plechové sloupy, postavené za účelem umístění vodičů. Za podpěrné body venkovního vedení lze také považovat konstrukce stožárových trafostanic, objekty zděných trafostanic a rozvoden, portály rozvoden vvn/vn a budovy připojených objektů.

Podle druhu použití vedení musí být podpěrné body dimenzovány na zatížení, které na ně působí. Kromě výjimečných případů (zcela nepřístupná nebo znepřístupněná místa, oplocené prostory rozvoden) není dovoleno používat trvalé kotvení podpěrných bodů. Kotvy lze použít pouze pro dočasná kotvení v průběhu stavby venkovního vedení.

Betonové sloupy

Betonové sloupy jsou základním a nejčastěji používaným typem podpěrného bodu. Používají se pro jednoduchá a dvojitá vedení všech průřezů a druhů vodičů. Podpěrné body mohou být z jednoho sloupu nebo zdvojené, složené ze dvou betonových sloupů s dvojnásobným dovoleným vrcholovým namáháním. Podle použití ve vedení se rozlišují na nosné, rohové, odbočné i koncové, a jsou podle toho také dimenzovány. Sloupy musí být opatřeny betonovým základem, navrženým podle typu betonového sloupu a únosnosti základové zeminy. Dovolené jsou betonové základy prstencové a válcové do vrtaných základových jam, deskové a hranolové do kopaných základových jam. Vrcholy sloupů musí být chráněny proti zatékání vody plastovými čepičkami. Na sloupy jsou montovány konzoly pro upevnění vodičů, příp. další zařízení, např. spínače.

Příhradové stožáry

Příhradové stožáry vyrobené podle příslušné normy jsou, vzhledem ke své konstrukci, určeny pro dvojnásobná a vícenásobná vedení holých a jednoduchých izolovaných vodičů. V jednoduchých vedeních se použijí v případě nutnosti umístění vyššího podpěrného bodu, nebo při vyšších vrcholových silách vodičů jako stožáry rohové, odbočné, křižovatkové, výztužné a koncové. Příhradový stožár vyrábějí výrobci podle zadané specifikace. Betonové základy se u příhradových stožárů budují monolitické blokové, v závislosti na typu příhradového sloupu a únosnosti základové zeminy. Součástí stožáru jsou konzoly pro upevnění vodičů, v typech podle normy a schváleného standardu materiálu. Na stožáry lze dále montovat další konstrukce – špičky zemnícího lana, pomocné konstrukce pro kabelové svody, konstrukce pro spínače apod. Všechny ocelové konstrukce by měly být chráněny před účinky koroze žárovým pozinkováním.

Dřevěné sloupy

Dřevěné sloupy se používají pro jednoduchá vedení všech průřezů a druhů vodičů, jako podpěrné body v místech těžko přístupných pro mechanizaci k postavení betonových sloupů, v chráněných krajinných oblastech a národních parcích, v obcích, kde požadují územní orgány dodržet ráz krajiny. Pro specifické vlastnosti (pružnost) je vhodné je používat v lesních průsecích. Dřevěné sloupy se používají jako jednoduché, nebo pro zvýšení vrcholových tahů jako dvojité. Pro podpěrné body se používají dřevěné sloupy přímo vetknuté do země. Tyto sloupy musí být při použití borové dřeviny hloubkově impregnované, při použití smrkové dřeviny bude přechodová část do země perforována a pata dodatečně impregnována kreosotovým olejem. Základy pro dřevěné sloupy vetknuté do země se používají podle typu a únosnosti základové zeminy jako válcové a hranolové. Základ se provádí kamenivem. Dřevěné sloupy na patky se používají pouze při opravách pro montáž na stávající nepoškozené železobetonové patky. Vrcholy sloupů se opatřují stříškami proti zatékání vody. Na sloupy jsou montovány konzoly pro upevnění vodičů, příp. další zařízení, např. spínače.

Ocelové plechové sloupy

Ocelové plechové sloupy se používají pro jednoduchá vedení všech typů vodičů v místech, kde není přístup pro mechanizaci, nutnou pro dopravu a stavbu betonových a dřevěných sloupů, a vzhledem ke své štíhlosti i pro výstavbu vedení vn v příměstských oblastech. Sloupy jsou podélně svařované z ocelového plechu. Mají konický tvar kruhového nebo mnohoúhelníkového průřezu. Ochrana proti korozi bz měla být provedena žárovým pozinkováním. Výhodou ocelových plechových sloupů je nízká váha a vyšší životnost oproti dřevěným a betonovým sloupům. Připevnění armatur a konzol se provádí prošroubováním do předem připravených otvorů. Základy pro ocelové plechové sloupy se zhotovují obdobně jako u sloupů betonových.

c) Konzoly venkovních vedení vn

Konzoly pro venkovní vedení s holými a jednoduchými izolovanými vodiči vn na betonových, dřevěných a ocelových plechových sloupech musí odpovídat schválenému Standardu materiálu. Volba konfigurace vodičů a typu konzol je závislá na typu použitého vodiče.

Konzoly pro holé vodiče

Jednoduché vedení:

• rovinné uspořádání se třemi vodiči vedle sebe, vyložení krajního vodiče od osy vedení je cca 1,5 m,

• trojúhelníkové uspořádání s vyvýšeným středním vodičem v ose vedení (např. systémy Delta a Pařát), vyložení krajního vodiče od osy vedení je cca 0,8 až 1 m.

Pro výstavbu nových vedení v nových trasách je preferováno trojúhelníkové uspořádání.

Dvojité vedení na příhradových stožárech - základní konfigurací je "soudek", v odůvodněných případech (např. limitovaná výška vedení) je možný, při použití atypických konzol, systém dvou trojúhelníků, příp. všechny vodiče v rovině. Dvojitá vedení na betonových sloupech bývají typu "soudek" s vodiči ve třech výškových rovinách. Max. vyložení krajního vodiče je 1,5 m (standardní systémy) nebo 0,8 m až 1 m (zúžené systémy).

Vícenásobná vedení (trojnásobná, čtyřnásobná) na příhradových stožárech jsou řešena pomocí atypických konstrukcí, buď "dvojitý soudek", nebo 2x 6 vodičů pod sebou.

Konzoly pro jednoduché izolované vodiče

Minimální vzdálenost mezi jednoduchými izolovanými vodiči jak na konstrukci, tak i v rozpětí je 30 cm u napětí 22 kV a 40 cm u napětí 35 kV. V ČR se nejčastěji používají pro obě napěťové hladiny konzoly s jednotnou mezifázovou vzdáleností 50 cm.

Jednoduché vedení – základní konfigurace vodičů je rovinný systém při šířce vedení cca 1 m. Další možnou konfigurací jsou vodiče pod sebou, s variantami podpěrných izolátorů upevněných svisle na ramenech konzoly, nebo upevněných šikmo.

Dvojité vedení – jednotlivá vedení mívají fázové vodiče vždy pod sebou. Základním předpokladem je, že vzdálenost mezi vodiči různých vedení bude větší, než mezi vodiči téhož vedení a že zvolená konfigurace systému bude dodržena v celé délce izolovaného vedení.

Konzoly pro slaněné závěsné kabely

Slaněné závěsné kabely se uchycují pomocí nosných a kotevních svorek, k jejichž připevnění na stožár se používají kotevní objímky, konzoly, příp. nástavce na betonové sloupy, které mohou sloužit i jako konstrukce pro připevnění souběžných izolovaných vedení nn.

d) Izolátory

Izolátory a izolátorové závěsy musí splňovat současně dvě základní funkce – mechanicky upevňují vodiče na konstrukci vedení a elektricky oddělují vodiče pod napětím od části vedení, kde napětí být nesmí (konzoly). Zásadním požadavkem na izolátory vn, podpěrné i závěsné je, že musí být neprůrazné.

Podpěrné izolátory

Podpěrné izolátory se používají pro holé i jednoduché izolované vodiče na podpěrných bodech nosných (v přímé trase) a rohových, do max. dovolené…