Stožáry VVN (I)

Funkční požadavky na stožáry

Elektrotechnické parametry

Z předávaného výkonu a napětí vyplynou hlavní parametry vedení. Při velmi vysokém napětí 110 kV, 220 kV, 400 kV nebo 750 kV rozlišujeme vedení jednoduché, dvojité, vícesystémové.

V závislosti na napětí a požadovaných výkonech se odvozují určité dimenze a počet vodičů (dnes převládají AlFe - ocelová duše a hliníkový plášť) a počet zemnicích lan.

Konstrukční řešení hlavy stožárů ovlivňují druhy a tvary použitých izolátorů a izolátorových závěsů. Podle způsobu namáhání rozlišujeme podpěrné, závěsné a kotevní izolátory (obr. 5). Někdy se používají izolátorové konzoly - podpěrné se používají pro nižší napětí (nejčastěji roubíkové), závěsné (čapkové, talířové, v poslední době tyčové) se sestavují v nosné izolátorové řetězce jednoduché, dvojité svislé, nebo zavěšené do tvaru V.

Obr. 5 - Izolátory (a-roubíkový, b-nosný izolátorový závěs, c-kotevní závěs)

Namáhání stožárů je rozhodujícím způsobem podmiňováno klimatickými zatíženími (vítr, námraza, teplotní rozdíly), a tím je závislé na klimatických oblastech, kterými trasa vedení prochází, a na rozmístění stožárů v trase.

Ve vedení se převážně používají nosné stožáry, mezi které se vkládají v určitých vzdálenostech výztužné stožáry (kotevní - viz obr. 6). Tím se umožňuje napínání vodičů a případné mechanické poruchy vedení mají omezené následky. Z funkce stožárů v trase vyplývá i jeho zatížení.

Ve vedení většinou převládají nosné stožáry. Minimálně každé 3 km (nejsou-li stožáry dimenzovány na kroucení následkem jednostranného přetržení vodičů) nebo každých 5 km (jsou-li stožáry dimenzovány i na kroucení) musí být vložen výztužný stožár. Výjimečně v některých případech mohou převládat výztužné stožáry, jsou-li rozmístěny na velmi různých úrovních, v složitém terénu nebo v důležité oblasti (křižovatkové úseky, průmyslové areály).

Obr. 6 - Trasa s nosnými a výztužnými stožáry

Dispozice a geometrie stožárů

Funkce stožárů a geometrické uspořádání (konfigurace) vodičů a zemnicích lan podmiňují tvar hlavy stožárů. Z toho vyplývají i výšky stožárů, které jsou dále závislé na rozestupu stožárů od sebe. Vzdálenosti stožárů velmi vysokého napětí jsou od 300 do 500 m (300 m je nejčastěji při 110 kV, při vyšších napětích a těžších vodičích bývají vzdálenosti větší).

Výška stožáru tedy závisí na vzdálenosti nejspodnějšího vodiče od země, na průvěsu, délce izolátorových závěsů a armatur, konfiguraci vodičů a zemnicích lan.

Při teplotních změnách, zatížení námrazou a větrem se v porovnání s montážním stavem mění poloha vodičů proti zemi a stožáru. Přiblížení k zemi nebo ke stožáru znamená pro lidi smrtelné nebezpečí a může krátkým spojením přivodit zkrat, a tak vypnutí nebo i havárii vedení. Minimální vzdálenost od země je závislá jednak na výšce napětí, jednak na zalidnění terénu (nad nepřístupnými místy je nižší než v hustě zalidněných oblastech a nad veřejnými komunikacemi).

Námraza bývá rozhodující u malých průřezů a velkých výpočtových pevností, např. u zemnicích lan, v jiných případech způsobuje větší průvěs zpravidla oteplení lana.

Vlivy stavební techniky na konstrukční řešení

Další faktory, které ovlivňují konstrukční řešení stožáru, vyplývají z materializace funkčních požadavků. Bude to především:

Zvolená statická soustava

V podstatě se vždy bude jednat o prostorovou prutovou soustavu, která je schopna přenášet svislé zatížení, vodorovné zatížení působící v různých směrech a určité kroutící momenty. Podle přístupu při statickém vyšetřování je možno rozlišovat konstrukce stožárů:

• jednodříkové s konzolami (dřík, nejčastěji členitá čtyřboká konstrukce, se dá uvažovat jako jeden členitý vetknutý prut)
• portálová konstrukce, nejčastěji dva dříky spojené s příčníkem (při vyšetřování se dají jednotlivé svislé a vodorovné části uvažovat jako členité pruty jednoduchého rámu)
• kotvené stožáry, kde je jednodříková nebo portálová konstrukce stabilizována kotevními lany (prostorová soustava tvořená několika pruty a lany)
• prostorová prutová konstrukce s různým uspořádáním, kde pro vystižení skutečného působení je nutno ji uvažovat jako prostorovou soustavu s uvážením všech tvořících prvků.

Materiál a konstrukce prvků

Pro pruty stožáru se dnes převážně používají ostrohranné válcované profily, a to především úhelníky. V úvahu přicházejí ještě trubky, a to buď jako příhradová konstrukce s dlouhými pruty, nebo jako členitá a rámová konstrukce. Racionální použití trubek si žádá u návrhu využít především jejich velké únosnosti ve vzpěru, tj. volit delší pruty, a tím snižovat počet styčníků. Trubky nepřinášejí podstatné úspory z důvodu menšího zatížení konstrukce větrem, protože o dimenzích rozhoduje kroucení a zatížení vodičů větrem. Případná úspora na materiálu (asi 30%) většinou vyvažuje vyšší náklady za materiál a pracnější zpracování. Protože se zatím nevyrábějí trubky z materiálu se zvýšenou odolností proti povětrnostním účinkům, nejeví se trubky bez problémů ani z hlediska protikorozní ochrany, i když vykazují menší povrch (vnitřní dutiny, obtíže při žárovém pozinkování). Začínají se používat i tenkostěnné profily, jimiž je možno omezit hmotnost a usnadnit montáž, což může být důležité např. na těžko přístupných místech (montáž vrtulníkem).

Většinou se používá ocel jakosti 37; ocel 52 se používá jen u málo štíhlých a tažených prutů. Pruty jsou nejčastěji tvořeny jedním úhelníkem.

Povrchová ochrana

Používají se tři druhy povrchových ochran: tradiční (základní nátěr + 2 vrstvy vrchního nátěru), pozinkování a použití oceli se zvýšenou odolností proti povětrnostní korozi. Pro velkou pracnost a složitost údržby (komplikace při obnovách za provozu) se dnes dává přednost dlouhodobé povrchové ochraně. Především je to žárové zinkování, popř. s utěsňujícím vrchním nátěrem, nebo oceli odolné proti atmosférické korozi. Volba povrchové ochrany značně ovlivňuje konstrukci prvků. Při žárovém zinkování mají dílce tyčový charakter, profily musí být otevřené, stykování pozinkovaných dílců šroubované.

Dílenské, dopravní a montážní podmínky

Výrobní technologie je při výrobě stožárů přizpůsobena výrobnímu zařízení a zvyklostem výrobny a musí vycházet ze zúženého výběru materiálu. Při montáži se často používá vztyčování klopením okolo pevných kloubů nebo pomocí pohyblivých jeřábů s vysokými výložníky. Dílenské styky jsou buď svařované, nebo šroubované, v závislosti na velikosti dílců a na povrchové ochraně. Na montáži jsou styky výhradně šroubované.

Napínání vedení a údržba

Technologie napínání vodičů, které se odvíjejí od výztužných stožárů, značně ovlivňuje jejich rozestavení po trase (vzdálenost 3 až 5 km). Důležité je též hledisko údržby a opravy vedení, možnost výstupu na stožár pod napětím apod. Přístup na stožár se zpravidla řeší pomocí stupaček umístěných na jednom nebo dvou nárožnících.

Literatura

• Fejt Z., Čermák J.: "Elektroenergetika"
• Fencl F.: "Rozvodná zařízení"
• Kozák J.: "Ocelové stožáry a věže"; SNTL Praha 1990
• www.ceps.cz